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试述如何进行理论力学全英文课程的革新
摘要：理论力学全英文课程是机械专业全英文班本科生的核心专业基础课程。以我校机械工程专业的全英文班的理论力学全英文课程为例,分析了理论力学课程所面临的挑战和存在的问题,同时也介绍了利用微信、短视频、云盘等网络手段来开展全英文理论力学课程的改革过程,在教学方式、教学内容以及课程评价方式等方面提出了具体的改革举措。通过对近期的持续跟踪和反馈,发现学生对课程的参与度、认可程度得到提高,改革取得良好效果。
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一、背景
随着经济全球一体化的深入发展,高等教育国际化已成为一种必然趋势。为应对新时代对工科人才培养提出的高要求,国家适时提出了新工科建设,并在高校开展了工程教育专业认证工作。在新时代的背景下,作为传统的工科专业课程,理论力学在课程教学中也需要紧跟时代节奏,更新与改革迫切。
浙江理工大学作为一所地方省属高校,近年来也将国际化办学提升为学校发展战略,学校也在致力于全英文课程建设。在教育部工程认证、双一流专业大背景下,我校机械工程专业也开展了相关工作,已经进行了两次专业认证工作。工程认证中最为关键的一环就是如何体现持续改进,这也是促使本门课程开展改革的重要原因之一。
二、改革前存在的问题
我校机械工程专业的全英文班所有的教学环节均采用了英文,包括课后作业和习题讲解。有关力学理论课程参照了欧美高校机械工程等工程专业本科的教学计划。教学目的是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动的基本规律和研究方法,使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析解决一些简单的工程实际问题,为学习有关专业基础课和专业课打下力学基础。通过本课程的学习,学生应掌握刚体的平衡分析、运动分析、动力学分析的基本方法,以及相应的力学量(如速度、加速度、动量、动量矩、能量等)的计算方法。
在该课程中开展双语教学,采用英文原版教材并且辅助多媒体教学手段是一种非常有益的探索。为了提高理论力学全英文班的教学质量,力学教研组选用了由RC希伯勒编著的《静力学》、《动力学》作为本课程的教材。同时结合专业的培养目标以及课程的教学目标,并依据学生的实际情况,制作了教学课件。设计多媒体课件,课件一定要图文并茂地展示课程内容,使课程内容形象生动,易于理解,并进一步开展案例教学。
作为一种新的教学模式,全英文教学在具体实践过程中,遇到了不少的问题和挑战,这对授课教师、学生都更高的要求。本文结合作者最近几年从事理论力学全英文授课的经历,分析了理论力学全英文课程一体化建设总结了建设之初还存在的不足之处,具体表现如下:
1.课程体系与教学内容方面,国外的理论力学教材在介绍相关知识点时,采用了将质点和刚体分别讲解的办法,并且整体难度偏低。部分知识点和已有的大学物理甚至高中阶段的知识相重合。对于部分需要进一步深造的学生来说不利,一方面需要消耗课时,一方面学生也不能有效的获取相关知识。
2.教学课时方面,在制定培养计划时,由于需要增加新的课程,如创新创业类等,导致理论力学课时被压缩,由原来的64学时减少为48学时。教学课时的减少,使得授课教学不得不调整教学计划和教学内容。理论力学动力学部分有关虚功原理、达朗贝尔原理等相关内容全部被删减。
3.教学方式方面,授课伊始,英文版的教学方式也采用了和中文版一样的教学方式。中国学生具备一定的阅读能力,基本能理解教材的内容,但无法和老师互动,课堂的参与度不高。国内外常常采取的先进教学方式如分组讨论、角色扮演等无法正常开展。直接的后果是授课教师一人唱独角戏。
4.课程的整体把控方面,学生与教师的交流仅仅限于课堂时间,课后的交流、课程的答疑等环节往往不尽如人意。缺乏有效的沟通渠道也导致了学生的学习积极性不高。
力学作为工程学科的专业基础理论之一,在工程教育中占有重要的地位。力学课程是许多工科专业重要的专业技术或学科基础课,作为基础课和专业课的桥梁,起着承上启下的作用。理论力学课程作为一门专业基础课,在创新能力培养过程中的衔接作用尤为关键。以上这些问题和挑战是提高全英班教学质量所必须解决的问题。全英班教学质量的提高很大程度上依赖于上述问题的解决。
三、基于互联网的改革措施
针对浙江理工大学在开展材料力学全英班实验课程时,在课程体系、教学内容、教学方式、教材建设等几方面所面临的问题和遇到的挑战。力学课程组以及本文的作者做出了相应的改革策略。
1.基于网络手段的教材内容再梳理。
针对国外教材知识点分散已经部分知识点重复等问题,力学教研组首先对整本教材的知识体系进行了梳理,结合我校相关专业的培养目标、培养计划以及学生的实际水平能力,重新确定了教学内容。一是根据教学内容,重新制作了PPT教案,同时将教学内容制作成了5-15分钟左右的多个短视频,并把短视频通过微信公众号推送给学生,供学生学习。二是建设了理论力学全英文课程等教学网站,通过网站,进一步对教学内容、视频、教案以及案例等进行分享。学生可以通过网站、微信等多渠道多种方式开展学习,弥补了单一课堂授课的不足,同时也解决了授课课时不足的问题。
2.授课班级和授课方式的调整。
为了解决中国学生对课堂参与程度不高的问题,将留学生和中国学生采取了并班教学的方式。结合留学生和全英班同学的特质,有对针对性的对授课以及考核方式进行了调整。重新引入课程讨论、角色扮演等环节,一方面活跃了课堂气氛,另一方面也提高了同学们的课堂参与程度。留学生带头,全体同学参与,打造了一个相互沟通和讨论的平台。
3.利用互联网调整课程管理方式。
为了进一步提升教学质量,保证教学效果,力学教研组将课堂管理分成课前预习、课中学习以及课后复习等环节。课前,学生需要完成课程预习,观看预习视频、PPT教案等;上课时,除教师授课外,教师也会节选国内外经典的教学视频供学生学习。同时为了保证课后复习的质量,开设了课程微信答疑群。利用互联网手段,加强了对课程的全方位管理,加强了教师与学生之间的沟通与联系,保证了教学质量,提高了学生学习积极性以及对课程的认可程度,同时也方便了授课教师按照工程认证的要求,开展课程的持续改进。
四、结语
通过上述系列基于网络工具的改革措施后,理论力学课堂教学方面取得了良好的效果。实验课堂的气氛更加活跃,学生对课程的参与程度也明显提高,由被动接受逐渐向主动思考转变。改革以后,学评教环节学生对课堂的满意度都有所增加。
总的来说,虽然目前的教改措施取得了一定的成效,然而,教学改革之路任重而道远,本文的作者也将进一步探讨和研究教学改革之道,如进一步优化教学方式和评价方式等,努力提升课程的教学质量和教学水平,努力将理论力学全英文课程打造成学校的精品课程。
参考文献：
[1]刘广彦.基础力学课程全英文教学实践与探索[J].科技创新导报,2016.
[2]许磊,黄菊.新工科与工程教育专业认证背景下材料力学课程教学改革思考[J].中国现代教育装备,2019.
[3]尚慧琳,张涛.国际化背景下理论力学全英文教学实践与探索[J].大学教育,2019.
[4]邱述金.工科理论力学课程教学新方法研究与探索[J].教育现代化,2019.
[5]叶志明,李俊峰,王世斌,etal.基础力学课程教材及教学体系分析(二)——国外理论力学教材及教学体系分析[J].力学与实践,2019.
[6]叶志明,李俊峰,王世斌,etal.基础力学课程教材及教学体系分析(一)——国内基础力学教材基本情况简述[J].力学与实践,2019.
[7]汤可可,王华宁.以创新能力培养为导向的理论力学教学体系探索[J].力学与实践,2017.
魏义敏,李剑敏.有关理论力学全英文课程的改革探讨[J].中国多媒体与网络教学学报(上旬刊),2020(04):168-169.
基金：浙江理工大学教学改革项目“力学全英文课程群建设项目”;浙江省公益计划项目“基于弹性波的裂纹检测关键技术研究及样机研制”(批准号:LGG18E050021)的资助.
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气动伺服弹性是一门涉及空气动力学、结构动力学和控制理论的交叉学科，目前在航空领域与该学科有密切关联的研究为颤振主动抑制和阵风减缓[1,2]。而随着现代大型民机的柔性不断增加，导致阵风载荷的危害剧增，使得阵风载荷的主动抑制研究成为一种新的趋势[2]。
2020-08-10
随着经济全球一体化的深入发展,高等教育国际化已成为一种必然趋势。为应对新时代对工科人才培养提出的高要求,国家适时提出了新工科建设,并在高校开展了工程教育专业认证工作。在新时代的背景下,作为传统的工科专业课程,理论力学在课程教学中也需要紧跟时代节奏,更新与改革迫切。
2020-08-10
新工科是为适应人工智能、全智能时代，响应国家《中国制造2025》等战略需求，培养实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才，高等工程教育承担的职责与使命。“新工科”这一概念自2016年提出以来，在不到一年的时间里，教育部组织高校进行深入研讨，形成了“复旦共识”和“天大行动”[1]等，由此可以看出国家对新工科发展的全局考量。
2020-08-10
“理论力学”课程是高等工科学校的技术基础课，是连接基础理论课与工程专业课的桥梁。课程的任务是使学生掌握质点系和刚体机械运动(包括平衡)的基本规律及其研究方法，为学习有关的后续课程打好必要的基础，初步学会应用理论力学的理论和方法分析解决一些简单的工程实际问题，同时结合课程的特点，培养学生的辩证唯物主义世界观，以及分析问题和解决问题的能力。
2020-08-10
理论力学、材料力学课程是军队院校相关专业本科学员必修的专业技术基础课程，是连接基础知识和武器装备专业知识的桥梁。其具有双重属性，既有基础性的特点，理论经典、逻辑严谨、论证严密，又有应用性的广泛，能紧密联系实际，解决工程实际问题。正是由于课程的理论经典，且具有通用性，大部分教材列举的实例均是通用型例子。
2020-08-10
理论力学是一门理论性较强的专业技术基础课。它是研究力学中最普遍、最基本的规律，是后续力学课程的重要基础[1]。受力分析是理论力学教学中极其重要的教学内容，是学好其它力学课程的根基。倘若这部分内容掌握不好，就不利于后续理论力学内容和其它力学课程的顺利学习。
2020-08-10
理论力学是一门理论性较强的专业技术基础课。它是研究力学中最普遍、最基本的规律，是后续力学课程的重要基础[1]。受力分析是理论力学教学中极其重要的教学内容，是学好其它力学课程的根基。倘若这部分内容掌握不好，就不利于后续理论力学内容和其它力学课程的顺利学习。受力分析在中学和大学物理课程中已经学习过，学生有些基础。
2020-07-08
大气动力学是气象学的一个分支，是应用物理学定律和数学方法研究天气和气候中与大气运动有关的现象，从理论上探讨大气环流、天气系统演变和其它大气运动过程的学科。该课程是本科阶段大气动力学（动力气象学）课程的后续课程，侧重于基础理论扩展和对更复杂的强迫耗散系统及非线性系统问题的讨论。
2020-06-04
前人研究已揭示了封闭体系适用于Ⅲ型烃源岩，而Ⅰ、Ⅱ型烃源岩生烃特征研究时采用开放体系更为合理[2]。开放体系下生烃动力学研究方法是一种描述烃源岩生烃特征的有效方法，根据开放体系下烃源岩的生烃模拟试验结果，可获得动力学参数（活化能和指前因子），这两个参数可反映出烃源岩生烃的难易程度[3]。
2020-06-01
土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境,尤其是经历了近代工业技术革命的洗礼后,其便逐渐形成了一个比较完善的现代工程建设体系。随着土木工程项目的日益增多,生活中的建筑施工、道路工程、高铁项目等都可将其看作土木工程的内容。在这一过程中,土木工程施工的内容也日益丰富,项目工程的前期勘测、施工准备、技术选择、质量把控等都成为其实现的重要环节。
2020-05-29
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期刊名称：力学学报
期刊人气：2166
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院力学研究所
出版地方：北京
专业分类：科学
国际刊号：0459-1879
国内刊号：11-2062/O3
邮发代号： 2-814
创刊时间：1957年
发行周期：双月刊
期刊开本：大16开
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2020-05-28
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上传者：管理员
