面向留學生的化工原理英文課程教學實踐

陳遷喬 吳畏 曲虹霞 王娟 鐘秦

[摘 要]化工原理是一門有一定理論深度和難度的重要專業基礎課程。面對南京理工大學留學生化工原理英文教學的特殊性和復雜性，為了提高該課程的教學質量，也為了將留學生培養成適應社會經濟發展需要的應用型人才，項目組對教材選擇、教學內容優化、留學生管理和授課方法等方面進行了探索，并取得了較好的教學效果。

[關鍵詞]留學生;化工原理;英文教學;課程建設

[中圖分類號] H319 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）11-0112-03

化工原理是化工類專業的一門核心主干課程，應用傳遞過程基礎理論研究化工單元操作原理。該課程以過程工程為教學背景，使學生在理論和實踐上掌握單元操作的過程和設備原理，進而完成相應的設計型和操作型過程的計算和分析，提高分析和解決化工工程實際問題的能力。化工原理具有極強的實踐性和工程性，其主要先修課程是高等數學、物理和物理化學等，是連接化工類學生基礎課和專業課的橋梁，是一門有一定理論深度和難度的重要專業基礎課程。

一、教學面臨的困難和存在的問題

留學生教育是高等教育國際化的重要內容，留學生的規模、發展狀況和水平是衡量一個高校國際化水平的重要標尺。在“一帶一路”戰略的大背景下，高等教育國際化成為教育改革的必然趨勢，越來越多的留學生來到中國。因此，近年來我校生物工程、制藥工程、機械工程等近十個專業都陸續開始招收外國留學生。2017年開始，生工和制藥專業的留學生也逐漸開始了化工原理課程的學習。留學生教學目前國內有兩種模式，全英文授課模式和中文授課模式[1]。社科類的留學生，大多是喜歡中國文化的博大精深，抱著學習中國文化的初衷來到中國，不少高校對他們采用的是中文授課模式，但理工科的很多留學生對于語言學習沒有明顯的偏好。我校大部分留學生是通過雅思成績獲得的留學申請，而進校后也并沒有專門為他們開設的漢語學習課程，所以，我校目前對于留學生的教學一直是純英文授課模式。和大多數來華的理工科留學生一樣，我校留學生的主要來源地區為西亞、南亞、中亞、東南亞、北非、中非等地區。其中大部分部分留學生所在國家的基礎教育水平與中國相比有一定差距，數理基礎較中國學生薄弱，對物理定律和數學工具的應用不夠熟練，推理和運算能力偏弱[2-3]。雖然他們在先期課程學習中學過高等數學、物理、化學等相關知識，但是在化工原理課程需要這些先修課程的相關知識時，其卻表現出明顯的欠缺。而且留學生的教育背景差異較大，亞洲的基礎教育水平總體高于非洲，大多數留學生的母語并不是英語，學生的英語聽說和理解水平并不均衡，部分學生可以順暢地與教師交流，部分學生的英語表達較為困難，這也給教學帶來了一定的困難和挑戰。這就需要我們有針對性地設計課程大綱、選擇教學內容、改進考核評價方法，提高英文授課的教學質量和教學效果。

二、教材選用與教學內容優化

化工原理課程內容對于學生來講是相對較難的，就是中國學生使用母語學習，每年的不及格率也有20%左右。因此，對于基礎薄弱、非母語學習的外國留學生，其學習的難度也是可想而知的。而教材是教學內容的載體，化工原理英文教材必須與理論課程相銜接，能更接近工程實際和體現實踐課程的需求，同時教學資料應少而精，基本原理、方法和技術路線應重點突出。考慮留學生的學術背景，教材的英文應淺顯易讀，教材既具有可教性，又具有可讀性，既適宜初學者入門，又具備一定的理論系統性，對理論問題既講深講透，又能深入淺出，使學生能舉一反三、觸類旁通。目前美國和加拿大高校化工類專業使用最廣泛的化工原理教材，是由美國最著名的 McGraw Hill 公司出版的Unit Operations of Chemical Engineering （Warren L. McCabe 等），問世至今，已更新至第七版，其在國際化學工程領域享有很高聲譽。考慮到原版教材價格昂貴且篇幅長，無法和目前我校留學生化工原理課程教學課時相匹配，我們選用的是華南理工、天津大學、華東理工大學聯合編寫的，由化工出版社出版的第八版《化工原理》教材，這一版教材是第七版的基礎上改編并出版的影印本，是國內第一部化工原理英文教材[4-5]。該教材既保留了原版教材寬專業厚基礎的目的，又以我國教學大綱為基本框架，內容簡明扼要充實。除了選用該教材外，教學參考資料及參考書的選用也很重要，在選擇參考書時必須能對英文教材內容進行豐富和補充，有助于學生梳理知識體系、擴展知識面和復習。因此我們將McGraw Hill公司出版的第七版化工原版教材作為教材參考書，同時也推薦流體力學、 熱量和質量傳遞等原版教材作為參考資料。

在教學內容方面，我們優化內容，淡化公式推導，降低學習的難度;把教學的重點放在公式的應用上，通過工程案例，教會學生解決實際問題，提高其分析和解決問題的能力。

例如，對于伯努利方程應用的講解，教師可以簡要介紹推導過程，多舉一些實例，從他們的生活中挖掘實例，如農業灌溉、樓房供水，到城市生活供水網絡，再到化學化工實驗室常見的虹吸，最后介紹工業上流體輸送。同樣對于傳熱和其他的化工單元，我們盡量通過生活和工程中案例的引入，強化學生對過程的理解和認識。這樣的教學安排，能激發學生的學習動力、興趣和熱情，喚醒學生強烈的求知欲望，促使學生主動地參與到課程內容的學習中。

三、嚴格管理

來華留學生留學的目的各不相同，通過調查我們了解到，部分學生來華是為了提升專業知識水平，增加專業技能，其中也不乏只是為了鍍鍍金，混個文憑，將來好找工作，同時來游山玩水的。即使真正想腳踏實地學習的學生，由于數量較少，留學生之間競爭壓力很小。他們也很難做到像中國學生那樣勤奮自律，對于教學秩序的遵守遠不如中國學生。因此上課遲到、曠課等現象時有發生，遲到現象尤其嚴重，很不利于授課教師的管理和教學秩序的正常進行。在其他留學生課程教學中，也存在類似現象。而且這種情況從他們大一入學開始就已經形成了，他們認為理所當然。因此，對于留學生的上課問題，必須采取相應措施嚴格約束他們。我們從化工原理實驗環節開始嘗試，從第一屆留學生開始，實驗課就嚴格執行了這一規定，只要有一個實驗未能完整參與，最終成績即為不及格。導致第一年有1/3的留學生化工原理實驗需要重修，在留學生中引起較為強烈的反響。化工原理英文理論授課從第二年開始，我們明確提出采用簽名制的要求，上課開始前進行簽到。對于遲到學生，按照遲到的時間和次數，從平時成績中扣除相應的分數。對于曠課行為的懲戒，也與中國學生一視同仁，趨同管理。曠課超過三次，將取消考試資格。這樣的嚴格管理在下一屆留學生中傳播開來，使得第二年的化工原理理論和實驗課程教學中，遲到和曠課的情況都有所改善。同時，在各個留學生任課教師的反饋和要求下，學校為了加強留學生的管理，擬建立留學生在線考勤系統，其可以使教務管理系統實時掌握留學生的出勤情況。這個在線考勤結果可以提交給簽證官，簽證官可以參考留學生在校出勤情況頒發簽證，曠課情況嚴重將拒簽。這一政策的實施將有望扭轉留學生學風差的局面，與我國高等教育正在實行的嚴格的人才培養質量要求是一致的。

四、及時測驗和檢查

由于化工原理課程專業性強，有很多術語或者現象，在生活中是很難聽到或見到的，學習起來有一定的難度，尤其是來自科學技術和工業相對落后的國家和地區的學生，其對于我們習以為常的一些現象理解起來也較為困難，而且大多數留學生的母語并不是英語。要看懂、聽懂化工原理課程里的很多專業術語，又要理解這些術語背后的內涵，對很多留學生來講是一種新的挑戰。如介紹管內層流流動時，流速的分布是拋物線，中國學生在初中就接觸過拋物線，數學中也學過并且理工科學生會經常用到這個詞，而很多留學生完全不認識parabola這個單詞，在物理以及生活中沒有使用過這個詞匯，對這一曲線背后的數學關系更不清楚。因此為了及時發現類似問題，了解課堂教學效果，掌握學生對知識點的掌握程度，在每次課的最后，我們都留出幾分鐘時間，對本次課的知識點進行復習，并給出一定的填空、選擇題，讓學生進行搶答。通過這一形式，讓學生了解自己以及其他同學的學習情況，以及課程的重點和難點。在每章結束后我們都安排習題課。對于中國學生，有些習題的講解，我們只需要給出解題思路以及答案，中間的計算過程都不在話下;但對于外國留學生，在習題的講解過程中， 往往需要給出從解題思路到完整解答的每一步，特別是涉及指數、積分等稍微復雜一些的計算，更要詳細地講解，并板書出每一步計算過程。

五、圖形、仿真結合的教學資源

教材和教學資源是知識傳授活動的主要信息媒介，是教師和學生溝通的橋梁，也是學生了解知識的主要窗口，因此教學資源也是高等教育的基礎設施。由于留學生文化背景不同，所處國家科技和工業的發展差異很大，有時教師的英語說明講解很難讓學生完全理解，而且表述會比較復雜，并且留學生對單純的文字表達也提不起興趣。因此，全英文化工原理課件既要符合教學大綱和課程要求，注重內容的直觀性、易讀性。每頁PPT 不僅知識點完整、邏輯緊湊、信息豐富，又要考慮學生的接受能力和英文水平。因此我們要充分利用多媒體課件的藝術性，引入包括工藝設備圖片、動畫和化工過程操作等的視頻錄像資料激發學生的學習興趣，打破課程的沉悶，幫助學生理解課程的難點，誘導學生去主動思考。南京理工大學化工原理作為國家級精品課程和在線開放課程，同時建設了國家級虛擬仿真實驗教學中心，具有的豐富中文教學資源。我們充分利用南京理工大學現有的中文教學資源，包括動畫、圖片和三維仿真，逐步建立和完善留學生化工英語的教學資源，盡量讓講解內容有圖形、圖片和仿真動畫，并輔以細致的英文講解。

例如對于流體流過管件產生的邊界層分離現象、離心泵的氣蝕和氣縛現象等，對復雜工藝流程及換熱器、篩板的內部結構復雜的化工單元設備，我們多采用三維動畫的形式結合文字呈現給學生。比如換熱器，不僅有管板、管子、拉桿、定距管、折流板等零部件結構的展示，還完整展示了其裝配過程。通過多媒體動畫形象直觀的演繹，可以增強學生的感性認識，也便于學生理解。此外在講解或動畫播放過程中，如有學生提問或不明白且出現英語溝通問題，可以隨時打斷講解或暫停播放，進行交流討論。教師也可以在視頻播放過程引入問題、提出問題，了解學生對知識的掌握程度。多媒體教學資源的引入，促進了師生之間的互動，從而達到良好的課堂效果。

六、授課與學生參與討論相結合

在國外高校，教師通過各種軟、硬性要求，強制學生參與課程教學非常普遍。筆者曾到英國伯明翰大學和美國麻省大學波士頓分校訪學，在麻省理工和訪學的高校聽課，和那里的教師以及學生交流過，對學生在課程教學中的參與度感觸頗深。學生為完成一次課程作業，往往泡在圖書館數天，查閱大量的資料，對知識的掌握是主動、全面和完整的。國外課程評價體系也更注重過程，而不是最終的期末考試成績。而我國高校大多是以課堂灌輸為主的教學模式，一次期末考試基本就決定了成績的高低。這樣的教學模式和考評方式對于有著各種不同文化習俗和背景的外國留學生來說，很難完全適應。因此在授課過程中有意設計出這樣的教學環節，可增強學生課堂參與程度。例如講解單位制的時候，雖然教材和課程以介紹國際單位制為主，但是很多英文原版的化工原理參考書內重要的物性數據會使用英制單位制，在國外的生活經歷也告訴我們，不少國家日常生活中更多使用的并不是國際單位制。為了加深學生對單位制的了解，我們就以機場一張Boston天氣預報的圖片為引子，讓學生展開溫度、質量、力、應力和長度等常見單位的討論和講解等。由于課時有限，對于有些內容，要讓學生去查閱一些相關的主題，給他們一些關鍵詞，結合教材的相關章節去查閱相關的文獻，制作PowerPoint，并進行Presentation。學生會在查閱、整理文獻資料及講解的過程中加深對知識的理解和掌握。如邊界層分離，讓學生查閱什么是邊界層、什么是邊界層分離、產生的原因是什么、有什么結果和危害、如何減弱或消除邊界層分離等，不僅能讓學生討論管內的邊界層，還能將知識延伸至非受限空間如汽車和高鐵周圍的流場等。對于貫穿整個教學的內容，如因次分析和雷諾數，也布置成Presentation的主題，讓學生查閱資料，強化章節間的聯系，加強學習的系統性和趣味性，強化學生課程教學的參與度。

七、結語

總之，留學生教育的實施不但可以促進我國教育事業的改革發展，還能夠進一步提高我國高校教育在國際上的知名度。對國內學生而言，通過與留學生進行交流，可以拓展他們的知識面，增強與他國學生的友誼。所以，盡管留學生化工原理課程授課情況復雜，面臨各種挑戰，我們還是可以改變教學理念，借此機會不斷地進行新的嘗試，提升教師個人的教學水平。我們在教材選擇、教學內容優化、留學生管理和授課方法等方面進行了各種探索，化工原理課程的教學也取得了較好的教學效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 于景華， 于躍， 徐宏洲. 外國來華留學生適應性狀況調查分析：以北京化工大學為例[J].學理論， 2015（2）：208-210.

[2] 王文文，王文玲，刁訓剛. 面向來華理工科留學生英文課程建設的探索與實踐[J].中國大學教學，2019（1）：74-77.

[3] 安然，梁瑩，吳招勝. 理工科院校來華留學生教育的招生工作及培養模式比較分析[J].高教探索，2005（4）：32-36.

[4] 賴萬東，鐘理.化工原理雙語教學教材建設實踐與探索[J].化工高等教育，2010，27（3）：105-108.

[5] 鐘理，馬四朋.化工原理課程全英語教學體系的構建與實踐[J].化工高等教育，2014，31（4）：20-22+52.

[責任編輯：劉鳳華]