基礎力學課程全英文教學實踐與探索

劉廣彥

摘 要：理論力學和材料力學是高校工科專業的重要基礎課程，課程開設的主要目的是培養學生掌握工程力學的基本理論、計算技術與實驗技能，能夠解決工程領域中與力學相關的基本問題。該文對基礎力學課程全英文教學的經驗進行了總結，針對教學過程中發現的一些問題和新形勢下對全英文教學模式的要求，闡述了多項正在實施且不斷改進的教學舉措，并取得了很好的教學效果。

關鍵詞：全英文教學 理論力學 材料力學 國際化教育 留學生

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

為了推動學校國際化及本科教學國際化，提高學生的國際競爭力與交往能力，培養適應經濟全球化社會需求的國際化人才，近年來國內部分高校相繼成立了許多全英文教學專業。例如北京理工大學從2011年起開始在4個專業實施國際化教育，包括機械工程、電子科學與技術、自動化以及國際經濟與貿易，原則上這些專業的本科生課程全部實施全英文教學，包括授課、作業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，越來越多的國際學生選擇來中國留學，留學生人數也成為衡量高校國際化程度的一個重要指標[1]。根據北京理工大學留學生中心的統計數據，目前有100多個國家的超過1 500多名外國留學生在北京理工大學學習。不管是國內學生接受國際化教育還是外國留學生來華學習，都為高校的全英文教學提供了很大的機遇，同時也提出了嚴峻的挑戰。

理論力學和材料力學是工科專業的重要基礎課程，這兩門課程理論性較強，與工程技術聯系緊密。雖然屬于傳統的學科，但在日新月異的當今社會，其定理和結論仍然廣泛應用于機械、土木和航空航天等工程技術中，是解決各類工程實際問題的重要基礎。與后續專業課不同，作為國際通用的專業基礎課程，各國對理論力學和材料力學的教學內容和要求基本相同，從這一點來說對理論力學和材料力學開展全英文教學具有重要意義。

作者自北京理工大學自動化國際教育專業成立以來一直承擔該專業的工程力學全英文教學，課程包括理論力學和材料力學兩大部分，與此同時還承擔了機械類專業外國留學生的理論力學課程。經過這幾年的全英文教學實踐，積累了一定的經驗，在此對教學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]，與國內教材相比有兩個明顯的區別[5]：首先，外文原版教材通常在三維空間內用矢量法分析物體的受力狀態，將平面問題看做空間問題的特例。而國內教材經過多年的發展也形成了自己的特色，國內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題比較注重工程應用，學生從教材中的精美插圖就可以非常直觀地感受到學到的理論知識可以用來解決哪些工程問題，而國內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圖。針對全英文教學，外文原版教材的優勢不言而喻，但其內容與國內后續專業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，作者采用了以國內教材為主，國外教材為輔的方式。理論力學教材選用欒錫富等編寫的《Theoretical Mechanics理論力學》[6]，由于該教材內容偏簡單，因此課件適當增加了難度；材料力學教材選用劉耀乙編寫的《工程力學基礎II 材料力學》[7]，將其內容全部翻譯為英文。為了激發學生的學習積極性，讓學生切身感受到學有所用，課件中增加了許多具有工程及應用背景的例題，比如用靜力學方法分析用磅秤稱重時重量與重物在秤臺上的位置無關（如圖1），用動力學方法分析電機轉子偏心距引起的動反力（如圖2）等。

2 授課對象分析

工程力學的授課對象為本科二年級中國學生，因之前所修的全英文課程有限，這些學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，并把課件內容寫得詳細具體。對于首次出現的基本概念、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，但最核心的目的還是讓學生掌握基本知識，因此對于部分重點和難點內容基本上采用了雙語的方法，先用英語講解，再用漢語復述，這樣就避免了學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的學生數學功底普遍較好，理解能力較強，因此一些數學推導和方程求解等內容可以快速講解以彌補語言問題造成的時間損失。留學生的情況則完全相反，學生的英語基礎較好但數理功底普遍偏差，所以理論力學中的理論推導和方程求解就需要一步一步詳細講解，甚至重復講解直到學生能夠完全理解。當然中國學生之間的英語水平和留學生之間的數理功底也參差不齊，這就需要授課教師在教學第一周及時通過課堂提問、課下交流和作業完成情況掌握學生的基本狀況，根據他們的理解能力適當調節教學進度和講授方法。

3 教學手段

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

除多媒體的圖形和動畫外，教具也是一種很重要的教學手段。比如在講授空心軸扭轉的基本假設和應力分析時，缺乏空間想象力的學生經常不明白老師在討論哪個面上的應力。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，學生就會在腦海中形成深刻的印象，甚至會終身銘記這個畫面。

4 課程考核

考核一直是影響學生學習積極性的重要因素，當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，這就造成了很多學生平時應付、考前突擊的不良現象。為了充分激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，教師可以借鑒國外的教學經驗，適當降低期末考試成績的比例，增設力學大作業（Project）。學生自由分組，3個人一組，大作業題目由小組協商決定，內容要與課程的教學大綱有關，主要是日常生活中或工程應用中涉及到的力學問題。學期末要完成書面報告，小組派代表用PPT向全班同學展示研究內容、分析方法及結論，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，同時還增強了學生們的學習主動性和積極性，可以說是一舉多得。

5 結語

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

參考文獻

[1] 趙萬霞，辛暖，趙偉.改進來華留學生教育提升辦學國際化水平[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：機械工業出版社，2003.

[5] 王錦燕，孫玉周.工程力學雙語課程教學實踐與探索[C]//第十五屆北方七省市區力學學術會議論文集.2014.

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

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