工程力學(xué)D雙語課程的教改探索

陳章華

[摘要]工程力學(xué)雙語教學(xué)的開展不但能提高學(xué)生的專業(yè)英語水平，有助于參與國際交流，還能夠?yàn)閷W(xué)生提供科學(xué)研究的基本訓(xùn)練并接觸學(xué)科前沿。本文結(jié)合工程力學(xué)雙語教學(xué)實(shí)踐，對雙語教學(xué)的教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)模式、教材建設(shè)等方面作了多方面嘗試和研究，為進(jìn)一步開展好工程力學(xué)雙語教學(xué)進(jìn)行了有益的探索。

[關(guān)鍵詞]工程力學(xué) 雙語教學(xué) 教學(xué)理念 科技實(shí)踐活動

一、雙語課程的教學(xué)理念

21世紀(jì)大學(xué)所培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)當(dāng)具有的三種基本能力，即：（1）獲取知識的能力；（2）與具有不同文化背景的人進(jìn)行溝通和團(tuán)隊(duì)工作的能力；（3）使用外語進(jìn)行工作和交流的能力。雙語教學(xué)是我國教育國際化的一種有效方法。通過開展雙語教學(xué)，可以促進(jìn)我們的教育與國際教育理念接軌，培養(yǎng)學(xué)生用英語思考、解決專業(yè)問題的能力，開闊其視野，提高綜合素質(zhì)，為運(yùn)用外語進(jìn)行學(xué)術(shù)交流打下基礎(chǔ)。同時(shí)也將西方的教學(xué)模式、教學(xué)理念滲透到我國傳統(tǒng)的高等教育之中，促進(jìn)我國高等教育的改革和國際化進(jìn)程。目前，國內(nèi)已經(jīng)有一批工程力學(xué)雙語教改的探究報(bào)道[1-4]。

實(shí)施雙語課程教學(xué)模式改革，首先教材應(yīng)當(dāng)采用原滋原味國外原版教材（通常是英文教材），其優(yōu)點(diǎn)是在語法、研究問題方法論、內(nèi)容的寬度與廣度上都更為國際化。另外國外原版教材內(nèi)容豐富，圖文并茂、形式生動，索引、主題詞的設(shè)計(jì)以及編排體例以探究式為主，從具體問題入手可讀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)非常受學(xué)生歡迎。不但可以使學(xué)生能夠在更高起點(diǎn)上進(jìn)行專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)到最新學(xué)科前沿知識，而且有利于學(xué)校借鑒國外現(xiàn)代教學(xué)理念，先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，觸及到新的教育思想，逐步建立和形成與國際接軌的人才培養(yǎng)新體系。

其次，雙語教學(xué)應(yīng)當(dāng)以英語專業(yè)詞匯學(xué)習(xí)作為重點(diǎn)。雙語教學(xué)的根本目的就在于使學(xué)生真正領(lǐng)會與世界同步的現(xiàn)代科學(xué)知識。雙語教學(xué)可以使學(xué)生接觸到學(xué)科的科學(xué)詞匯和基本概念，為學(xué)生準(zhǔn)確理解和深入領(lǐng)會課程內(nèi)容提供了一個(gè)有效的途徑。例如：在力學(xué)課程中最常用的概念“受力圖”其英語對應(yīng)詞匯是“free body diagram”。類似的，中文教材的“溫度應(yīng)力”應(yīng)當(dāng)翻譯為“thermal stress”而不能望文生義，直譯為“temperature stress”。經(jīng)過比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生加深對專業(yè)英文概念的理解，提高專業(yè)學(xué)習(xí)質(zhì)量。就我國現(xiàn)階段學(xué)生的英語能力而言，實(shí)施雙語教學(xué)模式，在課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，還是盡量采用中英兩種語言交叉進(jìn)行為妥，而作業(yè)練習(xí)和考試均采用英語的一種教學(xué)方法。

另外，使用雙語教學(xué)的目的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，加強(qiáng)學(xué)生的解決工程實(shí)際問題能力，提高學(xué)生的英語修養(yǎng)和運(yùn)用英語進(jìn)行專業(yè)研究表述與交流的能力。工程力學(xué)雙語教學(xué)要強(qiáng)調(diào)為學(xué)生創(chuàng)造了科學(xué)實(shí)踐活動的平臺，然后使用英語進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和溝通的機(jī)會。工程力學(xué)本身是工科學(xué)生很重要的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程既需要良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，又與工程實(shí)際有緊密的聯(lián)系，課程內(nèi)容既為后續(xù)課程奠定良好的力學(xué)基礎(chǔ)，又可直接應(yīng)用于工程計(jì)算。因而在工程力學(xué)課程中開展探究性的科研實(shí)踐活動，在培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)、工程能力及創(chuàng)新能力等方面都具有明顯的作用。

二、雙語教學(xué)模式改革

長期以來，工程力學(xué)的教學(xué)模式單一，即：課堂講授-作業(yè)-規(guī)定的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法比較單調(diào)。然而，在材料、熱能、冶金和機(jī)械等專業(yè)領(lǐng)域有大量的非桿系復(fù)雜受力問題，學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)或科研工作中遇到此類問題時(shí)，基本無從下手。另外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容基本屬于金屬材料的破壞實(shí)驗(yàn)。學(xué)生觀察各種現(xiàn)象并測量材料力學(xué)指標(biāo)，雖然可以增加對材料性質(zhì)的感性認(rèn)識，但是學(xué)到的新知識少，需要思考的內(nèi)容少。

本課程的教學(xué)模式改革的目的在于推進(jìn)研究型教學(xué)，具體方式是要求同學(xué)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)以及可以完成工作的前提下，以科研工作的形式展開。同學(xué)自愿分組，分別選定探究性質(zhì)的材料力學(xué)題目，內(nèi)容將渋及文獻(xiàn)綜述，方案確定，數(shù)值模擬和動手制備試樣到完成試驗(yàn)等環(huán)節(jié)。目標(biāo)是把學(xué)生被動的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，給學(xué)生留出充分的創(chuàng)造性思維空間，鍛煉學(xué)生動手能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的觀察、思考及總結(jié)的方法，并從中學(xué)到課本以外的知識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、教學(xué)改革實(shí)施方法

教與學(xué)，聽課與作業(yè)，考試與實(shí)踐性課題都是教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)。作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須采用全英文書寫。學(xué)生的實(shí)踐性課題的內(nèi)容覆蓋工程力學(xué)基本知識點(diǎn)，使用鋼鐵、有機(jī)玻璃、黃銅、鋁合金、PVC、塑料、人工復(fù)合材料、混凝土等材料來完成拉伸，壓縮，彎曲，扭轉(zhuǎn)和沖擊等項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。這些材料的機(jī)械性質(zhì)各有差異，力學(xué)相應(yīng)的規(guī)律也不同，有些是目前工程上越來越多使用的新材料，目前使用的大部分材力教材沒有詳細(xì)介紹。事先不講實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，學(xué)生不知道實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自主實(shí)驗(yàn)，自己觀察各種現(xiàn)象、采集處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。預(yù)先給同學(xué)補(bǔ)充有限元的基本概念與使用方法，然后學(xué)生自主完成數(shù)值模擬工作，最后寫出研究報(bào)告。由于在課堂教學(xué)時(shí)已經(jīng)交代了所需的知識點(diǎn)，學(xué)生通過文獻(xiàn)檢索已對研究內(nèi)容有了基本認(rèn)識，在實(shí)驗(yàn)室里，由老師監(jiān)督安全，可以較好完成實(shí)踐動手的環(huán)節(jié)。學(xué)生普遍對此實(shí)驗(yàn)很有興趣。在使用有限元程序時(shí)，要求學(xué)生熟練掌握軟件系統(tǒng)的有關(guān)操作內(nèi)容，如圖形界面、操作過程、功能塊等。其次結(jié)合軟件的教學(xué)穿插介紹相關(guān)的力學(xué)知識和有限元基本理論， 但講解以形象化、結(jié)論化為主，舍棄大的理論推導(dǎo)過程，然后結(jié)合實(shí)際工程間題，提出計(jì)算分析的一般步驟，建立合理的計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)有效的有限元模擬。

在研究報(bào)告撰寫中，即有寫作格式要求，也給學(xué)生留下思考的空間。學(xué)生通過分工查找資料和討論，能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象和計(jì)算結(jié)果做出比較正確的解釋。從提交的研究報(bào)告看，圖文并茂，內(nèi)容詳盡。學(xué)生接觸到較豐富的試驗(yàn)和計(jì)算內(nèi)容，采用這種授課模式，學(xué)生處于主動學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)的積極性高，學(xué)到的知識扎實(shí)。通過此教學(xué)改革實(shí)施，除可以讓學(xué)生學(xué)到各種不同材料在承載時(shí)的力學(xué)性質(zhì)和計(jì)算方法外，還學(xué)到科學(xué)研究的基本方法，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的能力，提高了綜合素質(zhì)。在我校2008、2009、2010級材料國際班和理科實(shí)驗(yàn)班的教改試驗(yàn)中，均要求學(xué)生完成上述各實(shí)驗(yàn)和研究環(huán)節(jié)后，用英語進(jìn)行研究工作成果報(bào)告和答辯，最后用英文提交格式規(guī)范的研究報(bào)告。從已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生反饋信息知，此種教學(xué)改革方法的實(shí)施，能使學(xué)生去海外留學(xué)深造時(shí)，更快適應(yīng)國外現(xiàn)代教學(xué)理念和先進(jìn)的教學(xué)方法與手段，對于提高學(xué)生的能力有明顯的促進(jìn)作用。

圖1. 學(xué)生自己動手進(jìn)行試樣加工和完成力學(xué)試驗(yàn)。

圖2. 學(xué)生用英語進(jìn)行研究成果報(bào)告與答辯

圖3. 歷屆學(xué)生完成的研究成果文集

4.認(rèn)識與體會

雙語教學(xué)是一項(xiàng)重要的改革舉措，因而教與學(xué)應(yīng)當(dāng)實(shí)事求是，根據(jù)不同的學(xué)生，安排不同強(qiáng)度的英語講課和作業(yè)時(shí)數(shù)。實(shí)踐性課題應(yīng)當(dāng)是在教師指導(dǎo)下，經(jīng)過小組成員共同努力在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可以完成的并且有一定的探究與實(shí)踐特點(diǎn)?？荚嚬ぷ饕矐?yīng)體現(xiàn)新的教育理念，應(yīng)本著有利于發(fā)揮學(xué)生教育主體的作用，有利于學(xué)生自學(xué)，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展?？荚嚤仨毑捎萌⑽脑囶}，學(xué)生采英文答題，學(xué)生成績的評定，考試內(nèi)容占60%，研究課題成果作為平時(shí)成績占40%為好。

教學(xué)模式的更新對教學(xué)的長期效果起著決定性的導(dǎo)向作用。一種新教學(xué)法的實(shí)施， 必須依賴于教師的知識水平和教學(xué)才能，學(xué)生不但是學(xué)習(xí)的能動的主體而且是教學(xué)活動的主動參與者，通過實(shí)施探究性質(zhì)的科技實(shí)踐活動可以使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變到積極參加對知識的主動探究，切實(shí)提升學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的三種基本能力。

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（作者單位：北京科技大學(xué) 數(shù)理學(xué)院 應(yīng)用力學(xué)系 北京）