融入思政元素的“振動力學(xué)”課程全英文教學(xué)探索與實踐

王文潔，顧成軍，姜益軍

（東南大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 南京 211189）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，高等教育國際化面臨著巨大的機遇和挑戰(zhàn)。培養(yǎng)具備專業(yè)知識和專業(yè)外語能力的復(fù)合型人才，服務(wù)國家新工科建設(shè)，實現(xiàn)工程力學(xué)領(lǐng)域國際化領(lǐng)軍人才需求迫在眉睫。針對專業(yè)人才培養(yǎng)需求，對部分課程開展全英文教學(xué)是高校教育教學(xué)改革的手段之一［1］。

為了提升本科生的專業(yè)英語能力，有針對性地選擇1～2門專業(yè)課程進(jìn)行全英文教學(xué)非常重要［2］。既需要學(xué)習(xí)振動理論知識及其在各學(xué)科中的應(yīng)用，又需要時刻關(guān)注國際上的最新相關(guān)研究進(jìn)展，以保證前沿知識的更新。基于“振動力學(xué)”課程的特殊性和重要性，在2019年進(jìn)行東南大學(xué)工程力學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)方案修訂工作時，將“振動力學(xué)”課程首次設(shè)為全英文課程，旨在使學(xué)生能同時在力學(xué)專業(yè)知識和國際化方面有顯著提升，為國家輸出和引進(jìn)人才提供基礎(chǔ)。

當(dāng)前，全國高校正全面貫徹落實高校思想政治工作會議精神，實施思想政治教育，加強思想政治教育工作，努力構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，形成更高水平的人才培養(yǎng)體系。在最新的工程力學(xué)本科生培養(yǎng)方案中對課程的思想政治教育提出了明確的要求。“振動力學(xué)”作為專業(yè)必修的全英文課程，除了提升學(xué)生的專業(yè)英語知識聽說讀寫能力和國際視野，也需要科學(xué)地融入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，堅定學(xué)生的文化自信，不斷激發(fā)學(xué)生對知識的渴望和心系國家重大發(fā)展戰(zhàn)略的奉獻(xiàn)精神［3］。

一、國內(nèi)外知名高校“振動力學(xué)”相關(guān)課程調(diào)研

本文以國內(nèi)外知名高校為例，對美國的麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校，中國的上海交通大學(xué)和天津大學(xué)等四所高校的相關(guān)課程進(jìn)行調(diào)研分析，為東南大學(xué)（以下簡稱我校）工程力學(xué)專業(yè)的“振動力學(xué)”全英文課程教學(xué)改革和建設(shè)提供參考。綜合分析國內(nèi)外調(diào)研情況，有如下幾點總結(jié)：（1）課程的開設(shè)時間一般為第二或第三學(xué)年，主要考慮到學(xué)生必須具備一定的數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識，課程的主要內(nèi)容均圍繞振動力學(xué)的基本理論展開。（2）從教學(xué)資源和教學(xué)方式分析，多數(shù)院校都以多媒體授課為主，且具有豐富的教學(xué)資源。國外院校的課程資源均可從相關(guān)網(wǎng)頁進(jìn)行下載，包括講義、練習(xí)、試驗手冊等，相關(guān)的實踐內(nèi)容均與時俱進(jìn)；國內(nèi)高校除了線下授課，還有很多的線上資源，如上海交通大學(xué)蔡國平教授團(tuán)隊的“振動力學(xué)”慕課和天津大學(xué)劉習(xí)軍教授的“振動理論及工程應(yīng)用”慕課等。（3）對比各個院校的課程學(xué)時設(shè)置，國內(nèi)高校以天津大學(xué)為例，目前該校的“振動力學(xué)”課程為4學(xué)分，64學(xué)時，即54學(xué)時理論課以及10學(xué)時上機和實驗課，平時成績（包括平時作業(yè)、實驗、編程）占30%，期末考試（閉卷）占70%。我校在2019年以前“振動力學(xué)”課程為中文教學(xué)，教學(xué)大綱規(guī)定該課程為4學(xué)分，64學(xué)時，即54學(xué)時理論課和10學(xué)時習(xí)題課。我校2019年新版教學(xué)大綱中首次將“振動力學(xué)”課程設(shè)置為全英文課程，且將該課程學(xué)分降為3學(xué)分，學(xué)時降為56學(xué)時，其中包括8學(xué)時的研討課，與加州大學(xué)伯克利分校基本保持一致。（4）就教學(xué)手段來說，國內(nèi)外高校在本課程的教學(xué)上均以教師講解為主，以學(xué)生的課后練習(xí)和部分課時的實踐練習(xí)為輔。

經(jīng)過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的調(diào)研，目前國內(nèi)將“振動力學(xué)”課程設(shè)為全英文課程的院校還比較少。參考國外同類課程，從參考教材角度分析，國內(nèi)高校目前大多數(shù)以中文教學(xué)為主，教材選擇以劉延柱主編的《振動力學(xué)》為主［4］，該教材涵蓋的知識點全面；基于以上調(diào)研，本課程選擇由清華大學(xué)出版社出版發(fā)行的影印版系列Theory of Vibration with Applications（5th Edition）作為主要參考教材。

二、“振動力學(xué)”全英文課程教學(xué)理念和目標(biāo)

“振動力學(xué)”是工程力學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，“振動力學(xué)”全英文教學(xué)的目標(biāo)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論力學(xué)和材料力學(xué)的基礎(chǔ)上，掌握振動力學(xué)的基本原理和解決問題的方法，為從事工程領(lǐng)域中與力學(xué)問題相關(guān)的研究、工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)打下必要的力學(xué)基礎(chǔ)；同時，使學(xué)生掌握基本的專業(yè)詞匯和術(shù)語，并能適應(yīng)全英文的教學(xué)環(huán)境，為后續(xù)的學(xué)術(shù)深造和國際化交流奠定基礎(chǔ)。

圍繞我校工程力學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)，立志于培養(yǎng)具有家國情懷和國際視野，以及良好的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)的專業(yè)領(lǐng)軍人才。在教學(xué)模式上，為了深化國際化水平的能力培養(yǎng)，首次將“振動力學(xué)”課程設(shè)為全英文教學(xué)，引進(jìn)國外先進(jìn)的教學(xué)模式，結(jié)合理論教學(xué)、實例講解、課堂研討等教學(xué)環(huán)節(jié)，將考核指標(biāo)細(xì)化和綜合化。同時，借助學(xué)校優(yōu)質(zhì)的科研平臺，將最新的科研進(jìn)展融合到課堂教學(xué)中，保持知識的與時俱進(jìn)。

三、“振動力學(xué)”全英文課程建設(shè)

課程建設(shè)是教學(xué)質(zhì)量工程的一個重要組織部分。根據(jù)領(lǐng)軍人才培養(yǎng)的定位目標(biāo)，以人才培養(yǎng)方案為依據(jù)，在已經(jīng)開展了數(shù)年的中文教學(xué)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完成“振動力學(xué)”全英文課程建設(shè)。

首先，全英文的多媒體教學(xué)資源建設(shè)是重要部分。根據(jù)課程內(nèi)容特點和課程目標(biāo)，制定詳細(xì)完整的教學(xué)大綱、授課計劃和多媒體課件。課件中引入了大量的動畫，圖文并茂、形象生動，能激發(fā)學(xué)生的興趣，易于理解。此外，在準(zhǔn)備課件時，應(yīng)特別考慮學(xué)生對于英文專業(yè)術(shù)語的掌握程度，可以通過傳統(tǒng)的詞匯表、動畫、小組討論等形式傳遞專業(yè)詞匯等教學(xué)信息，使學(xué)生寓教于樂。這就要求在教學(xué)資源建設(shè)階段，大量搜集與振動力學(xué)相關(guān)的英文詞匯、視頻動畫等資源，以恰當(dāng)?shù)姆绞匠尸F(xiàn)到課堂教學(xué)中。

在已經(jīng)開展了多年線下課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步建設(shè)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。本課程目前已完成基本內(nèi)容的全英文在線網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，這極大地豐富了知識的呈現(xiàn)形式，為下階段線上線下混合式教學(xué)模式做好了準(zhǔn)備。

四、“振動力學(xué)”全英文課程實踐和體會

筆者將“振動力學(xué)”全英文授課的具體實踐情況分為以下幾點進(jìn)行說明：（1）課時及授課形式。課堂教學(xué)48學(xué)時，其中包括4學(xué)時習(xí)題講解和輔導(dǎo)課，采用課堂小班多媒體教學(xué)，面向工程力學(xué)專業(yè)大三本科生。（2）課件內(nèi)容。以選定的教材為主要參考，同時參考中文教材，自編多媒體課件講義，全部內(nèi)容包括8個章節(jié)。（3）理論課。理論課的講解主要以教師講授為主，授課過程要把握好課堂內(nèi)容的系統(tǒng)性、理論性、先進(jìn)性、實用性、國際性和趣味性。考慮到學(xué)生是首次接受本課程的全英文教學(xué)，有較多的專業(yè)術(shù)語需要提前了解，因此課前應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作，在課上借助小班授課的優(yōu)勢，增加現(xiàn)場提問環(huán)節(jié)，包括課前回顧、課中互動及課后總結(jié)，要求學(xué)生盡量用英文回答問題，培養(yǎng)學(xué)生用英語學(xué)習(xí)的思維意識，提高學(xué)生的積極性。此外，在準(zhǔn)備理論課講義時，教師要結(jié)合經(jīng)典的科研應(yīng)用或最新的科研進(jìn)展案例，以教學(xué)案例為切入點，講述與振動力學(xué)相關(guān)知識點的力學(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。關(guān)于理論知識的學(xué)習(xí)，除了課堂講解，還配有對應(yīng)的網(wǎng)上MOOC教學(xué)資源輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。（4）研討課。培養(yǎng)方案中將課堂定位為研討課，因此課程設(shè)置中研討課是以小組合作和全英文會議論壇的教學(xué)形式展開的。每個小組由2～4名學(xué)生組成，每組可以按教師指定或自行選擇的與振動力學(xué)相關(guān)的主題在課后進(jìn)行調(diào)研分析，然后在課堂研討時間用英文進(jìn)行15分鐘的匯報展示，對所選主題涉及的最新科研進(jìn)展進(jìn)行介紹，匯報結(jié)束后，臺下其他學(xué)生和教師可以進(jìn)行提問和討論。這樣可以最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也讓學(xué)生及時了解最新科技發(fā)展和科研進(jìn)展的科學(xué)手段，達(dá)到理論聯(lián)系實際的效果，讓學(xué)生更深入地理解本課程的學(xué)習(xí)意義和應(yīng)用潛力。（5）考查方式。本課程的總成績由平時成績和考試成績組成。平時成績包括作業(yè)、課堂互動和研討匯報成績；考試為期末2小時開卷考試，允許學(xué)生攜帶規(guī)定的紙張進(jìn)入考場。試題均為全英文作答。

筆者進(jìn)一步總結(jié)了近幾年來“振動力學(xué)”課程中文授課模式和全英文授課模式，得到以下實踐體會：（1）全英文教學(xué)的理論授課內(nèi)容要低于中文教學(xué)。這主要是源于以下原因：首先是培養(yǎng)方案中對本課程的學(xué)時做了調(diào)整，且一些學(xué)時為課程研討。其次，對于我校該專業(yè)的多數(shù)學(xué)生而言，全英文學(xué)習(xí)的思維能力和語言流暢程度還達(dá)不到像中文交流和理解的熟練程度，這使得在教學(xué)過程中需要花一些課時對必需的英文詞匯、語句和段落做相應(yīng)的講解，以保證學(xué)生能跟上進(jìn)度，不至于因為全英文教學(xué)的語言困難而放棄學(xué)習(xí)。（2）課堂互動的重要性。筆者在授課過程中觀察到多數(shù)學(xué)生對課程都有較高的學(xué)習(xí)興趣，但是在用英文互動環(huán)節(jié)，有些學(xué)生由于不自信或心理焦慮，變得不愿意回答。此時應(yīng)該采用一些方法鼓勵學(xué)生，傳遞一些積極的信息，讓學(xué)生打破對英文的恐懼，大膽地進(jìn)入課堂互動中。（3）授課過程中板書應(yīng)用的重要性。課程雖然是以多媒體教學(xué)為主，但是筆者在講授一些知識點的重點和難點時，會借助英文板書對知識進(jìn)行深化，以此達(dá)到更好的教學(xué)效果。（4）課程研討對本課程的學(xué)習(xí)有非常積極的意義。教學(xué)過程中充分鼓勵學(xué)生和教師、學(xué)生和學(xué)生之間進(jìn)行互動，研討課題不再局限于理論知識的掌握和教材中的例題，更多是工程中的振動問題，比如學(xué)生對振動篩感興趣，他們就會在課下去收集有關(guān)這個課題的研究現(xiàn)狀，然后到課上進(jìn)行匯報討論，這不僅促進(jìn)學(xué)生思想碰撞，甚至可以引發(fā)學(xué)生對其中的一些觀點進(jìn)行質(zhì)疑等。以這樣的教學(xué)方式，筆者能感受到學(xué)生不僅充滿探索知識的熱情，同時也開闊了思維，真正了解了本課程的學(xué)習(xí)意義，達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。

五、“振動力學(xué)”全英文課程思政

在課程全英文授課的同時，我們認(rèn)真挖掘各種場景可滲透的思政元素，通過課堂教學(xué)、案例分析、研討匯報等多種方式將這些元素融入“振動力學(xué)”教學(xué)中，以下為部分思政元素體現(xiàn)。

在緒論部分，首先強調(diào)了全英語學(xué)習(xí)本課程的目的，即提升英文專業(yè)能力，開闊國際視野，了解國外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自我創(chuàng)新，實現(xiàn)科技自立自強。通過介紹振動力學(xué)史上的重要人物如畢達(dá)哥拉斯、亞里士多德、伽利略、胡克和牛頓等及其重要貢獻(xiàn)，幫助學(xué)生認(rèn)識到振動力學(xué)的文明史、思想史、科學(xué)史和技術(shù)史，引導(dǎo)學(xué)生了解歷史文化；通過介紹中國歷史上與振動力學(xué)相關(guān)的重要科學(xué)家如張衡，激發(fā)學(xué)生的榮譽感和家國情懷。

在介紹單自由度系統(tǒng)時，通過引入美國塔科馬海峽懸索大橋因微風(fēng)發(fā)生共振最終坍塌的事例，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識；通過分析精密制造設(shè)備如精密機床、坐標(biāo)測量儀等由于振動引起的各種工程質(zhì)量后果，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和邏輯思維，以解決精密設(shè)備的振動危害。

在介紹動力吸振器/阻尼器的知識點時，引入上海中心大廈“上海慧眼”阻尼器的案例：它采用的“電渦流技術(shù)”以往用于磁懸浮等工程，這項技術(shù)系世界上首次用于風(fēng)阻尼器，是中國人首創(chuàng)，而阻尼器的形狀靈感來源于《山海經(jīng)》中的“燭龍之眼”。以此幫助學(xué)生理解吸振的力學(xué)原理，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神、民族自豪感和科技自信。

在講解連續(xù)系統(tǒng)的振動問題時，通過介紹中國“神五”到“神七”載人航天工程中火箭飛行階段中航天員的飛行感受，引出火箭作為一個連續(xù)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的振動問題。“神五”飛行中，火箭拋掉逃逸塔之后近10秒的時間里產(chǎn)生的強烈振動使航天員非常難受，在“神六”設(shè)計中特別關(guān)注了這一振動問題，采用新的計算方法以后大大減小了振動。到“神七”階段，進(jìn)一步結(jié)合遙測數(shù)據(jù)并采用能量蓄壓器抑制振動，徹底解決了該問題。通過這一案例，可以促使學(xué)生理論聯(lián)系實際，善于從實際中發(fā)現(xiàn)問題并利用所學(xué)知識解決問題，同時也通過這一航天振動問題，使學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)悟到精益求精的科學(xué)精神。

“振動力學(xué)”課程的整個教學(xué)過程，貫穿了如何避免振動造成的危害，以及如何科學(xué)利用振動原理進(jìn)行創(chuàng)新和制造。一方面，通過課堂研討的形式引導(dǎo)學(xué)生對振動問題的兩面性進(jìn)行討論，進(jìn)一步領(lǐng)悟其中的哲學(xué)思想。比如，有學(xué)生以19世紀(jì)法國一座102米長的大橋因官兵用整齊步伐過橋產(chǎn)生共振使其突然斷裂為例，說明了共振的危害；另一方面，有學(xué)生以粉碎機、測振儀、電振泵、核磁共振等利用共振原理制成的機械設(shè)備，闡述了共振給人們帶來的福音。通過這樣的探討，可以使學(xué)生從本質(zhì)上理解事物的兩面性，同時也鼓勵學(xué)生利用事物兩面性去創(chuàng)新和創(chuàng)造。

結(jié)語

全英文教學(xué)是培養(yǎng)具有國際視野領(lǐng)軍人才的重要手段。本文在國內(nèi)外課程調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析了我校首次“振動力學(xué)”全英文課程的建設(shè)和實踐過程中的具體情況，就教學(xué)理念和目標(biāo)、課程建設(shè)、教學(xué)實踐和課程思政等方面進(jìn)行梳理，探討了適合國內(nèi)學(xué)生的全英文教學(xué)模式。通過與中文“振動力學(xué)”教學(xué)模式的對比，對全英文教學(xué)模式做出相應(yīng)的改進(jìn)和優(yōu)化。在下一步的教學(xué)實踐中，將繼續(xù)關(guān)注新模式新方法新效果，通過不斷的探索，提高教學(xué)質(zhì)量，為國際化人才培養(yǎng)添磚加瓦。