讀碩士期間，劉三陽暗自為自己鼓勁，除了上課、吃飯、休息，他幾乎天天泡在圖書館里，總希望每天都能收獲新的知識。除了閱讀專業書刊，他也常常瀏覽科學哲學與科學方法論、科學史、自然辯證法、人物傳記、科普等廣泛的圖書資料。西北大學、西安交大和陜西師大的圖書館不知留下了他多少足跡，他還是書店的常客。
劉三陽讀碩士的第二學期，陳開周教授因為出國，他主講的研究生公共課《最優化計算方法》需找人代課，由于是新課，不好找代課教師，便讓踏實好學的劉三陽承擔了部分授課任務。初上講臺，邊學邊講，對劉三陽無疑是一個考驗，陳教授親自聽了他的第一次講課。面對一教室的研究生同學和多位旁聽的中年教師，劉三陽的表現讓大家眼睛一亮——脫稿講授，有條有理，思路清晰，板書工整。試講的成功讓一向認真的陳教授對劉三陽潛在的教學才能刮目，放心地讓尚是學生的劉三陽代課講授。
當問到為什么第一次面對那么多人能將臨時自學的東西講好時，他說：“當了10多年學生，聽過那么多老師講課，只要注意觀察，正反兩方面的教學經驗多得很，可以學習、借鑒。處處留心皆學問，聽課既關注內容也留意講法，讀書、讀文章既關注內容也留意寫法。”無論在中學時期還是在本科和研究生階段，劉三陽喜歡打聽那些課講得好、學問做得好的教師。早在大學時期，他就對全國哪些高校數學比較強、有哪些數學牛人，幾乎可以如數家珍地一一說出名字來。
兩年半的研究生學習很快過去，劉三陽以優異的成績碩士畢業并留校任教。1985年，他又邊工作邊學習，考取了西安交通大學的博士研究生，繼續深造。
厚積薄發，鑄就名師風范
名師是怎樣煉成的？讓我們沿著劉三陽成長的軌跡尋找答案。
“他在教學、科研方面總能提出一些問題，愛思考。我們交流很多，我看他作風認真，當時就覺得這個年輕人不錯，很不簡單。”應用數學系原副主任、年屆76歲的退休教師祝向榮教授這樣評價剛剛參加工作的劉三陽。
劉三陽博士畢業不久，祝向榮教授提議安排年僅30歲的他為數學系89級新生講授《數學分析》。《數學分析》貫穿三學期，課時超過300學時，歷來是數學專業最重要的基礎課，對學生數學基本功的訓練和后續課程的學習影響甚大，國內外名校數學系從來都是請教學經驗豐富、學術水平高的教師主講此課。領導安排劉三陽擔任主講并兼任教學班輔導員，足見對他的信任和器重。
劉三陽毫不懈怠，參閱了大量國內外相關教材，深入鉆研教學內容，仔細揣摩教學方法，加之學生時代打下的扎實基礎，功夫不負有心人，他的教學效果受到學生和系領導的一致好評。在此期間，他還發表了“試談教學藝術”、“從數學發現談數學教學”等教學研究文章。
1990年，學校舉行首屆青年教師講課競賽，經過選拔賽、初賽和復賽，劉三陽脫穎而出，成為全校榮獲一等獎的兩名青年教師之一。在初賽中，劉三陽剛一講完，便在評委中引起不小轟動，有評委說：“沒想到我們學校還有講課這么好的青年教師。”
時任應用數學系主任的屈家淦教授曾在全系大會上感慨地說：“我當了幾十年教師，劉三陽是我遇到的教學最好、功底最扎實的年輕教師……。”
“教學是良心活！”劉三陽用自己的行動默默詮釋著這句大實話。1992年冬天，他因喉嚨發炎化膿，連續幾天發高燒，醫生告誡他盡量少說話，更不能上課。當時也在看病的謝維信副校長說:“聽大夫的，別去上課，我給你們系主任說一下。”劉三陽當面點頭應允，可出了醫院還是急匆匆地趕往教室，他說不想因一點小病耽誤學生。
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