面向“十三五”新材料發展和新工科建設的材料物理專業英語大綱構建

于成龍 王秀峰 蒲永平 寧青菊 惠懷兵 王莉麗 江紅濤 張新孟 伍媛婷

（1.陜西科技大學材料科學與工程學院，西安 710021；2.東風商用車有限公司技術中心工藝研究所，武漢 430056）

一、背景及相關要求

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》和《國務院關于印發“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃的通知》中明確指出，順應新材料高性能化、多功能化、綠色化發展趨勢，推動特色資源新材料可持續發展，加強前沿材料布局，以戰略性新興產業和重大工程建設需求為導向，優化新材料產業化及應用環境，加強新材料標準體系建設，提高新材料應用水平，推進新材料融入高端制造供應鏈[1-2]。對此，工業和信息化部組織制定的 《新材料產業發展指南》《輕工業發展規劃（2016-2020）》中，明確規定了突破重點應用領域急需的新材料和布局一批前沿新材料范疇[3-4]。重點應用領域急需的新材料體系，與物理相關的光、電、聲、磁、熱、力學（結構材料）各方面均囊括其中。如新一代信息技術產業用材料中的“高純發光材料等批量生產工藝優化，在新型顯示等領域實現量產應用”[3]和輕工業主要發展行業中的照明電器工業均涉及材料的光學性能；航空航天裝備材料、海洋工程裝備及高技術船舶用材料、先進軌道交通裝備材料以材料的力學性能為核心；節能環保材料中的“加快新型高效半導體照明、稀土發光材料技術開發”[4]涉及材料的光電轉換。布局一批前沿新材料范疇中的石墨烯、增材制造材料、納米材料、超導材料和極端環境材料涉及材料的物理制備方法和特性。

繼“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”逐步開啟新工科建設的大幕以后，新工科建設步入了實質性的具體的執行階段[5]。在新工科建設中的若干選題中，面向新經濟的工科專業改造升級路徑探索與實踐（新型學科專業建設）以及新工科多方協同育人模式改革與實踐是兩個重要組成。其中均有對現有新型學科專業以及新生學科專業培養方案，課程體系和專業內容的明確要求[6]。針對新工科建設和《輕工業發展規劃（2016-2020）》中對加強人才支撐保障的要求，材料物理專業屬于新型學科專業建設升級路徑探索范疇。陜西科技大學材料物理專業成立于2004年，至今已有14年時間。一方面，立足于光電子信息功能材料，面向電子材料、信息材料、發光材料、顯示材料與技術，畢業生就業率及就業質量飛速發展，成為學校21世紀初新成立專業的領頭兵；另一方面，畢業生就業后3-5年調查反饋顯示，由于接觸的多為與國際接軌的新行業 （有部分直接為外資企業），其就業的企業常采用全英文的工藝制程、產品報告（含原料信息和終端信息），學生需要花費大量的時間和精力用于后續學習，因此迫切需要深入開展材料物理專業英語教育。然而，就學歷教育而言，能夠建立良好的漢語、英語關系的培訓，集中在碩士、博士階段。受課程設置、穩定師資，教材缺乏，教學方式方法等問題的直接限制，直接體現漢語、英語關系的專業英語教育發展比較緩慢[7-9]，體現在鮮見公開的課程體系，基本未見公開的教學模式（含大綱建設、教學內容建設、教學法及教學實驗建設、學習法建設等）。

從2011年開始，材料物理專業開始進行專業英語教學改革，著重進行國內外選題摸底，專業英語大綱、教材建設，教學法及教學實驗等各方面的改革。目前，已經明晰了教學大綱建設的具體內容。由于該專業面向無機非金屬材料，在目前全國范圍內精簡學時的前提下，提出了“精簡學時，提高質量”的基本教學要求。明晰了核心思想為“專業英語教學需準確、詳細講清楚漢語、英語相互關聯”。比如，物理學基礎一章中的“reciprocal space”，明確對應漢語“倒易空間”。從詞源上講，reciprocal詞源為拉丁語 reciprocus[10]，意為“交替變換”，漢語“倒易”含兩層意思，一為“倒”，其中，含正空間晶面間距的倒數用于表達對應倒格子矢量大小的意思，另一為“易”，就是變換的意思。因而，教學中不建議用“倒格子空間”與“reciprocal space”關聯。明晰了教學法，應以討論式、小課堂教學為主，以提高每個學生的基本能力。對于學生學習能力要求如下：以明晰基本漢、英關系為基礎，強化閱讀和寫作能力，努力改善和提高聽、說能力，重點培訓科技英文翻譯能力，使學生能夠閱讀本專業及其相關領域的外文文獻，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。

二、基本框架

構建基本框架是材料物理專業英語大綱建設的難點，一方面要考慮材料物理專業的發展規律和歷史傳承；另一方面，要考慮到應屆學生的實際學習能力。陜西科技大學物理專業在充分調研的基礎上，明晰了專業英語大綱構建的主導思想，即“內容覆蓋從基礎到結構和性能的各方面”。對于基本教學參數的設置，以專業選修課設置的基本參數為參考，確定如表1所示。

表1 材料物理專業英語教學大綱基本參數

基本教學要求中的“精簡學時”為32學時（表1）。通過對已經公開的其他專業專業英語的學時調查后發現，大部分在40-56學時之間。有少部分學校開設在20-24學時內，但側重于翻譯訓練。對于本專業而言，前期嘗試開設40個學時，但學習效率和結果并不隨教學時間延長而提高。教學實踐表明，在32學時基礎上，通過改變傳統教學方法，可以顯著提高質量，將在教學法部分闡述。

值得說明的是，開課學期選擇在第7學期，主要希望學生能在先修課程全部結束的前提下開展專業英語，這樣對于知識的中、英文對應，效果更顯著。先修課程中固體物理導論、半導體物理、無機材料物理性能、電介質物理、電子材料、現代顯示技術及原理、Electronic Ceramics（雙語）、磁性材料等課程的修讀，對于準確定位漢語關系具有決定作用。另外，選擇在第7學期，便于學生學習后及時應用于擇業中，或者應用于進一步深造（如考研、出國等）中。

總體框架中，借鑒了國內外開設相關專業的課程總體框架。根據“內容覆蓋需涉及從基礎到結構及性能的各個方面”的基本要求，擬定框架的總體布局，含六個部分：（1）材料物理基礎—Essentials of Materials Physics；（2）材料物理性能總論—General Physical Performances of Materials；（3）材料的熱導與電導—Electrical and Thermal Conduction of Materials；（4）擴散與材料表面—Diffusion and Surface of Materials；（5）材料測試與表征技術—Typical Characterization and Testing Methods of Materials；（6）閱讀材料—Selected Articles for Reading Comprehension。

三、內容取材及教學法

1.內容取材

2012年底，在陜西科技大學教學改革項目的支持下，完成了內容取材。取材涵蓋基本框架要求的各個細節。材料物理基礎部分，取材涉及新舊量子力學發展史[11]，代表性的幾個效應（如光電效應，康普頓效應等），倒易空間和布里淵區，能帶理論（對應于陜西科技大學材料物理專業側重的無機光電子信息功能材料）[12-13]。英文內容來源主要為英國劍橋大學和美國哈佛大學的網絡課程學習材料。

材料物理性能部分，取材涉及材料原子和離子級別的缺陷，材料的介電性能，材料的磁學性能，材料的光學性能。內容來源主要為英國劍橋大學、牛津大學和美國哈佛大學的網絡課程學習材料和Zbigniew D.Jastrzebski教授主編的Engineering Materials[14]，以及 Donald R.Askeland 和 Pradeep P.Phulé教授主編的Essentials of Materials Science and Engineering[15]。

材料的熱導與電導部分選材主要來源于英國劍橋大學的網絡課程學習材料。擴散與表面部分取材涉及擴散的基本理論、擴散的工業應用以及TLK模型，主要來源于英國劍橋大學的網絡課程學習材料以及維基百科。材料的測試與表征部分取材主要涉及常見的物相、形貌、結構、光學、介電、磁學性能測試原理及測試過程的表述，主要來源為國際通用設備廠家的儀器說明材料。

閱讀材料主要選編了發表在Nature（含子刊）、Science等國際重要期刊的有代表性的論文。如光學性能選編了飛利浦公司和德國慕尼黑大學發表于Nature Materials的關于紅色熒光粉材料能夠提高白光LED熒光效率的論文[16]。磁學性能選編了Sun Shouheng教授2000年發表于Science的FePt合金磁存儲材料的制備及性能的文章[17]。此外，選編了適應當前TFT-LCD發展的工藝制程，選編了物理氣相沉積制備膜材料 （從物理基礎到基本工藝等各方面）[18]。這些閱讀材料均嚴格對接了《新材料產業發展指南》《輕工業發展規劃 （2016-2020）》中新材料的最新進展。

2.“LECTURE”教學法初探

專業英語教學不同于雙語教學。課程開設應直接明確材料物理相關的漢語和英語對應關系。由于學生學習能力有限，必須進行教學法試驗。前期教學試驗表明，最有效的課堂組織形式是小課堂討論式教學。不同于普通的專業教育，專業英語教學過程中采用了平行思維干預法[19]。對于知識重點，采用平行思維中的正面、激勵誘導法，鼓勵學生用正確的學習方法 （教師指導下）進行重點學習。對于知識難點，采用平行思維中的正面誘導及創新誘導法進行學習干預。對于通用知識，采用平行思維中的客觀評估法進行知識面擴充。對于章節知識總結，采用控制和調節法進行學習總結。由于在材料物理專業第7學期，學生已經基本掌握了本科階段的所有知識，已經經過了認識和生產實習的重要環節，因此在閱讀材料階段，建議采用控制和調節法進行廣泛地文獻檢索和閱讀。

經過近4年約240人的教學實驗，總結出“LECTURE”教學法。教學法主要是為了滿足基本教學要求中的 “提高質量”要求而經過實踐提出的。將大綱規定的全部教學內容精編成15個LECTURE，以每個LECTURE為依托，按照“思維干預→LECTURE導入→GROUPWORK學習→課堂評價→課后評價”的基本模式組織教學。其中，思維干預模式采用教改項目的六頂思考帽平行思維干預法，采用以藍色、黃色為主的思維干預法干預課堂教學。將以現代多媒體架構下的材料物理基礎內容按照物理學基礎、倒易空間、能帶理論、固體中的缺陷、介電性能、磁學性能、固體發光、材料的電導和熱導、擴散與表面制成15個LECTURE作為導入內容。除了精編的講義外，按照上述循環方式，精編了課件。組織課堂學習形式以GROUPWORK為主，每8人一組，采用能動學習、教師引導的方式詳細學習核心內容。改變傳統雙語教學的課堂評價和考核方式，綜合考查學生的英語應用能力。為了對接當今最新的技術進步，安排學生進行學生為主MOOC討論式教學實驗課。統計發現，學生自主學習效率顯著提高。由于采用了思維干預法，學生傳統思維方式得到改變。摒棄了英語教學效果尋根溯源的傳統沿襲過程。由于采用GROUPWORK學習組織，學生集體協商、判斷能力得到提升，課堂學習效率、效果顯著提升。學生綜合能力得到顯著提高，從考核成績及對提高四六級考試和考研英語成績的幫助來看，對學生基礎英語能力的提高，以及繼續深造能力的提高起到了非常重要的作用。

四、結束語

以陜西科技大學材料物理專業為例，探討了面向“十三五”新材料發展和新工科建設的材料物理專業英語大綱構建過程。提出了“精簡學時，提高質量”的基本教學要求。明晰了核心思想為“專業英語教學需準確、詳細講清楚漢語、英語相互關聯”。明確了學生學習能力要求：以明晰基本漢、英關系為基礎，強化閱讀和寫作能力，努力改善和提高聽、說能力，重點培訓科技英文翻譯能力。擬定了總體框架，含材料物理基礎，材料物理性能，材料的熱導與電導，擴散與材料表面，材料測試與表征技術及閱讀材料。明晰了LECTURE教學法，即應以討論式、小課堂教學為主，提高每個學生的基本能力，使學生能夠閱讀本專業及其相關領域的外文文獻，了解專業領域的國際發展趨勢、研究熱點，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。