《固體物理》雙語教學(xué)中的若干問題探討

【摘要】隨著社會發(fā)展的多元化和教育的國際化，學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)不僅要精且專，還對專業(yè)知識的英文閱讀和表達(dá)提出更高的要求，因此直接導(dǎo)致專業(yè)培養(yǎng)計劃中不斷提高中英文或者純英文課程的比重。授課語言和教學(xué)方法等的改變會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果，因此雙語課堂呈現(xiàn)出不同于純中文課堂的一些獨(dú)有問題。本文結(jié)合《固體物理》雙語課程教學(xué)實踐與校課程評估意見從課程內(nèi)容設(shè)定、中英文比重選擇和教學(xué)方法等方面進(jìn)行深入的思考和探索。

【關(guān)鍵詞】固體物理? 雙語教學(xué)? 課程評估? 學(xué)生考核

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）15-0247-02

一、引言

固體物理是凝聚態(tài)物理的最大分支，其理論和研究主要集中在晶體學(xué)，涉及內(nèi)容繁多，包括晶格、倒晶格、晶體結(jié)合、聲子和能帶理論等固體物理學(xué)的基礎(chǔ)理論，以及晶體的電、磁、光、熱和超導(dǎo)特性等擴(kuò)展應(yīng)用[1]。固體物理是很多物理學(xué)和材料學(xué)專業(yè)的本科必修課程，也是一些工科專業(yè)如微電子等專業(yè)的選修課程。雖然根據(jù)課程目標(biāo)不同，不同專業(yè)開設(shè)的《固體物理》課程的授課內(nèi)容和難度會有所不同，但是大量的數(shù)學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)知識還是令初次接觸固體物理的學(xué)生們苦不堪言[2]。然而，在《固體物理》中引入中英文雙語教學(xué)后，學(xué)生和課程評估教師往往把該課程的難度和學(xué)習(xí)效果不佳歸結(jié)為學(xué)生英文水平參差不齊，英文授課使學(xué)習(xí)難度大幅度提高等問題上，而忽略了教學(xué)內(nèi)容和難度的設(shè)定、教學(xué)方法的創(chuàng)新以及對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和方法的正確引導(dǎo)等應(yīng)該重視的事情[3]。

不管是否雙語教學(xué)，任課教師首先需要確定的是本專業(yè)學(xué)生需要從這門課程中學(xué)到什么內(nèi)容，這對他們后續(xù)課程的學(xué)習(xí)甚至整個專業(yè)培養(yǎng)框架以及畢業(yè)時掌握的技能是否相關(guān)，即確認(rèn)課程的教學(xué)目標(biāo)是否同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求有足夠的關(guān)聯(lián)。其次，任課教師還需要充分了解學(xué)生的知識體系，知道學(xué)生在上《固體物理》之前是否掌握了足夠的基礎(chǔ)知識，以便把握授課深度，并確定開始講授固體物理之前是否需要補(bǔ)充一些知識短板。最后，根據(jù)學(xué)生的英文水平以及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求確定授課過程中英文所占的比重以及二者分別使用的范圍和形式等。

以上是課程開始前需要明確的三件事，授課過程中需要考慮的問題相對會更多一些：比如授課的難度和進(jìn)度是否與學(xué)生的學(xué)習(xí)情況相匹配？授課方法和工具是否有助于學(xué)生更好的學(xué)習(xí)？英文內(nèi)容的設(shè)置和比重學(xué)生是否能夠接受？如何疏導(dǎo)甚至消除引入雙語授課后學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的排斥心理？[4]另外，課后積極了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，知道學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的疑點(diǎn)和難點(diǎn)，做好教學(xué)反思對于提升教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力也是不可或缺的一環(huán)。本文以我校新能源科學(xué)與工程專業(yè)《固體物理》雙語課程為例闡述開課前、課程中和課后三個階段的教學(xué)工作中存在的問題和一些解決方案。

二、課前準(zhǔn)備

開課前，需要明確的第一個問題就是課程目標(biāo)和授課內(nèi)容的定位。筆者在教授《固體物理》的過程中遇到過課程評估專家提出的一個問題：《固體物理》是否適合作為新能源專業(yè)的科類基礎(chǔ)課，課程的教學(xué)目標(biāo)是否存在與專業(yè)的畢業(yè)要求關(guān)聯(lián)不足的問題。我校新能源科學(xué)與工程專業(yè)的兩個培養(yǎng)方向生物質(zhì)能源和光伏發(fā)電技術(shù)都要求學(xué)生對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用有所了解。

生物質(zhì)能源方向涉及到生物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，要求學(xué)生具備一定的化學(xué)知識，了解生物質(zhì)分子及其晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這與固體物理中晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)合與成鍵特點(diǎn)相關(guān)。光伏發(fā)電技術(shù)涉及到大量半導(dǎo)體晶體材料，要求學(xué)生對晶體的結(jié)構(gòu)、表面和界面特點(diǎn)，光致發(fā)電機(jī)制等都要有深入的學(xué)習(xí)，《固體物理》作為基礎(chǔ)課程，與《半導(dǎo)體器件物理》等課程構(gòu)成一條完整的學(xué)習(xí)鏈，讓學(xué)生具備扎實的專業(yè)知識。因此開設(shè)固體物理，學(xué)習(xí)分子和固體的成鍵規(guī)律、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點(diǎn)等對新能源專業(yè)的學(xué)生來說也是十分必要的。

對以上問題的思考和分析可以直接幫助我們確立在新能源專業(yè)開設(shè)《固體物理》課程的具體授課內(nèi)容，即：晶體結(jié)構(gòu)和倒晶格、晶體結(jié)合和能帶理論三部分，重點(diǎn)要求學(xué)生了解概念和會使用相關(guān)的理論分析具體問題。本專業(yè)學(xué)生在物理方面的知識僅限于大學(xué)物理中的經(jīng)典物理部分，需要在講授固體物理之前先在課程中引入原子物理和量子力學(xué)的內(nèi)容。所以晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)合和能帶理論這三大部分內(nèi)容就需要進(jìn)一步的減少學(xué)時和降低難度，更加注重學(xué)生對基本概念的融會貫通，而不是偏重于數(shù)學(xué)的推理和證明過程。

雙語課程在確定好課程目標(biāo)和授課內(nèi)容后還需要設(shè)計雙語教學(xué)的比重和形式。有些課程評估專家會嚴(yán)格限定教材、電子課件和授課語言都要實現(xiàn)中文和英文各占一半，但是從教學(xué)的連貫性和學(xué)習(xí)效果來看很難完全做到這一點(diǎn)。從教師的角度分析，當(dāng)從一種語言突然轉(zhuǎn)換成另一種語言的時候往往會影響到思路的連貫性，尤其是當(dāng)遇到邏輯性比較強(qiáng)的內(nèi)容時;從學(xué)生的角度分析，其在課堂上主要動作是看課件、聽講和記筆記。當(dāng)學(xué)生看到讀起來比較吃力的英文課件時，會更專注地聽老師講以便理解課件上所列知識點(diǎn)，建立二者之間的一個對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而把自己的理解用自己熟悉的語言寫下來;當(dāng)看不懂又聽不懂時大部分學(xué)生會選擇放棄這節(jié)課，甚至對這門課形成嚴(yán)重的排斥心理，所以在中英文比重的設(shè)定上應(yīng)該更關(guān)注學(xué)生的接受程度而不是嚴(yán)格的對半分的心態(tài)。

考慮到本專業(yè)學(xué)生此階段英語四級通過者不到三分之一，過六級者寥寥無幾的情況，《固體物理》雙語授課英文部分更多的體現(xiàn)在“讀”和“寫”。教材選擇中文版《固體物理導(dǎo)論》（第八版）[1]，學(xué)生在閱讀中文版的內(nèi)容時，可以同時查閱該書英文版的教材，很容易實現(xiàn)中英文對照學(xué)習(xí)。本課程的“雙語”定位是：英文的課件，讓學(xué)生認(rèn)識固體物理專有名詞的英文表達(dá)，借助一定的翻譯工具，能夠正確譯出相應(yīng)的內(nèi)容，從而提高學(xué)生的英文閱讀能力，為后面的英文專業(yè)文獻(xiàn)的閱讀做準(zhǔn)備;中文授課和講解，能夠讓學(xué)生更清楚地了解固體物理所涉及的概念和理論，降低學(xué)習(xí)難度，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，削弱其對雙語課程的畏懼和排斥心理。

三、授課過程中遇到的問題和解決方案

《固體物理》雙語教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，授課過程中遇到的問題主要集中在以下幾個方面：1）學(xué)生對固體物理學(xué)尤其是晶體學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀等比較陌生，因不明白固體物理學(xué)對材料的開發(fā)和設(shè)計的重要性而產(chǎn)生的學(xué)習(xí)《固體物理》無用等片面思想;2）英文課件導(dǎo)致閱讀難度增加，造成部分學(xué)生在聽課過程中因走神或者疑問等掉隊的現(xiàn)象;3）教學(xué)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生比較難建立形象思維，如晶體的微觀結(jié)構(gòu)和倒晶格等;4）理論知識與應(yīng)用脫節(jié)，無法把課程所學(xué)知識應(yīng)用于其他后續(xù)課程或者實驗數(shù)據(jù)分析等，如X射線衍射理論的應(yīng)用，根據(jù)能帶結(jié)構(gòu)分析材料的光伏特性等。針對上面的四個問題，筆者在教學(xué)過程中總結(jié)出來以下幾種比較有效的措施。

（1）針對學(xué)習(xí)《固體物理》不實用的思想，可以通過寫調(diào)研論文的方法讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)固體物理的應(yīng)用。課程第一周布置一篇調(diào)研論文，課程結(jié)束提交。讓學(xué)生自己進(jìn)行信息檢索，查閱相關(guān)資料，選擇一種自己感興趣并且是學(xué)科研究前沿的晶體材料進(jìn)行調(diào)研，此舉可加深學(xué)生對固體物理學(xué)科研究前沿的認(rèn)識，并提高英文文獻(xiàn)的檢索和閱讀能力。

（2）為了弱化學(xué)生英語閱讀水平過低對其學(xué)習(xí)效果的影響，本課程建議學(xué)生對英文課件進(jìn)行翻譯，記錄中文筆記。具體操作：學(xué)生可根據(jù)課堂上的筆記，課下結(jié)合課件和教材把筆記進(jìn)行整理，歸納和擴(kuò)充當(dāng)堂課的知識點(diǎn)。課后老師不定時檢查學(xué)生記錄的筆記情況，并根據(jù)記錄內(nèi)容判斷其對知識點(diǎn)的理解是否正確，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。此舉的效果也比較顯著：學(xué)生對知識點(diǎn)的認(rèn)識明顯加深，在很大程度上克服了學(xué)生英文水平不足的限制，即使課堂上稍有掉隊，課下也能盡早彌補(bǔ)。

（3）考慮到晶體微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，本課程在授課過程中結(jié)合教學(xué)進(jìn)度引入晶體學(xué)模擬軟件，清楚明了地展示出不同晶系晶體及其表面和界面的三維幾何結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生建立晶體的微納米結(jié)構(gòu)模型[5]。對于典型的晶體系統(tǒng)，還可以通過簡單地計算為學(xué)生展示晶體的電子結(jié)構(gòu)，能帶特點(diǎn)和X射線衍射光譜等。此舉既能幫助學(xué)生建立形象思維，又可以增加《固體物理》的趣味性和實用性。另外，還可以在授課過程中引入實驗數(shù)據(jù)，讓學(xué)生運(yùn)用相關(guān)的固體物理學(xué)理論進(jìn)行分析，如給出纖維素晶體的X射線衍射光譜，讓學(xué)生應(yīng)用布拉格定律簡單判斷纖維素的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn);給出不同半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生根據(jù)光吸收原理判斷哪類材料更適合做光伏材料等;這些都是新能源材料中比較實用的知識，對提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)幫助較大。

除了以上這些措施外，還可以通過一些常規(guī)手段獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)效果，如期中考試。本門課程中，針對試卷中每一個學(xué)生的具體錯誤，我都與其進(jìn)行了當(dāng)面交流，根據(jù)其出錯的地方提出相近問題并讓學(xué)生自己思考找出答案。這樣做的效果是老師可以很清楚的了解每一個學(xué)生對知識點(diǎn)的理解是否正確，為什么會出錯，大家的共性的錯誤在哪里等。

四、結(jié)束語

“一千個人眼里有一千個哈姆雷特”，盡管教學(xué)大綱相同，教學(xué)內(nèi)容不變，當(dāng)面對的學(xué)生和教師的教學(xué)經(jīng)驗不同時，相同的課程也會呈現(xiàn)出不同的問題。只有明確課程目標(biāo)，因材施教地制定教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生的實際需要和情感出發(fā)，堅持具體問題具體解決的思路，才能打造出一門有品質(zhì)有溫度的課程。

參考文獻(xiàn)：

[1]C.基泰爾 著，項金鐘，吳興惠 譯，固體物理導(dǎo)論[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]丁漢芹.固體物理教學(xué)的幾點(diǎn)心得體會[J].大學(xué)教育， 2016（12）：129-130.

[3]毛飛，張振華，曾文杰，等.探討雙語教學(xué)在固體物理課堂中的應(yīng)用[J].課程教育研究， 2016（26）.

[4]姚利民，段文彧.高校教學(xué)方法改革探討[J].中國大學(xué)教學(xué)， 2013（8）.

[5]杜永勝.Materials Studio在固體物理教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 技術(shù)物理教學(xué)， 2009（3）：45-46.

作者簡介：

高海麗（1985.03-），女，漢族，河南許昌人，博士，現(xiàn)就職于福建農(nóng)林大學(xué)，講師，主要從事固體物理、核電和熱電教學(xué)工作。