材料力学全英文教学的一体化建设模式探索
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摘要：随着经济全球一体化的深入发展，高等教育国际化已成为一种必然趋势，而国际化办学的一个重要方面就是全英文教学。针对目前全英文教学的现状及作者从事材料力学全英文授课的经历，从课程体系、教学内容、教学方式、教材建设等几方面对材料力学全英文课程的一体化建设提出了几点探索并进行了实践。结果表明：一体化建设的思路极大推动了全英文教学的进程，起到了较好的效果。
关键词：材料力学；全英文教学；一体化建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）30-0131-03
随着经济全球一体化的深入发展，高等教育国际化已成为一种必然趋势。近年来，我国众多高校都将国际化纳入学校发展战略，提出建立世界一流大学的目标。西北工业大学作为985、211大学，在1996年已将国际化办学提升为学校发展战略，相继出台了引进海外高层次人才、接收来华留学生、开展国际联合办学、提升教师国际化水平、推动全英文課程建设等一系列措施。国际化办学的一个重要方面就是全英文教学，目前在西北工业大学接受全英文授课的学生主要有两种类型：国际班的学生（以留学生为主，另有少数中国学生）和联合办学招收的中国学生。国际班学生的培养计划基本与中国学生相同，而针对联合办学招收的学生完全采用国外的培养方案、课程体系和原版教材，大大提高了对教师的要求。作为一种新的教学模式，全英文教学还有待进一步实践和探索，还需要更多理论研究和教学实践[1]。论文以作者从事材料力学全英文授课的经历，从课程体系、教学内容、教学方式、教材建设等几方面对材料力学全英文课程一体化建设提出几点探索。
一、材料力学全英文教学的现状
1.中英文课程体系的差异。材料力学课程内容繁杂，中英文教材在侧重点、知识结构和难易程度方面不尽相同，即使主要的知识点相同，其论述思路也有所不同。（1）中文教学体系仍为铁木辛柯体系。该体系是先从基本变形到组合变形，再讨论一些专题，其特点是理论讲解细，公式推导多，课堂教学需要的学时多，显而易见，在新的培养方案中这套教学体系已显示出不能适应当前的教学发展的态势。（2）英文体系则从基本概念着手，将基本变形和结构设计穿插进行。与中文课程体系相比，不同内容先后顺序的调整以及连贯方式有所改变，包含了更多的知识点。
2.全英文教学目前面临的问题。（1）学时短，内容多。以我校材料力学全英文课程为例，48学时，采用中文课程体系，完成基本变形、应力状态分析、强度理论、组合变形和压杆稳定11章的基本教学内容，学时相对较短，限制了学生进一步的提高。（2）未和国外培养体系结合，现状仍是中文的翻译版。在最初尽快开设全英文课程的导向下，许多教师单纯地将中文教材、PPT翻译成英文进行授课。未将国外培养模式的优点，如结构设计、软件模拟、数学计算等实践环节引入教学中来突出材料力学课程的工程实用性。（3）教材的选择。国外教材注重基础性、实用性、针对性，信息量大、数据翔实、图表生动、英文表达规范。国内外高校在教学模式等方面存在差异导致英文原版教材在教学内容总体构设、知识点之间的衔接、教学基本要求等方面与我国材料力学课程教学大纲存在一定的差异，直接拿来应用有一定的不便之处[2]。而且针对接受全英文授课的中国学生，阅读大部头的英文原版教材仍是一个挑战。目前现有的与中文体系相符的英文教材存在内容较少的问题，不能满足使用的需求。
二、材料力学全英文教学的一体化建设
“立体化教学模式”也称作“立体化研究型教学模式”，和传统的“单向传输式教学模式”相比有很大的不同。首先，“立体化教学模式”在教学时将课程划分为单元，寻求课程之间的内在联系，按照单元对学生进行授课，加强了条理性，使知识框架更加清晰明了；其次，“立体化教学模式”的教学核心是能力培养，在进行知识传输过程中更看重的是能力培养，使学习者能够拥有独立思考的能力，学会解决问题的技巧；最后，“立体化教学模式”的教学平台不局限于书本课程，而是包括所有可用资源，如互联网资源和图书馆资源等。这使得所有教学要素都能全方位、立体化地融合到一起。新的教学体系符合学习者的心理结构，将教学结构和心理结构有机统一[3]。
1.教材的立体化建设。“立体化教材”是指除了传统意义上的纸质教材外，以网络存储为载体，以网络传输为手段的新型出版物，包括电子课本、电子教案、多媒体课件、习题库、网络课程和资料库等[4]。
在教材这方面，教师可根据专业需求编写适合中国学生的专业教材和相关资料。将原版教材和中文教材结合，整合专业内容，根据内容和要求增设提高学生能力的专业课实践环节，降低语言难度，使学生能更有效地用外文掌握专业知识。结合现有信息技术，以开发慕课、微课资源，制作雨课堂PPT、编写配套的习题和教辅资料等来达到立体化教材建设的目的。
2.教学内容立体化。教学内容的“立体化”是以力学的基本概念和原理为主线，优化课程体系，重组教学内容，减少不必要的重复，突出主要内容、学科前沿，加强前后呼应[5]。
在教学内容的选择上要立足于基本内容、前后课程的联系、学科前沿知识的介绍、工程实际中的应用、创新能力的培养等方面，还要特别注意学科前沿知识的介绍，使学生开拓视野，及时了解新知识及发展动态。教学还要与教师的科研结合起来，科研课题作为教学实例有助于学生创新思维的启发、创新意识的激励和创新能力的培养，同时也能提高学生解决问题、查阅资料及撰写报告的能力[6]。
3.教学过程多维立体化设计。（1）教学环节的有机结合。教学是由多环节构成的，如课堂教学、课外辅导答疑、实验等。全英文课程在课堂教学过程中应学习、借鉴国际先进的教学方法与教学理念，引入更多“平等式”、“开放式”授课模式。任课教师在课堂中要担当不同角色，或组织者，或启发者，或参与者，鼓励学生积极参与课堂互动，营造活跃的课堂氛围，形成与全英文授课相匹配的课堂文化。教学过程中要更突出启发式的教学思想，从面面俱到的传授转变为点到为止的引导，充分调动学生的主观能动性和学习积极性[7]。课外辅导也可采用多种方式：传统定时定点面对面答疑，QQ、微信、电话答疑等。充分利用现有信息手段达到答疑解惑的目的。而对于实验这个实践环节，其重要性和必要性是不言而喻的。实验环节可以将理论知识和实践充分结合起来，验证理论知识的正确性，使学生充分认识到本门课程知识如何用于解决实际问题，提高学生的分析、动手及解决问题的能力。（2）教学方法综合化。立体化教学促使教学方法向综合化方向发展。①越来越多的现代化教学手段被引入课堂教学，如慕课、翻转课堂、微课、雨课堂等。慕课可以满足学生课前预习、课后复习、自学的用途，亦可在翻转课堂教学中为学生提供学习资源，为课堂的讨论做准备。翻转课堂的教学方式更贴近于国外的授课理念，教师作为组织者、启发者、参与者，指导学生针对某个知识点或某一专题在自学的前提下通过讨论来获得相关的知识。微课作为单个知识点的载体，为学生的课外学习提供了更多的资源。雨课堂是用于课堂教学的一款软件，它集课堂点名、课堂测试和反馈于一体，使教师能够随时掌握学生的课堂表现，及时调整课程进度，达到最好的课堂效果。②计算机技术的引入。材料力学是一门具有较强工程背景的课程，多种技术手段可用于解决其计算问题，如maple、mathematics、matlab等都可用于简单编程求解材料力学的题目。而大型商用有限元软件（ABAQUS、ANSYS等）目前已被广泛应用于工程问题的求解，相关知识的引入也可拓宽学生视野，为其提供解决问题的另一条思路。③实践环节的引入。仍是基于材料力学的工程实用性，单纯的理论学习已不能满足学生的需求，在课程的设计中，大量的工程应用实例、设计和专题讨论也是非常重要的环节。 三、针对“材料力学全英文”教学立体化建设的探索
1.在教学环节上：（1）针对外国学生大胆提出自己的见解或者对不懂的问题主动示意、愿意进行课堂讨论和分组学习的特点，课堂教学中多采用分组、启发式教学等形式，从多方面提高学生学习的主动性。（2）在有限的课时内安排了实验环节，带领学生参观实验室、讲解演示针对本科生开设的所有“材料力学”实验项目共12个，对于简单的实验内容安排学生进行操作，使学生通过实验深入了解“材料力学”这门课程的工程实用价值。（3）建立该门课程的微信群，分享与课程相关的学习资料，吸引学生踊跃参与和课堂有关的学术讨论，激发学生的学习兴趣，缩短教师与学生的距离。
2.在教学方法上：（1）课程以学生为主体，参考“翻转式”课堂教学方法，授课过程中发挥学生英文思维方式的优势，积极主动推进对某概念和专题的研讨交流。（2）采用了“雨课堂”授课方式，扩大学生自主获取知识的能力，关注学生的课堂表现。在平时的授课过程中，采用了仿真实验式、问答式、案例式、专题讨论等方式要求學生表现和主动参与课堂活动。
3.教学内容上：（1）课堂上选用与工程学科相关的材料力学计算实例，如轮轴的设计、投球的剪切、海上钻井平台的梁弯曲问题等，激发学生对力学的学习兴趣。（2）将杆件设计作为一个独立的专题进行讲授，充分利用所学知识进行杆件基本变形和组合变形下的强度、刚度设计，使学生进一步理解该课程的工程实用性。（3）将matlab和maple等计算软件引入了材料力学计算中，通过简单的编程使学生掌握桁架、刚架、图形的几何性质、内力图的绘制、梁和轴的强度设计等。培养了学生的逻辑思维能力、分析问题和运用计算机的能力。（4）将目前广泛应用的大型有限元分析软件ABAQUS介绍给学生，通过演示使其对软件的操作和用途有基本了解，最终能够将理论分析、实验、有限元计算三方面结合起来，解决工程应用中的多数问题。
上述实践能够充分调动学生的学习主动性和积极性，拓宽了学生视野，巩固了理论知识，达到了全面培养的效果。
参考文献：
[1]梁小燕，祝瑛，毛军.材料力学课程双语教学的实践与探索[J].高等建筑教育，2014，01（23），91-93.
[2]李敏，宋强，岳丽杰，等.材料力学性能双语教材建设的思考与实践[J].教育教学论坛，2018，（1）：203-204.
[3]袁晶.新型高等教学素质立体化教学模式构建[J].教育现代化，2017，（42）：58-59.
[4]李德玉，李嘉薇，陈更林.《工程流体力学》课程的立体化教学体系建设[J].教育教学论坛，2017，（8）：150-151.
[5]李艳芳，蔡久评，潘伊晖.高职高专《工程力学》的立体教学与实践[J].南昌高专学报，2009，（4）：127-128.
[6]管瑶，贺兴宏.水力学课程立体化教学模式构建探讨[J].湖南城市学院学报：自然科学版，2016，25（6）：203-205.
[7]邱小雷，姚霞，曹强.高等教育国际化背景下全英文课程建设探索[J].高校实验室工作研究，2017，（04）：128-131.
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