石油工程專業理論力學全英文課程建設與教學實踐

劉偉+林青+林伯韜

[摘 要]為培養國際化、創新型石油石化人才，我校在石油工程專業開展了全英文課程教學改革與探索，實踐結果表明，恰當地開展全英文教學能夠激發學生自主進行專業學習的濃厚興趣，也有利于培養學生利用英文進行專業交流的能力。我校通過在理論力學全英文課程建設與教學實踐方面的工作，總結教學內容建設、教學方法改革、教學評價方式探索過程中積累的一些體會與經驗，以期對類似課程的全英文教學提供一定的借鑒。

[關鍵詞]理論力學；全英文教學；課程建設；教學實踐

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）12-0099-03

伴隨著全球經濟一體化進程的加快以及我國對于油氣資源需求的快速增長，國內大型石油石化企業逐步開啟海外油氣合作道路，穩步實施 “走出去”的國際化戰略，海外油氣田開展合作開發、石油工程技術服務方面的業務量快速增長。石油石化企業國際化戰略的實施，緩解了國內石油緊缺的問題，然而也面臨一系列挑戰與困難，其中較為突出的一個困難便是缺乏既掌握專業知識又熟悉國際規范、具有國際化視野的復合型人才。作為石油石化人才培養重要基地，近年來，中國石油大學（北京）圍繞國內石油石化企業的迫切需求，基于自身的辦學特色與優質教育資源，積極主動地承擔起石油石化國際化人才培養的重任，探索建設國際化人才培養體系，以期為石油石化企業應對激烈的國際競爭提供人才支持。[1-4]

作為國際化人才培養戰略的具體措施之一，我校石油工程學院自2014年春季學期開始為2013級及往后各級石油工程專業本科創新班學生開設了一系列采用全英文講授的專業主干課程。本文幾位作者作為課程主講教師承擔了理論力學課程的全英文教學工作，并在教學過程中開展了理論力學全英文課程建設工作。經過2013～2014、2014～2015兩學年的教學與課程建設探索與實踐，形成初步的體會與經驗，對于全英文教學存在問題也有了更清晰的認識。本文針對前期課程建設與教學實踐過程中形成的體會、經驗以及存在的問題與相應的建議進行了總結和分析，以期對類似課程的全英文教學提供一定的借鑒。

一、理論力學全英文課程建設的意義與可行性

理論力學屬于經典力學范疇，研究物體機械運動的一般規律，是理工科大學生必修的一門重要基礎課程。對于石油工程專業的本科學生而言，理論力學是一門非常重要的必修專業基礎課程，在培養計劃中具有重要的地位。通過理論力學課程的教學，一方面培養學生運用力學基本知識直接解決工程技術中實際問題的能力，另一方面也為學生學習后繼的材料力學、滲流力學、巖石力學等專業課程提供必要的理論基礎。因此理論力學全英文課程建設是石油工程專業全英文課程體系建設中非常重要的一環，開展理論力學課程的全英文講授，對理論力學全英文課程教學內容、教學方法進行建設具有顯著的必要性。通過構建與國際接軌的教學內容與方法體系，通過全英文方式的講授，使學生在掌握理論力學專業知識的同時，提高專業英語水平，習慣英語思維方式，形成使用英語進行專業交流的能力，有助于全面提高學生素質，實現國際化人才培養。

在開設全英文課程體系前，為適應我國石油經濟國際化發展戰略與我校建設石油石化學科領域國際一流研究型大學的發展目標，培養具有高素質的國際化、創新型石油石化專業人才，我校石油工程學院已經開展了一批示范性雙語教學課程建設與教學實踐，取得了顯著的效果，積累了不少經驗。具體來說，石油工程學院的工程力學（包含理論力學與材料力學）雙語課程在石油工程專業本科生中已經進行了多年的講授，積累了大量的課程建設經驗，形成了豐富的教學文件，培養了一支優秀的教學團隊。在師資力量方面，近年來我校石油工程學院通過引進具有國外博士學位和有國外交流學習經歷的青年教師與現有教師赴國外高校交流訪學的方式，已經形成了一支具有良好國際化教育背景的教師隊伍。具體到理論力學全英文課程，學院為該課程配備了由兩位具有美國博士學位的教師以及一位具有美國高校聯合培養經歷的教師組成的教學團隊，且都具有力學學科相關背景，一方面對理論力學課程內容有較好的把握，另外一方面也都具有較高的英語水平，充分保障了理論力學全英文課程教學質量。石油工程專業本科創新班學生是學校在每年入學之初從新入學理工科專業本科生中選拔出的拔尖學生，數理基礎較好，英語水平普遍高于同期入學學生的平均水平，適合于開展全英文教學。因此從前期雙語課程教學積累、師資力量配備以及學生素質方面，都具備開展理論力學全英文課程教學與課程建設的可行性。

二、理論力學全英文課程建設

課程建設內容包括教材的優選與確定、教學內容的合理選擇與安排、教學方法的改革與探索、教學評價方式改進等。

教材選用：教材作為教師進行教學的基本依據和學生學習的重要材料[5]，是課程建設的核心，集中體現課程教學內容和教學體系。好的教材既要全面涵蓋課程的主要內容，又應當合理安排章節體系和知識點的前后銜接。考慮到目前我校的理論力學全英文課程尚處于課程建設的初期階段，尚不具備直接自編教材的條件，在透徹研究國外經典教材內容體系并結合我校石油工程專業特點、學生素質的基礎上，選定了Dietmar Gross等人編著的Engineering Mechanics I ： Statics[6]與Engineering Mechanics III ： Dynamics。[7]該教材內容涵蓋了國內理論力學所包含的靜力學、運動學與動力學內容，具有概念清晰、深入淺出、簡明卻不失嚴謹的特點，同時該書的英語行文平實易懂，相當于類似石油工程的工科專業大學低年級本科生的理論力學課程。同時，作為對上述教材的有益補充，我們還指定了J. L. Meriam編著的Engineering Mechanics： Statics & Dynamics [8，9] 作為教學參考書。

教學內容：考慮到全英文授課所需時間可能比中文授課費時，需要在確保知識體系完整的前提下對教學內容進行精煉和優化，合理安排課堂精講、概述和課外自學等內容。在選定教材的基礎上，通過對比國外經典理論力學課程教學內容與國內理論力學課程教學內容，確定了課程教學內容主要包括：理論力學引論、匯交力系的合成與平衡、任意力系的簡化與平衡、重心、質心與形心計算、結構支座反力計算、桁架結構內力計算、干摩擦、功、能量與虛功原理、質點動力學、剛體動力學。由于教學學時的限制，同時考慮到在后續材料力學、巖石力學一些課程的需求，在教學內容的確定過程中，重點強調靜力學部分。

教學方法：由于采用英文教學，學生單純通過聽教師講授的方式接受信息的完整程度、消化速度與中文講授課程相比要低，特別是在課程剛開始時，學生可能會表現出現一定的不適應，因此全英文課程采用傳統的教師傳授式教學可能收效甚微，需要對各種教學方法進行綜合應用，探索保證全英文授課質量的教學方法與手段。

鼓勵學生課前預習對于全英文教學非常重要。在教學過程中，我們鼓勵學生課前預習相關章節的教材內容，初步熟悉陌生詞匯，并對課堂教學內容進行一定的思考，對相關問題形成一定的初步見解。在課堂教學開始時，通過提問并對正確回答問題的學生進行獎勵考核，充分調動學生課前預習的積極性。通過這種方式，一方面使得學生熟悉課堂教學內容，帶著初步的認識與疑問參與課堂教學與學習，學習效果顯著增強，另一方面也能夠在一定程度上彌補學生在全英文教學語言上初期的不適應，充分保障教學質量。

針對理論力學課程的特點，合理采用多媒體與傳統板書授課相結合的教學方法進行課堂教學是全英文教學的一種有效教學方法。在兩學年的理論力學全英文課程建設與教學實踐過程中，我們已經制作了完整的全英文多媒體課件，對于信息量較大，需要直觀展示的圖、表及實際力學過程的描述等，可通過形象、生動的多媒體展示，使學生能在較短時間內高效地獲取直觀的印象與信息。而對于重要理論公式推導、典型習題求解過程等教學內容則采用傳統板書的方式進行授課，使學生能夠充分理解和掌握相關理論知識，同時也能體現理論力學課程的邏輯嚴密性與科學性。通過采用多媒體課件與傳統板書相結合的教學方法，不僅充分利用了多媒體課件包含信息量大并且生動形象的特點，同時也能充分發揮板書教學手段易于控制教學節奏且便于師生互動的優勢，能最大限度地提高學生的學習效果并提高課堂教學效率。

為補充本科學時壓縮背景下課堂教學時間的不足，在教學過程中，我們嘗試引入團隊學習教學法，以3～4人為一組的標準將全班學生分成若干學習小組，將課堂上選擇概述的教學內容分配給各小組，要求學生課后對所布置的內容開展團隊學習、討論，制作多媒體幻燈片進行匯報。在教學過程中，我們嘗試安排了一次討論課，由各學習小組指派一名團隊代表在課堂上用英語進行口頭匯報，詳細講解所討論和學習的知識點，并接受學生提問，給出解答。通過這種形式，一方面提高了學生自主學習的興趣和能力，另一方面也鍛煉了學生應用英語進行交流的能力。從學生的反饋來看，取得了良好的效果。

按照培養方案，理論力學課程安排在大一學年第二學期，是最早開設的一門全英文課程，學生初次接觸到相關的專業英語。因此，我們在課程教學開始時，針對理論力學常用的力學概念、數學表達方式的英文表述先進行講授和學習，同時在課程開始的初期階段適當控制英語語速，確保口語清晰，快慢適合，避免使用生僻詞匯和長句，對于重要的、不常見的學術詞匯，加以一定的解釋，使不同英語水平的學生都能夠接受全英文教學。

課堂簡易演示實驗有助于加深學生對所學知識點的理解和掌握。理論力學課程的一些力學原理能夠通過一些簡易的演示實驗進行講解，例如在教學干摩擦一章的belt friction部分時，學生對于理論推導所得的Euler-Eytelwein公式不具有直觀認識，我們通過設計一個小型的簡易演示實驗，對于摩擦力隨繩索在軸上繞的匝數呈指數增加的現象進行了演示，加深了學生的理解和記憶。

考核評價：理論力學全英文課程采用綜合成績對學生的學習效果進行評價，全面考慮平時作業、期末考試、團隊學習與口頭報告表現、課堂問答等方面的表現進行評估。課程平時作業按教學內容每章布置作業1 次，并采用全英文的形式進行作答，課程期末考試試卷以及答題也都采用全英文的形式。通過對團隊討論、學習與口頭匯報的表現進行評價，成績占最終課程成績的10%。此外，結合鼓勵學生提前預習的教學方法，在課堂上隨機提問學生對于課程知識點的理解與認識，并對表現優秀的學生給予獎勵分數。通過上述綜合考核評價方式與前述各種教學方法的結合，引導學生在掌握知識點的同時培養自主學習的能力。

網絡教學資源：在學校的支持下，在學校網絡教學平臺上建設了課程網站，涵蓋課程介紹、課程內容、課程評價等內容，將教學過程中形成的全套英文版教學文件如教學大綱、教學日歷、講義、教案、課件、習題、試卷、實踐指導書等上傳至課程網站，便于學生課外自學。通過網站的留言與信息系統，學生能夠對教學內容和教學方法提出問題和建議，教師也能及時地給予解答和回復，加強了師生網絡互動。

三、理論力學全英文課程教學實踐

自2014年春季學期開始，經過在我校石油工程專業本科創新班學生中開展兩次理論力學全英文課程教學實踐，已經初步形成了完備的理論力學全英文課程教學體系和一套行之有效的教學方法。經過對兩屆學生的調查結果表明，我們的理論力學全英文課程基本實現了采用全英文教學語言向學生傳授理論力學學科基礎知識、培養學生自學能力的教學目標，有效地提高了學生采用專業英語交流的能力，同時通過團隊學習、討論和口頭報告等方式，培養了學生自主學習、調查研究、歸納總結和英語表達的能力。

當然，在教學實踐和學生反饋中，也存在一些問題。例如少數學生由于英文水平不足，對于采用全英文教學仍然不太適應，導致學習興趣不足。對于這樣的問題，我們建議采用學生自主選課與教師篩選學生這種雙向選擇的方式來解決。目前我校全英文課程教學在初步探索中，要求創新班學生參加全英文課程學習，然而不可避免存在部分學生對此不感興趣，而非創新班學生中也一定有部分學生對此課程感興趣，因此有必要對參與課程學生進行篩選與分類。可以考慮根據學生的英語知識水平、學習積極性和主動學習能力進行選拔，盡量讓對感興趣并具有一定英語水平的學生參與全英文課程學習。此外，目前在全英文教學過程中普遍采用國外原版教材，一方面價格較為昂貴，另一方面也存在知識體系和內容與國內其他課程存在重疊和不兼容的情況，因而有必要進行教材建設，力爭編寫出既符合國內學生語言水平、知識體系，又能與國際化教育體系順利銜接的全英文教材。另外，教學過程中少數學生可能存在本末倒置的現象，將重點放在學習英語語言上，事實上，在全英文課程學習的兩大任務——學習專業知識和提高利用英語進行專業交流能力中，顯然后者才是更加重要的方面，在這點上授課教師也需要特別注意。

四、結語

本文總結了國際化辦學背景下我校石油工程專業理論力學全英文課程建設與教學實踐的一些經驗和體會。總的來說，石油工程專業理論力學全英文課程經過兩年的課程建設和教學實踐，取得了初步的教學經驗和成果，形成了一套全英文教學基本文件，初步確立了一套行之有效的全英文教學方法，教學效果反饋良好。在下一步的課程建設和教學實踐過程中，仍然需要對比不同教學方法使用的效果，并對課程教學成效進行跟蹤評價，在此基礎上進行及時總結反思，進一步改進與完善教學方法與手段。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張來斌. 服務國家重大戰略 積極培養國際化石油人才[J].中國高等教育，2009（15）.

[2] 張來斌.面向中國石油工業探索國際化人才培養體系[J]. 大學（學術版），2012（8）.

[3] 張來斌.深入實施國際化戰略 加快高水平大學建設[J]. 世界教育信息，2013（5）.

[4] 蔣慶哲.改革創新 攻堅克難 扎實推進石大國際化戰略的實施[J].世界教育信息，2013（5）.

[5] 麥莉，孟廣偉.理論力學雙語教學的教材與教學實踐[J]. 吉林省教育學院學報，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.

[責任編輯：鐘 嵐]