雙語教學(xué)在采礦數(shù)值計算課程中的應(yīng)用

陳見行 張村

【摘要】采礦工程是中國礦業(yè)大學(xué)（北京）的優(yōu)勢專業(yè)，為了便于學(xué)生對與采礦相關(guān)的工程問題進(jìn)行計算和分析，本專業(yè)開設(shè)了《采礦數(shù)值分析方法及應(yīng)用》這門課程。本文作者作為該課程的授課教師，發(fā)現(xiàn)由于軟件是英文軟件且授課過程中會涉及大量英文單詞，所以提出采用雙語教學(xué)的方法對該課程進(jìn)行講解，既有利于學(xué)生掌握與該軟件相關(guān)的英語知識，又可以對該軟件進(jìn)行更加充分的學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)值分析;雙語教學(xué);軟件;手冊

【Abstract】Mining engineering is the superior major in the China University of Mining and Technology （Beijing）. To help students to calculate and analyse engineering problems related to mining engineering， this major sets the course of “Method and Application of Numerical Analysis”. As the teachers for this course， the authors find that the software is the English program. Therefore， during the teaching process， there are a number of English words involved. Then， it is proposed that the bilingual education method can be used in the teaching process. It is not only beneficial for students grasping the English related to the software， but also helpful for students to fully learn the software.

【Key words】numerical analysis; bilingual education; software; manual

【基金項目】本論文受到中國礦業(yè)大學(xué)（北京）本科教育教學(xué)改革與研究項目（項目編號：J190103）的資助。

【中圖分類號】G642 ;【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）07-0126-02

1.引言

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）采礦工程專業(yè)考慮到本科生在畢業(yè)之后或者進(jìn)入研究生階段的學(xué)習(xí)過程中，可能會涉及到采用數(shù)值計算對礦山開采問題進(jìn)行分析的需求。因此，本專業(yè)為本科生開設(shè)了《采礦數(shù)值分析方法及應(yīng)用》這門課程。利用該課程，對采礦工程專業(yè)較為相關(guān)的數(shù)值計算軟件進(jìn)行講解，讓本科生可以學(xué)習(xí)并應(yīng)用數(shù)值計算軟件，對礦山開采的過程進(jìn)行一些簡單的模擬，并對計算得到的結(jié)果進(jìn)行分析。

本文作者作為該課程的授課教師，發(fā)現(xiàn)所講授的數(shù)值計算軟件為美國Itasca公司所開發(fā)的FLAC3D。由于該軟件是由美國的商業(yè)公司所開發(fā)的，所以軟件的界面包括所使用的命令全部由英文撰寫[1，2]。在授課過程中，會出現(xiàn)大量的英文單詞，例如command， generate， initial等等。

因此，本文作者思考在授課過程中，可以考慮采用漢語和英語相結(jié)合的雙語教學(xué)的方法，一方面采用英語對FLAC3D軟件和授課過程中用到的命令進(jìn)行講授，另一方面采用漢語對命令的解釋、代碼的講解及結(jié)果的分析進(jìn)行講授。在該過程中，學(xué)生既可以對軟件的操作和相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，又可以對英語，甚至是數(shù)值分析領(lǐng)域的專業(yè)英語進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.采礦數(shù)值分析課程介紹

本門課程是對采礦工程專業(yè)地采方向大三的本科生開設(shè)的一門專業(yè)選修課。在該課程的學(xué)習(xí)過程中，授課教師著重對三維有限差分?jǐn)?shù)值計算軟件FLAC3D進(jìn)行講解，在講解過程中，主要對實體建模方法、常用的本構(gòu)模型和材料參數(shù)、模型邊界條件的確定、初始條件的設(shè)定、求解和后處理等章節(jié)進(jìn)行介紹。

在講解的過程中，授課教師會以某些與礦山開采相關(guān)的實例進(jìn)行講解。例如，在講到實體建模方法時，授課教師會以礦山直墻半圓拱巷道的建模過程為例，進(jìn)行講解和分析，從而可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到如何使用FLAC3D中的網(wǎng)格組合功能對采礦工程中遇到的一些復(fù)雜的模型進(jìn)行構(gòu)建;又例如，在講本構(gòu)模型和材料參數(shù)時，會以礦山開采過程中圓柱體礦柱的壓縮過程為例進(jìn)行模擬和分析，從而可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到如何使用FLAC3D對礦山開采過程中相關(guān)的一些問題進(jìn)行計算和分析。

除了對FLAC3D軟件進(jìn)行講解之外，授課教師還會對UDEC和PFC軟件進(jìn)行簡單的講解，其目的是讓學(xué)生對非連續(xù)介質(zhì)理論的數(shù)值計算軟件有所了解和認(rèn)識。從而可以讓學(xué)生基于FLAC3D的學(xué)習(xí)過程，自行對其它巖土工程領(lǐng)域的數(shù)值計算軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和使用。

3.采用雙語教學(xué)的原因分析

本文作者根據(jù)對該課程的授課經(jīng)驗，總結(jié)了本門課程可以采用雙語教學(xué)的原因，具體如下：

（1）軟件自身為英文軟件。

授課過程中所講授的數(shù)值計算軟件均為美國Itasca公司所開發(fā)的軟件，包括FLAC3D、UDEC和PFC。所以，軟件的操作界面全為英文[3，4]。與此同時，這幾款數(shù)值計算軟件，基本以“代碼驅(qū)動”模式運行。例如FLAC3D 3.0版本中，圖形用戶界面可以操作的內(nèi)容很少，從建模到運算再到后處理均使用代碼來完成。例如，為了完成對網(wǎng)格本構(gòu)模型的設(shè)置，需要使用“model”命令;為了完成對模型的繪制和輸出，需要使用“plot”命令;為了對模型的初始條件進(jìn)行設(shè)置，可以使用“initial”命令;為了自定義函數(shù)，可以使用“define”命令。這些命令均來自于英文單詞，因此，如果采用雙語教學(xué)的方法，既可以解釋這些單詞的本身含義，又可以讓學(xué)生知道這些單詞在數(shù)值計算軟件中的意義及其對應(yīng)的功能。

（2）軟件的手冊均為英文編寫。

本文課程目前選用的是中文教材。但本文作者在講授課程的同時，會建議學(xué)生可以進(jìn)一步參考FLAC3D軟件自身的英文手冊。在該手冊中，對FLAC3D的建模、參數(shù)賦值、計算求解、后處理甚至基礎(chǔ)原理均有較為詳實的講解。本科生直接參考英文手冊難度比較大，因為里面涉及到大量的專業(yè)術(shù)語。但是在參考中文教材的同時，對照參考英文手冊，可以快速而清晰地理解手冊中的內(nèi)容。由于軟件手冊是全英文編寫，讀者在閱讀英文手冊的同時，既可以接觸到數(shù)值計算領(lǐng)域的專業(yè)術(shù)語，又可以學(xué)習(xí)到英語寫作中的一些單詞或者詞組。因此，在授課過程中，以英文手冊中的內(nèi)容為基礎(chǔ)，采用雙語教學(xué)的方式進(jìn)行講解，可以讓學(xué)生對專業(yè)術(shù)語和基本的英文寫作都有所學(xué)習(xí)。

4.雙語教學(xué)應(yīng)用效果分析

基于以上的分析和探討，本文作者在對本課程的授課過程中，采用雙語教學(xué)的方式進(jìn)行講授。授課過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對最基本的命令進(jìn)行講解時，學(xué)生的反應(yīng)較好。例如，對“history”命令講解時，學(xué)生能很容易地理解到是采用該命令對計算過程中某些變量的數(shù)值進(jìn)行記錄和保存;再例如，對“solve”命令進(jìn)行講解時，學(xué)生也可以很容易地理解到是對模型進(jìn)行計算和求解。對于原因，本文作者推測是因為這些比較簡單的單詞，學(xué)生們從中學(xué)時代就已經(jīng)學(xué)習(xí)了，因此有了對單詞本身的理解，再理解其在數(shù)值計算軟件中的操作過程和應(yīng)用就比較容易了。

但是采用雙語教學(xué)對一些稍微復(fù)雜的命令或關(guān)鍵字講解時，學(xué)生在理解方面稍有困難。例如，對關(guān)鍵字“contour”進(jìn)行講解時，一些同學(xué)由于英文單詞儲備不夠，導(dǎo)致對該單詞本身的含義了解不甚清楚。因此，對該單詞講解其在數(shù)值計算軟件中的應(yīng)用時，部分同學(xué)出現(xiàn)了理解困難的情況。

因此，本文作者建議在進(jìn)行下一步雙語教學(xué)推廣過程中，可以讓學(xué)生們對本軟件常用到的英文命令和關(guān)鍵字進(jìn)行單詞

學(xué)習(xí)和記憶。這樣有助于學(xué)生們掌握一定的詞匯儲備，從而更容易地對后續(xù)課程內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。

5.結(jié)論

本文作者通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)授課中所講授的軟件是由美國Itasca公司所開發(fā)的商業(yè)數(shù)值計算軟件。該軟件的界面全為英文，在使用軟件的過程中，所需要的命令、關(guān)鍵字等代碼也均為英文。同時，考慮到軟件對應(yīng)的英文手冊也為英文抒寫，因此本文作者提出可以采用漢語和英語相結(jié)合的方法，基于雙語教學(xué)，對該課程進(jìn)行講授。

作者以本課程為例，進(jìn)行了雙語課程的實踐，結(jié)果表明對于簡單的命令和關(guān)鍵字，學(xué)生理解效果較好。但是對于略有難度或者略微復(fù)雜的命令和關(guān)鍵字，部分學(xué)生出現(xiàn)了理解困難的情況。因此，本文作者建議，在進(jìn)行后續(xù)的雙語課程教學(xué)前，可以先讓學(xué)生們對本軟件常用的英文命令和關(guān)鍵字進(jìn)行單詞學(xué)習(xí)和記憶，從而有一定詞匯儲備后再進(jìn)行后續(xù)的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭文斌.FLAC 3D實用教程[M].機械工業(yè)出版社：北京.1-20.

[2]張村，趙毅鑫，陳見行.采礦工程本科數(shù)值計算分析課程的教學(xué)方法探討——以FLAC3D課程教學(xué)為例[J].課程教學(xué)，2019（16）：85-87.

[3]張軍輝，管偉明，陳輝，陳浩，錢京，杜康.由《FLAC3D》課程談提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的教學(xué)改進(jìn)方法[J].教育現(xiàn)代化，2019（45）：62-64.

[4]陳建峰，陳寶成，石振明，沈明榮.巖石地下工程數(shù)字教學(xué)平臺建設(shè)[J].高等建筑教育，2014（6）：142-146.

作者簡介：

陳見行（1989.3-），男，漢族，山東濟寧人，博士，講師，主要研究方向為巖石力學(xué)以及巷道支護(hù)。