“雙一流”建設(shè)背景下“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”雙語教學(xué)與實(shí)踐

張來喜

（蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

2015年，國(guó)務(wù)院發(fā)布關(guān)于印發(fā)《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》的通知，提出全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)、國(guó)際視野、科學(xué)精神和創(chuàng)業(yè)意識(shí)、創(chuàng)造能力，推進(jìn)國(guó)際交流合作，加強(qiáng)與世界一流大學(xué)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的實(shí)質(zhì)性合作，將國(guó)外優(yōu)質(zhì)教育資源有效融合到教學(xué)科研全過程，營(yíng)造良好的國(guó)際化教學(xué)科研環(huán)境［1］。一流本科教育是“雙一流”建設(shè)的重要內(nèi)涵［2］，要求科學(xué)合理地引進(jìn)國(guó)外前沿性的學(xué)科知識(shí)與先進(jìn)的科研方法［3］，開展雙語教學(xué)就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的手段之一。

大學(xué)課程國(guó)際化是世界大學(xué)雙語教學(xué)實(shí)踐數(shù)量不斷增加的主要原因［4］。“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”是機(jī)械工程本科相關(guān)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，也是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程，具有較強(qiáng)的國(guó)際共通性，非常適合進(jìn)行雙語教學(xué)。對(duì)該課程實(shí)施雙語教學(xué)可以使學(xué)生更好地理解機(jī)械工程學(xué)科的英文文獻(xiàn)并加以利用，拓寬學(xué)生的國(guó)際視野，更多地了解機(jī)械學(xué)科在國(guó)際前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)，養(yǎng)成新工科思維方式［5］。

目前，“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”雙語教學(xué)存在一些不足，如教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊，機(jī)械工程學(xué)科的前沿研究和經(jīng)典控制理論在機(jī)械工程學(xué)科的應(yīng)用體現(xiàn)不足；另外，雙語教學(xué)理論體系相對(duì)較為匱乏，無法滿足“雙一流”建設(shè)對(duì)機(jī)械工程專業(yè)國(guó)際化教學(xué)科研環(huán)境和機(jī)械工程專業(yè)人才國(guó)際視野的要求。

一、“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”雙語教學(xué)存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容設(shè)置與教材的選用

“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程涉及較多的抽象概念和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，要求學(xué)生具有扎實(shí)的“高等數(shù)學(xué)”“復(fù)變函數(shù)與積分變換”“大學(xué)物理”“理論力學(xué)”“電工學(xué)”等理論課程基礎(chǔ)，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)困難［6］。新工科建設(shè)使得課程學(xué)時(shí)被壓縮［7-8］，部分基礎(chǔ)先修課（如“復(fù)變函數(shù)與積分變換”）被取消。為順利開展教學(xué)，不得不在“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程中補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)（如拉普拉斯變換），進(jìn)一步壓縮了課程學(xué)時(shí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程中系統(tǒng)、模型、反饋、控制等重要概念理解不深，影響了學(xué)習(xí)效果［9］。

“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”雙語教材選擇基本可以分為四種模式：第一種模式為國(guó)外全英文教材，輔助以中國(guó)學(xué)者編著的中文教材；第二種模式為國(guó)外全英文教材，輔助以對(duì)應(yīng)的中文譯本教材；第三種模式為選擇國(guó)內(nèi)學(xué)者編著的中英文對(duì)照雙語教材；第四種模式為選擇國(guó)內(nèi)學(xué)者編著的全英文教材。第一種模式下，由于選用不同體系的教材，中英文教材內(nèi)容和編排差異較大，使得教學(xué)大綱無法統(tǒng)一，既加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，也不利于教師統(tǒng)籌教學(xué)內(nèi)容。前兩種模式下，一般會(huì)選擇兩本國(guó)外經(jīng)典教材，一本是美國(guó)加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的Dorf教授編著的Modern Control Systems［10］，中文譯本為國(guó)防科技大學(xué)的謝紅衛(wèi)教授翻譯的《現(xiàn)代控制系統(tǒng)》［11］；另一本是美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)Ogata教授編著的Modern Control Engineering［12］，中文譯本為北京航空航天大學(xué)盧伯英教授翻譯的《現(xiàn)代控制工程》［13］。對(duì)“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程來說，這兩本教材內(nèi)容過多，不適合作為教材使用。國(guó)內(nèi)學(xué)者編著的中英對(duì)照雙語教材比較經(jīng)典的有李道根編著的《自動(dòng)控制原理（中英文對(duì)照）》［14］，但該教材為控制工程專業(yè)通用教材，未體現(xiàn)機(jī)械工程的學(xué)科特點(diǎn)。另外，筆者認(rèn)為中英文對(duì)照的雙語教材并不適合雙語教學(xué)，一方面，由于中英文之間的差異，直接將中文教材翻譯成英文，往往不夠準(zhǔn)確；另一方面，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，采用中英文對(duì)照的雙語教材，無形中將雙語教材只作為中文教材來使用。國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)雙語教學(xué)編著的全英文教材有孫晶編著的《控制工程基礎(chǔ)（英文版）》［15］，這本教材同樣是控制工程專業(yè)的通用教材。綜上可見，目前針對(duì)“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程的雙語教材非常匱乏，亟須編寫適合該門課程的全英文教材。

（二）課程體系與成績(jī)考核

目前，由于雙語教學(xué)課程體系不完善，相互銜接的課程只有個(gè)別課程開展了雙語教學(xué)，這使得開展雙語教學(xué)的課程與先修課程之間銜接不緊密。另外，同一門課程只在部分教學(xué)班開展雙語教學(xué)，這使得同一門課程的考核標(biāo)準(zhǔn)無法完全統(tǒng)一，進(jìn)而影響學(xué)生評(píng)獎(jiǎng)和保研的公平性。

課程所采用的考核方式主要以筆試為主，雙語教學(xué)承擔(dān)的一個(gè)重要任務(wù)是提高學(xué)生閱讀和理解專業(yè)文獻(xiàn)的能力及交流學(xué)術(shù)問題的能力，而以閉卷考試為主的考核方式無法全面考核這種能力。

（三）學(xué)生英語水平參差不齊

除了教師要具有較高的英語水平外，決定雙語教學(xué)能否順利進(jìn)行的一個(gè)主要因素是學(xué)生的英語水平。由于各生源地高中教育水平不同，導(dǎo)致大學(xué)生英語水平存在明顯差異?；A(chǔ)教育發(fā)達(dá)地區(qū)生源的學(xué)生英語水平普遍較高，而偏遠(yuǎn)落后等基礎(chǔ)教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)生源的學(xué)生英語水平則普遍較低。同時(shí)，一些學(xué)生的閱讀和寫作水平較高，但聽說能力較低。另外，很多學(xué)校沒有開設(shè)專業(yè)外語課程，使得學(xué)生對(duì)專業(yè)詞匯的表達(dá)方式非常陌生。這些不利因素都給雙語教學(xué)造成了一定的困難。

二、“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”雙語教學(xué)模式的探討與實(shí)踐

（一）以問題為導(dǎo)向和學(xué)生為中心的教學(xué)模式

優(yōu)化課程架構(gòu)，將以教師為中心的被動(dòng)式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的主動(dòng)式教學(xué)模式。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的教學(xué)方法。在思考中學(xué)習(xí)，在解決問題中學(xué)習(xí)。

每堂課開始時(shí)，可以先用英文回顧上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，然后再用英文講授基本理論概念。對(duì)一些比較抽象和理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，則用漢語詳細(xì)剖析講解。之后，再提出常見機(jī)電系統(tǒng)中與控制相關(guān)的問題，并推薦相關(guān)英文文獻(xiàn)供學(xué)生研讀，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)基本理論，深入鉆研文獻(xiàn)和教材中的相關(guān)內(nèi)容。

學(xué)生可以根據(jù)自己參加的各種科研活動(dòng)提出需要解決的問題，結(jié)合本課程的學(xué)習(xí)，找到更好的解決方案。這種形式使學(xué)生體驗(yàn)到應(yīng)用本課程所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問題成功的喜悅，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣和主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。

（二）優(yōu)化課程體系與考核方式

為取得良好的雙語教學(xué)效果，僅在一門專業(yè)課上開展教學(xué)改革是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！皺C(jī)械工程控制基礎(chǔ)”的先修課程有“高等數(shù)學(xué)”“積分變換”“理論力學(xué)”“電工學(xué)”“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”等，很多先修課的知識(shí)點(diǎn)會(huì)在“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”中出現(xiàn)，這些課程如果不開展雙語教學(xué)，勢(shì)必會(huì)對(duì)“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”雙語教學(xué)帶來困難。因此，有必要進(jìn)一步優(yōu)化課程體系，在與“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”聯(lián)系緊密的課程中同步開展雙語教學(xué)。

雙語教學(xué)的主要任務(wù)是在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的英語應(yīng)用能力，特別是在“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”這種國(guó)際共通性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中，可以培養(yǎng)學(xué)生同時(shí)使用母語和外語兩種思維方式進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和思考，以及根據(jù)交際對(duì)象和工作環(huán)境的需要進(jìn)行兩種語言切換的能力［16］。因此，雙語教學(xué)相比傳統(tǒng)的單一漢語教學(xué)方式，過程考核顯得更為重要。這就要求在雙語教學(xué)中改革固有的以期末閉卷考試為主的考核方式，強(qiáng)化過程考核，采取過程考核與考評(píng)結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生重視平時(shí)學(xué)習(xí)，弱化期末考試。在每堂課中設(shè)定搶答、隨堂小練習(xí)、討論等環(huán)節(jié)，并根據(jù)學(xué)生的參與度給予相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)積分。每個(gè)知識(shí)單元都設(shè)計(jì)了兩種練習(xí)，一種是較為簡(jiǎn)單的“Exercises”；另一種為綜合性較強(qiáng)，并需要一定的鉆研才能完成的“Problems”。同時(shí)，還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的小測(cè)驗(yàn)，這些練習(xí)和測(cè)驗(yàn)全部都使用英文，也要求學(xué)生用英文完成這些練習(xí)和測(cè)驗(yàn)。這些環(huán)節(jié)幫助學(xué)生及時(shí)鞏固和強(qiáng)化了階段性學(xué)習(xí)成果。這些積分和測(cè)驗(yàn)成績(jī)都采用加權(quán)算法，折算為過程分?jǐn)?shù)。期末考試采用全英文試卷，同樣要求學(xué)生完全用英文作答。最終課程成績(jī)采用過程分?jǐn)?shù)和期末成績(jī)各占50%的考核方式來評(píng)定。

（三）高質(zhì)量雙語教材建設(shè)

教材是制約雙語教學(xué)“教與學(xué)”的重要因素，考慮到中文和英文表達(dá)的差異性，既不能直接引進(jìn)國(guó)外全英文教材，又不能簡(jiǎn)單地將中文教材翻譯為英文教材作為雙語教材，更不能采用中英對(duì)照的雙語教材。筆者在新西蘭奧克蘭大學(xué)訪學(xué)期間，曾擔(dān)任奧克蘭大學(xué)工學(xué)院“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程的助教，全程參與了“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程的教學(xué)工作?；貒?guó)后，筆者反復(fù)研讀了奧克蘭大學(xué)“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程的教材，以及Dorf教授編著的Modern Control Systems等英文教材，結(jié)合國(guó)內(nèi)高?！皺C(jī)械工程控制基礎(chǔ)”的大綱及機(jī)械工程控制領(lǐng)域的最新研究成果，融入課程思政內(nèi)容，編寫了“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)英文講義”，并在此基礎(chǔ)上制作了全英文課件。

首先，在各個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置了豐富的示例，這些示例反映了最新的機(jī)械系統(tǒng)及其控制的前沿動(dòng)態(tài)，并通過視頻的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，能夠拓寬學(xué)生的視野，使學(xué)生了解最新的學(xué)科前沿發(fā)展，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣。

其次，用一個(gè)實(shí)例貫穿教材，由簡(jiǎn)到繁，逐步深入地設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)例的控制系統(tǒng)。在整個(gè)教學(xué)內(nèi)容中，都以“數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)”為實(shí)例。從開環(huán)控制到閉環(huán)控制，從數(shù)學(xué)建模、微分方程到傳遞函數(shù)，從穩(wěn)定性分析、時(shí)域動(dòng)態(tài)性能分析到頻域分析，將一個(gè)學(xué)生熟悉的機(jī)械系統(tǒng)的完整控制系統(tǒng)逐步展現(xiàn)出來，這有助于學(xué)生將教材的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，形成完整的機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)控制思維。

最后，將課程思政貫穿其中。如在緒論部分，由《論語·學(xué)而》中“吾日三省吾身：為人謀而不忠乎？與朋友交而不信乎？傳不習(xí)乎？”引出反饋的概念，引導(dǎo)學(xué)生樹立目標(biāo)，并不斷檢驗(yàn)自己，使行動(dòng)與目標(biāo)一致。講義中融入了大量諸如此類的課程思政元素。

只有中外結(jié)合，才能編寫出符合我國(guó)實(shí)際情況的雙語教材，將雙語教學(xué)與我國(guó)機(jī)械學(xué)科教學(xué)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程的高質(zhì)量教學(xué)效果。

結(jié)語

在“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”這類國(guó)際共通性較強(qiáng)的課程中開展雙語教學(xué)具有更好的適應(yīng)性。要做好雙語教學(xué)工作，需要從課程體系和考核方式等方面進(jìn)行優(yōu)化，并加強(qiáng)教材和師資力量建設(shè)。通過加強(qiáng)過程考核，結(jié)合項(xiàng)目式教學(xué)方式，充分激發(fā)學(xué)生在英語環(huán)境下學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的興趣，督促學(xué)生及時(shí)鞏固和強(qiáng)化階段性學(xué)習(xí)成果。通過全英文教材或講義的建設(shè)和使用、全英文課件的講授、全英文測(cè)驗(yàn)和試卷的考核方式，為學(xué)生營(yíng)造全英文信息載體的學(xué)習(xí)過程和環(huán)境，提高了學(xué)生應(yīng)用英語學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的動(dòng)力和效率，也有利于雙語教學(xué)師資建設(shè)，是教學(xué)相長(zhǎng)的有益嘗試。通過融入課程思政元素，使得雙語教學(xué)更加適合中國(guó)國(guó)情，充分發(fā)揮課程的疊加育人效應(yīng)，體現(xiàn)其思想價(jià)值屬性和在培養(yǎng)人、塑造人方面的價(jià)值功用，對(duì)開展具有中國(guó)特色的雙語教學(xué)具有示范效應(yīng)。