基礎(chǔ)力學(xué)課程全英文教學(xué)實踐與探索

劉廣彥

摘 要：理論力學(xué)和材料力學(xué)是高校工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，課程開設(shè)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握工程力學(xué)的基本理論、計算技術(shù)與實驗技能，能夠解決工程領(lǐng)域中與力學(xué)相關(guān)的基本問題。該文對基礎(chǔ)力學(xué)課程全英文教學(xué)的經(jīng)驗進行了總結(jié)，針對教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題和新形勢下對全英文教學(xué)模式的要求，闡述了多項正在實施且不斷改進的教學(xué)舉措，并取得了很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：全英文教學(xué) 理論力學(xué) 材料力學(xué) 國際化教育 留學(xué)生

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（c）-0127-03

Practice and Exploration of Full English Teaching in Basic Mechanics Courses

Liu Guangyan

（Department of Mechanics， School of Aerospace Engineering， Beijing Institute of Technology， Beijing， 100081， China）

Abstract：Theoretical mechanics and mechanics of materials are important basic courses of engineering specialty in colleges and universities. The main purpose of the courses is to train students to master the fundamental theories， computational techniques and experimental skills in engineering mechanics. Students should be able to solve the basic mechanics-related problems in the engineering field. The experience of full English teaching in basic mechanics courses is summarized in this paper. To cope with the problems encountered in the teaching process and fulfill the requirements for full English teaching in the new situation， a number of ongoing and continuously improving measures are elaborated， and a very good teaching effect has been achieved.

Key Words：Full English teaching； Theoretical mechanics； Mechanics of materials； International education； International students

為了推動學(xué)校國際化及本科教學(xué)國際化，提高學(xué)生的國際競爭力與交往能力，培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟全球化社會需求的國際化人才，近年來國內(nèi)部分高校相繼成立了許多全英文教學(xué)專業(yè)。例如北京理工大學(xué)從2011年起開始在4個專業(yè)實施國際化教育，包括機械工程、電子科學(xué)與技術(shù)、自動化以及國際經(jīng)濟與貿(mào)易，原則上這些專業(yè)的本科生課程全部實施全英文教學(xué)，包括授課、作業(yè)和考核全部采用英語模式。另一方面，隨著我國綜合國力和教育水平的大幅提升，越來越多的國際學(xué)生選擇來中國留學(xué)，留學(xué)生人數(shù)也成為衡量高校國際化程度的一個重要指標[1]。根據(jù)北京理工大學(xué)留學(xué)生中心的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前有100多個國家的超過1 500多名外國留學(xué)生在北京理工大學(xué)學(xué)習(xí)。不管是國內(nèi)學(xué)生接受國際化教育還是外國留學(xué)生來華學(xué)習(xí)，都為高校的全英文教學(xué)提供了很大的機遇，同時也提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

理論力學(xué)和材料力學(xué)是工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，這兩門課程理論性較強，與工程技術(shù)聯(lián)系緊密。雖然屬于傳統(tǒng)的學(xué)科，但在日新月異的當(dāng)今社會，其定理和結(jié)論仍然廣泛應(yīng)用于機械、土木和航空航天等工程技術(shù)中，是解決各類工程實際問題的重要基礎(chǔ)。與后續(xù)專業(yè)課不同，作為國際通用的專業(yè)基礎(chǔ)課程，各國對理論力學(xué)和材料力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和要求基本相同，從這一點來說對理論力學(xué)和材料力學(xué)開展全英文教學(xué)具有重要意義。

作者自北京理工大學(xué)自動化國際教育專業(yè)成立以來一直承擔(dān)該專業(yè)的工程力學(xué)全英文教學(xué)，課程包括理論力學(xué)和材料力學(xué)兩大部分，與此同時還承擔(dān)了機械類專業(yè)外國留學(xué)生的理論力學(xué)課程。經(jīng)過這幾年的全英文教學(xué)實踐，積累了一定的經(jīng)驗，在此對教學(xué)過程中遇到的一些問題進行討論和探索。

1 教材與課件

外文原版教材，如比較流行的Hibbeler編寫的“Engineering Mechanics”[2-3]和James編寫的“Mechanics of Materials”[4]，與國內(nèi)教材相比有兩個明顯的區(qū)別[5]：首先，外文原版教材通常在三維空間內(nèi)用矢量法分析物體的受力狀態(tài)，將平面問題看做空間問題的特例。而國內(nèi)教材經(jīng)過多年的發(fā)展也形成了自己的特色，國內(nèi)教材普遍比較重視平面問題，把平面問題研究得特別深入透徹，而把空間問題看做是平面問題的簡單延伸。另外，外文原版教材中的例題和習(xí)題比較注重工程應(yīng)用，學(xué)生從教材中的精美插圖就可以非常直觀地感受到學(xué)到的理論知識可以用來解決哪些工程問題，而國內(nèi)教材更偏重理論和解題技巧，書中的插圖也多為抽象化了的機構(gòu)圖。針對全英文教學(xué)，外文原版教材的優(yōu)勢不言而喻，但其內(nèi)容與國內(nèi)后續(xù)專業(yè)課程的銜接通常較差，這一點就使得外文原版教材的作用大打折扣。

為取長補短，作者采用了以國內(nèi)教材為主，國外教材為輔的方式。理論力學(xué)教材選用欒錫富等編寫的《Theoretical Mechanics理論力學(xué)》[6]，由于該教材內(nèi)容偏簡單，因此課件適當(dāng)增加了難度；材料力學(xué)教材選用劉耀乙編寫的《工程力學(xué)基礎(chǔ)II 材料力學(xué)》[7]，將其內(nèi)容全部翻譯為英文。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生切身感受到學(xué)有所用，課件中增加了許多具有工程及應(yīng)用背景的例題，比如用靜力學(xué)方法分析用磅秤稱重時重量與重物在秤臺上的位置無關(guān)（如圖1），用動力學(xué)方法分析電機轉(zhuǎn)子偏心距引起的動反力（如圖2）等。

2 授課對象分析

工程力學(xué)的授課對象為本科二年級中國學(xué)生，因之前所修的全英文課程有限，這些學(xué)生的英語聽說能力略顯不足，但閱讀能力較好，為此授課時可以盡量放慢語速，并把課件內(nèi)容寫得詳細具體。對于首次出現(xiàn)的基本概念、專用名詞以及重要定理，課件中提供中英文對照。雖然是全英文教學(xué)，但最核心的目的還是讓學(xué)生掌握基本知識，因此對于部分重點和難點內(nèi)容基本上采用了雙語的方法，先用英語講解，再用漢語復(fù)述，這樣就避免了學(xué)生由于語言障礙跟不上進度，從而受到打擊失去自信心。另一方面自動化國際教育專業(yè)的學(xué)生數(shù)學(xué)功底普遍較好，理解能力較強，因此一些數(shù)學(xué)推導(dǎo)和方程求解等內(nèi)容可以快速講解以彌補語言問題造成的時間損失。留學(xué)生的情況則完全相反，學(xué)生的英語基礎(chǔ)較好但數(shù)理功底普遍偏差，所以理論力學(xué)中的理論推導(dǎo)和方程求解就需要一步一步詳細講解，甚至重復(fù)講解直到學(xué)生能夠完全理解。當(dāng)然中國學(xué)生之間的英語水平和留學(xué)生之間的數(shù)理功底也參差不齊，這就需要授課教師在教學(xué)第一周及時通過課堂提問、課下交流和作業(yè)完成情況掌握學(xué)生的基本狀況，根據(jù)他們的理解能力適當(dāng)調(diào)節(jié)教學(xué)進度和講授方法。

3 教學(xué)手段

由于中國學(xué)生的英語水平和留學(xué)生的數(shù)理功底的客觀情況，全英文教學(xué)的講授進度要普遍慢于中文教學(xué)。為了完成課程教學(xué)任務(wù)，全英文教學(xué)主要采用多媒體這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，對一些重點和難點輔以板書，這樣可以省去相當(dāng)多畫圖的時間。理論力學(xué)的運動學(xué)部分涉及到點的復(fù)合運動和剛體的平面運動，我們可以充分利用多媒體的優(yōu)勢，將文字、圖形、和精美的動畫結(jié)合起來，這樣就能吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生更形象更直觀地理解各種運動之間的關(guān)系。

除多媒體的圖形和動畫外，教具也是一種很重要的教學(xué)手段。比如在講授空心軸扭轉(zhuǎn)的基本假設(shè)和應(yīng)力分析時，缺乏空間想象力的學(xué)生經(jīng)常不明白老師在討論哪個面上的應(yīng)力。這時如果借助縱向和橫向剖開的竹筒作為教具，不同的剖面染上不同的顏色，學(xué)生就能非常容易跟上老師的思路，如果再加上詼諧幽默的語言，學(xué)生就會在腦海中形成深刻的印象，甚至?xí)K身銘記這個畫面。

4 課程考核

考核一直是影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要因素，當(dāng)前大部分課程的成績包括平時成績和期末考試成績兩部分，這就造成了很多學(xué)生平時應(yīng)付、考前突擊的不良現(xiàn)象。為了充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師可以借鑒國外的教學(xué)經(jīng)驗，適當(dāng)降低期末考試成績的比例，增設(shè)力學(xué)大作業(yè)（Project）。學(xué)生自由分組，3個人一組，大作業(yè)題目由小組協(xié)商決定，內(nèi)容要與課程的教學(xué)大綱有關(guān)，主要是日常生活中或工程應(yīng)用中涉及到的力學(xué)問題。學(xué)期末要完成書面報告，小組派代表用PPT向全班同學(xué)展示研究內(nèi)容、分析方法及結(jié)論，展示過程中需要明確指出解決問題時用到了哪些知識點。通過這種考核形式，學(xué)生不僅提高了思考能力、動手能力、解決問題的能力，而且還增強了合作意識、擴展了知識面，同時還增強了學(xué)生們的學(xué)習(xí)主動性和積極性，可以說是一舉多得。

5 結(jié)語

隨著高校國際化程度的不斷提高，全英文教學(xué)成為了高等教育改革發(fā)展的一種趨勢。該文根據(jù)作者多年工程力學(xué)和理論力學(xué)全英文教學(xué)的經(jīng)驗，闡述了全英文教學(xué)的一些特有問題及應(yīng)對舉措，另外也深刻體會到以下幾個問題的重要性：首先，全英文教學(xué)不必拘泥于某個專業(yè)的全部課程，可以挑選那些和國際接軌比較好的專業(yè)基礎(chǔ)課開展全英文或雙語教學(xué)；其次，教材也不必局限于某一種，國外和國內(nèi)教材各有長短，教師可以進行適當(dāng)篩選，準備適合本班學(xué)生的課件；最后，全英文教學(xué)對教師提出了更高的要求，包括英語水平和專業(yè)知識，這就需要教師不斷提升自己的綜合能力，唯有充分了解學(xué)生，能夠和學(xué)生自如地交流并掌握扎實的專業(yè)知識，才有可能上好一門全英文課程，達到開展全英文教學(xué)的目的。

參考文獻

[1] 趙萬霞，辛暖，趙偉.改進來華留學(xué)生教育提升辦學(xué)國際化水平[J].中國高等教育，2003（20）：41-42.

[2] Hibbeler RC.Engineering Mechanics（Statics）， 10th ed[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] Hibbeler RC.Engineering Mechanics （Dynamics），10th ed[M].高等教育出版社，2004.

[4] James MG.Mechanics of Materials[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[5] 王錦燕，孫玉周.工程力學(xué)雙語課程教學(xué)實踐與探索[C]//第十五屆北方七省市區(qū)力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集.2014.

[6] Luan XF，Zhang T，Zhao CX.Theoretical Mechanics，1st ed[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[7] 劉耀乙.工程力學(xué)基礎(chǔ)II 材料力學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2004.