融入思政元素的“振动力学”课程全英文教学探索与实践

随着经济全球化的发展，高等教育国际化面临着巨大的机遇和挑战。培养具备专业知识和专业外语能力的复合型人才，服务国家新工科建设，实现工程力学领域国际化领军人才需求迫在眉睫。针对专业人才培养需求，对部分课程开展全英文教学是高校教育教学改革的手段之一［1］。为了提升本科生的专业英语能力，有针对性地选择1～2门专业课程进行全英文教学非常重要［2］。既需要学习振动理论知识及其在各学科中的应用，又需要时刻关注国际上的最新相关研究进展，以保证前沿知识的更新。基于“振动力学”课程的特殊性和重要性，在2019年进行东南大学工程力学本科专业培养方案修订工作时，将“振动力学”课程首次设为全英文课程，旨在使学生能同时在力学专业知识和国际化方面有显著提升，为国家输出和引进人才提供基础。当前，全国高校正全面贯彻落实高校思想政治工作会议精神，实施思想政治教育，加强思想政治教育工作，努力构建德智体美劳全面培养的教育体系，形成更高水平的人才培养体系。在最新的工程力学本科生培养方案中对课程的思想政治教育提出了明确的要求。“振动力学”作为专业必修的全英文课程，除了提升学生的专业英语知识听说读写能力和国际视野，也需要科学地融入中华优秀传统文化，坚定学生的文化自信，不断激发学生对知识的渴望和心系国家重大发展战略的奉献精神［3］。一、国内外知名高校“振动力学”相关课程调研本文以国内外知名高校为例，对美国的麻省理工学院、加州大学伯克利分校，中国的上海交通大学和天津大学等四所高校的相关课程进行调研分析，为东南大学（以下简称我校）工程力学专业的“振动力学”全英文课程教学改革和建设提供参考。综合分析国内外调研情况，有如下几点总结：（1）课程的开设时间一般为第二或第三学年，主要考虑到学生必须具备一定的数学、力学、物理等基础知识，课程的主要内容均围绕振动力学的基本理论展开。（2）从教学资源和教学方式分析，多数院校都以多媒体授课为主，且具有丰富的教学资源。国外院校的课程资源均可从相关网页进行下载，包括讲义、练习、试验手册等，相关的实践内容均与时俱进；国内高校除了线下授课，还有很多的线上资源，如上海交通大学蔡国平教授团队的“振动力学”慕课和天津大学刘习军教授的“振动理论及工程应用”慕课等。（3）对比各个院校的课程学时设置，国内高校以天津大学为例，目前该校的“振动力学”课程为4学分，64学时，即54学时理论课以及10学时上机和实验课，平时成绩（包括平时作业、实验、编程）占30%，期末考试（闭卷）占70%。我校在2019年以前“振动力学”课程为中文教学，教学大纲规定该课程为4学分，64学时，即54学时理论课和10学时习题课。我校2019年新版教学大纲中首次将“振动力学”课程设置为全英文课程，且将该课程学分降为3学分，学时降为56学时，其中包括8学时的研讨课，与加州大学伯克利分校基本保持一致。（4）就教学手段来说，国内外高校在本课程的教学上均以教师讲解为主，以学生的课后练习和部分课时的实践练习为辅。经过对国内外研究现状的调研，目前国内将“振动力学”课程设为全英文课程的院校还比较少。参考国外同类课程，从参考教材角度分析，国内高校目前大多数以中文教学为主，教材选择以刘延柱主编的《振动力学》为主［4］，该教材涵盖的知识点全面；基于以上调研，本课程选择由清华大学出版社出版发行的影印版系列TheoryofVibrationwithApplications（5thEdition）作为主要参考教材。二、“振动力学”全英文课程教学理念和目标“振动力学”是工程力学专业的必修基础课程，“振动力学”全英文教学的目标是使学生在学习理论力学和材料力学的基础上，掌握振动力学的基本原理和解决问题的方法，为从事工程领域中与力学问题相关的研究、工程设计、技术开发打下必要的力学基础；同时，使学生掌握基本的专业词汇和术语，并能适应全英文的教学环境，为后续的学术深造和国际化交流奠定基础。围绕我校工程力学人才培养目标，立志于培养具有家国情怀和国际视野，以及良好的专业水平和综合素质的专业领军人才。在教学模式上，为了深化国际化水平的能力培养，首次将“振动力学”课程设为全英文教学，引进国外先进的教学模式，结合理论教学、实例讲解、课堂研讨等教学环节，将考核指标细化和综合化。同时，借助学校优质的科研平台，将最新的科研进展融合到课堂教学中，保持知识的与时俱进。三、“振动力学”全英文课程建设课程建设是教学质量工程的一个重要组织部分。根据领军人才培养的定位目标，以人才培养方案为依据，在已经开展了数年的中文教学基础上，进一步完成“振动力学”全英文课程建设。首先，全英文的多媒体教学资源建设是重要部分。根据课程内容特点和课程目标，制定详细完整的教学大纲、授课计划和多媒体课件。课件中引入了大量的动画，图文并茂、形象生动，能激发学生的兴趣，易于理解。此外，在准备课件时，应特别考虑学生对于英文专业术语的掌握程度，可以通过传统的词汇表、动画、小组讨论等形式传递专业词汇等教学信息，使学生寓教于乐。这就要求在教学资源建设阶段，大量搜集与振动力学相关的英文词汇、视频动画等资源，以恰当的方式呈现到课堂教学中。在已经开展了多年线下课堂教学的基础上，应进一步建设相关网络教学资源。本课程目前已完成基本内容的全英文在线网络资源建设，这极大地丰富了知识的呈现形式，为下阶段线上线下混合式教学模式做好了准备。四、“振动力学”全英文课程实践和体会笔者将“振动力学”全英文授课的具体实践情况分为以下几点进行说明：（1）课时及授课形式。课堂教学48学时，其中包括4学时习题讲解和辅导课，采用课堂小班多媒体教学，面向工程力学专业大三本科生。（2）课件内容。以选定的教材为主要参考，同时参考中文教材，自编多媒体课件讲义，全部内容包括8个章节。（3）理论课。理论课的讲解主要以教师讲授为主，授课过程要把握好课堂内容的系统性、理论性、先进性、实用性、国际性和趣味性。考虑到学生是首次接受本课程的全英文教学，有较多的专业术语需要提前了解，因此课前应引导学生做好预习工作，在课上借助小班授课的优势，增加现场提问环节，包括课前回顾、课中互动及课后总结，要求学生尽量用英文回答问题，培养学生用英语学习的思维意识，提高学生的积极性。此外，在准备理论课讲义时，教师要结合经典的科研应用或最新的科研进展案例，以教学案例为切入点，讲述与振动力学相关知识点的力学原理，培养学生的创新思维。关于理论知识的学习，除了课堂讲解，还配有对应的网上MOOC教学资源辅助学生学习。（4）研讨课。培养方案中将课堂定位为研讨课，因此课程设置中研讨课是以小组合作和全英文会议论坛的教学形式展开的。每个小组由2～4名学生组成，每组可以按教师指定或自行选择的与振动力学相关的主题在课后进行调研分析，然后在课堂研讨时间用英文进行15分钟的汇报展示，对所选主题涉及的最新科研进展进行介绍，汇报结束后，台下其他学生和教师可以进行提问和讨论。这样可以最大限度地激发学生的学习兴趣，同时也让学生及时了解最新科技发展和科研进展的科学手段，达到理论联系实际的效果，让学生更深入地理解本课程的学习意义和应用潜力。（5）考查方式。本课程的总成绩由平时成绩和考试成绩组成。平时成绩包括作业、课堂互动和研讨汇报成绩；考试为期末2小时开卷考试，允许学生携带规定的纸张进入考场。试题均为全英文作答。笔者进一步总结了近几年来“振动力学”课程中文授课模式和全英文授课模式，得到以下实践体会：（1）全英文教学的理论授课内容要低于中文教学。这主要是源于以下原因：首先是培养方案中对本课程的学时做了调整，且一些学时为课程研讨。其次，对于我校该专业的多数学生而言，全英文学习的思维能力和语言流畅程度还达不到像中文交流和理解的熟练程度，这使得在教学过程中需要花一些课时对必需的英文词汇、语句和段落做相应的讲解，以保证学生能跟上进度，不至于因为全英文教学的语言困难而放弃学习。（2）课堂互动的重要性。笔者在授课过程中观察到多数学生对课程都有较高的学习兴趣，但是在用英文互动环节，有些学生由于不自信或心理焦虑，变得不愿意回答。此时应该采用一些方法鼓励学生，传递一些积极的信息，让学生打破对英文的恐惧，大胆地进入课堂互动中。（3）授课过程中板书应用的重要性。课程虽然是以多媒体教学为主，但是笔者在讲授一些知识点的重点和难点时，会借助英文板书对知识进行深化，以此达到更好的教学效果。（4）课程研讨对本课程的学习有非常积极的意义。教学过程中充分鼓励学生和教师、学生和学生之间进行互动，研讨课题不再局限于理论知识的掌握和教材中的例题，更多是工程中的振动问题，比如学生对振动筛感兴趣，他们就会在课下去收集有关这个课题的研究现状，然后到课上进行汇报讨论，这不仅促进学生思想碰撞，甚至可以引发学生对其中的一些观点进行质疑等。以这样的教学方式，笔者能感受到学生不仅充满探索知识的热情，同时也开阔了思维，真正了解了本课程的学习意义，达到了教学目标。五、“振动力学”全英文课程思政在课程全英文授课的同时，我们认真挖掘各种场景可渗透的思政元素，通过课堂教学、案例分析、研讨汇报等多种方式将这些元素融入“振动力学”教学中，以下为部分思政元素体现。在绪论部分，首先强调了全英语学习本课程的目的，即提升英文专业能力，开阔国际视野，了解国外的先进科学技术，在此基础上进行自我创新，实现科技自立自强。通过介绍振动力学史上的重要人物如毕达哥拉斯、亚里士多德、伽利略、胡克和牛顿等及其重要贡献，帮助学生认识到振动力学的文明史、思想史、科学史和技术史，引导学生了解历史文化；通过介绍中国历史上与振动力学相关的重要科学家如张衡，激发学生的荣誉感和家国情怀。在介绍单自由度系统时，通过引入美国塔科马海峡悬索大桥因微风发生共振最终坍塌的事例，培养学生的安全意识；通过分析精密制造设备如精密机床、坐标测量仪等由于振动引起的各种工程质量后果，培养学生严谨的科学态度和逻辑思维，以解决精密设备的振动危害。在介绍动力吸振器/阻尼器的知识点时，引入上海中心大厦“上海慧眼”阻尼器的案例：它采用的“电涡流技术”以往用于磁悬浮等工程，这项技术系世界上首次用于风阻尼器，是中国人首创，而阻尼器的形状灵感来源于《山海经》中的“烛龙之眼”。以此帮助学生理解吸振的力学原理，激发学生的创新精神、民族自豪感和科技自信。在讲解连续系统的振动问题时，通过介绍中国“神五”到“神七”载人航天工程中火箭飞行阶段中航天员的飞行感受，引出火箭作为一个连续系统可能出现的振动问题。“神五”飞行中，火箭抛掉逃逸塔之后近10秒的时间里产生的强烈振动使航天员非常难受，在“神六”设计中特别关注了这一振动问题，采用新的计算方法以后大大减小了振动。到“神七”阶段，进一步结合遥测数据并采用能量蓄压器抑制振动，彻底解决了该问题。通过这一案例，可以促使学生理论联系实际，善于从实际中发现问题并利用所学知识解决问题，同时也通过这一航天振动问题，使学生进一步领悟到精益求精的科学精神。“振动力学”课程的整个教学过程，贯穿了如何避免振动造成的危害，以及如何科学利用振动原理进行创新和制造。一方面，通过课堂研讨的形式引导学生对振动问题的两面性进行讨论，进一步领悟其中的哲学思想。比如，有学生以19世纪法国一座102米长的大桥因官兵用整齐步伐过桥产生共振使其突然断裂为例，说明了共振的危害；另一方面，有学生以粉碎机、测振仪、电振泵、核磁共振等利用共振原理制成的机械设备，阐述了共振给人们带来的福音。通过这样的探讨，可以使学生从