石油工程學(xué)科材料力學(xué)全英文課程的專業(yè)化與網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)

林伯韜 王琪琪 劉偉

[摘 要]文章介紹了中國石油大學(xué)（北京）本科生材料力學(xué)全英文課程2016-2017學(xué)年的專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。在專業(yè)化建設(shè)方面，結(jié)合石油工程行業(yè)特色提出了用工程實(shí)例闡明材料力學(xué)問題的教學(xué)思路；在網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)方面，結(jié)合課程網(wǎng)頁、微信公眾號、微信群三種方式加強(qiáng)與學(xué)生溝通和開展課外教學(xué)。實(shí)踐表明，通過引入專業(yè)實(shí)例能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和重視程度，增強(qiáng)其實(shí)踐能力；通過開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不僅可廣泛挖掘課外學(xué)習(xí)資源，還能增強(qiáng)學(xué)生用英文表達(dá)的自信心。文章基于專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化課程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合目前的國際化教學(xué)情況，進(jìn)一步提出了建設(shè)適合石油工程及相關(guān)專業(yè)的材料力學(xué)全英文慕課的三點(diǎn)措施。

[關(guān)鍵詞]石油工程；材料力學(xué)；全英文課程；專業(yè)化；網(wǎng)絡(luò)化

[中圖分類號] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）05-0068-03

一、引言

材料力學(xué)為國內(nèi)外工程力學(xué)、材料科學(xué)、土木工程和機(jī)械工程等眾多工科專業(yè)的核心課程之一，屬于重要的工學(xué)課程。在石油工程專業(yè)中，材料力學(xué)被廣泛運(yùn)用于地層巖石力學(xué)計(jì)算、鉆完井工程設(shè)計(jì)、鉆具力學(xué)行為評價(jià)等領(lǐng)域中，其重要性不言而喻。為了向中國石油石化企業(yè)提供滿足其海外能源戰(zhàn)略迫切需求的工程型人才，同時(shí)為學(xué)校逐年增加的石油工程專業(yè)留學(xué)生提供英文教育，全英文材料力學(xué)課程建設(shè)顯得尤為重要和迫切[1]。

根據(jù)教育部提出的高等教育“卓越化、國際化、研究型”的要求，建設(shè)國際化人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的基地，我校中國石油大學(xué)（北京）以培養(yǎng)符合石油企業(yè)海外業(yè)務(wù)所需要的國際化人才為導(dǎo)向，借鑒國外先進(jìn)的教育理念，探索構(gòu)建了國際化人才培養(yǎng)體系[2-5]；特別是通過大力引進(jìn)海外歸國博士，努力推進(jìn)英文教學(xué)，初步構(gòu)建了全英文教學(xué)體系。通過教師全英文啟發(fā)式互動(dòng)式講授、專題討論、學(xué)生自主調(diào)研、專家講座、過程化考核等方式，構(gòu)建與國際接軌的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法體系，使學(xué)生在掌握基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)研究能力，提高英語聽說讀寫水平。在此背景下石油工程學(xué)院自2014年起為石油工程、海洋油氣工程專業(yè)本科生開設(shè)材料力學(xué)全英文課，截止到2017年已連續(xù)開設(shè)了4年，取得良好的教學(xué)效果，年均評教位于全校近900門課程的前10%。

目前我校只是成功開設(shè)并建立了材料力學(xué)全英文課的教學(xué)體系，該體系還存在尚待完善之處，尤其是迫切需要針對我校石油工程學(xué)科的特點(diǎn)，加強(qiáng)該課程與石油工程學(xué)科的結(jié)合，爭取在有限的教學(xué)實(shí)踐中最大限度地滿足石油工程、海洋油氣工程專業(yè)的學(xué)生對材料力學(xué)的學(xué)習(xí)需求，在授課的同時(shí)建立并加深學(xué)生對材料力學(xué)和石油工程兩門學(xué)科的認(rèn)識(shí)和聯(lián)系。比如在教學(xué)內(nèi)容中增加石油行業(yè)的工程實(shí)例，結(jié)合工科類學(xué)科的特點(diǎn)，從現(xiàn)場實(shí)例出發(fā)，讓學(xué)生可以切實(shí)感受到該課程的工程意義，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)加深學(xué)生對材料力學(xué)知識(shí)點(diǎn)在石油行業(yè)中應(yīng)用的理解，培養(yǎng)學(xué)生在石油工程背景下解決問題的力學(xué)思維。同時(shí)，通過構(gòu)建開放式的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)，可進(jìn)一步拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，增強(qiáng)師生交流，豐富教學(xué)內(nèi)容，開拓學(xué)生的視野和提高學(xué)生的實(shí)踐能力[6-7]。基于以上現(xiàn)狀，筆者自2016年開始對建設(shè)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化的課程教學(xué)模式展開了深入探討。

二、材料力學(xué)全英文課程專業(yè)化建設(shè)

由于材料力學(xué)全英文課程采取全英文授課的教學(xué)模式，學(xué)生的語言功底淺，授課之初國內(nèi)學(xué)生普遍反映對課程內(nèi)容的理解有一定的難度[1]。到引入石油工程的實(shí)例講解時(shí)，由于專業(yè)詞匯的增加，課程內(nèi)容的難度也隨之增加。此外，相對于一些通識(shí)性課程，材料力學(xué)課程難度較高，學(xué)生需要付出大量的精力理解相關(guān)概念并掌握分析和計(jì)算方法。因此，需要根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容有計(jì)劃地引入少數(shù)具有代表性的、涉及材料力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的工程實(shí)例，在不影響學(xué)生學(xué)習(xí)本課程知識(shí)要點(diǎn)的同時(shí)，提高學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，使學(xué)生逐步適應(yīng)全英文課程與中文課程的不同之處，提高課程學(xué)習(xí)效率。針對此特色教學(xué)內(nèi)容，本文選取某陸上油氣鉆井平臺(tái)及井下結(jié)構(gòu)物的實(shí)例加以說明，如圖1所示[8]。

教學(xué)時(shí)授課教師先向?qū)W生簡要介紹陸上鉆井結(jié)構(gòu)物的典型架構(gòu)，包括井架和鉆柱兩大部分，而鉆柱又包含鉆桿、底部鉆具組合和鉆頭。其中，井架由若干鋼材桿件組成，每條桿承擔(dān)一定的壓力或拉力，對應(yīng)于材料力學(xué)里的桿件軸向拉伸/壓縮問題。鉆桿、底部鉆具組合均可簡化為圓柱狀，在鉆井過程中不斷旋轉(zhuǎn)同時(shí)受到上下兩端的扭矩，對應(yīng)于圓軸的扭轉(zhuǎn)變形問題。同時(shí)，若鉆頭遇地層阻力過大，鉆桿軸向加載過高，有可能產(chǎn)生壓杠失穩(wěn)的問題。由于上課學(xué)生處于剛上大二階段，對專業(yè)課程如鉆井工程的了解還不夠深入，介紹該工程實(shí)例時(shí)授課教師會(huì)采用中英文對照（如圖1）的方式展開，將工程實(shí)例簡化為材料力學(xué)構(gòu)件受力問題并進(jìn)行分析，再采用全英文的形式講解。授課教師從實(shí)例出發(fā)，逐步教導(dǎo)學(xué)生如何從實(shí)際工程中凝練出科學(xué)問題，運(yùn)用材料力學(xué)的理論和公式解答問題，最終回歸現(xiàn)場應(yīng)用——比如鉆桿在什么樣的施工條件下會(huì)因失穩(wěn)而造成時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失、如何設(shè)計(jì)鉆桿的楊氏模量、泊松比、屈服強(qiáng)度等材料參數(shù)以規(guī)避在某一特定工況下的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

此外，筆者還廣泛搜集國外石油工程院校材料力學(xué)的教學(xué)資料，嘗試建立了全英文版的石油工程領(lǐng)域材料力學(xué)理論與技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例庫，比如套管彎曲的撓度計(jì)算、油藏塊體的壓縮變形、抽油桿的受力分析等，設(shè)計(jì)帶石油工程背景的全英文練習(xí)題和試題。同時(shí)改進(jìn)教學(xué)課件，增加石油工程或地質(zhì)相關(guān)的力學(xué)問題描述等內(nèi)容，豐富課件的專業(yè)屬性，全方位實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與上課學(xué)生專業(yè)的緊密銜接。探索新的教學(xué)方法，比如在講解力學(xué)理論前播放一段石油工程事故的短視頻，引導(dǎo)學(xué)生討論為什么會(huì)發(fā)生這些事故，如何應(yīng)用力學(xué)知識(shí)防止其發(fā)生，由此引入力學(xué)理論的教學(xué)和探討。

通過以上教學(xué)方式的探索與改革，材料力學(xué)全英文課程的課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)有趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大為提高，得到了學(xué)生的一致好評。

三、材料力學(xué)全英文課程網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)

目前將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)已成為大學(xué)教育的普遍趨勢。為了緊跟教育發(fā)展步伐，同時(shí)適應(yīng)知識(shí)內(nèi)容的更新?lián)Q代，筆者嘗試通過課程的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)開辟第二教學(xué)課堂。目前的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段主要包括開設(shè)課程網(wǎng)頁、微信群、微信公眾號三種方式。由于本課程為全英文課，以上三種線上教學(xué)方式的語言以英文為主，強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的國際化。這三種方式的具體運(yùn)作模式如圖2所示。

從圖2可知，材料力學(xué)全英文課程的網(wǎng)絡(luò)化模式由該課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過同時(shí)運(yùn)營課程網(wǎng)頁、微信公眾號和微信群這三種方式來實(shí)現(xiàn)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)包括兩名授課教師，一名為主講教師，另一名為輔講教師，均擁有美國大學(xué)博士學(xué)位；同時(shí)還從研究生二年級中選取力學(xué)和英文基礎(chǔ)均出類拔萃的一名學(xué)生擔(dān)任該門課程的助教。在上述三種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式中，課程網(wǎng)頁和微信公眾號有部分交叉的內(nèi)容，以方便學(xué)生選擇在PC端或手機(jī)客戶端上瀏覽或下載。微信群為最活躍的交流平臺(tái)，教師可通過微信群實(shí)時(shí)發(fā)布通知和課堂反饋調(diào)查問卷，師生亦可不受時(shí)間地點(diǎn)限制完成習(xí)題及測驗(yàn)題的答疑，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地交流溝通，使課程學(xué)習(xí)不局限于課堂。課程網(wǎng)頁內(nèi)容主要包括授課教師與課程簡介、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體、各章節(jié)內(nèi)容的小測驗(yàn)；通過主頁介紹、課程章節(jié)、教學(xué)方法、教學(xué)條件、教學(xué)效果和參考教材六個(gè)界面來呈現(xiàn)。微信公眾號除了授課教師與課程簡介、課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體外，還增加了以英文呈現(xiàn)的材料力學(xué)課外資料和材料力學(xué)應(yīng)用在石油工程中的英文實(shí)例講解，以“課程講義”“信息之窗”“最新資訊”三個(gè)界面來呈現(xiàn)，做到至少每周更新一次信息資料并向上課學(xué)生推送，每日更新最新石油行業(yè)資訊，使學(xué)生及時(shí)了解行業(yè)動(dòng)態(tài)，拓寬專業(yè)視野。通過微信群這一渠道，教學(xué)團(tuán)隊(duì)可第一時(shí)間發(fā)布教學(xué)相關(guān)的通知，并可實(shí)時(shí)推送與材料力學(xué)理論、概念、方法相關(guān)的國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，發(fā)布的資料盡量以圖形、實(shí)例闡釋為主，力求生動(dòng)有趣、形象直觀。運(yùn)用微信群最重要的作用是教師、助教與學(xué)生的答疑環(huán)節(jié)可通過該渠道完成，比如有學(xué)生在微信群上提問習(xí)題或與課程內(nèi)容相關(guān)的問題，不但教師、助教可抽空解答，而且其他學(xué)生也可幫助解答，便于教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的溝通交流，這樣的答疑效率更高，學(xué)生的思維也更加發(fā)散。通過這種方式，學(xué)生能夠?qū)虒W(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出問題和建議，教師也能及時(shí)地給予解答和回復(fù)，加強(qiáng)師生網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)。

該門課程的上課學(xué)生群體不僅包括對英語興趣濃厚、英語底子好的中國學(xué)生，還包括來自“一帶一路”國家如俄羅斯、哈薩克斯坦、蒙古、肯尼亞、埃塞俄比亞等國的留學(xué)生。這些留學(xué)生的英語基礎(chǔ)普遍優(yōu)于普通中國學(xué)生。通過2016-2017學(xué)年的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能夠比較流利地使用英文與教師、助教進(jìn)行雙向交流，英語使用比例大于80%。我們同時(shí)發(fā)現(xiàn)一些中國學(xué)生在課堂上表達(dá)較含蓄，特別是用英文回答問題時(shí)表現(xiàn)得比較膽怯，但在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上卻能夠自信勇敢地用英文表達(dá)、交流。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的開設(shè)豐富了課程內(nèi)容，將英文教學(xué)滲透于一點(diǎn)一滴的網(wǎng)絡(luò)生活之中，學(xué)生在課余時(shí)間也可隨時(shí)隨地地進(jìn)行溝通交流，對課程內(nèi)容的理解更加透徹，提高了英文表達(dá)能力，增強(qiáng)了自信心，同時(shí)也加強(qiáng)了師生之間的交流。課程結(jié)束后，不少學(xué)生仍會(huì)在微信群和微信公眾平臺(tái)與老師進(jìn)行交流，真正實(shí)現(xiàn)了師生零距離溝通。

四、建設(shè)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化的國際性的材料力學(xué)全英文課程

近年來，慕課（MOOC）課堂席卷全球的高等教育，不僅促進(jìn)了世界范圍的知識(shí)分享，還為交叉學(xué)科的教與學(xué)創(chuàng)造了豐富的平臺(tái)和大量的機(jī)會(huì)[9-10]。經(jīng)過四年的材料力學(xué)全英文課程教學(xué)實(shí)踐，我們的教學(xué)團(tuán)隊(duì)已完成教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、課程教案及多媒體課件、課程網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，已充分具備創(chuàng)建材料力學(xué)全英文慕課的條件。同時(shí)，本課程的全英文屬性為推行國際化教學(xué)、建設(shè)國際性在線課程提供了天然渠道。然而，為適應(yīng)慕課的課程形態(tài)、教育模式和知識(shí)創(chuàng)新三個(gè)維度建設(shè)的要求[11]，推動(dòng)材料力學(xué)全英文課程的國際化教學(xué)，仍然需要采取以下三項(xiàng)改進(jìn)措施：一是對課程內(nèi)容進(jìn)行廣泛調(diào)研，嘗試編寫適合石油工程、海洋油氣工程及相關(guān)工科專業(yè)學(xué)生的教材或教案，適應(yīng)新形勢下的課程發(fā)展需要，緊跟國際教育發(fā)展步伐，傳播最前沿課程內(nèi)容。二是建議學(xué)校層面繼續(xù)推進(jìn)國際化路線，大力推行全英文課程建設(shè)，定期邀請國外專家指導(dǎo)提升教學(xué)質(zhì)量，以建設(shè)一流品牌課程為目標(biāo)，始終以學(xué)生發(fā)展為首要任務(wù)，推動(dòng)全英文課程優(yōu)化建設(shè)。三是推進(jìn)國際化人才培養(yǎng)模式，提升材料力學(xué)全英文課程的質(zhì)量，探索并總結(jié)全英文課程建設(shè)的示范性經(jīng)驗(yàn)，為其他全英文課程建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)。

五、結(jié)語

本文對近兩年來石油工程學(xué)科材料力學(xué)全英文課程專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)通過引入專業(yè)性的工程問題，不僅能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐能力，還可讓學(xué)生明白石油工程學(xué)科領(lǐng)域?qū)W習(xí)材料力學(xué)的重要性；通過開展多模式的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，可豐富課外教學(xué)溝通的渠道，開拓學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，塑造國際化的學(xué)習(xí)氛圍，增強(qiáng)中國學(xué)生英文表達(dá)的自信心。該課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)將在已有教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，嘗試搭建材料力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的可視化和網(wǎng)絡(luò)化的英文教學(xué)平臺(tái)，并計(jì)劃采用慕課形式向中外學(xué)生推廣。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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