《固体物理》双语教学中的若干问题探讨

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　　【摘要】随着社会发展的多元化和教育的国际化，学生对专业知识的学习不仅要精且专，还对专业知识的英文阅读和表达提出更高的要求，因此直接导致专业培养计划中不断提高中英文或者纯英文课程的比重。授课语言和教学方法等的改变会直接影响学生的学习积极性和教学效果，因此双语课堂呈现出不同于纯中文课堂的一些独有问题。本文结合《固体物理》双语课程教学实践与校课程评估意见从课程内容设定、中英文比重选择和教学方法等方面进行深入的思考和探索。
　　【关键词】固体物理  双语教学  课程评估  学生考核
　　【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）15-0247-02
　　一、引言
　　固体物理是凝聚态物理的最大分支，其理论和研究主要集中在晶体学，涉及内容繁多，包括晶格、倒晶格、晶体结合、声子和能带理论等固体物理学的基础理论，以及晶体的电、磁、光、热和超导特性等扩展应用[1]。固体物理是很多物理学和材料学专业的本科必修课程，也是一些工科专业如微电子等专业的选修课程。虽然根据课程目标不同，不同专业开设的《固体物理》课程的授课内容和难度会有所不同，但是大量的数学和物理学基础知识还是令初次接触固体物理的学生们苦不堪言[2]。然而，在《固体物理》中引入中英文双语教学后，学生和课程评估教师往往把该课程的难度和学习效果不佳归结为学生英文水平参差不齐，英文授课使学习难度大幅度提高等问题上，而忽略了教学内容和难度的设定、教学方法的创新以及对学生学习兴趣和方法的正确引导等应该重视的事情[3]。
　　不管是否双语教学，任课教师首先需要确定的是本专业学生需要从这门课程中学到什么内容，这对他们后续课程的学习甚至整个专业培养框架以及毕业时掌握的技能是否相关，即确认课程的教学目标是否同专业的培养目标与毕业要求有足够的关联。其次，任课教师还需要充分了解学生的知识体系，知道学生在上《固体物理》之前是否掌握了足够的基础知识，以便把握授课深度，并确定开始讲授固体物理之前是否需要补充一些知识短板。最后，根据学生的英文水平以及专业培养目标的要求确定授课过程中英文所占的比重以及二者分别使用的范围和形式等。
　　以上是课程开始前需要明确的三件事，授课过程中需要考虑的问题相对会更多一些：比如授课的难度和进度是否与学生的学习情况相匹配？授课方法和工具是否有助于学生更好的学习？英文内容的设置和比重学生是否能够接受？如何疏导甚至消除引入双语授课后学生对教学内容的排斥心理？[4]另外，課后积极了解学生的学习效果，知道学生学习过程中的疑点和难点，做好教学反思对于提升教学质量，增强学生的自主学习能力也是不可或缺的一环。本文以我校新能源科学与工程专业《固体物理》双语课程为例阐述开课前、课程中和课后三个阶段的教学工作中存在的问题和一些解决方案。
　　二、课前准备
　　开课前，需要明确的第一个问题就是课程目标和授课内容的定位。笔者在教授《固体物理》的过程中遇到过课程评估专家提出的一个问题：《固体物理》是否适合作为新能源专业的科类基础课，课程的教学目标是否存在与专业的毕业要求关联不足的问题。我校新能源科学与工程专业的两个培养方向生物质能源和光伏发电技术都要求学生对物质的结构、性质和应用有所了解。
　　生物质能源方向涉及到生物质的分解和转化，要求学生具备一定的化学知识，了解生物质分子及其晶体结构特点，这与固体物理中晶体结构、晶体结合与成键特点相关。光伏发电技术涉及到大量半导体晶体材料，要求学生对晶体的结构、表面和界面特点，光致发电机制等都要有深入的学习，《固体物理》作为基础课程，与《半导体器件物理》等课程构成一条完整的学习链，让学生具备扎实的专业知识。因此开设固体物理，学习分子和固体的成键规律、结构和性质特点等对新能源专业的学生来说也是十分必要的。
　　对以上问题的思考和分析可以直接帮助我们确立在新能源专业开设《固体物理》课程的具体授课内容，即：晶体结构和倒晶格、晶体结合和能带理论三部分，重点要求学生了解概念和会使用相关的理论分析具体问题。本专业学生在物理方面的知识仅限于大学物理中的经典物理部分，需要在讲授固体物理之前先在课程中引入原子物理和量子力学的内容。所以晶体结构、晶体结合和能带理论这三大部分内容就需要进一步的减少学时和降低难度，更加注重学生对基本概念的融会贯通，而不是偏重于数学的推理和证明过程。
　　双语课程在确定好课程目标和授课内容后还需要设计双语教学的比重和形式。有些课程评估专家会严格限定教材、电子课件和授课语言都要实现中文和英文各占一半，但是从教学的连贯性和学习效果来看很难完全做到这一点。从教师的角度分析，当从一种语言突然转换成另一种语言的时候往往会影响到思路的连贯性，尤其是当遇到逻辑性比较强的内容时;从学生的角度分析，其在课堂上主要动作是看课件、听讲和记笔记。当学生看到读起来比较吃力的英文课件时，会更专注地听老师讲以便理解课件上所列知识点，建立二者之间的一个对应关系，进而把自己的理解用自己熟悉的语言写下来;当看不懂又听不懂时大部分学生会选择放弃这节课，甚至对这门课形成严重的排斥心理，所以在中英文比重的设定上应该更关注学生的接受程度而不是严格的对半分的心态。
　　考虑到本专业学生此阶段英语四级通过者不到三分之一，过六级者寥寥无几的情况，《固体物理》双语授课英文部分更多的体现在“读”和“写”。教材选择中文版《固体物理导论》（第八版）[1]，学生在阅读中文版的内容时，可以同时查阅该书英文版的教材，很容易实现中英文对照学习。本课程的“双语”定位是：英文的课件，让学生认识固体物理专有名词的英文表达，借助一定的翻译工具，能够正确译出相应的内容，从而提高学生的英文阅读能力，为后面的英文专业文献的阅读做准备;中文授课和讲解，能够让学生更清楚地了解固体物理所涉及的概念和理论，降低学习难度，达到更好的学习效果，削弱其对双语课程的畏惧和排斥心理。 　　三、授课过程中遇到的问题和解决方案
　　《固体物理》双语教学实践发现，授课过程中遇到的问题主要集中在以下几个方面：1）学生对固体物理学尤其是晶体学的发展现状等比较陌生，因不明白固体物理学对材料的开发和设计的重要性而产生的学习《固体物理》无用等片面思想;2）英文课件导致阅读难度增加，造成部分学生在听课过程中因走神或者疑问等掉队的现象;3）教学内容比较抽象，学生比较难建立形象思维，如晶体的微观结构和倒晶格等;4）理论知识与应用脱节，无法把课程所学知识应用于其他后续课程或者实验数据分析等，如X射线衍射理论的应用，根据能带结构分析材料的光伏特性等。针对上面的四个问题，笔者在教学过程中总结出来以下几种比较有效的措施。
　　（1）针对学习《固体物理》不实用的思想，可以通过写调研论文的方法让学生自己去发现固体物理的应用。课程第一周布置一篇调研论文，课程结束提交。让学生自己进行信息检索，查阅相关资料，选择一种自己感兴趣并且是学科研究前沿的晶体材料进行调研，此举可加深学生对固体物理学科研究前沿的认识，并提高英文文獻的检索和阅读能力。
　　（2）为了弱化学生英语阅读水平过低对其学习效果的影响，本课程建议学生对英文课件进行翻译，记录中文笔记。具体操作：学生可根据课堂上的笔记，课下结合课件和教材把笔记进行整理，归纳和扩充当堂课的知识点。课后老师不定时检查学生记录的笔记情况，并根据记录内容判断其对知识点的理解是否正确，并进行适当的指导。此举的效果也比较显著：学生对知识点的认识明显加深，在很大程度上克服了学生英文水平不足的限制，即使课堂上稍有掉队，课下也能尽早弥补。
　　（3）考虑到晶体微观结构的复杂性，本课程在授课过程中结合教学进度引入晶体学模拟软件，清楚明了地展示出不同晶系晶体及其表面和界面的三维几何结构，帮助学生建立晶体的微纳米结构模型[5]。对于典型的晶体系统，还可以通过简单地计算为学生展示晶体的电子结构，能带特点和X射线衍射光谱等。此举既能帮助学生建立形象思维，又可以增加《固体物理》的趣味性和实用性。另外，还可以在授课过程中引入实验数据，让学生运用相关的固体物理学理论进行分析，如给出纤维素晶体的X射线衍射光谱，让学生应用布拉格定律简单判断纤维素的晶体结构特点;给出不同半导体的能带结构图，让学生根据光吸收原理判断哪类材料更适合做光伏材料等;这些都是新能源材料中比较实用的知识，对提高学生的专业素养帮助较大。
　　除了以上这些措施外，还可以通过一些常规手段获知学生的学习情况和教学效果，如期中考试。本门课程中，针对试卷中每一个学生的具体错误，我都与其进行了当面交流，根据其出错的地方提出相近问题并让学生自己思考找出答案。这样做的效果是老师可以很清楚的了解每一个学生对知识点的理解是否正确，为什么会出错，大家的共性的错误在哪里等。
　　四、结束语
　　“一千个人眼里有一千个哈姆雷特”，尽管教学大纲相同，教学内容不变，当面对的学生和教师的教学经验不同时，相同的课程也会呈现出不同的问题。只有明确课程目标，因材施教地制定教学内容，从学生的实际需要和情感出发，坚持具体问题具体解决的思路，才能打造出一门有品质有温度的课程。
　　参考文献：
　　[1]C.基泰尔 著，项金钟，吴兴惠 译，固体物理导论[M].化学工业出版社，2005.
　　[2]丁汉芹.固体物理教学的几点心得体会[J].大学教育， 2016（12）：129-130.
　　[3]毛飞，张振华，曾文杰，等.探讨双语教学在固体物理课堂中的应用[J].课程教育研究， 2016（26）.
　　[4]姚利民，段文彧.高校教学方法改革探讨[J].中国大学教学， 2013（8）.
　　[5]杜永胜.Materials Studio在固体物理教学中的应用[J]. 技术物理教学， 2009（3）：45-46.
　　作者简介：
　　高海丽（1985.03-），女，汉族，河南许昌人，博士，现就职于福建农林大学，讲师，主要从事固体物理、核电和热电教学工作。
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