本文摘要：摘要：隨著國際交流的增強，以及對外開放的不斷深入，在這種國內(nèi)、國際新形勢下，我國工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)榷脤I(yè)知識又通英語的復合型、國際型人才的需求日益增加，復合型、國際型工科人才匱乏的問題日益突出，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：隨著國際交流的增強，以及對外開放的不斷深入，在這種國內(nèi)、國際新形勢下，我國工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)榷脤I(yè)知識又通英語的復合型、國際型人才的需求日益增加，復合型、國際型工科人才匱乏的問題日益突出，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)時代發(fā)展的需求。流體力學是能源動力專業(yè)的三大核心專業(yè)基礎(chǔ)課，實現(xiàn)全英文教學是高等院校工科專業(yè)國際化的必然要求。然而，在教學實踐過程中發(fā)現(xiàn)全英文教學存在國外教材“水土不服”、課程考核困難、學生專業(yè)詞匯不足等問題，特對上述教學實踐過程中的問題進行思考，并提出探索方向。
關(guān)鍵詞：流體力學;全英文教學;能源與動力工程;新工科
高等院校“新工科”建設(shè)，針對的是國際上新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，包括云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、量子技術(shù)等，也包括對傳統(tǒng)意義上的工科專業(yè)提升改造，是我國為了主動面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，在新經(jīng)濟、新起點的大背景下提出來的概念[1]。
與傳統(tǒng)意義上的工科專業(yè)相比，“新工科”著重強調(diào)學科的綜合性、實踐性與交叉性，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)出來的人才，應(yīng)具有良好的工程實踐和創(chuàng)新能力，具備相當?shù)膰H競爭力等，應(yīng)該是全面的、國際化的工科人才。除此之外，能夠主動適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)，主動迎接國際性競爭，滿足國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(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)展的專門技術(shù)人才[2-4]。
力學評職知識： 流體力學的論文收錄期刊
流體力學全英文教學重要意義
流體力學是高等學校機械及能源動力類工程學科和核科學與工程學科重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要學習流體的基本概念與力學屬性、流體運動描述、測量的基本原理與方法、流動相關(guān)能耗的分析計算原理與方法，及流體與固體間相互作用力的計算與分析等。
課程內(nèi)容涉及流體機械運動的物理本質(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，對學生的數(shù)理思維及分析、計算、表達能力有較高的要求;課程的實驗涉及許多尚未揭示清晰的流動現(xiàn)象，對學生的實驗動手能力、觀察能力及科學思維能力有很好的鍛煉。高等工科院校順利開展全英文流體力學教學，對于學生來說有益于專業(yè)詞匯的掌握，獲取所在學科最前沿知識，為國際交流奠定良好的基礎(chǔ)，同時有利于培養(yǎng)更多具有國際視野的復合型人才，因此開設(shè)流體力學全英文課程是“新工科”背景國際化工程教育的必然要求。此課程的開設(shè)，有助于提升我國流體力學教學的影響力[5]。
流體力學全英文教學現(xiàn)狀及存在問題
本課程團隊在流體力學全英文教學實踐過程中設(shè)置了一份調(diào)查問卷，以了解學生對全英文流體力學課程的反饋情況，通過調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)一些問題。比如：學生的英文溝通表達部分受阻，55%的大二學生選擇基本能與別人用英文交流，40%的大二學生選擇英文書面表達可以，但英語口語交流有稍許困難，只有5%的大學生選擇能流利用英語與別人交流。由于缺少口語的語言氛圍，以及本科階段對英語專業(yè)口語表達的要求往往不足，國內(nèi)很大一部分學生的專業(yè)英語水平表現(xiàn)很難達到課堂交流的水平，諸如微分(differential)、積分(integration)等基本數(shù)學用語授課開始階段仍不清楚，對于諸如駐點(stagnation)、比熱(specificheat)等專業(yè)英語術(shù)語更是模棱兩可。
受英語專業(yè)口語水平和專業(yè)詞匯的局限，一大部分學生 不愿意用英語在課堂上與教師進行交流，師生之間的課堂溝通有所限制，本科生對教學活動的主要參與是被動聽講式：85%的學生認為全英文課程學習的最大障礙是個人專業(yè)英語詞匯匱乏，80%的學生認為全英文課程學習的最大障礙是受限于個人的聽說能力，另外有10%的學生認為教師全英文PPT理解起來較為困難。
此外，流體力學全英文課程與中文的授課內(nèi)容大體上一致，但是對于具體的公式形式、標點符號，以及解題思路有部分區(qū)別，需要對上述問題進行注意�，F(xiàn)階段，高等院校大多基于國外原版教材開展全英文教學。相較于國內(nèi)教材，國外原版教材具有英文規(guī)范、表達清晰、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，實踐過程主要采用三本國外進口原版教材，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，國外出版的流體力學教材種類很多，絕大多數(shù)是針對以英語為母語的學生編寫教材，因此國內(nèi)在教材選擇方面還存在一些問題。與中文教材相比，國外出版的教材在標點符號運用、公式表達、解題思想方面存在一定差異，給學生在使用教材的過程中帶來一些困難[6]。
最后，對于全英文學習的質(zhì)量考核不易控制，例如：受英文水平的限制，學生在習題中對規(guī)范寫作表達和把握標準不到位，課程作業(yè)往往存在表達不清晰、水平參差不齊、前后順序不統(tǒng)一等，上述問題在考試中同樣存在。此外，流體力學課程中公式推導眾多，涉及大量專業(yè)詞匯，學習過程中有的學生側(cè)重掌握專業(yè)詞匯，有的側(cè)重掌握和理解專業(yè)知識重難點，考慮到每個學生的基礎(chǔ)和學習能力不同，考試標準很難制定和統(tǒng)一。
全英文教學模式的實踐與探索
在近幾年的教學實踐中，本課程組有意識地陸續(xù)從多個角度申請了幾項相關(guān)“新工科”素質(zhì)培養(yǎng)的教研項目，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項目——以思政目標引領(lǐng)的工程流體力學與思政教育協(xié)同探索，楊揚博士主持的重慶大學2020年全英文授課項目等。通過這些項目的實施，本課程組梳理了教學內(nèi)容，整合了教學策略，進行了很多有益的嘗試，積累了相關(guān)的研究經(jīng)驗，并形成了現(xiàn)在的教學模式。
(一)針對具體章節(jié)內(nèi)容，選擇合適的教學和考核方法
課程組講課思路以重慶大學何川教授主編、機械工業(yè)出版社出版的《流體力學(少學時)》思路講授，推薦學生以外文教材——《FluidMechanics》，7thEdition，F(xiàn)rankWhite，Mcgraw-HillSeriesinMechanicalEngineering，2009和孔瓏教授主編、中國電力出版社出版的第四版《工程流體力學》為兩種主要教輔資料。
本課程的主要教學內(nèi)容包括流體力學基本概念、流體靜力學、流體運動學與動力學基礎(chǔ)等，課程組針對不同的內(nèi)容選擇貼近機械工程、能源與動力工程專業(yè)自身的實例，例如結(jié)合泵/風機的原理來學習流體動力學，同時我們將在教學中穿插大量工程研究案例，拓寬學生的工程視野。本課程組通過穿插講述有趣的歷史研究典故和自身的研究經(jīng)歷調(diào)動學生的積極性，不時關(guān)注學生自身情感，及時關(guān)心學生的認知反映、學習過程和學習效果，建立師生之間全英文交流的常態(tài)化，最終提高英文教學質(zhì)量[7]。為了解決全英文教學中的考核不易控制的問題，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)計算題;(4)實驗測試題，并調(diào)整概念題和分析題的題量比例，重點考核學生對基本知識的理解能力與分析、解決工程實際問題的能力。
(二)靈活運用多種教學方法，不斷提高教學效果本團隊在授課中采用循序漸進的方式，首先通過穿插進行外語教學，然后隨著講解的不斷深入，以及學生專業(yè)知識的提高和理解能力的增強，逐步過渡到全英文的授課模式。
與此同時，本課程組在授課中對于非重點知識少講或略講，例如：對勢流理論基礎(chǔ)，包括：流函數(shù)、勢函數(shù)的概念，勢流場中的壓強分布，以及基本解疊加法求解勢流流動的方法要略講;對氣體高速流動基礎(chǔ)，包括：氣體高速流動的分類，聲速與馬赫數(shù)，一元流動基本方程及其應(yīng)用，流道截面變化對氣流速度的影響規(guī)律，激波及波阻的概念，氣流在噴嘴中的流動在教學實踐中要少講，只針對前兩小節(jié)進行簡單介紹。
本課題組還充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)的發(fā)展不斷提高教學質(zhì)量和學生學習的效果，規(guī)劃、設(shè)計具有啟迪性、系統(tǒng)性的教案，在此基礎(chǔ)上開發(fā)適合于機械工程、能源與動力工程學科特點的教學案例，調(diào)查問卷結(jié)果顯示90%的學生認為有必要開設(shè)全英文流體力學課程，95%的學生認為通過本門課程的學習可以提高對本專業(yè)詞匯的認知能力，75%的學生認為提高了英語聽說讀寫能力，55%的學生認為提高了思維能力。課堂教學中全面采用多媒體教學，利用“微助教”課堂互動教學工具，豐富課堂互動形式和強化學生學習興趣。
(三)結(jié)合專業(yè)特點，舉行流體力學專題講座本課程在重慶大學機械工程、能源與動力工程兩個專業(yè)開設(shè)。針對這兩個專業(yè)培養(yǎng)目標的不同，可以開展不同方向的流體力學專題講座[8]。針對機械工程專業(yè)，可以開展流體力學在現(xiàn)代制造與機電控制中應(yīng)用的講座。
針對能源與動力工程專業(yè)，可以開展電廠、新能源方向講座。本團隊通過這些專題講座使學生明確流體力學在機械、土木、能動專業(yè)的應(yīng)用，激發(fā)其學習興趣。更重要的是，希望學生通過專題講座能對工程實際中的流動問題進行分析、計算及測量，應(yīng)具備能將數(shù)學知識用于工程問題分析的能力;能在數(shù)理邏輯、工程意識、思維理念方面得到提升，在嚴謹?shù)目茖W作風及觀察事物的洞察力方面得到鍛煉。此外，本教學團隊也建議學校、教務(wù)處從國際化視野培養(yǎng)、鼓勵創(chuàng)新思維以及專業(yè)認知與職業(yè)道德教育等方面，對學生培養(yǎng)進行進一步改進。開設(shè)大量的全英文人文素養(yǎng)類講座，加強出國留學與交流、校內(nèi)國際交流、以及雙語和全英文課程建設(shè)等方面的工作。
(四)規(guī)劃和實施與時俱進的綜合性流體力學基礎(chǔ)實驗工程流體力學課程具有知識面寬、實踐性強的特點，課堂教學側(cè)重于學習理論知識，有許多知識點單純通過課堂教學是遠遠不夠的，只有通過相應(yīng)的基礎(chǔ)實驗教學才能使學生深入的理解該知識點，故基礎(chǔ)實驗教學對本課程是必不可少的[9-10];同時，在基礎(chǔ)實驗教學的設(shè)計上需要重點關(guān)注下面三個環(huán)節(jié)：
1.開展教學案例分析，要求學生認真完成作業(yè)，完成情況記入學生的流體力學課程總成績;2.拓展流體力學基礎(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)于本學科最前沿的研究，對文章中的最新理論進行辯證性分析，分小組用英文進行匯報和現(xiàn)場評述;3.開展1個以上的設(shè)計與開創(chuàng)性試驗，提高學生自主學習的能動性，特別是在流動阻力性能與流動方式等知識點上結(jié)合實驗展開。通過規(guī)劃和實施綜合型、開放型流體力學的基礎(chǔ)教學實驗，學生能夠基于流體力學學到的原理并采用科學方法研究工程實踐中與流動相關(guān)的問題;通過設(shè)計實驗、分析與解釋實驗結(jié)果、通過信息綜合得到合理的結(jié)論。
本課程依靠能源與動力電氣國家級虛擬仿真實驗教學中心、重慶大學—東方鍋爐(集團)股份有限公司國家級工程實踐教育中心、工程材料國家級實驗教學示范中心、“低品位能源利用技術(shù)及系統(tǒng)”教育部重點實驗室、多能互聯(lián)互補分布式能源技術(shù)及系統(tǒng)重慶工程技術(shù)中心等多平臺實施綜合型、開放型流體力學基礎(chǔ)教學實驗。
結(jié)語
2017年2月，教育部提出“新工科”的概念并在復旦大學舉行了“綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會”，會議形成的“復旦共識”拉開了我國“新工科”建設(shè)的序幕;2018年3月，教育部公布了612個首批“新工科”;2019年2月，各高校針對如何實施“新工科”進行了再討論。
新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革迫使我國“新工科”必須走國際化道路，我國工程技術(shù)領(lǐng)域需要培養(yǎng)既精通專業(yè)知識又精通英語，可以用英語熟練交流的復合型、國際型人才，在目前高等教育現(xiàn)狀下，復合型、國際型工科人才匱乏的問題日顯突出，而全英文課程建設(shè)是高等教育國際化的關(guān)鍵一環(huán)，流體力學作為在工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課程，順應(yīng)新時代國內(nèi)和國際的發(fā)展和要求，必須進行全英文課改建設(shè)。
本文建議從教學體系、師資國際化、課程教學內(nèi)容、教材遴選、課件講義習題以及相應(yīng)教學方法等方面進行探索革新，進而提高工科學生的培養(yǎng)質(zhì)量及英語使用能力，提升學生思維的國際化水平，拓展他們的國際化視野，深化具有創(chuàng)新能力的國際化人才的培養(yǎng)，希望全英文課程建設(shè)得到師生、教育教學專家的認可。
參考文獻：
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[3]謝冰蕾，吳琳華.融入?yún)^(qū)域發(fā)展的新工科教育建設(shè)：邏輯、挑戰(zhàn)與進路[J].中國高教研究，2021(7)：51.
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[5]高杰，鄭群，譚曉京.面向國際化的工程流體力學全英文課程建設(shè)探索與實踐[J].高教學刊，2019(8)：8.
作者：楊揚，葉丁丁，王宏，黃云
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