自动化专业电路课程双语教学实践

摘要:本文介绍了武汉大学动力与机械学院自动化系(以下简称“我系”)在电路课程双语教学中的一些选择和做法,包括教材选择、授课内容选择、授课方式选择、教学方法等,对电路课程双语教学效果评估提出了一些原则和方法。文中还指出了电路课程在整个教学计划中的承接作用。教学效果分析表明,电路课程的双语教学效果良好,提高了学生对英语和专业知识综合运用的能力。文中介绍的电路课程双语教学改革实践经验,有助于提高该课程的双语教学水平,并为其他课程双语教学提供了借鉴。

关键词:双语教学;电路;高等教育;教学改革

作者简介:专祥涛(1975-),男,湖北孝感人,武汉大学动力与机械学院,副教授,工学博士,主要研究方向:电路和控制方面的教学与科研;郑贵林(1963-),男,山西太原人,武汉大学动力与机械学院,教授,工学博士,主要研究方向:测控系统研究。(湖北 武汉 430072)

双语教学在我国的发展最早可以追溯到民国时期,当时的北京大学等采用了该种教学方式。[1]该时期的双语教学实际上已经是很深的层次了:采用外文原版教材,聘请外国人或者精通外文的教师授课,这种双语教学模式为中国培养了很多学贯中西的人才。在解放初期也曾采用以俄语为第二大语种的双语教育,在较短的时间内培养了一批通晓俄语的专业人才。

面对世界经济全球化的深入发展和21世纪对人才素质的要求,我国高校越来越重视开展部分课程双语教学。我国教育部于2001年出台了《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(教高[2001]4号),明确要求高校要积极开展双语教学实践。文件指出了新时期高校开展双语教学的目的和意义:“按照‘教育面向现代化、面向世界、面向未来’的要求,为适应经济全球化和科技革命的挑战,本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。”各高校也纷纷开展了双语教学实践,在电路课程上,也有部分高校开始了双语教学,并取得了可喜的成绩。[2-7]

电路或者电路分析课程是电类各专业的技术基础课,该课程理论严密、逻辑性强,有广阔的工程背景。对电路课程开展双语教学,采用原版英文教材,吸收国外先进的教学内容和理论体系,使学生不仅掌握电路课程的基本内容,同时可以扩大学生视野,提高英语综合应用能力,培养学生用英语思考、用英语解决问题的能力。

本文介绍了我系在电路课程双语教学中的一些选择和做法,包括教材选择、授课内容选择、授课方式选择、教学方法等,对电路课程双语教学效果评估提出了一些原则和方法。文章强调了电路课程在整个教学计划中的承接作用。教学效果分析表明,电路课程的双语教学效果良好,提高了学生对英语和专业知识综合运用的能力。文中介绍的电路课程双语教学改革实践情况,有助于提高该课程的双语教学水平,并为其他课程双语教学提供了借鉴。

一、电路双语教学的内容

按照大纲要求,电路课程的教学内容包括电路模型和电路定律、电阻电路的分析、正弦稳态分析(单相电路和三相电路)、非正弦周期电流电路、线性动态电路的时域分析、线性动态电路的复频域分析、网络方程的矩阵形式、二端口网络、分布参数电路。

所选电路课程双语教材《Electric Circuits》的主要内容有:电路元件和电路基本定律、简单电阻电路及其应用、电阻电路的分析方法、运算放大器、一阶电路和简单二阶电路的时域分析、正弦稳态分析(单相和三相平衡电路)、Laplace变换及其在电路分析中的应用、傅立叶级数和傅立叶变换及其在电路分析中的应用、无源滤波器和有源滤波器、双端口网络等。

从上述分析可以看出,大纲和选用教材大部分还是一致的,但是还是有些差异,有些大纲要求的,教材没有介绍,如分布参数电路。有些教材有的,大纲没有要求,如运算放大器。

文献指出,[8-14]课程的改革也要适应形势发展的需要,适合各专业培养目标的变化。

在双语教学课程中,因为采用双语教学,师生交流的效率有所降低,因此,传统的教学学时显得比较紧迫。结合本专业对电路理论的要求和所选教材的特点,我们实施双语教学的内容包括:基本电路元件和电路定律、简单电阻电路及其应用、电阻电路的分析、运算放大器、一阶和二阶电路的时域分析、正弦稳态分析(单相电路和三相平衡电路)、Laplace变换及电路的复频域分析、无源滤波器和有源滤波器、双端口网络。

二、电路双语教学的方法

目前国内的双语课程教学大体上可以分为三种模式。

第一种模式以介绍专业术语外文表达为主要特征,主要通过介绍外文的专业术语,让学生了解其内涵并深化对相关含义的理解。该类教学模式,教材可采用外文教材,同时授课教师需要指定一定的中外文对照的参考资料,保障足够的英文课程资料的阅读量。

第二种模式是中文和外文同时为授课语言,教师讲课时交替使用中外文。重要的关键词和常用语如相量法、阶跃响应和耦合电感的表达等,在上课时教师必须用外语讲述,让学生学会如何用外文来表达和分析具体电路。但是对于难以理解的内容,应借助汉语加以适当引导,帮助学生分析思考。课堂上中文和外文授课比例大体上为30%和70%。

第三种模式是完全双语教学模式。在这种模式下学生适应了双语教学模式和熟练掌握专业的外文用词习惯后,能够自主地用外文思考、分析、解决问题。教师全部用外文授课和板书,积极鼓励学生用外文来思考和回答问题。

在我们的教学实践中,首先优先采用第二模式,外文为英文。在聘请外籍教师讲授课程时,曾经尝试采用完全双语教学模式,但是从学生跟踪调查和座谈来看,除少数基础好的学生能完全消化课堂授课内容外,大部分还是存在一些障碍。后经过仔细考虑和参考学生的意见,基本上采用第二模式。在该种模式下,学生的学习效果和反馈调查结果都不错。

电路双语教学采用多媒体教学,授课教师精心准备电子教案和课堂幻灯片。这点非常重要。本科生在学习本课程前,除了英语课程课本外,学生很少接触或者深读英文书籍,尤其是像《Electric Circuits》这么厚近1000页的专业书籍,因此开始接触教材时容易产生畏难情绪,影响后续学习。其次,我们所选教材在各个内容上讲授都非常详细,这种教材对于英文阅读能力强的学生还好,对于那些英文阅读能力不太好的学生来说,有些吃力,并且不容易抓住重点。因此授课教师需要将教材内容浓缩精华,提炼并用幻灯片展示和讲解。

授课同时辅助黑板板书。仅用幻灯片,一些很重要的推导和例题求解过程很容易一带而过,难以留下深刻的印象。这点可以通过黑板板书加以弥补,而且基本上在板书的过程中,能让学生参与,促进师生间的互动,加深理解。

教学方法上,考虑到学生长时间听英文容易感到枯燥,尤其是在三节课连上的时候,很容易疲劳。除了根据教材选取一些有吸引力的实例来调动学生的情绪外,还采取补充一些实际生活中的应用、课堂小练习、课堂习题课等多种形式,提高学生在教学过程中的参与程度和思维活动频率,加深对授课内容的理解,提高学习兴趣。

电路是一门操作性很强的课程,必要的练习是非常重要的,[15]因此结合所选教材的章节习题,布置学生完成部分课后习题也很有必要。通过习题,提高学生对知识的理解和应用能力。教师通过批改学生的作业,能够了解学生对知识点的掌握程度和课堂学习的效果,尤其是双语教学时学生的接受能力,适时调整教学进度和教学方法,促进电路课程的授课效果。

三、课程联系

在学习电路课程前,学生基本上已经了解了部分电方面的理论知识和感性认识。理论认识主要来源于中学学习的电学基础和大学物理所学的电磁场等知识。感性认识如日常使用的电灯、电视、电话等。因此在授课时需要加强学生对以前知识的回忆和巩固,并与现在所学内容对比,深化对电路课程内容的理解。

比如,在讲授电路关联方向时,要说明为什么要给定关联参考方向。告诉学生以前所学习的关于电路计算没有关联参考方向是B级的知识,而我们现在学习的关联参考方向分析电路是A级别的知识,属于比较高级的知识(Adult level vs. Baby level,成人水平vs婴儿水平)。此外电路分析方法上也进行对比教学,从而提高学生学习的成就感,不会认为是复习过去的知识,或者认为没有什么用(用以前的知识也能解决)。

此外,在授课过程中,还强调与前续课程之间的联系,尤其是高等数学的知识。比如在推导功率传输最大条件时,复习数学中函数取极值条件,又如,在讲授电路暂态和稳态电路时,先复习微分方程的解法包括在二类激励(零、非零常数和三角函数)作用下非齐次方程的求解。从表1可以看出它们之间的密切关系。通过讲解这种关系,有助于学生理解电路计算的实质,并帮助他们理解高等数学的内容。

通过这种讲解,能够加深学生对所学内容与前续课程的联系,提高学习的兴趣,并能够起到简化电路方程求解推导过程,而且可以做到举一反三的效果。比如在讲授二阶电路时,因为有了上述的知识,在所求解电路即使不是课本上给定的两类RLC电路时,学生也能求解。为后面学习滤波器铺垫了基础,也为学习后续课程埋下了伏笔。

授课过程中适时插入电路课程与后续课程的关系,[16]或者与实际科研项目的联系,能够提高学生的求知欲。比如,在讲授一阶电路和二阶电路时,介绍自动控制原理课程中的相关内容,能为他们今后学习自动控制原理提供物理的模型基础。在讲授正弦稳态电路功率计算过程中,将电容和电感的无功时间曲线对比,并结合理解电力线路存在阻抗的事实,讲述无功补偿的必要性和原理,能够提高学生学习思考并探索的欲求。

总的来说,作为一门重要的专业基础课,在课程授课过程中,需要强调本课程与前续课程和后续课程之间的联系,提高学生对本专业和本课程的认识,提升学习兴趣,促进学习效果。

四、电路双语教学效果评估

教学评估本身是一个很复杂的命题。但是教学评估的标准对象很清楚,那就是学生,包括学生的课堂学习效果、在校电路知识应用效果和今后的职业应用水平。因此,这个评价是一个长期的过程。但是,从课堂授课期间学生的学习效果和表现,也应该能看出部分效果。笔者认为,主要可以通过下列几个方面进行评价:

(1)课堂授课效果。这点主要通过课堂小练习、提问、调研和座谈等方式了解。

(2)所学知识的应用能力。这点从课后习题的完成情况和测验考试成绩了解。

(3)对知识的表达能力(中英文)。这点从课堂提问回答、听课注意度、学生作业完成情况等了解。

在我系电路课程双语教学过程中,从课堂小练习来看,学生当堂学习的效果还不错,绝大部分学生都能按时完成。深入学生中调查、座谈和从学生对授课的评价来看,学生对双语教学的授课已经习惯,教学方式也都认同。大部分学生基本上能够用英文完成所布置的课后作业,从结果来看,完成的正确率也很高,基本上理解了授课内容。课堂回答问题也比较活跃,能够熟练地运用电路专业术语表达。

从课程考核成绩来看,效果也是不错的。图1为我系2008级学生的考试成绩分布图。

五、小结

对电路课程的双语教学进行实践和探讨是非常必要的,对于提高本课程双语教学水平和促进其他课程的双语教学都有借鉴意义。

本文讲述了我系开展电路课程双语教学过程中的一些思考和实践方法。实践表明该课程双语教学是比较成功的。同时我们也面临着一些困难,比较突出的是助教缺位的问题。尽管授课教师投入大量的精力用于课堂教学和课后批改作业、答疑等,由于没有实行国外的Tutor(助教)制度,学生作业没有办法及时批阅完成,这种时间滞后影响到教学内容和方式的及时改进。建议能够在实行双语教学的基础课程上引入国外流行的Tutor制度,减轻授课教师的负担,提高双语教学的授课水平。

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(责任编辑:麻剑飞)