研究生課程材料疲勞全英語教學(xué)的實(shí)踐與探索

Ho Hsin-shen 張二亮

[摘 要] 專業(yè)課程的全英語教學(xué)有利于研究生綜合學(xué)術(shù)能力的培養(yǎng)，在我國(guó)高等教育改革建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。文章介紹了研究生課程材料疲勞的全英語教學(xué)模式，針對(duì)大多數(shù)機(jī)械類研究生存在的英語應(yīng)用能力低下、專業(yè)基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)狀，探討了全英語課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和授課手段革新的經(jīng)驗(yàn)和做法，并對(duì)下一步深化教學(xué)改革提出了具體建議。

[關(guān)鍵詞] 全英語教學(xué);研究生課程;教學(xué)實(shí)踐

[基金項(xiàng)目] 鄭州大學(xué)研究生全英語課程建設(shè)項(xiàng)目（201420001）

[作者簡(jiǎn)介] Ho Hsin-shen（1982—），女，馬來西亞吉隆坡人，工學(xué)博士，鄭州大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榻饘俨牧掀?張二亮（1979—），男，河南開封人，工學(xué)博士，鄭州大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院直聘教授，研究方向?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)、材料性能建模。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）42-0189-03? ? [收稿日期] 2020-02-22

一、引言

《學(xué)位與研究生教育發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，研究生教育要推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科的建設(shè)，需大幅提高研究生參與國(guó)際學(xué)術(shù)前沿的活躍度、加快培養(yǎng)能夠參與國(guó)際事務(wù)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的高層次專門人才[1]。近年來，我國(guó)科技文化軟實(shí)力在世界范圍內(nèi)的影響迅速提升，對(duì)全球科研人員和青年學(xué)生的吸引力逐步顯現(xiàn)。為推進(jìn)“雙一流”大學(xué)的建設(shè)進(jìn)程和適應(yīng)教育全球化的國(guó)際形勢(shì)，大力開展教學(xué)理念國(guó)際化、教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科發(fā)展前沿、教學(xué)方法先進(jìn)的研究生課程全英語教學(xué)，已經(jīng)得到廣大教學(xué)工作者的深入關(guān)注[2-4]。

航空、汽車、船舶等許多工業(yè)領(lǐng)域中的機(jī)械裝備在服役過程中承受著循環(huán)交變載荷的作用，材料疲勞是這些設(shè)備的主要失效模式。因此，材料疲勞是許多高校專業(yè)研究生的必修課程。材料疲勞是鄭州大學(xué)首批建設(shè)的研究生全英語課程之一。該課程系統(tǒng)介紹了疲勞與斷裂理論、抗疲勞設(shè)計(jì)及制造方法與技術(shù)，旨在全面拓展機(jī)械類研究生的疲勞與斷裂專業(yè)知識(shí)，提升他們?cè)谄诳茖W(xué)領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)視野。經(jīng)過多年的課程建設(shè)，借助于智慧課堂教學(xué)平臺(tái)，圍繞教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程組織等主要環(huán)節(jié)，形成了完整的課程教學(xué)體系。本文較為系統(tǒng)總結(jié)了材料疲勞課程全英語教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)未來課程改革提出建議。希望通過本文能夠引發(fā)同行們的思考與交流，促進(jìn)全英語專業(yè)課程教學(xué)改革的深化和完善。

二、材料疲勞課程教學(xué)實(shí)踐

本課程是鄭州大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的骨干課程，選修學(xué)生數(shù)超20人/年。該課程分為8講，共計(jì)32學(xué)時(shí)。

（一）創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

材料疲勞涉及材料、力學(xué)、機(jī)械、化學(xué)等背景知識(shí)，具有專業(yè)性強(qiáng)、交叉領(lǐng)域廣、英文術(shù)語理解難等特點(diǎn)。本課程教材選用疲勞領(lǐng)域經(jīng)典著作Jaap Schijve，F(xiàn)atigue of Structure and materials，Kluwer Academic Publishers，2004.筆者結(jié)合機(jī)械類研究生的專業(yè)背景，對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整體規(guī)劃和整合，編寫了教學(xué)大綱和內(nèi)部講義。制定的教學(xué)內(nèi)容包括應(yīng)力集中、循環(huán)塑性變形，低周與高周疲勞行為和損傷機(jī)理，疲勞擴(kuò)展和壽命預(yù)測(cè)，環(huán)境因素對(duì)疲勞行為的影響，熱機(jī)械疲勞等。

針對(duì)機(jī)械裝備“壽命短”“可靠性差”和“結(jié)構(gòu)重”的問題，高性能制造技術(shù)的研發(fā)引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[5]。課程結(jié)合新興表面處理技術(shù)，統(tǒng)籌安排了超聲噴丸強(qiáng)化對(duì)疲勞性能的影響、超聲疲勞實(shí)驗(yàn)技術(shù)及超高周疲勞性能研究、熱機(jī)械疲勞載荷下焊接接頭疲勞壽命預(yù)測(cè)等教學(xué)專題。這有助于研究生密切跟蹤專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿?zé)狳c(diǎn)。針對(duì)材料疲勞晦澀抽象的知識(shí)點(diǎn)，在教學(xué)過程中還強(qiáng)化了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和觀摩實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。前者主要包括樣品制備、材料組織觀測(cè)、疲勞試驗(yàn)機(jī)使用等，后者包括透射電鏡測(cè)試、EBSD晶格取向測(cè)定、位錯(cuò)遷移觀測(cè)等模塊。這有助于研究生全面理解材料疲勞失效的機(jī)理和過程。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方法

全英語專業(yè)課教學(xué)是浸沒式英語教學(xué)方法，在專業(yè)知識(shí)的講授、課件制作、案例分析、師生互動(dòng)、作業(yè)、考試等教學(xué)環(huán)節(jié)全部采用英語進(jìn)行。然而，在全英語環(huán)境下學(xué)習(xí)材料疲勞專業(yè)知識(shí)和用英語進(jìn)行順暢的專業(yè)實(shí)踐活動(dòng)存在一定的難度，尤其是英語基礎(chǔ)差、專業(yè)知識(shí)背景弱的研究生，無法適應(yīng)全英語課堂教學(xué)。針對(duì)全英語教學(xué)面臨的諸多挑戰(zhàn)，筆者對(duì)教學(xué)手段和組織方法進(jìn)行了有益的探索。

1.構(gòu)建課程專業(yè)詞匯庫。專業(yè)詞匯是開展專業(yè)課程全英語教學(xué)的基礎(chǔ)。然而，研究生專業(yè)英語詞匯匱乏、科技英語表達(dá)與接受能力低下的情形普遍存在，這給在全英語環(huán)境下學(xué)習(xí)材料疲勞專業(yè)知識(shí)帶來困難。為此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)教學(xué)過程中出現(xiàn)的專業(yè)詞匯按章節(jié)順序進(jìn)行匯編，在學(xué)期伊始發(fā)給研究生學(xué)習(xí)和熟記，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在課堂上對(duì)專業(yè)詞匯的即時(shí)領(lǐng)會(huì);基于疲勞領(lǐng)域知名國(guó)際學(xué)術(shù)期刊，建立代表性論文的語料庫，讓學(xué)生對(duì)課程涉及的英語專業(yè)表達(dá)熟悉熟知。這為學(xué)生運(yùn)用英語進(jìn)行順暢的課程教學(xué)活動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。

2.有機(jī)結(jié)合課堂講授與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。材料疲勞課程的系統(tǒng)性相對(duì)較差，諸多知識(shí)點(diǎn)晦澀難懂。按照抓住教學(xué)重點(diǎn)、講透難點(diǎn)的講授思路，一方面，制作圖文并茂的PPT課件，針對(duì)抽象知識(shí)點(diǎn)（如位錯(cuò)遷移）展示更為豐富的專業(yè)圖片和動(dòng)態(tài)演示，使得抽象的疲勞損傷過程可視化;另一方面，依托學(xué)校學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)和安排相應(yīng)的動(dòng)手或觀摩實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)研究生對(duì)材料科學(xué)抽象規(guī)律的消化吸收。這種授課與實(shí)踐相融互補(bǔ)的教學(xué)模式在一定程度上克服了由全英語教學(xué)環(huán)境帶來的學(xué)習(xí)障礙，加快了研究生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的全面掌握。

3.優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)案例。案例教學(xué)旨在鼓勵(lì)研究生積極參與討論，教師扮演組織者和引導(dǎo)者的角色。緊扣教學(xué)目標(biāo)，選取與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的疲勞領(lǐng)域經(jīng)典和熱點(diǎn)SCI論文作為教學(xué)案例。提前一周向研究生推送案例教學(xué)材料，引導(dǎo)學(xué)生分析論文結(jié)構(gòu)Title、Abstract、Introduction、Experiment/simulation method、Result and discussion、Conclusion等部分，要求研究生應(yīng)用課程所學(xué)專業(yè)知識(shí)，在課前做好周密的策劃和準(zhǔn)備，在課堂上分組討論和爭(zhēng)論，力求厘清科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)全過程的來龍去脈，最后由教師進(jìn)一步點(diǎn)評(píng)該論文對(duì)本領(lǐng)域科學(xué)研究的貢獻(xiàn)。案例教學(xué)提高了學(xué)生的參與度，還讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)以致用的學(xué)習(xí)樂趣，有效提高了全英語課堂的學(xué)習(xí)效果。

4.運(yùn)用智慧教學(xué)工具。借助智慧教學(xué)工具雨課堂[6]，助力專業(yè)課程的全英語教學(xué)。雨課堂提供了各種信息化的教學(xué)活動(dòng)：（1）利用投票、投稿、彈幕、隨機(jī)點(diǎn)名等，進(jìn)行課堂互動(dòng)，這能保持研究生上課的專注力;（2）將課件同步到學(xué)生的智能終端，教學(xué)內(nèi)容可以隨時(shí)回看，便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)，為學(xué)生創(chuàng)造了“浸潤(rùn)性”的學(xué)習(xí)環(huán)境;（3）保存上課、課程小測(cè)、作業(yè)、出勤等全過程的教學(xué)數(shù)據(jù)。材料疲勞課程利用該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了與研究生的全方位互動(dòng)，即時(shí)獲得學(xué)生的問題和反饋意見。這便于全英語教學(xué)活動(dòng)的及時(shí)調(diào)整，也有效延展了課堂教學(xué)時(shí)間，極大降低了全英語教學(xué)的難度。此外，考慮到課程教學(xué)內(nèi)容多，知識(shí)點(diǎn)密集，把部分知識(shí)點(diǎn)和觀摩實(shí)驗(yàn)、以及其他專業(yè)網(wǎng)站鏈接通過雨課堂推送給學(xué)生，學(xué)生可根據(jù)自身需要開展個(gè)性化線下學(xué)習(xí)。

5.規(guī)范考核評(píng)價(jià)機(jī)制。根據(jù)筆者在法國(guó)卓越工程師學(xué)校的學(xué)習(xí)與工作經(jīng)歷，把課程小測(cè)和課題項(xiàng)目引入到學(xué)業(yè)綜合評(píng)價(jià)中來。學(xué)業(yè)成績(jī)由課程小測(cè)、平時(shí)作業(yè)、課題項(xiàng)目、期末考試組成。其中前三項(xiàng)的成績(jī)占總成績(jī)的50%。課程小測(cè)安排在每次課最后15分鐘內(nèi)隨堂完成，難度偏低，主要用于檢測(cè)學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的理解。平時(shí)作業(yè)是課程小測(cè)的延伸，側(cè)重于考察重要知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，難度偏高，教師對(duì)作業(yè)認(rèn)真批閱并給出點(diǎn)評(píng)。課程項(xiàng)目一般由2位學(xué)生共同完成，項(xiàng)目課題來源于所授課程的專業(yè)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，學(xué)生不但要完成項(xiàng)目研究報(bào)告，還要按照國(guó)際會(huì)議形式進(jìn)行15分鐘全英文口頭匯報(bào)。期末考試主要考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，采用開卷考試方式，學(xué)生須用英文作答。該考核機(jī)制能夠較為全面客觀地評(píng)價(jià)研究生的學(xué)業(yè)完成情況，也提升了他們的課程學(xué)習(xí)效果。

三、全英語教學(xué)未來改革的設(shè)想與探討

全英語專業(yè)課程教學(xué)已在我國(guó)高校廣泛開展，取得了不少的有益經(jīng)驗(yàn)，但在高校的專業(yè)課程教學(xué)體系中仍然是一片教學(xué)實(shí)驗(yàn)田。全英語專業(yè)課程的核心是傳授專業(yè)化知識(shí)和輸出國(guó)際化視野，英語僅是專業(yè)知識(shí)的載體，用于構(gòu)架、分析、拓展專業(yè)知識(shí)體系。這是我們始終秉承的課程改革定位和初心。

結(jié)合教學(xué)實(shí)踐體會(huì)，研究生全英語課程未來改革的設(shè)想：（1）教學(xué)管理部門應(yīng)做好頂層設(shè)計(jì)，系統(tǒng)考慮全英語專業(yè)課程教學(xué)與英語語言教學(xué)課程的相互支撐和關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化以專業(yè)研究和學(xué)術(shù)交流為目的的學(xué)術(shù)英語訓(xùn)練體系，提升學(xué)生對(duì)學(xué)術(shù)英語語言的綜合運(yùn)用能力;（2）學(xué)校、學(xué)院和教師應(yīng)多層次多渠道凝聚全球優(yōu)秀課程資源，邀請(qǐng)專業(yè)領(lǐng)域中的海外名師參與全英語專業(yè)課程教學(xué)，開展前沿公開課;（3）發(fā)揮雨課堂的大數(shù)據(jù)記錄優(yōu)勢(shì)，動(dòng)態(tài)優(yōu)化全英語專業(yè)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，完善“以學(xué)生為中心”的新型教學(xué)模式，讓專業(yè)課程的全英語教學(xué)朝著自主式學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)方向發(fā)展。

四、結(jié)束語

全英語專業(yè)課教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)研究生的有效途徑。筆者根據(jù)機(jī)械工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的實(shí)際情況，對(duì)材料疲勞專業(yè)課程的全英語教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐和探索。我們必須認(rèn)識(shí)到全英語專業(yè)課程教學(xué)是一項(xiàng)長(zhǎng)期系統(tǒng)的課程建設(shè)工程，需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索和完善，逐步形成適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的、可復(fù)制和推廣的教學(xué)方法體系。

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Practice and Exploration of All-English Teaching in the Material Fatigue Course for Postgraduates

Ho Hsin-shen， ZHANG Er-liang

（School of Mechanical and Power Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou， Henan 450001， China）

Abstract：The all-English teaching of professional courses is advantageous to develop the comprehensive academic ability of postgraduates， and plays an increasingly important role in the reform and construction of higher education in China.This paper introduces the all-English teaching model of the Material Fatigue course for postgraduates.In regard to the facts that most postgraduates in mechanical engineering have low ability to use English and also have poor subject foundation， a few measures are discussed， which are taken for optimal design of course content and innovation of teaching methods.Finally， several suggestions are put forward for the future reform of all-English teaching courses

Key words：all-English teaching;postgraduate course;teaching practice