面向留学生的化工原理英文课程教学实践

陈迁乔 吴畏 曲虹霞 王娟 钟秦

[摘 要]化工原理是一门有一定理论深度和难度的重要专业基础课程。面对南京理工大学留学生化工原理英文教学的特殊性和复杂性，为了提高该课程的教学质量，也为了将留学生培养成适应社会经济发展需要的应用型人才，项目组对教材选择、教学内容优化、留学生管理和授课方法等方面进行了探索，并取得了较好的教学效果。

[关键词]留学生;化工原理;英文教学;课程建设

[中图分类号] H319 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）11-0112-03

化工原理是化工类专业的一门核心主干课程，应用传递过程基础理论研究化工单元操作原理。该课程以过程工程为教学背景，使学生在理论和实践上掌握单元操作的过程和设备原理，进而完成相应的设计型和操作型过程的计算和分析，提高分析和解决化工工程实际问题的能力。化工原理具有极强的实践性和工程性，其主要先修课程是高等数学、物理和物理化学等，是连接化工类学生基础课和专业课的桥梁，是一门有一定理论深度和难度的重要专业基础课程。

一、教学面临的困难和存在的问题

留学生教育是高等教育国际化的重要内容，留学生的规模、发展状况和水平是衡量一个高校国际化水平的重要标尺。在“一带一路”战略的大背景下，高等教育国际化成为教育改革的必然趋势，越来越多的留学生来到中国。因此，近年来我校生物工程、制药工程、机械工程等近十个专业都陆续开始招收外国留学生。2017年开始，生工和制药专业的留学生也逐渐开始了化工原理课程的学习。留学生教学目前国内有两种模式，全英文授课模式和中文授课模式[1]。社科类的留学生，大多是喜欢中国文化的博大精深，抱着学习中国文化的初衷来到中国，不少高校对他们采用的是中文授课模式，但理工科的很多留学生对于语言学习没有明显的偏好。我校大部分留学生是通过雅思成绩获得的留学申请，而进校后也并没有专门为他们开设的汉语学习课程，所以，我校目前对于留学生的教学一直是纯英文授课模式。和大多数来华的理工科留学生一样，我校留学生的主要来源地区为西亚、南亚、中亚、东南亚、北非、中非等地区。其中大部分部分留学生所在国家的基础教育水平与中国相比有一定差距，数理基础较中国学生薄弱，对物理定律和数学工具的应用不够熟练，推理和运算能力偏弱[2-3]。虽然他们在先期课程学习中学过高等数学、物理、化学等相关知识，但是在化工原理课程需要这些先修课程的相关知识时，其却表现出明显的欠缺。而且留学生的教育背景差异较大，亚洲的基础教育水平总体高于非洲，大多数留学生的母语并不是英语，学生的英语听说和理解水平并不均衡，部分学生可以顺畅地与教师交流，部分学生的英语表达较为困难，这也给教学带来了一定的困难和挑战。这就需要我们有针对性地设计课程大纲、选择教学内容、改进考核评价方法，提高英文授课的教学质量和教学效果。

二、教材选用与教学内容优化

化工原理课程内容对于学生来讲是相对较难的，就是中国学生使用母语学习，每年的不及格率也有20%左右。因此，对于基础薄弱、非母语学习的外国留学生，其学习的难度也是可想而知的。而教材是教学内容的载体，化工原理英文教材必须与理论课程相衔接，能更接近工程实际和体现实践课程的需求，同时教学资料应少而精，基本原理、方法和技术路线应重点突出。考虑留学生的学术背景，教材的英文应浅显易读，教材既具有可教性，又具有可读性，既适宜初学者入门，又具备一定的理论系统性，对理论问题既讲深讲透，又能深入浅出，使学生能举一反三、触类旁通。目前美国和加拿大高校化工类专业使用最广泛的化工原理教材，是由美国最著名的 McGraw Hill 公司出版的Unit Operations of Chemical Engineering （Warren L. McCabe 等），问世至今，已更新至第七版，其在国际化学工程领域享有很高声誉。考虑到原版教材价格昂贵且篇幅长，无法和目前我校留学生化工原理课程教学课时相匹配，我们选用的是华南理工、天津大学、华东理工大学联合编写的，由化工出版社出版的第八版《化工原理》教材，这一版教材是第七版的基础上改编并出版的影印本，是国内第一部化工原理英文教材[4-5]。该教材既保留了原版教材宽专业厚基础的目的，又以我国教学大纲为基本框架，内容简明扼要充实。除了选用该教材外，教学参考资料及参考书的选用也很重要，在选择参考书时必须能对英文教材内容进行丰富和补充，有助于学生梳理知识体系、扩展知识面和复习。因此我们将McGraw Hill公司出版的第七版化工原版教材作为教材参考书，同时也推荐流体力学、 热量和质量传递等原版教材作为参考资料。

在教学内容方面，我们优化内容，淡化公式推导，降低学习的难度;把教学的重点放在公式的应用上，通过工程案例，教会学生解决实际问题，提高其分析和解决问题的能力。

例如，对于伯努利方程应用的讲解，教师可以简要介绍推导过程，多举一些实例，从他们的生活中挖掘实例，如农业灌溉、楼房供水，到城市生活供水网络，再到化学化工实验室常见的虹吸，最后介绍工业上流体输送。同样对于传热和其他的化工单元，我们尽量通过生活和工程中案例的引入，强化学生对过程的理解和认识。这样的教学安排，能激发学生的学习动力、兴趣和热情，唤醒学生强烈的求知欲望，促使学生主动地参与到课程内容的学习中。

三、严格管理

来华留学生留学的目的各不相同，通过调查我们了解到，部分学生来华是为了提升专业知识水平，增加专业技能，其中也不乏只是为了镀镀金，混个文凭，将来好找工作，同时来游山玩水的。即使真正想脚踏实地学习的学生，由于数量较少，留学生之间竞争压力很小。他们也很难做到像中国学生那样勤奋自律，对于教学秩序的遵守远不如中国学生。因此上课迟到、旷课等现象时有发生，迟到现象尤其严重，很不利于授课教师的管理和教学秩序的正常进行。在其他留学生课程教学中，也存在类似现象。而且這种情况从他们大一入学开始就已经形成了，他们认为理所当然。因此，对于留学生的上课问题，必须采取相应措施严格约束他们。我们从化工原理实验环节开始尝试，从第一届留学生开始，实验课就严格执行了这一规定，只要有一个实验未能完整参与，最终成绩即为不及格。导致第一年有1/3的留学生化工原理实验需要重修，在留学生中引起较为强烈的反响。化工原理英文理论授课从第二年开始，我们明确提出采用签名制的要求，上课开始前进行签到。对于迟到学生，按照迟到的时间和次数，从平时成绩中扣除相应的分数。对于旷课行为的惩戒，也与中国学生一视同仁，趋同管理。旷课超过三次，将取消考试资格。这样的严格管理在下一届留学生中传播开来，使得第二年的化工原理理论和实验课程教学中，迟到和旷课的情况都有所改善。同时，在各个留学生任课教师的反馈和要求下，学校为了加强留学生的管理，拟建立留学生在线考勤系统，其可以使教务管理系统实时掌握留学生的出勤情况。这个在线考勤结果可以提交给签证官，签证官可以参考留学生在校出勤情况颁发签证，旷课情况严重将拒签。这一政策的实施将有望扭转留学生学风差的局面，与我国高等教育正在实行的严格的人才培养质量要求是一致的。

四、及时测验和检查

由于化工原理课程专业性强，有很多术语或者现象，在生活中是很难听到或见到的，学习起来有一定的难度，尤其是来自科学技术和工业相对落后的国家和地区的学生，其对于我们习以为常的一些现象理解起来也较为困难，而且大多数留学生的母语并不是英语。要看懂、听懂化工原理课程里的很多专业术语，又要理解这些术语背后的内涵，对很多留学生来讲是一种新的挑战。如介绍管内层流流动时，流速的分布是抛物线，中国学生在初中就接触过抛物线，数学中也学过并且理工科学生会经常用到这个词，而很多留学生完全不认识parabola这个单词，在物理以及生活中没有使用过这个词汇，对这一曲线背后的数学关系更不清楚。因此为了及时发现类似问题，了解课堂教学效果，掌握学生对知识点的掌握程度，在每次课的最后，我们都留出几分钟时间，对本次课的知识点进行复习，并给出一定的填空、选择题，让学生进行抢答。通过这一形式，让学生了解自己以及其他同学的学习情况，以及课程的重点和难点。在每章结束后我们都安排习题课。对于中国学生，有些习题的讲解，我们只需要给出解题思路以及答案，中间的计算过程都不在话下;但对于外国留学生，在习题的讲解过程中， 往往需要给出从解题思路到完整解答的每一步，特别是涉及指数、积分等稍微复杂一些的计算，更要详细地讲解，并板书出每一步计算过程。

五、图形、仿真结合的教学资源

教材和教学资源是知识传授活动的主要信息媒介，是教师和学生沟通的桥梁，也是学生了解知识的主要窗口，因此教学资源也是高等教育的基础设施。由于留学生文化背景不同，所处国家科技和工业的发展差异很大，有时教师的英语说明讲解很难让学生完全理解，而且表述会比较复杂，并且留学生对单纯的文字表达也提不起兴趣。因此，全英文化工原理课件既要符合教学大纲和课程要求，注重内容的直觀性、易读性。每页PPT 不仅知识点完整、逻辑紧凑、信息丰富，又要考虑学生的接受能力和英文水平。因此我们要充分利用多媒体课件的艺术性，引入包括工艺设备图片、动画和化工过程操作等的视频录像资料激发学生的学习兴趣，打破课程的沉闷，帮助学生理解课程的难点，诱导学生去主动思考。南京理工大学化工原理作为国家级精品课程和在线开放课程，同时建设了国家级虚拟仿真实验教学中心，具有的丰富中文教学资源。我们充分利用南京理工大学现有的中文教学资源，包括动画、图片和三维仿真，逐步建立和完善留学生化工英语的教学资源，尽量让讲解内容有图形、图片和仿真动画，并辅以细致的英文讲解。

例如对于流体流过管件产生的边界层分离现象、离心泵的气蚀和气缚现象等，对复杂工艺流程及换热器、筛板的内部结构复杂的化工单元设备，我们多采用三维动画的形式结合文字呈现给学生。比如换热器，不仅有管板、管子、拉杆、定距管、折流板等零部件结构的展示，还完整展示了其装配过程。通过多媒体动画形象直观的演绎，可以增强学生的感性认识，也便于学生理解。此外在讲解或动画播放过程中，如有学生提问或不明白且出现英语沟通问题，可以随时打断讲解或暂停播放，进行交流讨论。教师也可以在视频播放过程引入问题、提出问题，了解学生对知识的掌握程度。多媒体教学资源的引入，促进了师生之间的互动，从而达到良好的课堂效果。

六、授课与学生参与讨论相结合

在国外高校，教师通过各种软、硬性要求，强制学生参与课程教学非常普遍。笔者曾到英国伯明翰大学和美国麻省大学波士顿分校访学，在麻省理工和访学的高校听课，和那里的教师以及学生交流过，对学生在课程教学中的参与度感触颇深。学生为完成一次课程作业，往往泡在图书馆数天，查阅大量的资料，对知识的掌握是主动、全面和完整的。国外课程评价体系也更注重过程，而不是最终的期末考试成绩。而我国高校大多是以课堂灌输为主的教学模式，一次期末考试基本就决定了成绩的高低。这样的教学模式和考评方式对于有着各种不同文化习俗和背景的外国留学生来说，很难完全适应。因此在授课过程中有意设计出这样的教学环节，可增强学生课堂参与程度。例如讲解单位制的时候，虽然教材和课程以介绍国际单位制为主，但是很多英文原版的化工原理参考书内重要的物性数据会使用英制单位制，在国外的生活经历也告诉我们，不少国家日常生活中更多使用的并不是国际单位制。为了加深学生对单位制的了解，我们就以机场一张Boston天气预报的图片为引子，让学生展开温度、质量、力、应力和长度等常见单位的讨论和讲解等。由于课时有限，对于有些内容，要让学生去查阅一些相关的主题，给他们一些关键词，结合教材的相关章节去查阅相关的文献，制作PowerPoint，并进行Presentation。学生会在查阅、整理文献资料及讲解的过程中加深对知识的理解和掌握。如边界层分离，让学生查阅什么是边界层、什么是边界层分离、产生的原因是什么、有什么结果和危害、如何减弱或消除边界层分离等，不仅能让学生讨论管内的边界层，还能将知识延伸至非受限空间如汽车和高铁周围的流场等。对于贯穿整个教学的内容，如因次分析和雷诺数，也布置成Presentation的主题，让学生查阅资料，强化章节间的联系，加强学习的系统性和趣味性，强化学生课程教学的参与度。

七、结语

总之，留学生教育的实施不但可以促进我国教育事业的改革发展，还能够进一步提高我国高校教育在国际上的知名度。对国内学生而言，通过与留学生进行交流，可以拓展他们的知识面，增强与他国学生的友谊。所以，尽管留学生化工原理课程授课情况复杂，面临各种挑战，我们还是可以改变教学理念，借此机会不断地进行新的尝试，提升教师个人的教学水平。我们在教材选择、教学内容优化、留学生管理和授课方法等方面进行了各种探索，化工原理课程的教学也取得了较好的教学效果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 于景华， 于跃， 徐宏洲. 外国来华留学生适应性状况调查分析：以北京化工大学为例[J].学理论， 2015（2）：208-210.

[2] 王文文，王文玲，刁训刚. 面向来华理工科留学生英文课程建设的探索与实践[J].中国大学教学，2019（1）：74-77.

[3] 安然，梁莹，吴招胜. 理工科院校来华留学生教育的招生工作及培养模式比较分析[J].高教探索，2005（4）：32-36.

[4] 赖万东，钟理.化工原理双语教学教材建设实践与探索[J].化工高等教育，2010，27（3）：105-108.

[5] 钟理，马四朋.化工原理课程全英语教学体系的构建与实践[J].化工高等教育，2014，31（4）：20-22+52.

[责任编辑：刘凤华]