本文摘要：摘要：隨著國(guó)際交流的增強(qiáng)，以及對(duì)外開(kāi)放的不斷深入，在這種國(guó)內(nèi)、國(guó)際新形勢(shì)下，我國(guó)工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)榷脤I(yè)知識(shí)又通英語(yǔ)的復(fù)合型、國(guó)際型人才的需求日益增加，復(fù)合型、國(guó)際型工科人才匱乏的問(wèn)題日益突出，因此全英文課程建設(shè)是新工科背景下高等教育課程改革的重要
摘要：隨著國(guó)際交流的增強(qiáng)，以及對(duì)外開(kāi)放的不斷深入，在這種國(guó)內(nèi)、國(guó)際新形勢(shì)下，我國(guó)工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)榷脤I(yè)知識(shí)又通英語(yǔ)的復(fù)合型、國(guó)際型人才的需求日益增加，復(fù)合型、國(guó)際型工科人才匱乏的問(wèn)題日益突出，因此全英文課程建設(shè)是“新工科”背景下高等教育課程改革的重要舉措，也是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。流體力學(xué)是能源動(dòng)力專業(yè)的三大核心專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)現(xiàn)全英文教學(xué)是高等院校工科專業(yè)國(guó)際化的必然要求。然而，在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)全英文教學(xué)存在國(guó)外教材“水土不服”、課程考核困難、學(xué)生專業(yè)詞匯不足等問(wèn)題，特對(duì)上述教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行思考，并提出探索方向。
關(guān)鍵詞：流體力學(xué);全英文教學(xué);能源與動(dòng)力工程;新工科
高等院校“新工科”建設(shè)，針對(duì)的是國(guó)際上新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，包括云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、量子技術(shù)等，也包括對(duì)傳統(tǒng)意義上的工科專業(yè)提升改造，是我國(guó)為了主動(dòng)面對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，在新經(jīng)濟(jì)、新起點(diǎn)的大背景下提出來(lái)的概念[1]。
與傳統(tǒng)意義上的工科專業(yè)相比，“新工科”著重強(qiáng)調(diào)學(xué)科的綜合性、實(shí)踐性與交叉性，尤其注重媒體通訊、電氣控制、軟件構(gòu)建等新興技術(shù)與現(xiàn)有工科技術(shù)的相互結(jié)合。高等院校“新工科”教育背景下培養(yǎng)出來(lái)的人才，應(yīng)具有良好的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力，具備相當(dāng)?shù)膰?guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等，應(yīng)該是全面的、國(guó)際化的工科人才。除此之外，能夠主動(dòng)適應(yīng)創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)，主動(dòng)迎接國(guó)際性競(jìng)爭(zhēng)，滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中面臨的多樣性、全方位、高水平的需求，成為德、智、體全面發(fā)展的專門(mén)技術(shù)人才[2-4]。
力學(xué)評(píng)職知識(shí)： 流體力學(xué)的論文收錄期刊
流體力學(xué)全英文教學(xué)重要意義
流體力學(xué)是高等學(xué)校機(jī)械及能源動(dòng)力類工程學(xué)科和核科學(xué)與工程學(xué)科重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要學(xué)習(xí)流體的基本概念與力學(xué)屬性、流體運(yùn)動(dòng)描述、測(cè)量的基本原理與方法、流動(dòng)相關(guān)能耗的分析計(jì)算原理與方法，及流體與固體間相互作用力的計(jì)算與分析等。
課程內(nèi)容涉及流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物理本質(zhì)，需要大量應(yīng)用多維連續(xù)函數(shù)微積分的理念與知識(shí)，對(duì)學(xué)生的數(shù)理思維及分析、計(jì)算、表達(dá)能力有較高的要求;課程的實(shí)驗(yàn)涉及許多尚未揭示清晰的流動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、觀察能力及科學(xué)思維能力有很好的鍛煉。高等工科院校順利開(kāi)展全英文流體力學(xué)教學(xué)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)有益于專業(yè)詞匯的掌握，獲取所在學(xué)科最前沿知識(shí)，為國(guó)際交流奠定良好的基礎(chǔ)，同時(shí)有利于培養(yǎng)更多具有國(guó)際視野的復(fù)合型人才，因此開(kāi)設(shè)流體力學(xué)全英文課程是“新工科”背景國(guó)際化工程教育的必然要求。此課程的開(kāi)設(shè)，有助于提升我國(guó)流體力學(xué)教學(xué)的影響力[5]。
流體力學(xué)全英文教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
本課程團(tuán)隊(duì)在流體力學(xué)全英文教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中設(shè)置了一份調(diào)查問(wèn)卷，以了解學(xué)生對(duì)全英文流體力學(xué)課程的反饋情況，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。比如：學(xué)生的英文溝通表達(dá)部分受阻，55%的大二學(xué)生選擇基本能與別人用英文交流，40%的大二學(xué)生選擇英文書(shū)面表達(dá)可以，但英語(yǔ)口語(yǔ)交流有稍許困難，只有5%的大學(xué)生選擇能流利用英語(yǔ)與別人交流。由于缺少口語(yǔ)的語(yǔ)言氛圍，以及本科階段對(duì)英語(yǔ)專業(yè)口語(yǔ)表達(dá)的要求往往不足，國(guó)內(nèi)很大一部分學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平表現(xiàn)很難達(dá)到課堂交流的水平，諸如微分(differential)、積分(integration)等基本數(shù)學(xué)用語(yǔ)授課開(kāi)始階段仍不清楚，對(duì)于諸如駐點(diǎn)(stagnation)、比熱(specificheat)等專業(yè)英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)更是模棱兩可。
受英語(yǔ)專業(yè)口語(yǔ)水平和專業(yè)詞匯的局限，一大部分學(xué)生 不愿意用英語(yǔ)在課堂上與教師進(jìn)行交流，師生之間的課堂溝通有所限制，本科生對(duì)教學(xué)活動(dòng)的主要參與是被動(dòng)聽(tīng)講式：85%的學(xué)生認(rèn)為全英文課程學(xué)習(xí)的最大障礙是個(gè)人專業(yè)英語(yǔ)詞匯匱乏，80%的學(xué)生認(rèn)為全英文課程學(xué)習(xí)的最大障礙是受限于個(gè)人的聽(tīng)說(shuō)能力，另外有10%的學(xué)生認(rèn)為教師全英文PPT理解起來(lái)較為困難。
此外，流體力學(xué)全英文課程與中文的授課內(nèi)容大體上一致，但是對(duì)于具體的公式形式、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，以及解題思路有部分區(qū)別，需要對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行注意。現(xiàn)階段，高等院校大多基于國(guó)外原版教材開(kāi)展全英文教學(xué)。相較于國(guó)內(nèi)教材，國(guó)外原版教材具有英文規(guī)范、表達(dá)清晰、內(nèi)容新穎豐富，可讀性好，能提供該領(lǐng)域較為前沿的專業(yè)知識(shí)，實(shí)踐過(guò)程主要采用三本國(guó)外進(jìn)口原版教材，分別是：
《FundamentalsofFluidMechanics》，7thEdition，BruceR.Munson，JohnWileyandSons，Inc.，2012;《FluidMechanics》，7thEdition，F(xiàn)rankWhite，Mcgraw-HillSeriesinMechanicalEngineering，2009;《FoxandMcDonald’sIntroductiontoFluidMechanics》，8thEdition，PhilipJ.Pritchard，JohnWileyandSons，Inc.2011。然而，國(guó)外出版的流體力學(xué)教材種類很多，絕大多數(shù)是針對(duì)以英語(yǔ)為母語(yǔ)的學(xué)生編寫(xiě)教材，因此國(guó)內(nèi)在教材選擇方面還存在一些問(wèn)題。與中文教材相比，國(guó)外出版的教材在標(biāo)點(diǎn)符號(hào)運(yùn)用、公式表達(dá)、解題思想方面存在一定差異，給學(xué)生在使用教材的過(guò)程中帶來(lái)一些困難[6]。
最后，對(duì)于全英文學(xué)習(xí)的質(zhì)量考核不易控制，例如：受英文水平的限制，學(xué)生在習(xí)題中對(duì)規(guī)范寫(xiě)作表達(dá)和把握標(biāo)準(zhǔn)不到位，課程作業(yè)往往存在表達(dá)不清晰、水平參差不齊、前后順序不統(tǒng)一等，上述問(wèn)題在考試中同樣存在。此外，流體力學(xué)課程中公式推導(dǎo)眾多，涉及大量專業(yè)詞匯，學(xué)習(xí)過(guò)程中有的學(xué)生側(cè)重掌握專業(yè)詞匯，有的側(cè)重掌握和理解專業(yè)知識(shí)重難點(diǎn)，考慮到每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力不同，考試標(biāo)準(zhǔn)很難制定和統(tǒng)一。
全英文教學(xué)模式的實(shí)踐與探索
在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中，本課程組有意識(shí)地陸續(xù)從多個(gè)角度申請(qǐng)了幾項(xiàng)相關(guān)“新工科”素質(zhì)培養(yǎng)的教研項(xiàng)目，包括：葉丁丁教授主持的重慶市2020年高等教育課程思政重點(diǎn)項(xiàng)目——以思政目標(biāo)引領(lǐng)的工程流體力學(xué)與思政教育協(xié)同探索，楊揚(yáng)博士主持的重慶大學(xué)2020年全英文授課項(xiàng)目等。通過(guò)這些項(xiàng)目的實(shí)施，本課程組梳理了教學(xué)內(nèi)容，整合了教學(xué)策略，進(jìn)行了很多有益的嘗試，積累了相關(guān)的研究經(jīng)驗(yàn)，并形成了現(xiàn)在的教學(xué)模式。
(一)針對(duì)具體章節(jié)內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)和考核方法
課程組講課思路以重慶大學(xué)何川教授主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版的《流體力學(xué)(少學(xué)時(shí))》思路講授，推薦學(xué)生以外文教材——《FluidMechanics》，7thEdition，F(xiàn)rankWhite，Mcgraw-HillSeriesinMechanicalEngineering，2009和孔瓏教授主編、中國(guó)電力出版社出版的第四版《工程流體力學(xué)》為兩種主要教輔資料。
本課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括流體力學(xué)基本概念、流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)等，課程組針對(duì)不同的內(nèi)容選擇貼近機(jī)械工程、能源與動(dòng)力工程專業(yè)自身的實(shí)例，例如結(jié)合泵/風(fēng)機(jī)的原理來(lái)學(xué)習(xí)流體動(dòng)力學(xué)，同時(shí)我們將在教學(xué)中穿插大量工程研究案例，拓寬學(xué)生的工程視野。本課程組通過(guò)穿插講述有趣的歷史研究典故和自身的研究經(jīng)歷調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，不時(shí)關(guān)注學(xué)生自身情感，及時(shí)關(guān)心學(xué)生的認(rèn)知反映、學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果，建立師生之間全英文交流的常態(tài)化，最終提高英文教學(xué)質(zhì)量[7]。為了解決全英文教學(xué)中的考核不易控制的問(wèn)題，本課程組將題型結(jié)構(gòu)優(yōu)化為四種：
(1)概念題;(2)分析題;(3)計(jì)算題;(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)試題，并調(diào)整概念題和分析題的題量比例，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解能力與分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
(二)靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，不斷提高教學(xué)效果本團(tuán)隊(duì)在授課中采用循序漸進(jìn)的方式，首先通過(guò)穿插進(jìn)行外語(yǔ)教學(xué)，然后隨著講解的不斷深入，以及學(xué)生專業(yè)知識(shí)的提高和理解能力的增強(qiáng)，逐步過(guò)渡到全英文的授課模式。
與此同時(shí)，本課程組在授課中對(duì)于非重點(diǎn)知識(shí)少講或略講，例如：對(duì)勢(shì)流理論基礎(chǔ)，包括：流函數(shù)、勢(shì)函數(shù)的概念，勢(shì)流場(chǎng)中的壓強(qiáng)分布，以及基本解疊加法求解勢(shì)流流動(dòng)的方法要略講;對(duì)氣體高速流動(dòng)基礎(chǔ)，包括：氣體高速流動(dòng)的分類，聲速與馬赫數(shù)，一元流動(dòng)基本方程及其應(yīng)用，流道截面變化對(duì)氣流速度的影響規(guī)律，激波及波阻的概念，氣流在噴嘴中的流動(dòng)在教學(xué)實(shí)踐中要少講，只針對(duì)前兩小節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
本課題組還充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)的發(fā)展不斷提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，規(guī)劃、設(shè)計(jì)具有啟迪性、系統(tǒng)性的教案，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)適合于機(jī)械工程、能源與動(dòng)力工程學(xué)科特點(diǎn)的教學(xué)案例，調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果顯示90%的學(xué)生認(rèn)為有必要開(kāi)設(shè)全英文流體力學(xué)課程，95%的學(xué)生認(rèn)為通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)可以提高對(duì)本專業(yè)詞匯的認(rèn)知能力，75%的學(xué)生認(rèn)為提高了英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)讀寫(xiě)能力，55%的學(xué)生認(rèn)為提高了思維能力。課堂教學(xué)中全面采用多媒體教學(xué)，利用“微助教”課堂互動(dòng)教學(xué)工具，豐富課堂互動(dòng)形式和強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
(三)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，舉行流體力學(xué)專題講座本課程在重慶大學(xué)機(jī)械工程、能源與動(dòng)力工程兩個(gè)專業(yè)開(kāi)設(shè)。針對(duì)這兩個(gè)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的不同，可以開(kāi)展不同方向的流體力學(xué)專題講座[8]。針對(duì)機(jī)械工程專業(yè)，可以開(kāi)展流體力學(xué)在現(xiàn)代制造與機(jī)電控制中應(yīng)用的講座。
針對(duì)能源與動(dòng)力工程專業(yè)，可以開(kāi)展電廠、新能源方向講座。本團(tuán)隊(duì)通過(guò)這些專題講座使學(xué)生明確流體力學(xué)在機(jī)械、土木、能動(dòng)專業(yè)的應(yīng)用，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。更重要的是，希望學(xué)生通過(guò)專題講座能對(duì)工程實(shí)際中的流動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算及測(cè)量，應(yīng)具備能將數(shù)學(xué)知識(shí)用于工程問(wèn)題分析的能力;能在數(shù)理邏輯、工程意識(shí)、思維理念方面得到提升，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)及觀察事物的洞察力方面得到鍛煉。此外，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)也建議學(xué)校、教務(wù)處從國(guó)際化視野培養(yǎng)、鼓勵(lì)創(chuàng)新思維以及專業(yè)認(rèn)知與職業(yè)道德教育等方面，對(duì)學(xué)生培養(yǎng)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。開(kāi)設(shè)大量的全英文人文素養(yǎng)類講座，加強(qiáng)出國(guó)留學(xué)與交流、校內(nèi)國(guó)際交流、以及雙語(yǔ)和全英文課程建設(shè)等方面的工作。
(四)規(guī)劃和實(shí)施與時(shí)俱進(jìn)的綜合性流體力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)工程流體力學(xué)課程具有知識(shí)面寬、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，課堂教學(xué)側(cè)重于學(xué)習(xí)理論知識(shí)，有許多知識(shí)點(diǎn)單純通過(guò)課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有通過(guò)相應(yīng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)才能使學(xué)生深入的理解該知識(shí)點(diǎn)，故基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)本課程是必不可少的[9-10];同時(shí)，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)上需要重點(diǎn)關(guān)注下面三個(gè)環(huán)節(jié)：
1.開(kāi)展教學(xué)案例分析，要求學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)，完成情況記入學(xué)生的流體力學(xué)課程總成績(jī);2.拓展流體力學(xué)基礎(chǔ)課外興趣，分小組閱讀PhysicsReviewLetter、AppliedPhysicsLetter等物理領(lǐng)域頂尖期刊中關(guān)于本學(xué)科最前沿的研究，對(duì)文章中的最新理論進(jìn)行辯證性分析，分小組用英文進(jìn)行匯報(bào)和現(xiàn)場(chǎng)評(píng)述;3.開(kāi)展1個(gè)以上的設(shè)計(jì)與開(kāi)創(chuàng)性試驗(yàn)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，特別是在流動(dòng)阻力性能與流動(dòng)方式等知識(shí)點(diǎn)上結(jié)合實(shí)驗(yàn)展開(kāi)。通過(guò)規(guī)劃和實(shí)施綜合型、開(kāi)放型流體力學(xué)的基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠基于流體力學(xué)學(xué)到的原理并采用科學(xué)方法研究工程實(shí)踐中與流動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題;通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果、通過(guò)信息綜合得到合理的結(jié)論。
本課程依靠能源與動(dòng)力電氣國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、重慶大學(xué)—東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心、工程材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、“低品位能源利用技術(shù)及系統(tǒng)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、多能互聯(lián)互補(bǔ)分布式能源技術(shù)及系統(tǒng)重慶工程技術(shù)中心等多平臺(tái)實(shí)施綜合型、開(kāi)放型流體力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
結(jié)語(yǔ)
2017年2月，教育部提出“新工科”的概念并在復(fù)旦大學(xué)舉行了“綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)”，會(huì)議形成的“復(fù)旦共識(shí)”拉開(kāi)了我國(guó)“新工科”建設(shè)的序幕;2018年3月，教育部公布了612個(gè)首批“新工科”;2019年2月，各高校針對(duì)如何實(shí)施“新工科”進(jìn)行了再討論。
新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革迫使我國(guó)“新工科”必須走國(guó)際化道路，我國(guó)工程技術(shù)領(lǐng)域需要培養(yǎng)既精通專業(yè)知識(shí)又精通英語(yǔ)，可以用英語(yǔ)熟練交流的復(fù)合型、國(guó)際型人才，在目前高等教育現(xiàn)狀下，復(fù)合型、國(guó)際型工科人才匱乏的問(wèn)題日顯突出，而全英文課程建設(shè)是高等教育國(guó)際化的關(guān)鍵一環(huán)，流體力學(xué)作為在工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課程，順應(yīng)新時(shí)代國(guó)內(nèi)和國(guó)際的發(fā)展和要求，必須進(jìn)行全英文課改建設(shè)。
本文建議從教學(xué)體系、師資國(guó)際化、課程教學(xué)內(nèi)容、教材遴選、課件講義習(xí)題以及相應(yīng)教學(xué)方法等方面進(jìn)行探索革新，進(jìn)而提高工科學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量及英語(yǔ)使用能力，提升學(xué)生思維的國(guó)際化水平，拓展他們的國(guó)際化視野，深化具有創(chuàng)新能力的國(guó)際化人才的培養(yǎng)，希望全英文課程建設(shè)得到師生、教育教學(xué)專家的認(rèn)可。
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作者：楊揚(yáng)，葉丁丁，王宏，黃云
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