材料力學全英文教學的一體化建設模式探索

趙彬

摘要：隨著經(jīng)濟全球一體化的深入發(fā)展，高等教育國際化已成為一種必然趨勢，而國際化辦學的一個重要方面就是全英文教學。針對目前全英文教學的現(xiàn)狀及作者從事材料力學全英文授課的經(jīng)歷，從課程體系、教學內容、教學方式、教材建設等幾方面對材料力學全英文課程的一體化建設提出了幾點探索并進行了實踐。結果表明：一體化建設的思路極大推動了全英文教學的進程，起到了較好的效果。

關鍵詞：材料力學；全英文教學；一體化建設

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0131-03

隨著經(jīng)濟全球一體化的深入發(fā)展，高等教育國際化已成為一種必然趨勢。近年來，我國眾多高校都將國際化納入學校發(fā)展戰(zhàn)略，提出建立世界一流大學的目標。西北工業(yè)大學作為985、211大學，在1996年已將國際化辦學提升為學校發(fā)展戰(zhàn)略，相繼出臺了引進海外高層次人才、接收來華留學生、開展國際聯(lián)合辦學、提升教師國際化水平、推動全英文課程建設等一系列措施。國際化辦學的一個重要方面就是全英文教學，目前在西北工業(yè)大學接受全英文授課的學生主要有兩種類型：國際班的學生（以留學生為主，另有少數(shù)中國學生）和聯(lián)合辦學招收的中國學生。國際班學生的培養(yǎng)計劃基本與中國學生相同，而針對聯(lián)合辦學招收的學生完全采用國外的培養(yǎng)方案、課程體系和原版教材，大大提高了對教師的要求。作為一種新的教學模式，全英文教學還有待進一步實踐和探索，還需要更多理論研究和教學實踐[1]。論文以作者從事材料力學全英文授課的經(jīng)歷，從課程體系、教學內容、教學方式、教材建設等幾方面對材料力學全英文課程一體化建設提出幾點探索。

一、材料力學全英文教學的現(xiàn)狀

1.中英文課程體系的差異。材料力學課程內容繁雜，中英文教材在側重點、知識結構和難易程度方面不盡相同，即使主要的知識點相同，其論述思路也有所不同。（1）中文教學體系仍為鐵木辛柯體系。該體系是先從基本變形到組合變形，再討論一些專題，其特點是理論講解細，公式推導多，課堂教學需要的學時多，顯而易見，在新的培養(yǎng)方案中這套教學體系已顯示出不能適應當前的教學發(fā)展的態(tài)勢。（2）英文體系則從基本概念著手，將基本變形和結構設計穿插進行。與中文課程體系相比，不同內容先后順序的調整以及連貫方式有所改變，包含了更多的知識點。

2.全英文教學目前面臨的問題。（1）學時短，內容多。以我校材料力學全英文課程為例，48學時，采用中文課程體系，完成基本變形、應力狀態(tài)分析、強度理論、組合變形和壓桿穩(wěn)定11章的基本教學內容，學時相對較短，限制了學生進一步的提高。（2）未和國外培養(yǎng)體系結合，現(xiàn)狀仍是中文的翻譯版。在最初盡快開設全英文課程的導向下，許多教師單純地將中文教材、PPT翻譯成英文進行授課。未將國外培養(yǎng)模式的優(yōu)點，如結構設計、軟件模擬、數(shù)學計算等實踐環(huán)節(jié)引入教學中來突出材料力學課程的工程實用性。（3）教材的選擇。國外教材注重基礎性、實用性、針對性，信息量大、數(shù)據(jù)翔實、圖表生動、英文表達規(guī)范。國內外高校在教學模式等方面存在差異導致英文原版教材在教學內容總體構設、知識點之間的銜接、教學基本要求等方面與我國材料力學課程教學大綱存在一定的差異，直接拿來應用有一定的不便之處[2]。而且針對接受全英文授課的中國學生，閱讀大部頭的英文原版教材仍是一個挑戰(zhàn)。目前現(xiàn)有的與中文體系相符的英文教材存在內容較少的問題，不能滿足使用的需求。

二、材料力學全英文教學的一體化建設

“立體化教學模式”也稱作“立體化研究型教學模式”，和傳統(tǒng)的“單向傳輸式教學模式”相比有很大的不同。首先，“立體化教學模式”在教學時將課程劃分為單元，尋求課程之間的內在聯(lián)系，按照單元對學生進行授課，加強了條理性，使知識框架更加清晰明了；其次，“立體化教學模式”的教學核心是能力培養(yǎng)，在進行知識傳輸過程中更看重的是能力培養(yǎng)，使學習者能夠擁有獨立思考的能力，學會解決問題的技巧；最后，“立體化教學模式”的教學平臺不局限于書本課程，而是包括所有可用資源，如互聯(lián)網(wǎng)資源和圖書館資源等。這使得所有教學要素都能全方位、立體化地融合到一起。新的教學體系符合學習者的心理結構，將教學結構和心理結構有機統(tǒng)一[3]。

1.教材的立體化建設。“立體化教材”是指除了傳統(tǒng)意義上的紙質教材外，以網(wǎng)絡存儲為載體，以網(wǎng)絡傳輸為手段的新型出版物，包括電子課本、電子教案、多媒體課件、習題庫、網(wǎng)絡課程和資料庫等[4]。

在教材這方面，教師可根據(jù)專業(yè)需求編寫適合中國學生的專業(yè)教材和相關資料。將原版教材和中文教材結合，整合專業(yè)內容，根據(jù)內容和要求增設提高學生能力的專業(yè)課實踐環(huán)節(jié)，降低語言難度，使學生能更有效地用外文掌握專業(yè)知識。結合現(xiàn)有信息技術，以開發(fā)慕課、微課資源，制作雨課堂PPT、編寫配套的習題和教輔資料等來達到立體化教材建設的目的。

2.教學內容立體化。教學內容的“立體化”是以力學的基本概念和原理為主線，優(yōu)化課程體系，重組教學內容，減少不必要的重復，突出主要內容、學科前沿，加強前后呼應[5]。

在教學內容的選擇上要立足于基本內容、前后課程的聯(lián)系、學科前沿知識的介紹、工程實際中的應用、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等方面，還要特別注意學科前沿知識的介紹，使學生開拓視野，及時了解新知識及發(fā)展動態(tài)。教學還要與教師的科研結合起來，科研課題作為教學實例有助于學生創(chuàng)新思維的啟發(fā)、創(chuàng)新意識的激勵和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時也能提高學生解決問題、查閱資料及撰寫報告的能力[6]。

3.教學過程多維立體化設計。（1）教學環(huán)節(jié)的有機結合。教學是由多環(huán)節(jié)構成的，如課堂教學、課外輔導答疑、實驗等。全英文課程在課堂教學過程中應學習、借鑒國際先進的教學方法與教學理念，引入更多“平等式”、“開放式”授課模式。任課教師在課堂中要擔當不同角色，或組織者，或啟發(fā)者，或參與者，鼓勵學生積極參與課堂互動，營造活躍的課堂氛圍，形成與全英文授課相匹配的課堂文化。教學過程中要更突出啟發(fā)式的教學思想，從面面俱到的傳授轉變?yōu)辄c到為止的引導，充分調動學生的主觀能動性和學習積極性[7]。課外輔導也可采用多種方式：傳統(tǒng)定時定點面對面答疑，QQ、微信、電話答疑等。充分利用現(xiàn)有信息手段達到答疑解惑的目的。而對于實驗這個實踐環(huán)節(jié)，其重要性和必要性是不言而喻的。實驗環(huán)節(jié)可以將理論知識和實踐充分結合起來，驗證理論知識的正確性，使學生充分認識到本門課程知識如何用于解決實際問題，提高學生的分析、動手及解決問題的能力。（2）教學方法綜合化。立體化教學促使教學方法向綜合化方向發(fā)展。①越來越多的現(xiàn)代化教學手段被引入課堂教學，如慕課、翻轉課堂、微課、雨課堂等。慕課可以滿足學生課前預習、課后復習、自學的用途，亦可在翻轉課堂教學中為學生提供學習資源，為課堂的討論做準備。翻轉課堂的教學方式更貼近于國外的授課理念，教師作為組織者、啟發(fā)者、參與者，指導學生針對某個知識點或某一專題在自學的前提下通過討論來獲得相關的知識。微課作為單個知識點的載體，為學生的課外學習提供了更多的資源。雨課堂是用于課堂教學的一款軟件，它集課堂點名、課堂測試和反饋于一體，使教師能夠隨時掌握學生的課堂表現(xiàn)，及時調整課程進度，達到最好的課堂效果。②計算機技術的引入。材料力學是一門具有較強工程背景的課程，多種技術手段可用于解決其計算問題，如maple、mathematics、matlab等都可用于簡單編程求解材料力學的題目。而大型商用有限元軟件（ABAQUS、ANSYS等）目前已被廣泛應用于工程問題的求解，相關知識的引入也可拓寬學生視野，為其提供解決問題的另一條思路。③實踐環(huán)節(jié)的引入。仍是基于材料力學的工程實用性，單純的理論學習已不能滿足學生的需求，在課程的設計中，大量的工程應用實例、設計和專題討論也是非常重要的環(huán)節(jié)。

三、針對“材料力學全英文”教學立體化建設的探索

1.在教學環(huán)節(jié)上：（1）針對外國學生大膽提出自己的見解或者對不懂的問題主動示意、愿意進行課堂討論和分組學習的特點，課堂教學中多采用分組、啟發(fā)式教學等形式，從多方面提高學生學習的主動性。（2）在有限的課時內安排了實驗環(huán)節(jié)，帶領學生參觀實驗室、講解演示針對本科生開設的所有“材料力學”實驗項目共12個，對于簡單的實驗內容安排學生進行操作，使學生通過實驗深入了解“材料力學”這門課程的工程實用價值。（3）建立該門課程的微信群，分享與課程相關的學習資料，吸引學生踴躍參與和課堂有關的學術討論，激發(fā)學生的學習興趣，縮短教師與學生的距離。

2.在教學方法上：（1）課程以學生為主體，參考“翻轉式”課堂教學方法，授課過程中發(fā)揮學生英文思維方式的優(yōu)勢，積極主動推進對某概念和專題的研討交流。（2）采用了“雨課堂”授課方式，擴大學生自主獲取知識的能力，關注學生的課堂表現(xiàn)。在平時的授課過程中，采用了仿真實驗式、問答式、案例式、專題討論等方式要求學生表現(xiàn)和主動參與課堂活動。

3.教學內容上：（1）課堂上選用與工程學科相關的材料力學計算實例，如輪軸的設計、投球的剪切、海上鉆井平臺的梁彎曲問題等，激發(fā)學生對力學的學習興趣。（2）將桿件設計作為一個獨立的專題進行講授，充分利用所學知識進行桿件基本變形和組合變形下的強度、剛度設計，使學生進一步理解該課程的工程實用性。（3）將matlab和maple等計算軟件引入了材料力學計算中，通過簡單的編程使學生掌握桁架、剛架、圖形的幾何性質、內力圖的繪制、梁和軸的強度設計等。培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力、分析問題和運用計算機的能力。（4）將目前廣泛應用的大型有限元分析軟件ABAQUS介紹給學生，通過演示使其對軟件的操作和用途有基本了解，最終能夠將理論分析、實驗、有限元計算三方面結合起來，解決工程應用中的多數(shù)問題。

上述實踐能夠充分調動學生的學習主動性和積極性，拓寬了學生視野，鞏固了理論知識，達到了全面培養(yǎng)的效果。

參考文獻：

[1]梁小燕，祝瑛，毛軍.材料力學課程雙語教學的實踐與探索[J].高等建筑教育，2014，01（23），91-93.

[2]李敏，宋強，岳麗杰，等.材料力學性能雙語教材建設的思考與實踐[J].教育教學論壇，2018，（1）：203-204.

[3]袁晶.新型高等教學素質立體化教學模式構建[J].教育現(xiàn)代化，2017，（42）：58-59.

[4]李德玉，李嘉薇，陳更林.《工程流體力學》課程的立體化教學體系建設[J].教育教學論壇，2017，（8）：150-151.

[5]李艷芳，蔡久評，潘伊暉.高職高?！豆こ塘W》的立體教學與實踐[J].南昌高專學報，2009，（4）：127-128.

[6]管瑤，賀興宏.水力學課程立體化教學模式構建探討[J].湖南城市學院學報：自然科學版，2016，25（6）：203-205.

[7]邱小雷，姚霞，曹強.高等教育國際化背景下全英文課程建設探索[J].高校實驗室工作研究，2017，（04）：128-131.