材料力学全英文教学的实践与体会.docx

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1、材料力学全英文教学的实践与体会 领导力的高层次国际化人才。全英文教学模式已成为国际化人才培育的重要途径之一4。我校努力推动英文教学，已经初步构建了全英文教学体系2-3。经过6年的努力，北京理工高校来华留学事业取得了很大进步，外国留学生规模已经从数一百零一名快速增长到2400余名。 材料力学是机械工程、航空与宇航工程专业的基础力学的必修课，我校对留学生的材料力学以全英文教学形式开设。本文以北京理工高校已开展6年的材料力学全英文教学实践为例，就教学大纲、教材选用、教学内容和目的、试验支配及考核方式等方面进行探讨，并通过对比中文材料力学教学模式，提出优化和改进方案。 一、全英文材料力学教学模式 材料

2、力学是工科高等学校机械类专业的一门主干技术基础课，是联系专业课和基础课的桥梁。材料力学与生产及工程实际有着特别亲密的关系。材料力学课程开设的主要目的是培育学生驾驭材料力学的基本理论、计算技术与试验技能，能够解决工程领域中与强度和变形相关的基本问题。全英文材料力学课程是高校二年级上学期针对机械工程和航空与宇航工程专业的国际留学生开设的专业基础必修课。面对来自于不同国家的国际留学生，课程采纳全英文小班授课模式，课堂人数不多于32人。本课程课堂教学课时48学时，试验课时8学时，合计3.5学分。教学采纳全英文模式，包括全英文教案、板书、课后作业、试验报告和考核。近6年来，机械和航空与宇航工程专业共计4

3、2人次必修并通过了全英文材料力学课程考核。 全英文材料力学的教学大纲、内容和目标 参照欧美高校机械工程和航空航天等工程专业本科的教学安排，全英文材料力学课程的教学大纲要求学生理解材料力学与先修课理论力学，后续课弹性力学、结构力学的区分和联系;驾驭变形体的基本平衡方程、相容方程和物理方程以及邊界条件;要求学生驾驭杆件的强度、刚度及轴心受压杆件的稳定性的计算。要求学生能运用强度、刚度及稳定性条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等简洁分析计算工作;初步了解材料的机械性能及材料力学试验的基本学问和操作技能。 全英文材料力学的教学内容包括：内力、内力图绘制、应力、应变的基本概念，变形体应力-应变关系，

4、驾驭拉、压杆件，受扭杆件，受弯杆件，受横向剪力杆件的应力和变形分布特点以及受压杆件的稳定性条件。教学目的：使留学生驾驭基本杆件的应力和变形分析方法、强度校核基本理论和方法以及提高结构强度和刚度的设计理论，能够娴熟驾驭典型静不定杆件力法求解的基本思想和求解过程。 通过全英文材料力学课程的学习，要求学生详细达到如下目标：1.能够驾驭材料力学的基本概念、基本理论和基本杆件分析方法。2.通过试验驾驭材料力学的基本试验方法。3.能够娴熟驾驭材料力学中的全英文专业术语，娴熟阅读涉及固体力学的英文文献，并能够采纳英文对材料力学中的基本学问点进行归纳、总结，并较深刻理解材料力学与其他力学课程的关系。4.能够与

5、机械工程、航空航天以及力学专业领域的同行及社会公众进行沟通，并具备肯定的国际视野，能够理解跨文化背景下的工程设计，包含文化习惯和工程标准及语言，并进行沟通和沟通。 全英文材料力学的教材 该课程针对攻读机械工程和航空航天工程专业本科学位的国际留学生，由于学生的中文水平有限，全英文材料力学课程采纳了经高等教化出版社授权于2004年影印出版的英文原版教材Mechanics of Materials，作者为R.C. Hibbeler5-6。该教材作者在工程力学教化方面，做出了很大的贡献。他编著的教材在美国和欧洲得到广泛的采纳，在国际工程力学教化同行中也得到了广泛的认可和好评。采纳这本教材，可为学生后续

6、深造或与国际同行开展学术沟通供应通用便利。该书重视基本概念、理论与方法的讲解并描述，思路清楚，层次分明，同时英语语言简明易懂，论述严谨。书中每个重要章节、概念后面，均支配了重点总结;提出每个重要的解题方法后，都支配了解题步骤梳理，这些高度的概括小节对学生理解把握概念和分析方法起到了重要的作用，对学生学习驾驭这门课程帮助很大7-9。该教材中例题特别丰富，由浅至深，与工程实践联系紧密，提高了学生理解和驾驭解题方法与技巧的实力，另一方面也生动地揭示了材料力学这门基础课在工程中的应用。 教学中还举荐采纳James M. Gere和Stephen P. Timoshenko编写的Mechanics of

7、 Materials第四版作为课程的参考文献，该教材也是欧美普遍采纳的材料力学教材，书中有大量的工程实际结构照片，便于学生理解材料力学课程对于工程设计的支撑作用。 全英文材料力学的课程试验 试验课程为8个试验教学学时，4个试验包括韧性材料、脆性材料、杆件在困难载荷下的变形以及压杆稳定性试验。试验指导手册采纳全英文形式，并要求学生提交全英文的试验报告和探讨。 1.考核与教学效果评价 该课程以考核学生分析、评价和设计杆件的实力以及基本试验实力达成为主要目的，考查学生对材料力学思想体系、各个重要学问点的驾驭和应用实力，包括课堂提问、课后作业、试验报告和期末考试4项内容。总评采纳一百零一分制，考核细则

8、如下： 二、全英文材料力学课程的教学特点 全英文材料力学课程具有以下特点：对标欧美高校机械工程和航空航天等工程专业的本科教学安排;强调工程应用和工程实践;为各种产业、产品、过程的设计、计算与仿真、制造、试验等供应材料力学系统学问;强调工程实践训练;尊崇中国文化和工程的交融与沟通，学习过程中要求北京理工高校的国际留学生持续增进对中国文化的学习，增进跨文化沟通实力;同时通过削减课堂教学课时，强调学习者的自学习实力培育，不断学习和适应机械工程、航空航天工程以及工程力学相关领域技术和观念发展、改变。 三、全英文材料力学课程实践体会 针对国际留学生的全英文材料力学课程已经在北京理工高校开设了6年，笔者在

9、这6年的授课实践中全面比较了全英文授课模式和中文材料力学授课模式，充分挖掘了不同授课模式之间的优劣，得到了以下几点教学实践体会： 从授课的课时数和教学内容比较，全英文材料力学采纳欧美工程专业本科教化的常用教材，实施过程中课时数远低于中文材料力学的课时数。从教学内容上比较，二者最显著的差别在于全英文材料力学教学内容中对刚架结构不做要求，但组合杆件和薄壁杆件的剪切应力、剪流分布是教学重点。而中文材料力学教学中杆件在横向载荷下的剪切应力和剪流不作为教学重点，但刚架结构的弯矩图和变形分析是教学重要内容。通过对比不同的教学内容发觉，刚架结构将是后续结构力学中的重要教学内容，也是后续课结构力学中力法和位移

10、法重点解决的内容，因此在前修课材料力学中不做要求，可避开过度重复教学，在全英文教学中不做要求更为科学合理。全英文材料力学将教学重点放在杆件受横向载荷下的剪切应力分布、组合结构和薄壁结构的剪流分布，对于剪切强度低的材料，如复合材料等前沿材料以及夹芯梁结构等，剪切应力和剪流分布是其失效的重要因素，因此将部分课堂教学课时和教学重点放在剪切应力和剪流分布是必要的。 全英文材料力学教材中每节后有小结、每章后有重点回顾，例题前有典型分析流程总结，这些回顾和总结对于学生梳理思路，把握要点和总结提高有主动的作用，可为材料力学中文教材和教案的编写供应借鉴。 全英文材料力学的教学强调分析、校核和结构设计在工程中的

11、应用，且绝大部分习题来自于工程实践，对培育合格的工程师特别有帮助。 全英文材料力学教材中有约1/4的教学内容为提高性教学内容，不做必修要求，但又为具有学习潜力和爱好的学生供应了补充内容和资源，对挖掘学生的潜力和提高学生的自主学习能动性具有特别重要的作用。 全英文材料力学中对于固体力学中重要的能量法教学内容支配少，层次低，不利于学生后续学习并驾驭有限元分析方法这些力学工具，因此在后续的全英文教学实践中建议在能量法章节中增加课堂教学学时数，支配单位载荷法和图乘法等重要的教学模块。 面对网络慕课等新兴教学模式的冲击，全英文材料力学也可以将慕课10-13和课堂教学、翻转课堂等教学模式有机地结合起来，如

12、要求学生课前通过慕课自学，课中通过做习题或口试等敏捷的教学形式开展翻转课堂尝试。为了协作留学生的材料力学教学任务，我校领先起先了全英文材料力学MOOC建设，课程先导片如图2所示。 实践过程中为了削减纯课堂授课课时，并强调学生自学习实力的培育，尝试采纳小班分组的教学形式，开展探讨教学14-15。教学过程中充分激励学生和老师、学生和学生之间进行互动，包括质疑，激发思想火花的碰撞。如“杆件的设计”章節，教学中未采纳传统的课堂教学模式，不再单纯地灌输设计理论和讲授教材中的例题，而是提出详细的设计要求，要求学生主动利用网络资源，主动找寻并探讨竹材作为结构材料的力学性能，依据其力学性能特点，结合桥面板结构

13、的受力特点，参考网络资源上现有的设计方案，提出自己的设计思想和方案。虽然在教学实践过程中，学生的方案通常采纳现有的桥面板形式，未形成创新，但通过学生的分工协作以及主动充分利用网络资源的主动学习，在梁和杆件强度设计和刚度设计思想方面，学生的材料力学理论联系实践实力和学问点综合理解深度方面有所提高。这样的课堂形式更为活泼，学生和老师之间的互动更为频繁，对老师了解并驾驭学生的对学问点的认知程度也有肯定的正面作用。 提高全英文材料力学教学实践中的试验环节，如新兴前沿演示试验的模块。另一方面，随着虚拟现实和仿真技术的迅猛发展，可充分利用我国在虚拟现实技术方面的优势，将学生眼中“枯燥”的材料力学试验，结合

14、虚拟现实和仿真技术，转化为佩戴虚拟现实眼镜即可操纵的“虚拟材料力学试验”。针对不同材料的力学性能，可结合仿真技术，使得学生在有限的空间和时间中可开展不同材料在不同载荷形式下的力学试验，这对提高学生的学习爱好以及提升学校的科研和教学国际影响力将有显著的帮助16-20。 四、结束语 高校国际化是当前各国高校办学的重要课题。高校国际化强调高校应与国际一流高校接轨，包括建立沟通与合作关系，开拓学校和学生的国际视野，拓宽高校的事业与境界，进而积累与提升国际学术声望，获得竞争优势，为学生供应更广袤的学习机会。全英文授课是高校国际化教化的必要手段。本文以北京理工高校已开展6年的材料力学全英文教学实践为例，就

15、教学大纲、教学内容和目的试验支配、教材选用及考核方式等方面进行梳理和探讨，通过与中文材料力学教学模式的广泛和全面的对比，提出全英文材料力学教学模式的优化和改进方案。 参 考 文 献 1 赵萬霞， 辛暖， 赵伟. 改进来华留学生教化 提升办学国际化水平J. 中国高等教化， 2003：43-44. 2 杨灿明， 张金林. 实践科学发展，提升教化国际化水平深化学习实践科学发展观调研报告C.中国高等教化学会外国留学生教化管理分会2022年学术研讨大会， 2022. 3 刘香露. 提上升校来华留学生教化服务质量策略分析J. 课程教化探讨， 2022：245. 4 徐瑾. 全英文教学探讨与实践M. 北京：

16、北京理工高校出版社， 2022. 5 糜长稳， 乔玲， 周志红，等. 材料力学双语教学探讨与实践J. 教化教学论坛， 2022：52-54. 6 单辉祖. R.C.Hibbeler编著Mechanics of Materials评介J. 力学与实践， 2022：94. 7 刘广彦. 基础力学课程全英文教学实践与探究J. 科技创新导报， 2022：127-129. 8 张云莲， 文献民. 土木工程专业课程全英文教学探讨J. 高等建筑教化， 2022：59-62. 9 林伯韬， 林青， 庞惠文. 石油工程专业材料力学全英文课程教学探究与实践J. 高校教化， 2022：77-79. 10 刘露， 沈

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