基础力学课程全英文教学实践与探索

刘广彦

摘 要：理论力学和材料力学是高校工科专业的重要基础课程，课程开设的主要目的是培养学生掌握工程力学的基本理论、计算技术与实验技能，能够解决工程领域中与力学相关的基本问题。该文对基础力学课程全英文教学的经验进行了总结，针对教学过程中发现的一些问题和新形势下对全英文教学模式的要求，阐述了多项正在实施且不断改进的教学举措，并取得了很好的教学效果。

关键词：全英文教学 理论力学 材料力学 国际化教育 留学生

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（c）-0127-03

Practice and Exploration of Full English Teaching in Basic Mechanics Courses

Liu Guangyan

（Department of Mechanics， School of Aerospace Engineering， Beijing Institute of Technology， Beijing， 100081， China）

Abstract：Theoretical mechanics and mechanics of materials are important basic courses of engineering specialty in colleges and universities. The main purpose of the courses is to train students to master the fundamental theories， computational techniques and experimental skills in engineering mechanics. Students should be able to solve the basic mechanics-related problems in the engineering field. The experience of full English teaching in basic mechanics courses is summarized in this paper. To cope with the problems encountered in the teaching process and fulfill the requirements for full English teaching in the new situation， a number of ongoing and continuously improving measures are elaborated， and a very good teaching effect has been achieved.

Key Words：Full English teaching； Theoretical mechanics； Mechanics of materials； International education； International students

為了推动学校国际化及本科教学国际化，提高学生的国际竞争力与交往能力，培养适应经济全球化社会需求的国际化人才，近年来国内部分高校相继成立了许多全英文教学专业。例如北京理工大学从2011年起开始在4个专业实施国际化教育，包括机械工程、电子科学与技术、自动化以及国际经济与贸易，原则上这些专业的本科生课程全部实施全英文教学，包括授课、作业和考核全部采用英语模式。另一方面，随着我国综合国力和教育水平的大幅提升，越来越多的国际学生选择来中国留学，留学生人数也成为衡量高校国际化程度的一个重要指标[1]。根据北京理工大学留学生中心的统计数据，目前有100多个国家的超过1 500多名外国留学生在北京理工大学学习。不管是国内学生接受国际化教育还是外国留学生来华学习，都为高校的全英文教学提供了很大的机遇，同时也提出了严峻的挑战。

理论力学和材料力学是工科专业的重要基础课程，这两门课程理论性较强，与工程技术联系紧密。虽然属于传统的学科，但在日新月异的当今社会，其定理和结论仍然广泛应用于机械、土木和航空航天等工程技术中，是解决各类工程实际问题的重要基础。与后续专业课不同，作为国际通用的专业基础课程，各国对理论力学和材料力学的教学内容和要求基本相同，从这一点来说对理论力学和材料力学开展全英文教学具有重要意义。

作者自北京理工大学自动化国际教育专业成立以来一直承担该专业的工程力学全英文教学，课程包括理论力学和材料力学两大部分，与此同时还承担了机械类专业外国留学生的理论力学课程。经过这几年的全英文教学实践，积累了一定的经验，在此对教学过程中遇到的一些问题进行讨论和探索。

1 教材与课件

外文原版教材，如比较流行的Hibbeler编写的“Engineering Mechanics”[2-3]和James编写的“Mechanics of Materials”[4]，与国内教材相比有两个明显的区别[5]：首先，外文原版教材通常在三维空间内用矢量法分析物体的受力状态，将平面问题看做空间问题的特例。而国内教材经过多年的发展也形成了自己的特色，国内教材普遍比较重视平面问题，把平面问题研究得特别深入透彻，而把空间问题看做是平面问题的简单延伸。另外，外文原版教材中的例题和习题比较注重工程应用，学生从教材中的精美插图就可以非常直观地感受到学到的理论知识可以用来解决哪些工程问题，而国内教材更偏重理论和解题技巧，书中的插图也多为抽象化了的机构图。针对全英文教学，外文原版教材的优势不言而喻，但其内容与国内后续专业课程的衔接通常较差，这一点就使得外文原版教材的作用大打折扣。

为取长补短，作者采用了以国内教材为主，国外教材为辅的方式。理论力学教材选用栾锡富等编写的《Theoretical Mechanics理论力学》[6]，由于该教材内容偏简单，因此课件适当增加了难度；材料力学教材选用刘耀乙编写的《工程力学基础II 材料力学》[7]，将其内容全部翻译为英文。为了激发学生的学习积极性，让学生切身感受到学有所用，课件中增加了许多具有工程及应用背景的例题，比如用静力学方法分析用磅秤称重时重量与重物在秤台上的位置无关（如图1），用动力学方法分析电机转子偏心距引起的动反力（如图2）等。

2 授课对象分析

工程力学的授课对象为本科二年级中国学生，因之前所修的全英文课程有限，这些学生的英语听说能力略显不足，但阅读能力较好，为此授课时可以尽量放慢语速，并把课件内容写得详细具体。对于首次出现的基本概念、专用名词以及重要定理，课件中提供中英文对照。虽然是全英文教学，但最核心的目的还是让学生掌握基本知识，因此对于部分重点和难点内容基本上采用了双语的方法，先用英语讲解，再用汉语复述，这样就避免了学生由于语言障碍跟不上进度，从而受到打击失去自信心。另一方面自动化国际教育专业的学生数学功底普遍较好，理解能力较强，因此一些数学推导和方程求解等内容可以快速讲解以弥补语言问题造成的时间损失。留学生的情况则完全相反，学生的英语基础较好但数理功底普遍偏差，所以理论力学中的理论推导和方程求解就需要一步一步详细讲解，甚至重复讲解直到学生能够完全理解。当然中国学生之间的英语水平和留学生之间的数理功底也参差不齐，这就需要授课教师在教学第一周及时通过课堂提问、课下交流和作业完成情况掌握学生的基本状况，根据他们的理解能力适当调节教学进度和讲授方法。

3 教学手段

由于中国学生的英语水平和留学生的数理功底的客观情况，全英文教学的讲授进度要普遍慢于中文教学。为了完成课程教学任务，全英文教学主要采用多媒体这一现代化教学手段，对一些重点和难点辅以板书，这样可以省去相当多画图的时间。理论力学的运动学部分涉及到点的复合运动和刚体的平面运动，我们可以充分利用多媒体的优势，将文字、图形、和精美的动画结合起来，這样就能吸引学生的注意力，使学生更形象更直观地理解各种运动之间的关系。

除多媒体的图形和动画外，教具也是一种很重要的教学手段。比如在讲授空心轴扭转的基本假设和应力分析时，缺乏空间想象力的学生经常不明白老师在讨论哪个面上的应力。这时如果借助纵向和横向剖开的竹筒作为教具，不同的剖面染上不同的颜色，学生就能非常容易跟上老师的思路，如果再加上诙谐幽默的语言，学生就会在脑海中形成深刻的印象，甚至会终身铭记这个画面。

4 课程考核

考核一直是影响学生学习积极性的重要因素，当前大部分课程的成绩包括平时成绩和期末考试成绩两部分，这就造成了很多学生平时应付、考前突击的不良现象。为了充分激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，教师可以借鉴国外的教学经验，适当降低期末考试成绩的比例，增设力学大作业（Project）。学生自由分组，3个人一组，大作业题目由小组协商决定，内容要与课程的教学大纲有关，主要是日常生活中或工程应用中涉及到的力学问题。学期末要完成书面报告，小组派代表用PPT向全班同学展示研究内容、分析方法及结论，展示过程中需要明确指出解决问题时用到了哪些知识点。通过这种考核形式，学生不仅提高了思考能力、动手能力、解决问题的能力，而且还增强了合作意识、扩展了知识面，同时还增强了学生们的学习主动性和积极性，可以说是一举多得。

5 结语

随着高校国际化程度的不断提高，全英文教学成为了高等教育改革发展的一种趋势。该文根据作者多年工程力学和理论力学全英文教学的经验，阐述了全英文教学的一些特有问题及应对举措，另外也深刻体会到以下几个问题的重要性：首先，全英文教学不必拘泥于某个专业的全部课程，可以挑选那些和国际接轨比较好的专业基础课开展全英文或双语教学；其次，教材也不必局限于某一种，国外和国内教材各有长短，教师可以进行适当筛选，准备适合本班学生的课件；最后，全英文教学对教师提出了更高的要求，包括英语水平和专业知识，这就需要教师不断提升自己的综合能力，唯有充分了解学生，能够和学生自如地交流并掌握扎实的专业知识，才有可能上好一门全英文课程，达到开展全英文教学的目的。

参考文献

[1] 赵万霞，辛暖，赵伟.改进来华留学生教育提升办学国际化水平[J].中国高等教育，2003（20）：41-42.

[2] Hibbeler RC.Engineering Mechanics（Statics）， 10th ed[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] Hibbeler RC.Engineering Mechanics （Dynamics），10th ed[M].高等教育出版社，2004.

[4] James MG.Mechanics of Materials[M].北京：机械工业出版社，2003.

[5] 王锦燕，孙玉周.工程力学双语课程教学实践与探索[C]//第十五届北方七省市区力学学术会议论文集.2014.

[6] Luan XF，Zhang T，Zhao CX.Theoretical Mechanics，1st ed[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.

[7] 刘耀乙.工程力学基础II 材料力学[M].北京：北京理工大学出版社，2004.