石油工程专业理论力学全英文课程建设与教学实践

刘伟+林青+林伯韬

[摘 要]为培养国际化、创新型石油石化人才，我校在石油工程专业开展了全英文课程教学改革与探索，实践结果表明，恰当地开展全英文教学能够激发学生自主进行专业学习的浓厚兴趣，也有利于培养学生利用英文进行专业交流的能力。我校通过在理论力学全英文课程建设与教学实践方面的工作，总结教学内容建设、教学方法改革、教学评价方式探索过程中积累的一些体会与经验，以期对类似课程的全英文教学提供一定的借鉴。

[关键词]理论力学；全英文教学；课程建设；教学实践

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）12-0099-03

伴随着全球经济一体化进程的加快以及我国对于油气资源需求的快速增长，国内大型石油石化企业逐步开启海外油气合作道路，稳步实施 “走出去”的国际化战略，海外油气田开展合作开发、石油工程技术服务方面的业务量快速增长。石油石化企业国际化战略的实施，缓解了国内石油紧缺的问题，然而也面临一系列挑战与困难，其中较为突出的一个困难便是缺乏既掌握专业知识又熟悉国际规范、具有国际化视野的复合型人才。作为石油石化人才培养重要基地，近年来，中国石油大学（北京）围绕国内石油石化企业的迫切需求，基于自身的办学特色与优质教育资源，积极主动地承担起石油石化国际化人才培养的重任，探索建设国际化人才培养体系，以期为石油石化企业应对激烈的国际竞争提供人才支持。[1-4]

作为国际化人才培养战略的具体措施之一，我校石油工程学院自2014年春季学期开始为2013级及往后各级石油工程专业本科创新班学生开设了一系列采用全英文讲授的专业主干课程。本文几位作者作为课程主讲教师承担了理论力学课程的全英文教学工作，并在教学过程中开展了理论力学全英文课程建设工作。经过2013～2014、2014～2015两学年的教学与课程建设探索与实践，形成初步的体会与经验，对于全英文教学存在问题也有了更清晰的认识。本文针对前期课程建设与教学实践过程中形成的体会、经验以及存在的问题与相应的建议进行了总结和分析，以期对类似课程的全英文教学提供一定的借鉴。

一、理论力学全英文课程建设的意义与可行性

理论力学属于经典力学范畴，研究物体机械运动的一般规律，是理工科大学生必修的一门重要基础课程。对于石油工程专业的本科学生而言，理论力学是一门非常重要的必修专业基础课程，在培养计划中具有重要的地位。通过理论力学课程的教学，一方面培养学生运用力学基本知识直接解决工程技术中实际问题的能力，另一方面也为学生学习后继的材料力学、渗流力学、岩石力学等专业课程提供必要的理论基础。因此理论力学全英文课程建设是石油工程专业全英文课程体系建设中非常重要的一环，开展理论力学课程的全英文讲授，对理论力学全英文课程教学内容、教学方法进行建设具有显著的必要性。通过构建与国际接轨的教学内容与方法体系，通过全英文方式的讲授，使学生在掌握理论力学专业知识的同时，提高专业英语水平，习惯英语思维方式，形成使用英语进行专业交流的能力，有助于全面提高学生素质，实现国际化人才培养。

在开设全英文课程体系前，为适应我国石油经济国际化发展战略与我校建设石油石化学科领域国际一流研究型大学的发展目标，培养具有高素质的国际化、创新型石油石化专业人才，我校石油工程学院已经开展了一批示范性双语教学课程建设与教学实践，取得了显著的效果，积累了不少经验。具体来说，石油工程学院的工程力学（包含理论力学与材料力学）双语课程在石油工程专业本科生中已经进行了多年的讲授，积累了大量的课程建设经验，形成了丰富的教学文件，培养了一支优秀的教学团队。在师资力量方面，近年来我校石油工程学院通过引进具有国外博士学位和有国外交流学习经历的青年教师与现有教师赴国外高校交流访学的方式，已经形成了一支具有良好国际化教育背景的教师队伍。具体到理论力学全英文课程，学院为该课程配备了由两位具有美国博士学位的教师以及一位具有美国高校联合培养经历的教师组成的教学团队，且都具有力学学科相关背景，一方面对理论力学课程内容有较好的把握，另外一方面也都具有较高的英语水平，充分保障了理论力学全英文课程教学质量。石油工程专业本科创新班学生是学校在每年入学之初从新入学理工科专业本科生中选拔出的拔尖学生，数理基础较好，英语水平普遍高于同期入学学生的平均水平，适合于开展全英文教学。因此从前期双语课程教学积累、师资力量配备以及学生素质方面，都具备开展理论力学全英文课程教学与课程建设的可行性。

二、理论力学全英文课程建设

课程建设内容包括教材的优选与确定、教学内容的合理选择与安排、教学方法的改革与探索、教学评价方式改进等。

教材选用：教材作为教师进行教学的基本依据和学生学习的重要材料[5]，是课程建设的核心，集中体现课程教学内容和教学体系。好的教材既要全面涵盖课程的主要内容，又应当合理安排章节体系和知识点的前后衔接。考虑到目前我校的理论力学全英文课程尚处于课程建设的初期阶段，尚不具备直接自编教材的条件，在透彻研究国外经典教材内容体系并结合我校石油工程专业特点、学生素质的基础上，选定了Dietmar Gross等人编著的Engineering Mechanics I ： Statics[6]与Engineering Mechanics III ： Dynamics。[7]该教材内容涵盖了国内理论力学所包含的静力学、运动学与动力学内容，具有概念清晰、深入浅出、简明却不失严谨的特点，同时该书的英语行文平实易懂，相当于类似石油工程的工科专业大学低年级本科生的理论力学课程。同时，作为对上述教材的有益补充，我们还指定了J. L. Meriam编著的Engineering Mechanics： Statics & Dynamics [8，9] 作为教学参考书。

教学内容：考虑到全英文授课所需时间可能比中文授课费时，需要在确保知识体系完整的前提下对教学内容进行精炼和优化，合理安排课堂精讲、概述和课外自学等内容。在选定教材的基础上，通过对比国外经典理论力学课程教学内容与国内理论力学课程教学内容，确定了课程教学内容主要包括：理论力学引论、汇交力系的合成与平衡、任意力系的简化与平衡、重心、质心与形心计算、结构支座反力计算、桁架结构内力计算、干摩擦、功、能量与虚功原理、质点动力学、刚体动力学。由于教学学时的限制，同时考虑到在后续材料力学、岩石力学一些课程的需求，在教学内容的确定过程中，重点强调静力学部分。

教学方法：由于采用英文教学，学生单纯通过听教师讲授的方式接受信息的完整程度、消化速度与中文讲授课程相比要低，特别是在课程刚开始时，学生可能会表现出现一定的不适应，因此全英文课程采用传统的教师传授式教学可能收效甚微，需要对各种教学方法进行综合应用，探索保证全英文授课质量的教学方法与手段。

鼓励学生课前预习对于全英文教学非常重要。在教学过程中，我们鼓励学生课前预习相关章节的教材内容，初步熟悉陌生词汇，并对课堂教学内容进行一定的思考，对相关问题形成一定的初步见解。在课堂教学开始时，通过提问并对正确回答问题的学生进行奖励考核，充分调动学生课前预习的积极性。通过这种方式，一方面使得学生熟悉课堂教学内容，带着初步的认识与疑问参与课堂教学与学习，学习效果显著增强，另一方面也能够在一定程度上弥补学生在全英文教学语言上初期的不适应，充分保障教学质量。

针对理论力学课程的特点，合理采用多媒体与传统板书授课相结合的教学方法进行课堂教学是全英文教学的一种有效教学方法。在两学年的理论力学全英文课程建设与教学实践过程中，我们已经制作了完整的全英文多媒体课件，对于信息量较大，需要直观展示的图、表及实际力学过程的描述等，可通过形象、生动的多媒体展示，使学生能在较短时间内高效地获取直观的印象与信息。而对于重要理论公式推导、典型习题求解过程等教学内容则采用传统板书的方式进行授课，使学生能够充分理解和掌握相关理论知识，同时也能体现理论力学课程的逻辑严密性与科学性。通过采用多媒体课件与传统板书相结合的教学方法，不仅充分利用了多媒体课件包含信息量大并且生动形象的特点，同时也能充分发挥板书教学手段易于控制教学节奏且便于师生互动的优势，能最大限度地提高学生的学习效果并提高课堂教学效率。

为补充本科学时压缩背景下课堂教学时间的不足，在教学过程中，我们尝试引入团队学习教学法，以3～4人为一组的标准将全班学生分成若干学习小组，将课堂上选择概述的教学内容分配给各小组，要求学生课后对所布置的内容开展团队学习、讨论，制作多媒体幻灯片进行汇报。在教学过程中，我们尝试安排了一次讨论课，由各学习小组指派一名团队代表在课堂上用英语进行口头汇报，详细讲解所讨论和学习的知识点，并接受学生提问，给出解答。通过这种形式，一方面提高了学生自主学习的兴趣和能力，另一方面也锻炼了学生应用英语进行交流的能力。从学生的反馈来看，取得了良好的效果。

按照培养方案，理论力学课程安排在大一学年第二学期，是最早开设的一门全英文课程，学生初次接触到相关的专业英语。因此，我们在课程教学开始时，针对理论力学常用的力学概念、数学表达方式的英文表述先进行讲授和学习，同时在课程开始的初期阶段适当控制英语语速，确保口语清晰，快慢适合，避免使用生僻词汇和长句，对于重要的、不常见的学术词汇，加以一定的解释，使不同英语水平的学生都能够接受全英文教学。

课堂简易演示实验有助于加深学生对所学知识点的理解和掌握。理论力学课程的一些力学原理能够通过一些简易的演示实验进行讲解，例如在教学干摩擦一章的belt friction部分时，学生对于理论推导所得的Euler-Eytelwein公式不具有直观认识，我们通过设计一个小型的简易演示实验，对于摩擦力随绳索在轴上绕的匝数呈指数增加的现象进行了演示，加深了学生的理解和记忆。

考核评价：理论力学全英文课程采用综合成绩对学生的学习效果进行评价，全面考虑平时作业、期末考试、团队学习与口头报告表现、课堂问答等方面的表现进行评估。课程平时作业按教学内容每章布置作业1 次，并采用全英文的形式进行作答，课程期末考试试卷以及答题也都采用全英文的形式。通过对团队讨论、学习与口头汇报的表现进行评价，成绩占最终课程成绩的10%。此外，结合鼓励学生提前预习的教学方法，在课堂上随机提问学生对于课程知识点的理解与认识，并对表现优秀的学生给予奖励分数。通过上述综合考核评价方式与前述各种教学方法的结合，引导学生在掌握知识点的同时培养自主学习的能力。

网络教学资源：在学校的支持下，在学校网络教学平台上建设了课程网站，涵盖课程介绍、课程内容、课程评价等内容，将教学过程中形成的全套英文版教学文件如教学大纲、教学日历、讲义、教案、课件、习题、试卷、实践指导书等上传至课程网站，便于学生课外自学。通过网站的留言与信息系统，学生能够对教学内容和教学方法提出问题和建议，教师也能及时地给予解答和回复，加强了师生网络互动。

三、理论力学全英文课程教学实践

自2014年春季学期开始，经过在我校石油工程专业本科创新班学生中开展两次理论力学全英文课程教学实践，已经初步形成了完备的理论力学全英文课程教学体系和一套行之有效的教学方法。经过对两届学生的调查结果表明，我们的理论力学全英文课程基本实现了采用全英文教学语言向学生传授理论力学学科基础知识、培养学生自学能力的教学目标，有效地提高了学生采用专业英语交流的能力，同时通过团队学习、讨论和口头报告等方式，培养了学生自主学习、调查研究、归纳总结和英语表达的能力。

当然，在教学实践和学生反馈中，也存在一些问题。例如少数学生由于英文水平不足，对于采用全英文教学仍然不太适应，导致学习兴趣不足。对于这样的问题，我们建议采用学生自主选课与教师筛选学生这种双向选择的方式来解决。目前我校全英文课程教学在初步探索中，要求创新班学生参加全英文课程学习，然而不可避免存在部分学生对此不感兴趣，而非创新班学生中也一定有部分学生对此课程感兴趣，因此有必要对参与课程学生进行筛选与分类。可以考虑根据学生的英语知识水平、学习积极性和主动学习能力进行选拔，尽量让对感兴趣并具有一定英语水平的学生参与全英文课程学习。此外，目前在全英文教学过程中普遍采用国外原版教材，一方面价格较为昂贵，另一方面也存在知识体系和内容与国内其他课程存在重叠和不兼容的情况，因而有必要进行教材建设，力争编写出既符合国内学生语言水平、知识体系，又能与国际化教育体系顺利衔接的全英文教材。另外，教学过程中少数学生可能存在本末倒置的现象，将重点放在学习英语语言上，事实上，在全英文课程学习的两大任务——学习专业知识和提高利用英语进行专业交流能力中，显然后者才是更加重要的方面，在这点上授课教师也需要特别注意。

四、结语

本文总结了国际化办学背景下我校石油工程专业理论力学全英文课程建设与教学实践的一些经验和体会。总的来说，石油工程专业理论力学全英文课程经过两年的课程建设和教学实践，取得了初步的教学经验和成果，形成了一套全英文教学基本文件，初步确立了一套行之有效的全英文教学方法，教学效果反馈良好。在下一步的课程建设和教学实践过程中，仍然需要对比不同教学方法使用的效果，并对课程教学成效进行跟踪评价，在此基础上进行及时总结反思，进一步改进与完善教学方法与手段。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张来斌. 服务国家重大战略 积极培养国际化石油人才[J].中国高等教育，2009（15）.

[2] 张来斌.面向中国石油工业探索国际化人才培养体系[J]. 大学（学术版），2012（8）.

[3] 张来斌.深入实施国际化战略 加快高水平大学建设[J]. 世界教育信息，2013（5）.

[4] 蒋庆哲.改革创新 攻坚克难 扎实推进石大国际化战略的实施[J].世界教育信息，2013（5）.

[5] 麦莉，孟广伟.理论力学双语教学的教材与教学实践[J]. 吉林省教育学院学报，2010（7）.

[6] D. Gross， W. Hauger， J. Schr？der， W.A. Wall， J. Bonet. Engineering Mechanics 1 ： Statics [M]. New York， Springer， 2009.

[7] D. Gross， W. Hauger， J. Schr？der， W.A. Wall， S. Govindjee. Engineering Mechanics 3： Dynamics [M]. New York， Springer， 2009.

[8] J.L. Meriam， L.G. Kraige， W.J. Palm. Engineering mechanics ： statics [M]. New Jersey， John Wiley & Sons， 2012.

[9] J.L. Meriam， L.G. Kraige， Engineering mechanics： dynamics [M]. New Jersey， John Wiley & Sons， 2012.

[责任编辑：钟 岚]