留学生全英文理论力学课程教学探索与实践

1、留学生全英文理论力学课程教学探索与实践摘 要随着我国高等教育国际化和全球化水平的提高，大量留学生来到我国进行机械工程、车辆工 程等专业的学习，这对理论力学教学提出了新的要求。扬州大学全英文理论力学课程教学实践存在留学生 的学习基础较为薄弱、相关专业知识储备不足、学习兴趣和自我驱动力不足等问题，且缺乏专门适用于留学 生的教学材料较少等问题。根据留学生的特点和后续课程的学习需求，扬州大学应树立以学生需求为导向 的教学理念，编写适合留学生的理论力学教材，采用多元化的教学方式，重视过程性评价。关键词留学生；全英文理论力学课程;教学改革随着经济全球化的快速发展，我国高等教育的 全球化和国际化水平不断提高

2、。越来越多的留学生 选择来我国留学提高留学生教学质量成为教 育改革的重要方向。我国积极实施留学中国计划， 打造“留学中国”品牌41在此背景下，扬州大学积 极开展留学生招生工作,组织相关教师前往多国进 行招生宣传，来扬州大学就读的留学生人数不断提 高。扬州大学机械工程学院（以下简称我院）从 2017年开始招收留学生，之后，每年本科留学生招 生人数不断增加，留学生的最高学历培养层次也从 本科提高到了硕士。理论力学是高等院校工科专业一门重要的专业 基础课，旨在让学生对经典力学有较为完整的认识, 理解物体的平衡与机械运动的特征和基本规律，掌 握利用力学原理解决一些实际工程问题的方法。该 课程是材料力学

3、、机械设计、机械原理等后续课程的 基础。理论力学课程学习能够训练学生分析实际工 程问题，提高学生运用力学理论和方法解决一般工 程问题的能力。留学生由于来自不同的国家和地 区，所接受基础教育的教育体系显著不同，学科基 础、学习能力具有很大差异。因此，针对不同学习基 础的留学生，如何开展理论力学教学工作就成为一 个亟须解决的问题。本文在近几年我院面向留学生 的理论力学课程教学实践的基础上，分析了留学生 的学习特点以及目前课程教学主要存在的问题，提 出了全英文理论力学课程改革的一些具体措施，以 期为提高留学生的理论力学课程教学质量提供一些 有益参考。一、留学生全英文理论力学课程教学现状我院从2017

4、年起开始招收车辆、机械工程专业 留学生，其课程安排主要参照理论力学课程已有的 教学大纲，由具有海外留学经历的教师采用全英文 模式进行授课，以下对其进行简要介绍。（一）学情分析为了制订留学生理论力学课程的教学计划，我 院在课程开展初期对班级留学生的基本情况进行了 全面的调查,如国籍、年龄、性别、中文基础、英文能 力、初高中所学习的主要内容及掌握程度等。我院 理论力学课程的授课对象为本科二年级留学生，主 要来自巴基斯坦、孟加拉、印度、刚果、印度尼西亚等 国家，因大部分留学生只有一到两年的汉语预科基 础，中文水平有限，因此，理论力学课程采用全英文 教学方式进行授课。（二）教材选用我国高校理论力学课程

5、在多年的教学实践中已 形成了逻辑严谨、完整成熟的教学体系，各高校根据 自身特点编写了多部理论力学教材。考虑到留学生 的中文基础较为薄弱，无法采用中文理论力学教材 开展教学，经过多方面调研与对比分析，课程选用了 由R.C.Hibbeler编写的力学英文教材Engineering Mechanics: Statics 和 Engineering Mechanics: Dynamics o 5_6同时，结合留学生的学习特点与理解 方式，课程还增加了大量例题和实践性工程案例作 为课堂教学素材，相关例题一方面选自哈尔滨工业 大学编写的理论力学教材刃，另一方面来自研究者 本人在科研和工程实践中积累的相关案

6、例，这些案 例能够有效帮助留学生理解课程所涉及的力学基本 原理和知识。（三）课程内容及安排按照教学大纲安排，本课程共80学时。本课程 的内容主要包括静力学、运动学和动力学三部分，静 力学部分主要讲授物体系统的受力平衡问题，运动 学部分不涉及力和功等因素，单从几何的角度研究 质点和刚体的运动特征,如轨迹、速度、加速度以及 平面运动的合成与分解，动力学研究刚体受力与运 动之间的关系。课程的具体内容包括静力学基础、 平面力系的合成与简化、摩擦、点的运动学，刚体的 平面运动、质点动力学、动量定理、动量矩定理、达朗 伯原理等内容。（四）授课方式理论力学课程面向留学生，主要采用板书结合 多媒体演示的方式开

7、展教学。在实际教学中，教师 通常提前将课程课件发送给留学生进行课前预习。 在课堂授课过程中，授课教师需要通过课堂提问和 留学生反馈情况,把控课堂节奏。（五）考核方式针对留学生的考核，采用平时成绩与期末闭卷 考试相结合的形式。平时成绩主要包括出勤、课堂 回答问题情况、平时作业和阶段性测验等。二、留学生全英文理论力学课程教学存在的主要问题（一）留学生的学习基础较为薄弱以及相关专 业知识储备不足留学生来自不同国家或地区，所接受的基础教 育与我国存在较大的差异，基础知识水平参差不齐。 与国内学生相比，部分留学生的数学、物理功底比较 薄弱,对理论力学课程所涉及的理论推导、数值计算 较为陌生，学习比较吃力

8、，对一些力学重点知识，通 常需要授课教师反复讲解、多次演算，导致教学进度 时常难以按计划完成，给理论力学课程教学带来了 挑战。（二）留学生的学习兴趣和自我驱动力不足理论力学是机械专业的一门专业基础课，学时 长，知识点多，课程内容较为抽象，理解难度大，不易 掌握。尤其是在运动学中的加速度矢量合成、科氏 加速度等章节，概念抽象、理论推导多，相关公式以 及方程求解过程较为复杂，课堂讲授往往无法调动 留学生的学习积极性。（三）专门适用于留学生的教学材料较少当前选用的力学教材在内容设计和编排上是以 欧美国家学生的学习特点为基础的，而国内的相关 教材以我国的学生学习心理和学情为基础。这些教 材能够覆盖留学

9、生需要掌握的理论力学基本理论和 知识点，但无法完全契合留学生群体的学习特点和 理解能力，因此，以我院留学生群体为授课对象的教 材和学材目前尚不充足。三、留学生全英文理论力学课程教学改革思路（一）树立以学生需求为导向的教学理念在以往的课程安排和教学计划设置上，留学生 往往是被动地接受安排，他们本身的学习需求被忽 视。而留学生的思维方式、学习习惯以及学习需求 需要受到关注，因此，教师在教学中应调查留学生的 学习需求和学习基础。理论力学课程本身涵盖的教 学内容较多，在留学生基础较为薄弱的情况下，若课 堂授课安排的内容过多、每个知识点讲授速度过快, 则会极大地影响留学生的学习积极性。针对留学生 基础知

10、识较为薄弱的情况,高校可以在其入学后，对 其进行为期一年的预科教育，学习汉语以及高等数 学、大学物理等一些基础课程,夯实留学生的数理基 础。在理论力学课程内容方面严格筛选课程讲授的 内容,保留理论力学课程经典的理论和求解方法，适 当减少理论推导复杂、计算繁复的扩展内容,避免因 枯燥的理论知识的灌输而忽略让留学生自己思考以 及师生之间的互动交流。理论力学中的三个部分, 静力学、运动学和动力学三者之间存在内在逻辑关 系:静力学是物体受力分析基础，运动学讨论物体运 动的几何关系，而动力学将物体的受力及运动过程 联系起来。在理论力学的教学过程中，教师应反复 强调并引导留学生将三个部分各个知识点串联起

11、来,帮助他们理清不同概念的逻辑关系，在课程讲授 中不断加强他们对理论力学整体知识体系的理解。对理论力学课程所涉及的其他内容，教师可不 做深入详细的课堂讲授，但可作为延展内容提供给 对这方面内容感兴趣的留学生进行课后学习。（二）编写适合留学生特点的课程教材 合适的全英文理论力学教材，是顺利开展留学生课程教学的前提和重要保障。目前，已有的理论 力学英文教材由于授课对象、面向的专业类型不同， 教材内容的难度和侧重点具有巨大差异。在目前的 实践教学中,高校教师多采用选取一本教材为主，结 合使用多本教材进行授课的方式。因此，有必要由 具有全英文教学经历的力学专业教师根据留学生的 学习特点以及实际学业水平

12、，编写适合留学生的理 论力学教材$面向留学生的理论力学课程，通常是 在大学二年级开设，这个阶段的留学生对实际工程 问题的认知还比较缺乏。理论力学的内容来源于工 程实践，通过简化和抽象的方法形成基本理论，进而 再回到现实中解决实际工程问题。因而在教材的内 容编写上，应注重力学模型的工程实践溯源，教材的 例题和课后练习题可以选择源于工程项目中的问 题，同时借鉴国内外优秀教材中具有较强工程应用 背景的典型例题。实际上，理论力学所研究的很多 内容都来自具体的工程实际问题，具有明确的工程 背景和应用价值。例如,关于桁架结构的计算，教材 相关章节可首先引入桁架桥、钢架塔等实际工程案 例，阐述桁架结构的基本

13、特征和特点，进一步讨论对 由多根杆件组成的钢结构的简化方法，通过将钢节 点抽象为铰接点连接，从而建立桁架的力学模型。 教材的内容安排，需要能够充分引导留学生从工程 视角出发对研究对象进行抽象和简化，将工程问题 变为一个可分析、可求解的力学问题。通过理论力 学实例问题的分析，使留学生掌握解决工程问题的 科学方法,提高留学生的科学思维能力。（三）采用多元化的教学方式在以往的教学实践中，留学生的课堂表现十分 活跃,乐于表达自己的观点和想法，因此，以讲授为 主的传统教学方式需要改变。首先,教师在教学中 可以给留学生更多互动交流的机会，抛出更具开放 性的问题，采用启发式教学，鼓励留学生小组讨论， 进行头

14、脑风暴。同时,教师和留学生班级可建立理 论力学微信交流平台，教师可通过微信群共享课程 学习资料，引导留学生进行预习和课后复习，回答留 学生的问题，及时了解留学生对课程内容的掌握程 度，调整授课进度。其次，丰富课件表现形式，重视 案例教学。随着近年来多媒体教学的快速发展，理 论力学中的物体运动规律和力学基本原理可以通过 动画、视频的方式进行演示，能够给留学生较为清晰 和直观的认识。同时,课件中可增加一些具有工程 背景的例题，引导留学生理解力学基本概念原理以 及这些力学理论应用的工程领域。然后，加深重要 力学概念的理解及认识。对重要的公式和定理，教 师可采用板书进行理论推导，使留学生能够跟随教 师

15、逐步理解力学量的来源和演算过程，掌握公式的 含义。最后，提供实践与科研的机会,激发留学生的 学习热情。在校企合作项目中，教师可以选择适合 力学课程的项目，带领留学生在具体的情境中理解 力学的基本理论，促进理论与实践的结合，鼓励留学 生参加机械、力学专业教师的科研项目，让留学生进 入导师所在的课题组,与硕士或博士研究生一起学 习,在实验室开展一定的研究工作，激发留学生的学 习兴趣。（四）重视过程性评价及考核方式留学生在课堂上较为活跃，对互动类教学活动 的参与度也较高。因此，我院运用了 “平时成绩+期 末笔试成绩”的综合考核模式，总成绩中平时成绩 占30%,期末笔试成绩占70%。平时成绩包括考勤

16、记录、课后作业完成情况、小组作业课堂展示以及平 时测验成绩等。平时共测验3次,静力学、运动学、 动力学各1次。实施分次测验的目的是加强过程管 理，使留学生注重平时的学习，巩固所学知识，而不 是在期末突击复习，考过即忘。小组作业主要是就 工程实践或日常生活涉及的力学问题进行研究。留 学生按照个人意愿分成小组，每个小组46人，研 究问题由任课教师提出或留学生自己找，研究课题 具有开放性和一定的研究性，临近学期末每个小组 需要完成研究报告。每个小组针对不同的课题开展 调研，查阅文献、书籍资料了解项目相关信息,分析 研究课题所包含的力学知识。每个小组需明确每个 人的任务，通过分析问题、梳理关键环节、建立力学 模型、求解计算等过程，给出研究的主要结果和结 论。留学生以小组的形式开展团队协作，资源共享, 互相讨论学习，研究解决方案$在讨论课上，以小组 为单位报告课题研究的过程和结果，每个小组派代 表在课堂上用PPT向全班同学进行汇报，展示所研 究的问题、具体内容、分析方法及主要结论，教师对 每个小组的研究情况进行点评。在过程性评价中， 教师能够对留学生一学期的学习