工科物理实验双语教学探讨*

2013-03-19黄尚永

物理通报 2013年10期

黄尚永

(北京建筑大学理学院北京 102612 )

物理实验和外语都是理工科专业学生极其重要的基础课程.在物理实验中进行双语教学，对提高学生的实践动手能力和外语应用水平都具有重要意义，有利于综合素质的提升.近些年来,多所学校在这方面进行了有益的尝试，讨论了实施过程中遇到的一些问题，也积累了一定的经验.

我校从2012年起首次在给水排水专业招收了一个“2+2”的试点班级，该班级前两年在本校学习基础课程，后两年到美国奥本大学继续深造.前两年的课程都采用双语教学，包括于大二开设的物理实验.如何定位物理实验双语教学，开展物理实验双语教学又面临哪些问题，如何解决这些问题并选择结合实际的教学模式，以使学生获取最大收益，是我们今后一段时期的工作任务，本文将结合这些问题展开讨论.

1 物理实验双语教学的定位

文献[1～5]等都在开篇讨论了双语教学的必要性、可行性、开展的有利条件等.但实际上真正开展起来，需要教师具有丰富的实验教学经验和较高的外语水平，要付出很多的时间和精力来准备.同时,对学生也是一个全新的挑战，毕竟对不少学生而言，单独学好外语或者物理实验都是不太容易的事.国外的高校一般并不单独开设物理实验课程，比如，我校“2+2”试点班对应的美国奥本大学(Auburn University)是没有单开物理实验课的，其实践环节包含在工程物理(Engineering Physics)课程中.有的学校甚至还没有单独的物理课程，物理知识也分散在其他课程中，比如,我校培训双语教学教师的英国格拉摩根大学(University of Glamorgan).那么，我们为什么要进行物理实验的双语教学？是实验优先还是外语优先？对此，我们的定位是，既然学生的前两年是在国内学习，就需按照国内的教学模式进行单独设课的物理实验，并要强调以实验为主，要保证完成实践环节的基本要求.同时，针对不同教学阶段和实验项目，选择从“保持型”到“沉浸型”等不同的外语氛围，循序渐进，逐步提高，最终能达到完全运用外语完成某个实验项目的高度.

2 教材和实验项目选择

实施物理实验双语教学，选择合适的教材和实验项目是面临的首要任务.双语教学的实施和效果要体现在一个个具体的实验项目中，选择哪些实验项目，做到什么程度，都是值得探讨的问题.

2.1 物理实验双语教材

目前，国内各高校的大学物理教材较为集中，但物理实验教材千差万别，一般都是使用本学校编写的实验教材，这主要是由于各高校，从综合性高校到专业类高校，开展的实验项目不尽相同.笔者目前有几本国内先期开展了双语教学的资深教授编写的教材[6～8]，编写体系和实验项目彼此相去甚远.与此对应，国外的原版教材也是物理有主流教材，但实验教材很少[9]且实验项目差别很大.选择合适的教材对教师和学生都是个难题，同时也是机遇.先期教师可以先选择几本参考教材，把要进行的实验项目的教案等教学资料准备好，提前发布在网络课堂或公共信箱中.同时，把下周要进行的实验项目告诉学生，鼓励学生也搜集教学资料充分预习.在使用过程中逐渐形成适合自己的教材.

2.2 双语实验项目选择

普通工科物理实验项目涵盖全面，以力学、电学、光学、近代物理实验项目为主，一般也有少数的热学和磁学实验，最后，还要有几个综合性或设计性的实验项目.双语教学的实验项目应以现行实验项目为基础，有针对性地选择信息量大、内涵丰富、具有一定代表性的实验项目，如通过基本测量实验可以了解游标卡尺、千分尺、物理天平的使用方法，进而计算规则圆柱体密度.虽然操作较为简单，但还涉及到数据处理、不确定度计算、直接测量和间接测量结果的正确表达等，知识点非常丰富.电表改装、透镜焦距测定等实验也是非常具有代表性的光学和电学实验项目，通过实验可以涉及到电路图、光路图、常用的电学元件、仪表、光学元件等.最后,还需要综合性、设计性实验项目，具有一定的难度和考核性质.针对双语教学环境，文献[1,2,4]等提到可以营造具有一定氛围的专用双语实验室，在其中张贴英语的实验管理制度、仪器使用说明等，这是一种理想的模式，如果条件具备可以试行.但早期还是需要共用普通实验室，如果要把十几个实验项目所涉及到的实验室都设计成具有双语氛围的实验室，将是一项艰巨的工作.

3 实验进行模式和考核方式

确定实验项目后，具体到每个实验项目如何实施教学，如何计算成绩，最终如何考核就是进一步要解决的问题.

3.1 单个实验项目的进行模式

现行的实验教学，一般先讲解实验原理，然后再介绍仪器的使用方法，实验步骤，如何记录和处理数据，书写实验报告要求，整个讲解过程持续要40 min到1 h左右.如果双语教学也采取这样的模式，时间将会非常紧张，可能原理还没解释完一半时间就过去了.这就要求充分作好预习，提前用英文书写好原理部分，画好数据表格.课堂讲解则直接以任务驱动，即说明本次实验要做到什么，怎么做到，把原理穿插渗透到实验步骤中.还以基本测量实验为例，不需先讲游标卡尺、千分尺的读数方法、数据记录等，而应直接设问，要知道这个规则圆柱体的密度，如何实现？这样，还可以启发学生思考，而不是被动地听讲.既然测量密度需要知道质量、体积，而体积又需要知道高度和截面积，进而需要知道直径，分别要用到天平、游标卡尺和千分尺.然后，不妨先看天平如何使用，如何记录和表达单次测量数据.再分别看如何用游标卡尺和千分尺测量高度和直径，用到时再讲解使用方法，并计算多次测量的平均值、不确定度、正确表达直接测量结果.最后，还要把这些直接测得的量代入密度计算公式，计算密度平均值，并运用误差传递公式计算不确定度，正确表达间接测量结果.这样的进行模式可以避免传统的原理讲解、仪器使用、实验步骤、最终数据处理等进程中不必要的重复和不明确的任务，高效利用课堂时间.

3.2 实验考核方式

实验考核方式包括单个实验项目如何考核，总体实验成绩如何评定.单个实验项目要强调重视预习，真正提高实践能力的是操作过程，但最后的成果表示载体还是实验报告.如果单个实验项目总分为10分， 2+3+5的比重是比较合适的.预习成绩由预习报告评定，学生通过书写预习报告，才能初步掌握基础知识、所用仪器等，预习报告其实也是完整实验报告的一部分.对于操作过程，原则上应该鼓励学生积极、主动，在成绩上给以更高的比重，但一个班30多名学生，除了极少数突出的学生，教师没有时间和精力对每个学生具体的操作成绩准确量化，而且如果操作成绩偏高将不利于学生认真处理数据，书写剩余的实验报告.

双语实验课程的综合成绩由平时的单个实验成绩和最终的综合性实验成绩加权计算.综合性实验将减少讲解，突出考核，占有更多的课时和成绩比重.

3.3 教师主导和学生主体

物理实验的双语教学将更加突出教师的主导作用，强调学生的主体作用.所谓教师主导，就是要制定好教学大纲，选定实验项目，并把每个实验项目的相关教学资料，包括制定的教案、讲稿，参考书和网址等，发布在教学网站上，并列出其中常见的仪器、术语等生词，使学生预习时至少有基本参考.课堂上，教师尽量营造外语氛围，要有能力、有准备做到“沉浸式”，即完全使用外语进行教学，但根据学生接受情况，可能选取“保持式”或者“过渡式”教学.实验操作还是以学生为主体，不能说，在英语环境中难度增加就要依赖老师或其他同学.对于实验报告书写，教师可以提出基本要求，如包括几部分，至少写多少等，但没必要提出具体要求，如果要求过细，收到的将是千篇一律的实验报告.应鼓励学生从不同渠道学习，最好在教师提供资料以外有所寻找和发现，这对教师也会有所促进，实现教学相长.