建环流体力学双语教学实践与分析

1、建环流体力学双语教学实践与分析摘要:介绍了湖南科技大学在土木工程建筑环境与能源应用工程专业流体力学课程中的双语教学探索与尝试。 教学中采用了中英文双教材，使两者互为参考，形成互补。授课过程中采用双语课件、双语视频，降低了学生接受 的难度，增强其学习兴趣。少量采用双语作业与双语考试，提高了学生的动手写作能力。这些教学措施的应用，不 仅提升了流体力学的教学效果，还促进了学生专业英语的应用能力。关键词:双语教学建筑环境流体力学教学方法Practice of Bilingual Teaching of FluidMechanics for Building Environment MajorAbstr

2、act: Introduces the attempts of bilingual teaching in the fluid mechanics course of Building Environment in University of Hunan University of Technology. The both textbooks in Chinese and English are used in the teaching, so that the two can be used as a reference and complement each other. Bilingua

3、l courseware and bilingual videos are applied in the teaching process to reduce the difficulty of students learning and enhance their interest in learning. A small amount of English homework and examinations have been employed to improve students writing skills. The application of these teaching mea

4、sures not only improves the teaching effect of fluid mechanics, but also promotes students ability to apply professional English.Keywords: bilingual teaching, building environment, fluid mechanics, teaching methods近年来，为适应当今社会信息化和经济全球化的 发展，满足一带一路中工程领域的国际合问题与交流 的要求，满足本科专业认证与新工科在国际化水平方 面的要求，教育部，建设部和各个高

5、校发布多项通知 与政策，鼓励教师在土木工程的专业课教授过程中使 用双语教学。在土木工程的的双语授课过程中，专业 基础课的双语教学作为各个学科的核心课程,受到广 泛的重视1,如楚留声等人2在本科生的混凝土结构原 理课程中，梁小燕3在材料力学课程双语教学的实践 中，都尝试了中英双语教学。在土木工程的建筑环境 与能源应用工程专业（下文简称建环）中，有四门专业 基础课，分别流体力学，传热学，热力学和建筑环境学。 其中流体力学在建环专业知识体系中应用广泛，是进 行管网阻力计算的理论基础，是进行专业设计和科研 研究的必备知识。在目前在国际工程项目不断增加、 本科生毕业后出国留学、或攻读硕士研究生的大背景

6、下，有必要开展这一课门的双语教学。1已有流体力学的双语教学探索针对流体力学的双语授课,相关学科的教师和学 者进行了有益的尝试与探索。毛军等人4针对土木工 程学院和机械学院的本科生，介绍了外籍教师使用英 语进行了流体力学的全英文授课，分析了其教学思 路、方法，并进行了效果分析，指出流体力学双语教学 的核心仍然是流体力学的专业知识，辅以学习专业词 汇与表达。此外，学生也需要进行课前预习，熟悉专业 词汇，以适应授课过程的要求。张一贯同针对安全工程 专业本科生的流体力学课程，采用了中文、英文双教 材,针对主要术语和概念的中英文表达进行了详细的 讲解，增强了学生对关键知识点的认识与把握的同 时,学会一定

7、量专业知识的英文表达。李德玉等人回在针对能源与动力类专业学生的四 年授课过程，尝试了三种不同英文使用程度的教学方 式，总结认为由于学生的英语基础的差异，建议使用 中英文交替混合授课方式，以保证大多数学生能够比 较容易的进行学习和交流。另外，典型的工程应用习 题和多媒体教学是促进双语教学的有效方法。王晓英 等人7针对流体力学教学过程存在学生无法回顾授课 过程的问题，提出使用小规模限制式在线课程SPOC (Small Private Online Course)。这种教学方式运用了国 外英语原性授课视频，此时辅助以本校专业教师的讲 解、互动、习题分析、实验辅导等，取得了良好效果。洪 俊等人回针对工

8、科的流体力学双语教学，建议使用工 程实例较多的、深入浅冰的中英双教材。并为学生提 供网络上优质的流体力学英文资料链接，便于学生自 学。何劲等人回针对新工科的要求，在机械设计制造及 其自动化专业的流体力学双语教学中,使用了日本机 械学会编写的流体力学教材。教学过程中发现，中英 文双语教学能够帮助学生了解英文原意，加深学生对 于概念的理解，同时掌握专业词汇与表达。本文作者已经累计进行了六年建环专业的流体 力学教学工作，特别是在近两年工作中，尝试双语教 学方法。基于以上学者的教学经验总结，笔者采用了 双语课本、双语课件、双语视频、双语作业、双语考试， 下文是两年授课工作的总结与思考。2教学目标与思路

9、流体力学作为建环的四大专业基础课之一，主要 讲授了流体静力学(Fluid Statics), 一元流体动力学 (One-dimensional fluid dynamics)、流动阻力(Flow resistance)孔 口 冰流(Orifice outflow)、气体射流(Gas jet)量纲分析(Dimensional Analysis)、流体微分方程 (Fluid differential equations)、绕流 (Flow around an object)气体动力学(Gas dynamics)等专业知识。其中， 前六部分与建环的工程设计应用联系紧密，需要学生 重点掌握与熟练应用。

10、后三部分则在科研领域的应用 较多，为本科生今后攻读研究生打下理论基础。笔者在以往的常规中文教学模式中发现,建环专 业的中文教材本质上是属于工程流体力学，为适用于 设计的需求，很多内容进行了简略。这一方面降低知 识难度，但另一方面造成了部分知识点解释和推理的 过于简化，造成知识体系的不连续。另外，部分术语或 概念可是直接翻译于早年英文原性教材，其来龙去脉 在在长期的中文教学过程中逐渐被忽略，造成学生理 解与接受上的困难。另一方面，国外的很多英文教材 不仅仅针对某一个学科，而是讲解通用的流体力学，所 以内容比较全面,描写比较细致，内容更为广泛。外文 教材从工程应用实例推导到基本公式,又从基本公式

11、拓展到应用,整个过程相对详细与充实。另一方面，其 例题数量繁多、类型丰富，且有详细的求解过程和说 明,能够降低学习的难度，激发学生学习积极性。当然， 完全采用英文教材，由于语言的障碍，又可能造成阅读 和理解上的困难。因此，如果采用中文教材为主，英文 教材为辅,在教学过程采用部分双语模式,就能够形成 优势互补，既能够满足教学要求，又能拓宽学生知识 面，提升教学效果。3双语教学的实施方法3.1课前准备中文教材采用蔡增基与龙天渝主编的经典教材 流体力学泵与风机，主要讲解前9章流体力学的内 容。习题册则采用配套的流体力学学习辅导与习题 精解。英文教材采用 Victor L. Streeter, E.

12、Benjamin Wylie和Keith W. Bedford编著的流体力学(第9 性)(Fluid Mechancis,Ninth Edition) 101o 这本英文教 材的章节设置与中文教材较相似，如Fluid Statics(流 体静力学)、Fluid Flow Concepts and Basic Control Volume Equations (流动概念与基本体积控制方程,即 连续性方程与动量守恒方程)、Basic Governing Differential Equations(基本控制微分方程，即伯努利机 械能守恒方程)、Viscous Flow: Pipes and Cha

13、nnels (管 流与渠道流动阻力，即层流、湍流与损失)-.Ideal-Fluid Flow(理想流体流动，即流体微分方程)-,Dimensional Analysis and Dynamic Similitude (量纲分析与动力相 似)等。特别是教材中专门设置了一个应用案例章节 Closed-Conduit Flow(封闭管道流动)，罗列了大量的 例题与详解,以便学生模仿和学习,提高解决实际问题的能力的能力颖生动的视频，加深学生对这些流动现象的直观认识, 消解了学习的枯燥感，提高了学习的效果。图2汽车外表面气流流线的风洞发烟实验图图2汽车外表面气流流线的风洞发烟实验图3两建筑之间回旋气流的

14、风洞发烟实验3.2在课件中的双语呈现在此前的授课过程中，笔者曾尝试过使用全英文 电子课件，但学生反映英文词与词汇的阅读难度过 大,接受起来比较困难。因此，在第二年的教学中，采 用了中英文对照的教学方法，如图1所示。首先，在课 程的开始，直接给出主要专业术语的中英文对照，让 学生有一个初步的认识和概念。然后,针对重要的知 识点或难点，在电子课件同时显示出中英文，并详细 讲解，让学生掌握基本原理及表述。接着，对于比较容 易理解的概念、定理与公式等，则先显示出英文，再显 示出中文，让学生有一个动脑翻译、思考过程，加深其 记忆与理解。但是对于成段的、较长的文字描述，则大 多显示为全中文，一方面为节省课

15、堂的时间，降低学 习的难度，另一方面，保持课堂的松弛有度，让听课者 的大脑有一个休息的时间。图1课件中的中英文对照3.3流体力学双语教学视频在以前的实验演示中，多采用多年前拍摄的中文 教学视频，形式呆板、演示单调、画面老旧，让学生提不 起学习的兴趣。通过网络搜索，笔者发现近年来国外 制作了很多流体力学视频，以及大自然界流动现象高 清录像，再加上 CFD（Computational Fluid Dynamics， 计算流体动力学）模拟视频等，其颜色鲜艳、画面生动、 类型繁多,容易激发学生的学习兴趣。所以本课程采用了这些国外制作的流体力学视 频或自然界实拍视频。比如，显示流线分布的大气边 界层风洞

16、中不同高度位置多点发烟实验录像,呈现位 置势能转化为动能的大坝孔口放水喷射视频,表达组 气热浮力的火灾烟气在建筑中扩散的实验视频,显示 绕流特征的汽车烟气回流实验,表达射流特征的烟气 喷射录像,显示室内气流分布的CFD流场模拟、风洞 发烟实验视频等。图2为汽车外表面流线的风洞发烟 实验，图3为两建筑间气流的风洞发烟实验。这些新3.4作业中的双语应用为了加强学生的双语应用能力，在作业中加入了 一定量的英语题目。一方面，部分题目采用了全英文 表述，并要求使用简单的英文作答。为了降低难度，英 文的题目一般比较简单,并且在英文的教材中有相似 的例题与解答可以参照，以便学生模仿与学习。这样 既可保证学生

17、完全读懂题目，掌握相应的知识点与应 用方法，又可以学会基本的英文作答格式,掌握基本的 英文词汇与表达。3.5考试中的双语应用为进一步学以致用，在考试中使用部分英文出题。 考前针对各章节的重要知识点、定理、公式、解法，以及 相应的英文表达，要求学生重点背记、熟练掌握。原中 文试卷中设置三部分题型,分别为填组题10道、名词 解释4题、应用计算题8道。为适应双语教学的需求， 分别修改为:填组题中有5道为英文题，名词解释有2 为英文题，应用题中有2道为英文题。为了保证考试的 安全性，答题方式鼓励采用英文作答，也可以采用中文 作答。4效果分析4.1学生反馈在课间与考试前后与学生的交流中发现,大部分 学生

18、反馈此套学习方法新颖、学习兴趣增加。学生反 映,采用中、英文两本教材能够中英文对照，掌握专业 知识的同时，学习专业英语的词汇与表达。特别是，英 文教材的例题丰富、解题过程表述详细，促进了对流 体力学知识点的掌握。在首次双语教学时,笔者采用较多的中英文双语 对照，占课程内容的约50%,但学生反馈英文表述过 多，课件性面文字密集，观感有些杂乱，接受过程比较 辛苦。所以在第二次教学过程中，减少了英文表述至 原来的三分之一，既以中文内容为主，仅在主要的、重 点的知识点采用中英文双语呈现。在第二次的教学过 程过，大部分学生反映比较轻松，教学过程比较流畅。4.2作业与试卷分析由于在习题中采用了部分英文题目

19、，学生的兴趣 大为增加。学生需要查询英文教材，才能找到相应的 解答方法与表述。这一过程中,学生的大脑中有一个 翻译过程，加深了学生对知识点理解，强化了重点知 识的影响。作业批改显示，大部分学生按要求认真的 解答各个题目。考试英文题虽然没有强制要求采用英文回答，但 大部分学生都采用英文答题，验证了学生对这一方法 的认可。英文题的解答与结果也几乎全对，说明学生 是非常重视这一块的作答，证明了英文教学起到了促 进学习专业知识的效果。5教学体会5.1对流体力学教学的促进在以往的建环专业的教学中，学生只使用中文教 材,教材内容相似，缺乏对比、差异和补充。而英文教 材则有诸多不同,不但逻辑性比较强,而且给

20、出一些 知道点的来源。比如，一维伯努利方程的掌握是重中 之重，因为在后续课程中，如流体输配管网、通风工程、 供热工程等，以及通风课程设计、供热课程设计、空调 毕业设计等,都需要使用到网管阻力计算，伯努利方 程是这些专业课程和设计的基础。但中文教材中，这 一原理的推导有一些简略，学生难于理解。而在英文 的教材中,对于一维伯努利方程的来龙去脉讲解的非 常详细，而且配有大量的案例与习题,让人读来更全 面和具体。又比如，中文教材从未讲解过水头(water head )这 一概念的来源和含义，学生难以理解。对照英文教材 后，才知道其来源是是“水体的头部”，即用水位的最 高处表示水体的重力势能。这种解释让这一抽象概念 立刻变的生动，利于学生理解、记忆与应用。再比如， 纳维斯托克斯的方程的推导与理解是流体力学教学 中的一个难点，中文教材中的推导比较简单抽象，学生 难以理解。而英文教材中则运用运动学知识的、从形 象到抽象的方法进行讲解，即先把流体每一个微元理 解为立方块,观察其运动物征,再进行