建筑类工科院校留学生基础课程教学改革研究——以大学物理为例

费学宁，李光旻，周建国

一、引言

近年来，随着我国改革开放的不断深入，经济实力的不断增强，民主化和法制化进程的提升以及国际地位的不断提高，来华留学生的数量和质量显著提高。[1][2]2016-2017年，中国继续保持第三大留学国地位，接收来自世界各地的高等教育国际学生44.27万人，同比增长11.4%。[3]据统计，到2020年，我国每年接收的来华留学生人数将超过50万, 其中接受高等教育的留学生人数将达到15万。学习者的层次由语言预备教育延伸到本科、硕士和博士各个层次的学历教育，学科分布由语言类、中医类、农学类等少数学科扩展到文、史、哲、政、经、法、理、工、农、医等多个门类。[4]为此，如何提高外国留学生在华的教学质量已经成为国内各大高校留学生教育的热点问题。[5][6]

天津城建大学的国际教育事业起步相对较晚，“十一五”末开始招收汉语授课的插班本科留学生。“十二五”期间，学校大力发展国际教育，加强全英文授课专业建设，留学生规模不断扩大。截至目前，在校学历留学生已达200余人，分别来自巴基斯坦、孟加拉、加纳、埃塞俄比亚等21个国家，涉及10个“一带一路”沿线国家；并且招生人数逐年增加，招生规模不断扩大。

基础课程教学在留学生培养过程中起着举足轻重的作用。大学物理作为工科专业的一门必修课，是后续专业课程的基础，对培养学生分析问题、解决问题的能力以及严肃认真、严谨踏实的科学素养具有重要意义。[7]据此，笔者针对当前建筑类工科院校留学生教育的现状，结合所在院校留学生大学物理课程在教学模式、教学方法、教材建设等方面存在的问题，就如何提高工科院校留学生大学物理课程的教学质量做一探讨，以期丰富留学生大学物理教学实践，提高留学生大学物理教学效果。

二、建筑类工科院校留学生教育中存在的问题

(一)来华留学生群体特征复杂，生源和宗教信仰多样化，语言、风俗习惯及思维方式各异[8]

1.留学生群体是一个具有多元文化的群体

目前，各高校招收的留学生人数少则几十人，多达几千人，国别数少则十来个，多达一百多个，这样一个庞大生源群体，文化背景各不相同，生活方式和思维方式各异，个体差异很大。

2.语言文化障碍显著

留学生来源多元化必然导致该群体来华后面临融入中华文化这样一个适应性问题，新生尤为明显，面对新环境，陌生语言，不同生活习惯，留学生会表现出焦虑、压抑、思乡等症状，会出现学界所谓的“文化休克期”(Cultural shock)。此外，学生来华后语言能力各不相同，英语水平也参差不齐，交流存在障碍。

3.留学生居住位置和活动场所日趋分散化

由于多数高校留学生宿舍严重不足，且留学生学制较为灵活，校外住宿群体日渐庞大，这也直接导致留学生管理和服务更加复杂。

(二)受教育水平参差不齐，语言交流存在障碍，教学方法难以适应[9]

1.教育水平的差异

天津城建大学所招收的留学生大多来自东南亚及非洲等经济欠发达国家(巴基斯坦、加纳、孟加拉国、赞比亚、津巴布韦、几内亚、尼日利亚、博茨瓦纳)，经历的教育体制也与我国不同。我校所招留学生虽具有高中学历，但与国内高中生相比，他们在数学、物理等方面的基础知识相对薄弱，在理论推导、公式计算等方面的能力明显不足。2013年笔者曾做过一项问卷调查, 结果有50%的学生不了解一元二次方程的通解，超过80%的学生从来没有听说过微积分的概念，有70%左右的学生对矢量运算不熟悉, 甚至有一些来自几内亚和博茨瓦纳的同学对最基本的物质的密度都不了解。上述原因，在很大程度上制约了工科院校留学生教育基础课程的教学。

2.语言交流的障碍

很多非洲同学的母语是法语，同时英语发音也带有非常浓重的口音，同时教师的英语口语也有待提高。因此在授课教师和学生之间存在较大的语言交流障碍，影响教学效果。

3.教学方法难以适应

国内外教师教学方法上的差异也给留学生的学习带来了不小的难度。在国外，课堂上学生的参与度很高，教师也广泛采用声像资料、讨论、肢体语言等方式和手段，课后作业也多是小论文等形式。而在国内，课堂上多是以教师为主，学生的参与度相对较低，课后作业的形式基本上都是计算解题。这些不同导致了从小接受国外教育的留学生在听课以及学习上难以适应。

三、 留学生大学物理教学的改革与实践

在留学生教育教学过程中，应加强其能力素质的培养，提高其自立自理能力和跨文化交际能力，以便尽快渡过“文化休克期”，适应在华留学生活。[10]据此，针对建筑类工科院校留学生教育中存在的问题，结合笔者所在院校的具体特点，进行了如下的教学改革。

1.精选教学内容

作为工科院校重要基础课的大学物理是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科，是其他自然科学和工程技术的基础。大学物理所阐述的基本概念、基本思想、基本规律和基本方法不仅是学生学习后续专业课程的基础，而且也是培养和提高学生的综合素质和科技创新能力的重要基础。[11]

天津城建大学土木工程专业招收的第一届留学生中，90%以上已回国从事建筑与土木工程等相关专业工作，并成为业界骨干。因此，建筑类工科院校的留学生教育应培养具有国际化视野的工程师，而不是理论物理学家，大学物理课程教学应面向工程实践，增加与实际生活相关的内容。例如，“刚体力学”是留学生大学物理第一学期的重点和难点。学生需要从质点的运动学和动力学这种思维状态下转变成刚体的运动，从平动转变为转动，而“刚体力学”部分也是土木工程的基础，是理论力学的重要内容。因此，笔者对于这部分内容增加了一定的学时，着重进行了讲解；同时通过多媒体动画、演示实验等方式让学生可以直观地感受刚体的物理学特征。这样不仅增加了学生学习的兴趣，也加深了学生对这部分知识的理解。

2.更新教学模式

日本学者青木昌彦将模块定义为“可组成系统、具有某种确定独立功能的半自律性子系统；可以通过标准化的界面结构，与其他功能的半自律性子系统按照一定的规则相互联系而构成更加复杂的系统”。[12]模块化的核心理念在于把较为复杂的系统解构为若干子系统，再通过子系统之间的联系，对子系统进行再排列组合，从而形成更为复杂的系统的过程。将模块化理论运用到留学生大学物理课程体系设计中，可以使中外合作办学课程体系的组成更加具体化和清晰化，使中外合作办学人才培养目标的实现有更明确的依归。在模块化的课程中，知识体系之间已无明确界限，是相通相融的以一定逻辑顺序排列组合在一起构成项目或模块系统。[13]

(1)模块化的教学内容

经过分析，笔者发现大学物理课程的特质也非常适合模块化教学。大学物理课程分两个学期开设，共涉及两大主要模块：经典物理学和近代物理学。经典物理学包括力学、热学、光学、电磁学、声学；近代物理学包括量子力学和相对论。为此，笔者在留学生大学物理的课堂教学中改变了传统的按教科书或教案顺序讲授的模式，而是将总体两学期课程分为经典物理和近代物理两大主模块，在每个主模块之下又分若干子模块，每个子模块通过不等课时进行安排。每课时围绕一个核心概念，进行互动式教学。具体模块见图1：

图1 大学物理课程模块图

教学实践表明：留学生大学物理课程模块化教学可以使学生更清晰地了解物理学在发展过程中内在的、清晰的脉络和逻辑，留学生学习积极性明显提高，课堂互动明显增强，收到了很好的教学效果。

(2)互动式理论教学模式

在对大学物理课程进行模块化设计之后，就需要采纳与之匹配的教学方法。研究表明，一个人精力高度集中的时间为20～30分钟，这说明教师一味地宣讲，受众走神是在所难免的。增加教师与学生的互动，促进注意力的集中，提高教学效果，是有效利用课堂时间的重要方法。互动模块不仅仅是提高学生的注意力，更重要的是可以了解学生的听课反馈，帮助教师适时调整授课的节奏。互动模块的引入，主要是激发学生的课堂参与度，改变一贯的被动角色，让思想活跃起来，从提问/回答，到小组讨论，再到知识点的学生试讲，再到热点问题的师生、生生间的辩论，形成多元参与的课堂环境，增强课堂中探讨、研究的分量，实现“自我完备”锻炼。而研讨可以加深对知识的理解，同时学生有机会与教师进行思想碰撞，有利于培养扎实的专业科研精神，提高教与学的效率。

经过一段时间的教学实践，发现互动式教学模式使学生有更多机会进行交流讨论，使学生的学习过程同时成为习得学习方法和理解知识的过程。问卷调查表明，86%的学生表示同学之间的讨论学习气氛轻松，可以与他人共享知识和经验，熟悉不同思维方式，利于开阔思维。互动式教学模式可以为学生营造一个独立思考、自由探索、勇于创新的学习环境，使学生的合作能力、思维能力特别是创新能力得以发展。[14]

(3)模块化的实践教学模式

工科专业要求“应用科学和技术的原理，结合实际经验来解决问题”，在大学物理实验课程的教学中应该高度重视学生动手能力的培养，以不断提高培养学生分析、解决问题能力。[15]条件允许的情况下，应在教学中将工程应用的实例，与课程的教学内容有机地结合，转化为实践性的教学任务，让学生在实践教学中感到所学知识的实用性。学生最为关注的是“学”与“用”两者的关联，实践教学搭起的桥梁正可以沟通“学”与“用”。在课堂中，引入实践模块，有助于学生对课程定位的准确把握，增强课程的指向性，并逐步掌握应用技能。在课堂实践模块中设立的任务，亦成为课后学生进一步学习、探究的种子，有助于激发学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习，让每一个学生都有机会成为一名独立的研究者。

3.加强教材建设

教材是知识和方法的载体，是学生学习的基本向导，也是教师进行教学的基本工具，在整个教学过程中起着非常重要的作用。目前国内有很多优秀的大学物理双语课教材，如Brooks/Cole Thomson Learning公司出版的《College physics》(Sixth Edition)，该书包含了大学物理的基本概念和原理，每章之后有回顾和总结，并附有讨论练习和习题，同时配有讲义及习题解答等补充学习资料，难度适中，是一本经典的大学物理教材。

在留学生大学物理教学过程中，考虑到土木工程等相关建筑类院校工科专业的要求，在参考诸多国内外原版教材的基础上，自编了针对性更强的《College physics》教材。自编教材对大学物理的课程内容进行了一定的删减和修改：全书共10章内容，分别为直线运动、力及牛顿定律、功和能、动量及动量定理、刚体力学、热力学基础、静电场、直流电路、稳恒磁场和电磁场及电磁感应。考虑到留学生受教育水平的差异，教材在介绍大学物理的基本概念和原理之前，增加了一定的数学微积分和物理学矢量运算的基础知识，供学生在开始大学物理学习之前学习使用。此外，考虑到学生的专业背景，在动力学部分(包括力及牛顿定律、功和能、动量及动量定理)、刚体力学以及直流电流三部分加大了课时。选用自编的大学物理教材之后，留学生对大学物理课程的理解和认识逐渐深入，教学效果有了明显改善。

4 .完善考核机制

传统课堂教学中，平时成绩只包括课堂随机考核，然而，在课时压缩、生师比例不断增大的现状下，考核抽样相对缩小了频数，影响了平时成绩的客观性；另一方面，在对学生学习心理的分析中发现，应试教育与“快餐文化”的共同影响，让学生过度重视考试成绩这个结果，而忽视了知识的获得过程，因此要加强过程考核，注重对留学生平时学习过程的形成性评价，强化在这一过程中的能力培养。

对于留学生大学物理教学来说，考核机制也是非常重要的一环，既要有章可循，又要对具体情况进行具体分析。作为专业必修课程，留学生大学物理考核方式为平时成绩与期末考试成绩的总和。平时成绩占30%，期末考试成绩占70%；其中平时成绩包括出勤(20%)以及课堂小测验(10%)。这主要是由于留学生平时出勤情况不佳，且上课迟到的情况时有发生，加入平时成绩的考核对留学生是一种约束。其中期末考试采取闭卷考试方式，试卷题目来源于大学物理各个教学模块的典型例题及测试题目。经过教学改革实践，学生课堂表现及考试习惯得到了明显改善。笔者曾对13级至16级留学生大学物理期末成绩进行了比较。其中大学物理课程的分值为留学生大学物理课程两个学期的平均分，优秀率为期末考试成绩80分以上占所有考生人数的比例。

图2 2013-2016级留学生大学物理期末成绩

由图2可见，大学物理的期末成绩呈现逐级增加的趋势，由最初的49.95分升高至71.69分，分数提高了43.52%。同时，统计发现，优秀率由12.12%升高至27.24%，提高了124.75%。特别需要关注的是，大学物理课程期末考试的分数和优秀率并不是线性递增的，两个数据都在14级留学生处发生了明显的提升，随后两组数据保持平稳。这主要是由于经过了一年的教学改革和探索，逐渐熟悉留学生的特点，同时对教学模式和教学方法进行了一定程度的调整和优化，从而使留学生大学物理教学质量得以提升。

四、结论

通过精选教学内容、更新教学模式、加强教材建设、完善考核机制，优化了留学生大学物理教学，教学质量显著提高，教学效果明显提升。在今后的教学实践中，需要不断提高留学生教育主体的综合素养，依托优势、特色学科，优化留学生教育目标，营造良好的留学生教育环境，完善留学生教育的媒介，开拓创新，因材施教，不断提升留学生基础课程的教育教学质量，助力教育国际化进程。