翟相華 鮑四元 沈峰
[摘 要] “振動(dòng)力學(xué)”是力學(xué)課程的重要組成部分,是一門(mén)工程背景較強(qiáng),涉及先修課程知識(shí)架構(gòu)較廣,緊跟學(xué)科前沿的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程?!罢駝?dòng)力學(xué)”雙語(yǔ)課程教學(xué)是加強(qiáng)新工科建設(shè)、培養(yǎng)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力高素質(zhì)復(fù)合型人才的重要途徑。研究以蘇州科技大學(xué)為例,簡(jiǎn)述在新工科背景下對(duì)工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)“振動(dòng)力學(xué)”雙語(yǔ)課程的目的和意義,從學(xué)情分析、教材選用、教學(xué)措施、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面,介紹了在教學(xué)過(guò)程中提高雙語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量等方面采取的具體措施和反饋,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),并反思不足,以便改進(jìn)。
[關(guān)鍵詞] 振動(dòng)力學(xué);雙語(yǔ)教學(xué);新工科;工程力學(xué)
[基金項(xiàng)目] 2021年度江蘇省力學(xué)教育教學(xué)研究課題“新工科背景下力學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)類(lèi)課程思政探索與實(shí)踐”
[作者簡(jiǎn)介] 翟相華(1988—),女,江蘇泰州人,博士,蘇州科技大學(xué)土木工程學(xué)院講師,主要從事分析力學(xué)、動(dòng)力學(xué)與控制研究;鮑四元(1980—),男,安徽六安人,博士,蘇州科技大學(xué)土木工程學(xué)院副教授,主要從事分?jǐn)?shù)階問(wèn)題、譜幾何法研究;沈 峰(1984—),男,河南洛陽(yáng)人,博士,蘇州科技大學(xué)土木工程學(xué)院副教授,主要從事工程力學(xué)、近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)研究。
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324(2023)10-0039-04[收稿日期] 2022-11-24
2017年2月,高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)在復(fù)旦大學(xué)召開(kāi),與會(huì)專(zhuān)家對(duì)新時(shí)期的工程人才培養(yǎng)進(jìn)行了熱烈討論,正式提出新工科的概念,共同探討了新工科的內(nèi)涵特征、新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑選擇,并達(dá)成共識(shí)。新工科人才培養(yǎng)模式樹(shù)立了工程教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系,致力建立先發(fā)優(yōu)勢(shì),培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才;樹(shù)立了新工科教育教學(xué)改革方向,涉及課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革、教育教學(xué)方式改革、課堂教學(xué)與課外學(xué)習(xí)的關(guān)系、通識(shí)教育與專(zhuān)業(yè)教育的關(guān)系等重要方面。其中,雙語(yǔ)課程教學(xué)是提高學(xué)生綜合素質(zhì),增強(qiáng)科技文章的閱讀、表達(dá)和應(yīng)用能力,拓寬學(xué)生國(guó)際視野,培養(yǎng)國(guó)際化卓越工程人才,加強(qiáng)新工科建設(shè)的重要途徑[1-2]。
筆者所在院校依托教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”,為加快建設(shè)和發(fā)展新工科,加強(qiáng)研究和改革實(shí)踐,積極發(fā)揮地方高校對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的支撐作用。工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)自創(chuàng)辦以來(lái)一直注重發(fā)揮土建學(xué)科優(yōu)勢(shì),構(gòu)建并成功實(shí)踐“力學(xué)+土木”應(yīng)用型工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式,實(shí)現(xiàn)工程力學(xué)與土建行業(yè)緊密結(jié)合,形成了數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)扎實(shí)、專(zhuān)業(yè)口徑寬廣、行業(yè)背景突出的專(zhuān)業(yè)特色。隨時(shí)代的變化和要求與時(shí)俱進(jìn),要抓住歷史機(jī)遇實(shí)現(xiàn)工科教育的創(chuàng)新與變革。筆者所在院校工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)基于新工科人才培養(yǎng)理念,在修訂2018級(jí)本科人才培養(yǎng)方案時(shí),明確新工科教育教學(xué)改革的方向,借鑒“國(guó)際工程教育”理念,優(yōu)化人才培養(yǎng)模式,充分考慮新工科人才所必須具備的知識(shí)、能力、素質(zhì)需求等,努力實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
一、開(kāi)設(shè)“振動(dòng)力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的必要性
“振動(dòng)力學(xué)”是力學(xué)課程的重要組成部分,是一門(mén)工程背景較強(qiáng)、涉及先修課程知識(shí)架構(gòu)較廣、緊跟學(xué)科前沿的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。我國(guó)高校的力學(xué)、航空、航天、機(jī)械、動(dòng)力、交通、土木等專(zhuān)業(yè)普遍開(kāi)設(shè)了以振動(dòng)力學(xué)為核心內(nèi)容的相關(guān)課程[1-3]。工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)選擇“振動(dòng)力學(xué)”課程實(shí)行雙語(yǔ)教學(xué)是合適的,原因如下:一是學(xué)生已修“高等數(shù)學(xué)”“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”和“結(jié)構(gòu)力學(xué)”等先修課程,并且大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)通過(guò)全國(guó)大學(xué)英語(yǔ)四、六級(jí)考試,具有一定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和英語(yǔ)基礎(chǔ);二是該課程專(zhuān)業(yè)知識(shí)承上啟下,銜接自然,涉及大量的數(shù)學(xué)和力學(xué)學(xué)科專(zhuān)業(yè)英文術(shù)語(yǔ);三是雙語(yǔ)課程選用國(guó)外教材,借鑒國(guó)外教材優(yōu)點(diǎn),感受?chē)?guó)外教材發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程,例題和習(xí)題緊密契合工程實(shí)際案例,鍛煉學(xué)生科技文獻(xiàn)查找、閱讀、表達(dá)和應(yīng)用的能力,為學(xué)生開(kāi)闊視野、盡早接觸學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)施
(一)學(xué)情分析
蘇州科技大學(xué)“振動(dòng)力學(xué)”課程是工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,開(kāi)設(shè)時(shí)間為本科三年級(jí)春季學(xué)期。開(kāi)設(shè)“振動(dòng)力學(xué)”雙語(yǔ)課程,考慮到雙語(yǔ)課程教學(xué)的特點(diǎn)及學(xué)生的接受度,將學(xué)時(shí)由48學(xué)時(shí)(含6實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí))增至56學(xué)時(shí)(含6實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)),學(xué)分由3學(xué)分增至3.5學(xué)分,教學(xué)節(jié)奏適當(dāng)放慢,保證教學(xué)效果。
開(kāi)課前對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情調(diào)查,主要包括全國(guó)大學(xué)英語(yǔ)四、六級(jí)考試的通過(guò)情況,“高等數(shù)學(xué)”及先修主干力學(xué)課程的學(xué)習(xí)情況。調(diào)查結(jié)果顯示:全國(guó)大學(xué)英語(yǔ)四級(jí)考試的通過(guò)率為80%,全國(guó)大學(xué)英語(yǔ)六級(jí)考試的通過(guò)率為31%,大部分學(xué)生具備基本的英語(yǔ)理解能力,個(gè)別學(xué)生在英語(yǔ)學(xué)習(xí)上有困難。對(duì)于英語(yǔ)學(xué)習(xí)困難的學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一談話,撫平抵觸情緒,增強(qiáng)學(xué)生信心,課后給予更多關(guān)心與指導(dǎo)。
(二)教材選用
為鼓勵(lì)學(xué)生接受并喜愛(ài)雙語(yǔ)教學(xué),筆者選用英文教材和中文教材相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。上課教學(xué)使用英文原版教材,中文教材供學(xué)生課后自主閱讀。陳立群教授[4]總結(jié)了許多國(guó)外振動(dòng)力學(xué)教材的內(nèi)容和特點(diǎn),為本課程的教材選擇提供了參考依據(jù)。英文教材選用的是國(guó)際上應(yīng)用較為普遍的教材,由William T. Thomson和Marie Dillon Dahleh主編的Theory of Vibration with Applications (Fifth Edition),教材中以線性振動(dòng)內(nèi)容為主,也包括非線性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)等內(nèi)容。該教材由簡(jiǎn)單的振動(dòng)問(wèn)題出發(fā),由淺入深,敘述清晰、內(nèi)容豐富,例題和習(xí)題與工程實(shí)際相結(jié)合,在北美被眾多大學(xué)采用。中文版教材選用劉延柱教授等主編的《振動(dòng)力學(xué)》(第3版),該教材是國(guó)內(nèi)眾多高校采用的經(jīng)典教材之一。同時(shí),推薦給學(xué)生的慕課資源是上海交通大學(xué)蔡國(guó)平教授主講的“振動(dòng)力學(xué)”課程,也是選用上述的中文版教材,為學(xué)生課后的鞏固復(fù)習(xí)和自主學(xué)習(xí)提供更直接的教學(xué)資源,減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)。另外,選用的中文版教材不是原版英文教材的翻譯版本,可以讓學(xué)生對(duì)比學(xué)習(xí),避免學(xué)生只看中文書(shū)籍,并且能讓學(xué)生深刻體會(huì)中西方教材行文和思維模式的差異。最后,筆者還參考了其他國(guó)際經(jīng)典教材作為教輔,如Timoshenko等主編的Vibration Problems in Engineering (Fifth Edition),Daniel J.Inman主編的Engineering Vibration (Fourth Edition)。
結(jié)合新工科人才培養(yǎng)要求,開(kāi)展雙語(yǔ)課程重點(diǎn)還是力學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教授,注重英語(yǔ)的工具性;不能只考慮英文要求,顧此失彼(這也違背了雙語(yǔ)教學(xué)的初衷)。教師在授課時(shí),需要充分考慮雙語(yǔ)教學(xué)的特點(diǎn),宗旨是要培養(yǎng)學(xué)生能夠應(yīng)用振動(dòng)力學(xué)的基本理論和分析方法,去解決工程振動(dòng)問(wèn)題的能力;培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及正確分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;培養(yǎng)辯證唯物主義的世界觀和方法論,為從事科學(xué)研究和工程服務(wù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);提高學(xué)生素質(zhì),增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)或科技英語(yǔ)的應(yīng)用能力,為后續(xù)科學(xué)研究和國(guó)際交流奠定基礎(chǔ)。
“振動(dòng)力學(xué)”課程對(duì)于新工科人才的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)影響甚大。當(dāng)今新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工程實(shí)際問(wèn)題要求也越來(lái)越精確化,物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域涌現(xiàn)出與力學(xué)學(xué)科交叉的新興問(wèn)題亟待解決,這也是新工科人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)。筆者在授課過(guò)程中,還參考了胡海巖教授主編的《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》和《振動(dòng)力學(xué)——研究性教程》這兩本教材,結(jié)合科研前沿動(dòng)態(tài),從科學(xué)問(wèn)題的角度出發(fā),觸發(fā)學(xué)生探索未知的好奇心,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)振動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的新鮮感,發(fā)現(xiàn)滲透振動(dòng)力學(xué)的科學(xué)美,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
(三)教學(xué)措施
我國(guó)在早期實(shí)行“振動(dòng)力學(xué)”雙語(yǔ)課程教學(xué)實(shí)踐時(shí),由淺入深,由點(diǎn)及面,比如由小班教學(xué)開(kāi)始,選擇英文較好的部分學(xué)生進(jìn)行試點(diǎn),一步步實(shí)踐探討[5-7]。在新工科背景下,開(kāi)設(shè)雙語(yǔ)課程是機(jī)遇,更是挑戰(zhàn)。筆者所在院校工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)目前每年級(jí)學(xué)生在60人左右,學(xué)生本身知識(shí)結(jié)構(gòu)存在一定的差異。專(zhuān)業(yè)課程的雙語(yǔ)教學(xué)和公共英文課程有區(qū)別,面對(duì)一門(mén)新的專(zhuān)業(yè)課程,又是雙語(yǔ)課程,學(xué)生第一次接觸,對(duì)未知的境況會(huì)有些許恐慌。那么,如何在短時(shí)間內(nèi),讓學(xué)生形成對(duì)雙語(yǔ)課程的初步印象,消除學(xué)生對(duì)英文專(zhuān)業(yè)課程的畏難心理,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力,是雙語(yǔ)教學(xué)至關(guān)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。
學(xué)生在教師引導(dǎo)下進(jìn)行課前預(yù)習(xí),是本課程順利開(kāi)展至關(guān)重要的第一步。在授課之前,教師提前給學(xué)生發(fā)送基礎(chǔ)的學(xué)術(shù)英文詞匯和常用數(shù)學(xué)英文表達(dá),讓學(xué)生預(yù)習(xí)。在第一次授課時(shí),從學(xué)生熟悉的力學(xué)符號(hào)表示開(kāi)始,引出一系列力學(xué)英文表述,例如,力學(xué)符號(hào)或力學(xué)符號(hào)下標(biāo)的表示,通常是英文關(guān)鍵詞的首字母,如(force)、(moment)、(gravity)、(velocity)、(acceleration)、FN(N:normal)、FS(S: shear)、va(a: absolute)、ve(e: entrainment[8])、vr(r: relative)、eb(b: binormal)、et(t: tangent)等。隨后列舉本課程涉及的基本方程或公式,例如,
等,在學(xué)生預(yù)習(xí)過(guò)常用數(shù)學(xué)英文表達(dá)后,請(qǐng)學(xué)生開(kāi)始用英文朗讀教材。這樣學(xué)生會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)信心,也能夠?qū)σ酝鶎W(xué)習(xí)到的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)表達(dá)恍然大悟,理解更深刻。根據(jù)課程內(nèi)容,在班級(jí)QQ群中分階段發(fā)送新的英文詞匯,讓學(xué)生預(yù)習(xí)并翻譯,課后作業(yè)除了布置習(xí)題以外,請(qǐng)學(xué)生提交自己翻譯的英文詞匯。學(xué)生自主翻譯時(shí)可能會(huì)出錯(cuò),這樣在對(duì)比學(xué)習(xí)的過(guò)程中,可以加深印象。
本課程采用英文版教材,多媒體課件制作也為英文版,板書(shū)也用英文表達(dá),教師上課時(shí)采用中英文結(jié)合的方式授課,簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)知識(shí)用英文描述,學(xué)生讀例題并解釋?zhuān)處熢儆弥形慕忉審?qiáng)化。在多媒體課件設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)高亮突出專(zhuān)業(yè)英文詞匯,從多方位給學(xué)生直觀的英文感觸,為后續(xù)的學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ),如此積少成多、耳熟能詳,從而達(dá)到雙語(yǔ)教學(xué)的目的。
“振動(dòng)力學(xué)”課程涉及的先修課程知識(shí)廣泛,綜合性強(qiáng),每次授課前提醒學(xué)生復(fù)習(xí)本次課程涉及的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),注重基本問(wèn)題的引入銜接,例如,線性常微分方程的解法和解的形式、行列式和矩陣的相關(guān)運(yùn)算、動(dòng)力學(xué)方程的建立、材料力學(xué)梁的位移等。相比純中文授課,學(xué)生需要對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)和英文表述同時(shí)做出反應(yīng),因此,有目標(biāo)的預(yù)習(xí),可以幫助學(xué)生節(jié)省反應(yīng)時(shí)間,大大降低視聽(tīng)難度,從而更快速、更輕松地掌握新知識(shí)點(diǎn)。
新工科培養(yǎng)理念同時(shí)注重提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度,注重學(xué)習(xí)效果和能力的培養(yǎng)。對(duì)于雙語(yǔ)課程課時(shí)不足的問(wèn)題,將課堂教學(xué)和課外學(xué)習(xí)作為互為補(bǔ)充的兩個(gè)部分,也是保證教學(xué)效果的重要措施。本課程向?qū)W生推薦一些優(yōu)秀的慕課資源和媒體微信公眾號(hào),如上海交通大學(xué)蔡國(guó)平教授講授的“振動(dòng)力學(xué)”慕課課程,“聲振之家”“中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)”等公眾號(hào)。通過(guò)共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,關(guān)注振動(dòng)研究領(lǐng)域新動(dòng)態(tài),學(xué)生可實(shí)時(shí)將所學(xué)知識(shí)與科學(xué)前沿相結(jié)合,對(duì)課程學(xué)習(xí)保持新鮮和好奇,深刻感受學(xué)有所用,理論聯(lián)系實(shí)際,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提升專(zhuān)業(yè)素養(yǎng),引導(dǎo)學(xué)術(shù)啟蒙[9-10]。
(四)教學(xué)評(píng)價(jià)
本課程考試是英文試卷,考試時(shí)可以使用電子詞典,鼓勵(lì)學(xué)生英文作答。課程考核輔以過(guò)程性評(píng)價(jià),包括平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、平時(shí)小測(cè)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)課成績(jī)。平時(shí)作業(yè)需要學(xué)生抄寫(xiě)原題,用英文作答,以便多練習(xí)鞏固;課堂表現(xiàn)可以提高學(xué)生課堂參與度,鍛煉英語(yǔ)能力。2~3次隨堂小測(cè)驗(yàn),不僅可以檢查學(xué)習(xí)效果,還可以提前體會(huì)英文試題,增強(qiáng)學(xué)生信心。
通過(guò)學(xué)生評(píng)價(jià)調(diào)查反饋,教師引導(dǎo)下的課前預(yù)習(xí)極大程度上增強(qiáng)了學(xué)生的信心,上課效率提高;共享的慕課資源和媒體公眾號(hào),讓學(xué)生深刻體會(huì)所學(xué)知識(shí)有著重要的實(shí)際應(yīng)用,不再是純理論學(xué)習(xí),并且拓展和貫通專(zhuān)業(yè)知識(shí)和人文情懷;雙語(yǔ)教學(xué)效果好,對(duì)人才培養(yǎng)國(guó)際化需求有很大的幫助。
結(jié)語(yǔ)
新工科多學(xué)科交叉融合的內(nèi)涵和特征,要求課程改革是有組織的,包括系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)課程體系、審視培養(yǎng)方案、組織教學(xué)內(nèi)容、更新教學(xué)方法、完善評(píng)價(jià)機(jī)制等方面。新工科專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)更注重提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)參與度,注重學(xué)習(xí)效果和能力培養(yǎng)。
教師可以通過(guò)教學(xué)形式設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容的組織方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;通過(guò)研究性學(xué)習(xí)、專(zhuān)題研討式、小組合作學(xué)習(xí)、挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)等方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度;通過(guò)共享優(yōu)質(zhì)在線教育資源,實(shí)施混合式教學(xué)方式等提高教學(xué)效果;通過(guò)以能力為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)并輔以過(guò)程性評(píng)價(jià)提高學(xué)生的多種能力。
在“振動(dòng)力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)中,高校仍需不斷嘗試和推進(jìn)各項(xiàng)措施,加強(qiáng)新工科建設(shè),以持續(xù)提高課程的教學(xué)質(zhì)量,從而提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)和能力,培養(yǎng)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。
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Practice of Bilingual Course in Mechanics of Vibrations under the Background of Emerging Engineering Education and the Reflection: Taking Suzhou University of Science and Technology
as an Example
ZHAI Xiang-hua, BAO Si-yuan, SHEN Feng
(School of Civil Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou,
Jiangsu 215011, China)
Abstract: Mechanics of Vibrations which is an important part of mechanics is a basic professional course with strong engineering background, broad knowledge structure of the advanced courses, and close to the forefront of the discipline. The bilingual teaching of Mechanics of Vibrations is an important way to strengthen the construction of new engineering and cultivate high qualified, combinational talents with international competitiveness. Taking Suzhou University of Science and Technology as an example, the purpose and significance of offering the bilingual course of Mechanics of Vibrations to students majoring in engineering mechanics under the background of Emerging Engineering Education is described in this paper. From the aspects of learning situation analysis, textbook selection, teaching measures, teaching evaluation, etc., the specific measures taken to improve the quality of bilingual teaching in the teaching process and the feedback are introduced, the experience, and reflection on the shortcomings for improvement are summarized.
Key words: Mechanics of Vibrations; bilingual teaching; Emerging Engineering; Engineering Mechanics