水利水电工程专业建筑材料全英文教学实践与思考

水利水电工程专业建筑材料全英文教学实践与思考【摘要】文章从水利水电工程专业本科生教学特点出发，分析了目前面临的水利水电国际化工程设计、施工以及该领域科学研究的特点，强调了水利水电工程专业全英文教学的必要性，并结合作者在水利水电工程专业本科生建筑材料课程全英文教学过程中的实践体验，对建筑材料全英文课程教学实践过程进行了细致分析和总结，为今后水利水电工程学科建筑材料全英文教学进一步提高教学质量和适应时代发展需求提供教学思考。【关键词】建筑材料；水利水电工程；全英文教学；创新第12页共12页 经济全球化已成为社会发展的必然趋势，科技以及工程建设的国际合作化推动了人才的国际化，这不仅限于国际化人才争夺与使用，更重要的是国际化专业人才的培养。美国、日本、欧洲等发达地区之所以社会与科技领域始终保持不断涌现的创新活力，很重要一点就归因于其全球化视野下的科技人才培养与引进策略。我国自改革开放以来，一直保持着经济的高速发展，主要得益于改革开放初期的人口红利，主要体现在劳动力成本较低（劳动密集型产业较多）的优势；而如今，之前的人口红利优势已经不复存在，我们面临着新的挑战，如何在激烈的国际竞争中仍然保持我们经济发展与社会发展的活力与发展动力，就需要从科技水平、先进技术等方面入手，参与乃至领跑国际科技领域，摒弃以往完全依靠劳动密集型产业来推动社会经济发展的模式，转变到依靠科技水平的轨道上来，而这需要在培养国际化工程技术人才、科研人才、管理人才等各方面花大力气，需要有一个持续的工作才能产生效果。对于水利水电工程领域而言，我们国家的大量大型水电资源（主要集中在西南地区）已开发或已规划完毕，今后大量的水利工程设计、施工、监理企业将不得不面临着“走出去”的那一步（已经有很多企业已在国际市场中参与竞争，如东南亚、非洲、南美等地）。水利水电工程国际经营规模持续扩大、经营层次进一步提高、国际市场范围不断扩大、国外工程项目履约情况、经济效益良好，吸引了大量水利水电施工企业走出去，例如，水电建设集团公司等一批较大型的水电施工承包单位是中国水电产业“走出去”的排头兵，自1999年以来连续进入全球最大225家国际承包商行列。第12页共12页 因此，对于培养水利水电工程行业专业性人才的高等学校（如武汉大学）而言，也需要逐步转变自身的培养目标定位，必须下大决心，花大气力培养国际化工程技术人才与科研人才。在新的历史阶段，高校仍是水利工程后备人才培养的主要阵地，同时，在水利工程科技人才国际化培养，特别是高端科研人才国际化方面，水利科研机构具有独特的优势，肩负着历史的重任，高校与水利工程科研机构相互学习，在优势互补的基础上发挥各自特长，为我国水利水电工程学科的可持续发展奠定人才基础。所以，高校在水利水电工程学科的发展过程中也需要在课程建设规划时形成国际化视野。科研人才国际化培养是实现新跨越的必由之路，也是适应水利科技发展，培养水利专业人才的必然选择。第12页共12页 建筑材料在其他工程专业领域，如土木工程、交通工程等均有相关双语教学实践的开展，也取得了较好的效果，但截至目前，国内高校中尚未发现有建筑材料全英文教学的报道。建筑材料也是水利水电专业人才培养中最重要的一门专业基础课程，该课程不仅是学生今后从事水利水电工程设计、施工和监理等工作的必备基础，也是学习水工钢筋混凝土结构、水利水电工程施工等后续相关专业课程的前提。而建筑材料这门课程具有很多与其他课程不同的地方，如：（1）课程涉及内容多、学科广，包含了水泥、砂浆、混凝土、钢材、石材、沥青等各种建设工程领域所涉及到的建筑材料品种，并涉及到力学、化学、物理等各基础学科的大量知识点，是一门交叉学科特性明显的课程；（2）材料新技术、新产品革新与更新快，教材的修订速度有限，无法及时将革新的技术与出现的新材料修订到教材中；且规范与标准的修订也存在时效性问题，而教材中往往也在这方面存在滞后性；（3）涉及的规范与标准较多，材料的各种性能与规范和标准之间的关系需要特别注意。从这些特点上来看，内容繁杂，知识点多，记忆内容较多，而在这些特点的基础上，全英文教学又带来了语言上的难度，不仅在教学上带来一定的难度，同时学生在理解上也需要花更多的精力与时间。武汉大学水利水电学院从2009年开始在水利水电工程专业开设全英文班教学，除部分基础必修课外，专业基础课和专业课均采用全英文教学。建筑材料课程作为一门主干专业基础课，设置在大学三年级的第一学期，在基础课程（高等数学等）、基本力学课程（如材料力学、理论力学）完成之后开展，并作为钢筋混凝土结构、水利水电施工等其他专业课程开始的一个基础。武汉大学水利水电学院建筑材料教研室承担了该门课程的教学，经历了初期的直接聘请国外高校教师来华授课，到后期本专业教师经过培训和学习后讲授课程的艰难过程。经过近些年的教学实践与不断总结，我们得到教学过程中的一些经验与体会。一、授课对象分析及教学概况由于建筑材料课程具有知识点涉及范围广、学科间跨度大、基本概念多等特点，结合全英文教学的特点，就更加需要学生具备良好的外语基础，以适应在较多专业基础知识的前提下对全英文条件下概念的准确理解。在开设本课程前，学生已系统学习了高等数学、材料力学等基础课程以及专业基础课程，这是建筑材料课程学习的前提条件。本课程针对的是水利水电工程专业本科生三年级第一个学期的学生，该阶段的学生已系统学习了数学、物理、力学等基础课程，并且该全英文班还经过了两年多的英文强化训练，可以适应建筑材料课程全英文教学过程。由于多年来教学改革与学分制改革的结果，建筑材料课程课时已压缩至36学时，即使中文授课也不能将教材上所有内容全面教授；因此，在学时分配上，对于混凝土（concrete）、水泥（cement）、钢材（steel）、沥青（bitumen）等主要建筑材料做详细讲解，对于石膏与石灰（gypsumandlime）、石材（stone）、聚合物材料（polymer）、其他功能材料（functional第12页共12页 materials）等其他类建筑材料做简要讲解，充分发挥学生自主学习的主观能动性，强调课后自学的作用。在试验教学方面，由于只有6个学时的试验学时，因此，主要强调的是对学生创新性的培养，我们在试验设计中也强调了运用所学知识对材料进行科学设计的理念，开展了一些创新性试验教学，这在第3节中将做介绍。整个课程以“建筑材料的组成（composition）——结构（structure）——性能（property）”之间的关系为主线，注重知识的基本概念、重点、难点和方法论的讲授；注重教学内容和主题的不断更新和扩展，在课程中穿插建筑材料学科的发展前沿和动态，培养学生的学习兴趣和创新意识。二、培养目标每一门课程的开设，都有其培养的目标和期望达到的效果。由于水利水电工程专业全英文班的定位在培养水利水电工程专业国际化的专门人才和具有国际化视野的科学研究人才，我们认为其国际化主要内涵有两个方面的，其一是为工程界培养合格的并且有竞争力的水利水电工程设计、施工以及监理的专门人才，可以为我国大型水利水电工程企业参与国际竞争提供人才储备；其二是为我国水利水电专业培养国际化的科学技术人才，从科学技术进步的角度为我国水利水电工程专业培养优秀的科研人才，以保证我国水利水电工程专业的可持续化发展。从这两方面考虑，作为建筑材料全英文课程的教学，我们在教学过程中有以下两个方面的主要感受与体会：第12页共12页 （一）作为科学研究的目标，全英文班的学生从选拔时开始就作为精英化教育来培养，如果学生个人意愿是将来从事水利水电专业的科学研究工作，则需要学生在平时学习过程中扎实掌握基本概念，在深度上有较多体现；同时，需要任课教师在教学中潜移默化地激发学生的科研兴趣，从本科生专业基础的学习就开始培养学生从事科学研究的兴趣与热情。（二）作为水利水电工程国际工程总承包的培养目标，则需要学生掌握建筑材料课程中的基本概念、国内外相关建筑材料试验标准与规范、施工规范等的对比、建筑材料基本概念的中英文对照叙述方式等，要求在教学内容上体现在知识点的广度上，强调学生的知识面宽度。鉴于以上两点考虑，我们试图在建筑材料全英文教学过程保持科研性与工程应用性二者的平衡关系，既强调本课程在水利水电工程中的实用性，也在实用性过程中穿插国际上本领域的最新研究成果与研究思路，培养学生在科研创新方面的能力与热情。三、学习材料的选择与获取第12页共12页 建筑材料具有涉及学科领域广、内容繁杂等特点，但大多数的教材总体上是一致的，基本会涉及到材料的基本性质、气硬性胶凝材料（石灰与石膏）、水硬性胶凝材料（水泥）、混凝土、砂浆及砌体材料、沥青及沥青混合料、建筑钢材、功能性建筑材料等主要部分，且材料的基本性质、水泥、混凝土、建筑钢材是几乎所有建筑材料教材编写时的重点内容，也是我们工程应用领域最常接触的建筑材料种类。各教材只是在内容编排与语言叙述上有所差别，但这种差别最终影响学生对内容的理解也是较明显的。因此，选择一本或几本好的参考资料是学好一门全英文课程的必要前提。此外，建筑材料本身新技术、新进展涌现较快，所以在学好经典教材的同时，需要对这一学科领域的新知识学会主动获取，从文献材料中对基本概念与常识进行必要的补充，以培养学生在科研创新方面的初步能力。鉴于这些考虑，我们在全英文教学过程中，除了经典教材的选择之外，也在课堂上潜移默化地介绍建筑材料领域科学研究常用的期刊杂志，并传授简单的文献检索与阅读的方法，以培养潜在对科学研究感兴趣的学生之科研热情，为水利水电工程领域专业性人才的可持续发展提供基础。（一）外文教材选择国外建筑材料类的教材较多，有概括类的（即所有建筑材料都包含在内，如J.M.Illston等人编写的ConstructionMaterials：theirnatureandbehaviour；R.K.Dhir等人编写的CivilEngineeringMaterials），也有专门类的（即介绍某一类建筑材料或某一种建筑材料，如P.K.Mehta主编的ConcreteStructure，PropertiesandMaterials），考虑到本科生阶段以基础教育为主，我们主要选择概括类的教材，即包含大部分建筑材料，且以基本知识讲解为主，不针对某一材料深入探讨。考虑到全英文教学过程的特点，我们要在教材上也尽量体现英语思维方式与中文思维方式的不同，即在介绍理论体系之前，先提出问题，以及解决问题的分析方法和方案，最后才给出该部分内容的总结。在综合比对了国外的优秀英文教材后，我们最终选择了两本教材作为教学参考书，一本为DomoneandJohnIllston主编的ConstructionMaterials-Theirnatureandbehavior（4thedition），另一本为J.F.Young，S.Mindess，第12页共12页 R.J.Gray和A.Bentur主编的TheScienceandTechnologyofCivilEngineeringMaterials，这两本教材都很好地体现了上述特点。（二）英文文献获取为了让学生在学习建筑材料的过程，培养必要的科研素养和科研兴趣，主要是在授课过程中介绍图书馆可以利用的主要图书馆数据库，帮助他们开始学会使用学校的资源来进行自己感兴趣的科研活动。例如爱思维尔（Elsevier）数据库中的CementandConcreteResearch、CementandConcreteComposites、ConstructionandBuildingMaterials、JournalofConstructionalSteelResearch等，Springer数据库中的MaterialsandStructures，ASCE旗下的JournalofMaterialsinCivilEngineering，ACI旗下的ACIJournalofMaterials、ACIJournalofStructures等这些建筑材料科学领域主流的期刊杂志。让学生今早接触这些，是为了培养目标中提到的国际化视野的一个重要内容。让学生在学习课程中书本知识的同时，与时俱进地了解本学科领域一些领先的科学、技术问题，让他们在学习的过程中逐步建立起研究是思路和想法，对于学生今后职业生涯的选择也是一个引领，既适应我们培养国际化高级工程技术人才的需求，也适应我们培养国际化科研人才的需要。（三）标准及规范的比对第12页共12页 由于很多建筑材料领域的规范在相关的术语表述、单位制、相关规定等方面存在一些区别，要在教学过程中提醒学生注意建筑材料相关国内外规范的对比。在课堂上主要介绍我国主要规范（如GB、JC、JCJ等国标规范、行业规范以及地方标准等），并针对其中某些条款与国外相关规范（如美国ASTM规范，英国BS规范等）进行比对，以让学生了解各国规范之间的差异与联系。例如，最简单的混凝土抗压强度的试验与表征问题，在我国规范中采用的是立方体抗压强度，而美国规范中则是采用圆柱体抗压强度，二者之间是存在一定区别的，要让学生学会如何去区分这些不同。因此，在教学过程中让学生学会如何查阅规范，寻根溯源，比较规范，学会举一反三。四、教学过程体会（一）课堂教学1.关键专业词汇讲解。由于建筑材料课程涉及的内容繁杂、学科领域较多、材料类型也很纷繁，所以其中涉及的专业词汇也很多，且规律性不强。因此，我们在每一章开始讲解前，将其中每一章将要涉及到的专业词汇作一汇总，提前让学生进行预习，防止在课程讲解过程中造成学生的理解障碍。从教学效果来看，这一方式取得了较好的成效，不仅保证了教学过程的流畅性，也极大地增加了学生的专业词汇量，学生也比较容易接受这种教学过程。2.主要概念引经据典。建筑材料在工程中的正确选择及使用是事关工程质量与寿命的关键所在，要在课堂教学中让学生明白这一点，可以在教学过程中讲解事故案例，以加深学生对材料选择与使用的重要性认识。例如，在讲解聚合物材料的防火性能时，可以适当例举一些工程由于防火材料选择不当而造成失火的例子（2010年上海静安区的11.15火灾案），以加深学生对材料使用性能的认识。第12页共12页 3.材料性能与规范相结合。以“建筑材料的组成——结构——性能”的脉络进行每一种建筑材料的讲解，同时结合规范的相关规定解释材料在使用过程中需特别注意的一些问题，增强学生的工程应用概念。要从根本上让学生明白规范的意义，以及依据规范进行设计、施工和监理的重要性。但同时也要让学生明白规范条款的来源，不能将规范“学死”。4.课堂氛围。在课堂教学过程中穿插互动式教学。在一些关键点上保持和学生之间要有对话和交流，同时要求学生对老师提出的问题要有响应。在教学过程中不同阶段能够启发学生思考问题。5.多媒体利用。借助多媒体动画、工程录像等直观形式，播放钢材加工、水泥生产、混凝土加工、运输到施工现场等过程，同时配合课堂上全英文讲解，对于理解枯燥的原理、工艺以及生产过程有很好的辅助作用。力争在课堂上也大大提高学生对于建筑材料的感官认识和学习兴趣，加深对课程学习内容的理解。（二）实验教学课程负责人改革试验创新模式，在有限的试验课时内，设计了冰飞盘（ice-Frisbee）模型试验，创新了试验教学模式。在该试验环节，要求学生在课余通过各种方式增加冰飞盘的韧性，最后通过冲击试验方法对采用各种不同的方法改善冰飞碟抗冲击能力后的样品进行测试，深受学生喜欢，取得了很好的效果。在没有教师提示的前提下，很多学生想到了采用纤维增强的方式对冰飞盘进行了增韧处理，说明好的创新试验教学是可以激发学生的创造力的。第12页共12页 （三）测试方法建筑材料全英文教学整个课程考核强调过程控制，分别采用课堂小测验（quiz，20%）、期中考试（midexam，20%）、试验（project，10%）、期末考试（finalexam，50%）四个环节进行，保持课程学习过程的紧凑性，时刻把握学生的学习状态过程，必要时作相应调整。五、结语本文针对水利水电工程专业面临国际化设计、施工、监理以及科研的需要，分析了水利水电工程专业本科生中开展建筑材料课程全英文教学的必要性，并结合作者近年来在教学过程中的经验与体会，总结了在建筑材料全英文教学过程中对教材选择、引导学生获取前沿文献资料、课堂教学过程设计、试验设计以及考核方式等方面的一些体会、经验和思考，旨在进一步提高建筑材料课程全英文教学的质量以及为本课程全英文教学的实践提供一些新思路。参考文献[1]杨道富，王保田，杨鹏，杨明庆，张艳玲.水利教育国际化若干问题研究[J].黄河水利职业技术学院院报，2008，20（1）.[2]张建伟.水利水电工程专业双语教学理论与实践[J].科技情报开发与经济，2010，20（3）.[3]张云莲，文献民.土木工程专业课程全英文教学探讨[J].高等建筑教育，2013，22（4）.[4]李悦，周孝军.土木工程材料教学方法探讨[J].土木建筑教育改革理论与实践，2009，11.第12页共12页 [5]李九苏，戴聆春.土木工程材料双语教学改革浅析[J].湖南科技学院院报，2006，27（11）.[6]元强.土木工程材料课程双语教学的探讨[J].科教文汇，2012，7.第12页共12页