大学物理实验的双语教学设计

李成丰 黄致新

(1华中师范大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430079；2重庆市南开中学，重庆 400065)

大学物理实验的双语教学设计

李成丰1,2黄致新1

(1华中师范大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430079；2重庆市南开中学，重庆 400065)

在教育国际化、信息化的背景下，培养创新型国际化的人才是双语教学的目的。开展大学物理实验双语教学将有助于发挥物理实验和双语教学两者的优势，不仅会促进学生的专业研究，而且也会提高学生的外语水平。本文在文献综述的基础上，界定了双语教学的概念，并对大学物理实验双语教学的可能性与必要性进行了分析。文中还讨论了大学物理实验双语教学的设计，给出了具体的教学案例，并针对目前大学物理实验双语教学理论和实践中存在的问题提出了一些思考和解决途径。

大学物理实验；双语教学；教学设计

“双语教学”(bilingual teaching)就是将母语以外的另外一种语言直接应用于语言学科以外的其他各种学科的教学，使用第二语言的学习与各学科知识的获取同步进行[1]。这一概念在中国被普遍使用，主要是指除开汉语外，用一门外语作为课堂主要用语进行学科教学，目前绝大多数是指英语。随着经济全球化的迅猛发展，中国面临着重要的机遇和挑战，也预示着中国同世界各国的交往日趋频繁，联系十分紧密。因此，双语教学显得尤为重要。2001年教育部印发的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(教高[2001]4号)[2]中明确指出：“为适应经济全球化和科技革命的挑战，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”。2007年，教育部又强调了双语教学的重要性(教高[2007]2号)[3]：“鼓励开展双语教学工作，有条件的高等学校要积极聘请国外学者和专家来华从事专业课程的双语教学工作，鼓励和支持留学回国人员用英语讲授专业课程，提高大学生的专业英语水平和能力。”目前，“双语教学”在国内高等院校如火如荼的开展，但与之不相适应的是国内双语教学并没有完全步入科学高效的轨道，其理论与实践还存在一系列问题亟待思考与研究。对于是否有必要开展双语教学这类问题，人们仍存在分歧，对于具体如何开展双语教学，也没有较好的实质性方案[4]。为此，本文在文献调研的基础上，分析了大学物理实验实施双语教学的可能性和必要性，同时开展了大学物理实验双语教学设计，并给出了教学设计案例，最后针对目前大学物理实验双语教学理论和实践中存在的问题提出一些思考和解决途径。

1 大学物理实验双语教学

1.1 大学物理实验双语教学的可能性

相比于大学物理等理论课，大学物理实验在开展双语教学的过程中具有一些自身固有的优势条件，具体包括：

第一,良好的互动环境。实验室提供了便于交流和互动的场所，教师和实验小组的同学可以面对面地进行讨论和答疑，充分调动了学生们的参与性，教学效果有很大的提高。

第二，明确的研究对象。每一堂物理实验课都有一个固定的主题，一个明确的研究对象，同学们可以就这一项目的研究方法和过程进行讨论和取舍，在这个过程中，可以显著提高学生的英语表达能力。

第三，自由的发挥和展示。在大学物理实验的课堂上，各个小组的成员都可以提出自己的想法并进行观察、记录、实验、计算和总结，每个人的创造力得以更好地发挥。

1.2 大学物理实验双语教学的必要性

第一，教育国际化大背景的需要。21世纪是知识经济全球化的时代，教育的国际融合是大势所趋，大学物理实验双语教学的目的就是把学生培养成为具有国际视野的高素质创新型人才，便于跨文化交流。

第二，物理学科核心素养的要求。物理学的经典著作大多都是英文版的，一些专业名词就是从英文中汉译过来的，尤其是大学物理实验。双语教学正是为了学生能更好地理解物理核心思想，形成正确的科学态度、价值观和思维方式。

第三，大学物理教学改革的呼唤。开设“大学物理实验”双语教学试点课程以及相应的多媒体课程，不仅会促进学生的专业研究兴趣，而且也会促进学生的外语水平，这对于全面实施科教兴国战略和人才强国战略具有重大的意义。

2 大学物理实验双语教学设计

2.1 教学目标

大学物理实验双语教学主要包括外语教学和实验课教学。外语只是作为一种辅助工具，渗透到大学物理实验教学过程，使学生更好地掌握专业前沿知识，提升实验技能，从而成长为优秀的复合型人才。大学物理实验双语教学目标是多元的，重点应该是大学物理实验内容的学习，具体如下：

(1) 通过实验双语教学，使学生得到必要的实验知识和实验技能的训练。具体体现在：通过对实验现象的观察，培养学生敏锐的感知和观察能力；通过亲自动手，培养学生的操作能力；通过设计实验，培养学生的创新能力；通过分析讨论，进行比较、判断和推理，培养学生的思维能力。

(2) 通过实验双语教学，进一步培养大学生的物理学习兴趣，注重在实验过程中树立“主动学习”“解决问题”的意识。大学生有着强烈的创新意识和动手创造欲望，在实验课程的学习中，要学会运用理论指导实验以及分析和解决问题的科学方法，遇到问题时，能够主动阅读英文参考资料去解决问题。

(3) 通过实验双语教学，培养学生一丝不苟、实事求是的科学态度，提高学生的科学素养，陶冶道德情操。以双语教学为基础的大学物理实验课程，注重以问题为导向开展实验探究，在实验观察和思考中培养学生的问题意识和创新精神。

2.2 教学原则

教学原则是教师在教学过程中必须遵守的准绳[5]。作为物理教学中的实验教学，在兼顾物理教学原则的前提下还有其独有的特点。根据大学物理实验课的教学目标和双语教学的特殊规律，大学物理实验双语教学的教学原则应突出的是：科学性原则、渐进性原则和灵活性原则。具体表述如下：

(1) 科学性原则： 首先，对于所讲授的实验内容，教师必须做到确切地理解、正确的表达，以学生发展为本，提高学生科学素养，不应有科学性的错误；其次，要引导学生用充分的事实依据去解释实验现象，总结实验规律。

(2) 渐进性原则： 教学中实验教学设计应循序渐进、有计划地进行。这就要求教师需要根据学生的认知水平，选择合适的双语教学类型，设计好贯穿实验教学的问题链，通过提问点拨，使学生进入有效的探究状态(包括亲自观察并动手实验，进行各种思维加工活动，进行分析问题、解决问题等)并顺利完成实验报告。

(3) 灵活性原则： 大学物理实验双语教学，教师不必墨守成规，面面俱到。为了培养学生的实际动手能力和设计实验的能力，教师应当倡导“以学为主、以问题为导向、以任务为驱动”的教学理念，给学生充足的时间去完成既定任务，同时还可以自行设计其他感兴趣的相关实验，拟定实验方案并开展实验，充分发挥学生的主观能动性。

2.3 教学策略

大学物理实验课所涉及的内容，多数是测量某一物理量或研究某一物理量随着另一物理量变化的规律性。但是无论实验内容及要求如何，也不管实验采用哪一种方法，物理实验课的教学策略大致相同。大学物理实验双语课程采用英汉双语教材，教师讲授则以英文为主，具体教学策略如下：

(1) 实验前的准备： 每个实验的具体工作包括理解原理、掌握方法、熟悉实验仪器设备以及测量数据等。任务繁重，而实验课的课堂时间有限，这就要求学生必须做好实验前的预习，这包括预习实验教材和写好预习报告。课前，教师发给学生一些预习资料(讲义和在实验课中涉及到的专业英文单词短语等)。学生需要对其有个初步的了解，不仅知道专业英文单词短语的读音，还要知道它的中文解释。例如，电学实验中经常涉及到专业英语单词和短语有transformer(变压器)，electron(电子)，current(电流)，electric field(电场)，intensity of electric field (电场强度)，connect in parallel(并联)，connect in series(串联)，lead(导线)等。

(2) 实验中的讲解： 实验讲解是整个教学环节中最重要的一环。教师通过背景介绍和良好提问引入，将学生带入一种实验研究的环境中，引导同学们积极思考。至于采用哪一种双语教学类型，应当视不同的社会背景和教学环境而异。在我国，像清华大学、复旦大学等高校普遍采用“保持性”双语教学，并取得了不错的教学效果。但是这种教学模式并非适合所有的本科院校，我们应根据自身实际情况，在实践教学过程中，对中英文的使用比例进行灵活调整。一般来讲，教学背景、实验原理、实验内容和要求应用英文来讲授，其中较为难理解的部分(如实验原理)可以适当加入中文解释。对于课上的问题，可以采用英文来交流讨论。当学生们遇到一些问题时，教师应当鼓励学生用英语提问，同时组织其用英文互相讨论，以此充分调动学生学习大学物理实验的积极性。

(3) 实验后的报告： 实验报告不仅是培养学生科学表达能力的主要方式，而且也是学生对实验工作的全面总结。实验结束后，教师可以提供一些国外的实验资料供学生们阅读，并要求学生写出自己的心得体会以及对本实验方法或手段的改进意见，以此来加强学生们对该实验内容的理解和深化。一份完整的实验报告应该包括：实验名称、实验目的、实验原理、仪器设备、实验步骤、实验数据、误差分析、实验结果、问题讨论、心得体会及改进意见等。为了提高实验报告的质量，减轻学生负担，每个学生可以选择自己感兴趣的实验课题，一学期至少完成两份报告。同时，实验报告可要求学生通过查阅资料和小组讨论用英文撰写，这样不仅可以提高学生的科技论文写作水平，还可以增强学生的英语表达能力。

2.4 教学评价

教学评价主要包括评价教师教学工作(简称“评教”)和评价学生学习效果(简称“评学”)，这里只讨论评学。现代教育理念倡导以评价促进学生的发展，而不以甄别和选拔为主要目的，强调多元化、发展性的、全面的评价体系。

(1) 评价主体上，教师和学生都应该是评价主体，都需要参与到评价过程中来，相互交流，共同提高。

(2) 评价维度上，可以从“知识与技能”、“过程与方法”和“情感态度与价值观”3个维度对学生进行全面综合的评价。

(3) 评价发展上，重视学生在观察、实验、设计、讨论等方面的表现，既注重评价学生的“过去”和“现在”，也重视评价学生的“发展”和“未来”。

(4) 评价类型上，既注重终结性评价又注重过程性评价。

大学物理实验双语教学采用量化评价的方法，将期末考核分为两个部分：平时成绩和期末考试成绩。平时成绩所占的权重为40%，期末考试成绩所占的权重为60%。平时成绩是指导教师和小组全体成员共同对该组学生的实验报告和英文讨论交流的表现情况做出的综合评定结果，期末考试是由中英文各半的笔试和实验现场操作两部分组成的，其所占期末考试成绩的比重相当。同时，为了全面考察学生的英语应用能力，应当规定笔试的有些题目必须用英文作答。

3 大学物理实验双语教学案例

开始实验时，每一位同学需要在实验室报到单上登记(如Table 1所示)，对于杨氏干涉实验(Young’s Interference Experiment)，双语教学可按照如下流程进行设计。

Table 1 Physics Lab Report

(1) Teaching Objectives[6]:

① Understand the historical background of the Young’s Interference Experiment in Optics;

② Understand the conditions of optical interference and the concept of coherent light source;

③ Master the basic operation method of the experimental instrument;

④ Master the formation and the distribution of interference pattern produced by double slits.

(2) Teaching background:

Young’s Interference Experiment, also called Young’s double-slit Experiment, was the original version of the modern double-slit experiment, performed at the beginning of the nineteenth century by Thomas Young(1773—1829)(Fig.1), a medical doctor and physicist.

Fig.1 Thomas Young

It was the first convincing demonstration proving that light has wavelike characteristics, so this experiment played a major role in the general acceptance of the wave theory of light. In Young’s own judgment, this was the most important of his many achievements. The basic features of Young’s experiment are show in Fig.2.

Fig.2 Young’s Interference Experiment

In the 17th and 18th centuries, many scientists proposed a wave theory of light based on experimental observations, including Robert Hooke, Christiaan Huygensand Leonhard Euler. However, Isaac Newton, who did many experimental investigations of light, had rejected the wave theory of light and developed his corpuscular theory of light according to which light is emitted from a luminous body in the form of tiny particles. This theory held sway until the beginning of the nineteenth century despite the fact that many phenomena, including diffraction effects at edges or in narrow apertures, colours in thin films and insect wings, and the apparent failure of light particles to crash into one another when two light beams crossed, could not be adequately explained by the corpuscular theory which, nonetheless, had many eminent supporters, including Pierre-Simon Laplace and Jean-Baptiste Biot.

Fig.4 the Schematic Diagram of Double Slits Experiment

So, for us, how to do Young’s Interference Experiment?

(3) Experimental principle：

In Young’s thesis, he described his interference experiment: incident monochromatic light is diffracted by a litS, which then acts as a point source of light. As that light reaches screenP, it is diffracted by double slitsS1andS2, these two light beams overlap and form an interference pattern on the screen, observed by a microscope. (Fig.3).

Fig.3 A Schematic View of the Apparatus

To obtain two sources of light, Young used a small paper card to break the single pinhole beam into two beams, with part of the beam passing by the left side of the card and part of the

beam passing by the right side of the card. Since these two beams emerged from the same source—the sun—they could be considered coming from two coherent sources. According to Huygens principle，light waves from these two sources (the left side and the right side of the card) would interfere. Today’s classroom version of the same experiment is typically performed using a laser beam as the source. This is a schematic diagram of double slits experiment (Fig.4).

Whentheopticalpathdifferenceisequaltotheintegernumberofthewavelength,thereisabrightfringeatP,δ=r2-r1=±kλ, k=0,1,2，…

(4)Materials：sodiumlamp(钠灯)、doubleslits(双缝)、lensL1(透镜L1)、lensL2(透镜L2)、lenscarrier(透镜架)、Micrometereyepiece(测微目镜)、Micrometereyepieceframe(测微目镜架)、adjustableslit(可调狭缝)、ascreen(一块屏),etc.

(5)Experimentalcontent:Describethestepstoaccomplishthislabassignment,theexperimentalflowchartisshowninFig.5.

(6)Datarecordingandprocessing:Recordthedatathatisrequiredforeachstepofthelab:tables,charts,graphs,sketches,etc.,beasspecificaspossible.

Fig.5 the Experimental Flow Chart

(7) Experimental results and analysis: Collaborate with partner. Record details of your results (good and bad), and evaluate your observations and data, make generalizations.

课程结束后，教师应当对学生的学习情况进行访谈或者问卷调查，及时获取反馈信息，以便于改进教学方法，提高教学效果。

4 总结与展望

4.1 总结

大学物理实验实施双语教学的研究将会提高大学生的综合应用能力，促进国内外学术交流。为了确保物理双语教学更好地实施，提高教学效果，教学单位必须针对课程设计和进行中的困难采取一些有效的举措，具体包括以下几个方面：

(1) 提高师资建设力度

目前的大学物理实验双语教师极度匮乏，教学单位应该招聘国外优秀教师对国内教师进行培训或者邀请国内教师外出进修，从而建设一支学术理论和英语水平较高的教师队伍。与此同时，从事大学物理实验双语教学的教师应多进行教学反思，以便及时调整自己的教学策略，提高自身的教学水平。

(2) 加强外文教材编写

外文教材问题是目前开展双语教学最大的瓶颈，为此，教育部应该将措施具体落实到高等教育部门。一方面派遣一部分学术专家去国外交流，参考国外教材并根据国内教学实际情况编写有中国特色的大学物理实验双语教材；另一方面,各高校也可组织教师自行编写双语教材或讲义(英文+中文注释)或者改编版教材。久而久之，外文教材的建设将会有很大的改观和繁荣。

(3) 对学生因材施教

学生的水平参差不齐，教学单位应根据学生的基础分班并分层次授课，同时开通大学物理实验双语教学网上选课系统，这样学生爱学，教学效果也好。教师在备课时，也要善于了解学生的情况(如学生的学习困难、原有知识和态度动机等)，以便有针对性地进行教学。

4.2 展望

自2001年中国加入WTO以来，对外交流日趋频繁，涉外贸易迅速发展，既通晓英文又精通专业知识的人才在社会上受到了极大的欢迎。大学作为高等教育的场所，自然便肩负起了培养综合性人才的责任。在香港地区，大学双语课程普遍采用外文教材，并且没有语言类课程和专业课程之分，这种英文与专业并重的教学模式取得了良好的效果，一些全球著名的科学家(如丘成桐、崔琦等)都出自于香港，也就不足为奇了。我国内地高校开展双语教学还有许多需要探索和解决的问题，在教材编写、师资建设、教案撰写、课件制作等方面需要投入更多的时间和精力去摸索和实践。在实践与研究的过程中，找到既适合我国高校学生学习又兼顾国外实验教学特点的双语教学模式，让课程更加科学高效。

[1] Josiane F. Hamers, Michel H. A. Blanc. Bilinguality and Bilingualism[M]. Cambridge University Press, 1989.

[2] 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》的通知(教高[2001]4号文)[EB/OL]. 2001.8.28. http://www.moe.gov.cn/pub licfiles/business/htmlfiles/moe/moe_18/201006/88633.html.

[3] 中华人民共和国教育部.关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见(教高[2007]2号文)[EB/OL]. 2007.2.17. http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/ htmlfiles/moe/moe_1464/200704/21825.html.

[4] 吴平.五年来的双语教学研究综述[J].中国大学教学,2007(1):37-45. Wu Ping. A research review of the Bilingual Teaching in nearly five years[J]. China University Teaching, 2007(1): 37-45. (in Chinese)

[5] 闫金铎，郭玉英.中学物理新课程教学概论[M].北京：北京师范大学出版社,2008.

[6] 恽瑛.Bilingual physics with multimedia大学物理引论(双语多媒体教材)[M].2版.南京：东南大学出版社,2010.

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BILINGUAL TEACHING DESIGN OF COLLEGE PHYSICS EXPERIMENT

Li Chengfeng1,2Huang Zhixin1

(1College of Physical Science and Technology, Wuhan Hubei 430079；2Central China Normal University, Chongqing 400065)

Under the background of internationalization and informatization of education, We aim to cultivate the creative and international professionals. Bilingual teaching in college physics experiment will help us to develop the advantages of both physical experiment and bilingual teaching, which will not only promote students’ professional research, but also improve students’ foreign language. In this paper, we define the concept of bilingual teaching based on literature review, and analyze the possibility and necessity of the bilingual teaching in college physics experiment. We also discuss the teaching design of the bilingual teaching in college physics experiment and give the specific teaching cases. Furthermore, We put forward some thoughts and approaches to solve the existent problems in the theory and practice of bilingual teaching in college physics experiment.

college physics experiment; bilingual teaching; teaching design

2016-11-24

李成丰，男，硕士研究生，主要从事物理教学科研工作，研究方向为物理教学论，高中物理竞赛，iamlichengfeng@sina.com;黄致新，男，教授，主要从事物理教学科研工作，研究方向为物理课程与教学论等。

李成丰,黄致新. 大学物理实验的双语教学设计[J]. 物理与工程，2017，27(4)：47-52.