石油工程学科材料力学全英文课程的专业化与网络化建设

[摘 要]文章介绍了中国石油大学（北京）本科生材料力学全英文课程2016-2017学年的专业化、网络化建设经验。在专业化建设方面，结合石油工程行业特色提出了用工程实例阐明材料力学问题的教学思路；在网络化建设方面，结合课程网页、微信公众号、微信群三种方式加强与学生沟通和开展课外教学。实践表明，通过引入专业实例能提高学生学习兴趣和重视程度，增强其实践能力；通过开展网络教学不仅可广泛挖掘课外学习资源，还能增强学生用英文表达的自信心。文章基于专业化、网络化课程建设的经验，结合目前的国际化教学情况，进一步提出了建设适合石油工程及相关专业的材料力学全英文慕课的三点措施。

[关键词]石油工程；材料力学；全英文课程；专业化；网络化

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）05-0068-03

一、引言

材料力学为国内外工程力学、材料科学、土木工程和机械工程等众多工科专业的核心课程之一，属于重要的工学课程。在石油工程专业中，材料力学被广泛运用于地层岩石力学计算、钻完井工程设计、钻具力学行为评价等领域中，其重要性不言而喻。为了向中国石油石化企业提供满足其海外能源战略迫切需求的工程型人才，同时为学校逐年增加的石油工程专业留学生提供英文教育，全英文材料力学课程建设显得尤为重要和迫切[1]。

根据教育部提出的高等教育“卓越化、国际化、研究型”的要求，建设国际化人才培养和科技创新的基地，我校中国石油大学（北京）以培养符合石油企业海外业务所需要的国际化人才为导向，借鉴国外先进的教育理念，探索构建了国际化人才培养体系[2-5]；特别是通过大力引进海外归国博士，努力推进英文教学，初步构建了全英文教学体系。通过教师全英文启发式互动式讲授、专题讨论、学生自主调研、专家讲座、过程化考核等方式，构建与国际接轨的教学内容、教学方法体系，使学生在掌握基本知识的基础上，培养研究能力，提高英语听说读写水平。在此背景下石油工程学院自2014年起为石油工程、海洋油气工程专业本科生开设材料力学全英文课，截止到2017年已连续开设了4年，取得良好的教学效果，年均评教位于全校近900门课程的前10%。

目前我校只是成功开设并建立了材料力学全英文课的教学体系，该体系还存在尚待完善之处，尤其是迫切需要针对我校石油工程学科的特点，加强该课程与石油工程学科的结合，争取在有限的教学实践中最大限度地满足石油工程、海洋油气工程专业的学生对材料力学的学习需求，在授课的同时建立并加深学生对材料力学和石油工程两门学科的认识和联系。比如在教学内容中增加石油行业的工程实例，结合工科类学科的特点，从现场实例出发，让学生可以切实感受到该课程的工程意义，以提高学生的学习兴趣；同时加深学生对材料力学知识点在石油行业中应用的理解，培养学生在石油工程背景下解决问题的力学思维。同时，通过构建开放式的网络化教学平台，可进一步拓展学生的学习空间，增强师生交流，丰富教学内容，开拓学生的视野和提高学生的实践能力[6-7]。基于以上现状，笔者自2016年开始对建设专业化、网络化的课程教学模式展开了深入探讨。

二、材料力学全英文课程专业化建设

由于材料力学全英文课程采取全英文授课的教学模式，学生的语言功底浅，授课之初国内学生普遍反映对课程内容的理解有一定的难度[1]。到引入石油工程的实例讲解时，由于专业词汇的增加，课程内容的难度也随之增加。此外，相对于一些通识性课程，材料力学课程难度较高，学生需要付出大量的精力理解相关概念并掌握分析和计算方法。因此，需要根据课程教学内容有计划地引入少数具有代表性的、涉及材料力学知识点的工程实例，在不影响学生学习本课程知识要点的同时，提高学生专业学习的兴趣和热情，使学生逐步适应全英文课程与中文课程的不同之处，提高课程学习效率。针对此特色教学内容，本文选取某陆上油气钻井平台及井下结构物的实例加以说明，如图1所示[8]。

教学时授课教师先向学生简要介绍陆上钻井结构物的典型架构，包括井架和钻柱两大部分，而钻柱又包含钻杆、底部钻具组合和钻头。其中，井架由若干钢材杆件组成，每条杆承担一定的压力或拉力，对应于材料力学里的杆件轴向拉伸/压缩问题。钻杆、底部钻具组合均可简化为圆柱状，在钻井过程中不断旋转同时受到上下两端的扭矩，对应于圆轴的扭转变形问题。同时，若钻头遇地层阻力过大，钻杆轴向加载过高，有可能产生压杠失稳的问题。由于上课学生处于刚上大二阶段，对专业课程如钻井工程的了解还不夠深入，介绍该工程实例时授课教师会采用中英文对照（如图1）的方式展开，将工程实例简化为材料力学构件受力问题并进行分析，再采用全英文的形式讲解。授课教师从实例出发，逐步教导学生如何从实际工程中凝练出科学问题，运用材料力学的理论和公式解答问题，最终回归现场应用——比如钻杆在什么样的施工条件下会因失稳而造成时间和经济损失、如何设计钻杆的杨氏模量、泊松比、屈服强度等材料参数以规避在某一特定工况下的失稳风险。

此外，笔者还广泛搜集国外石油工程院校材料力学的教学资料，尝试建立了全英文版的石油工程领域材料力学理论与技术应用的实例库，比如套管弯曲的挠度计算、油藏块体的压缩变形、抽油杆的受力分析等，设计带石油工程背景的全英文练习题和试题。同时改进教学课件，增加石油工程或地质相关的力学问题描述等内容，丰富课件的专业属性，全方位实现课程内容与上课学生专业的紧密衔接。探索新的教学方法，比如在讲解力学理论前播放一段石油工程事故的短视频，引导学生讨论为什么会发生这些事故，如何应用力学知识防止其发生，由此引入力学理论的教学和探讨。

通过以上教学方式的探索与改革，材料力学全英文课程的课堂教学变得更加生动有趣，学生的学习兴趣大为提高，得到了学生的一致好评。

三、材料力学全英文课程网络化建设

目前将互联网技术应用于课堂教学已成为大学教育的普遍趋势。为了紧跟教育发展步伐，同时适应知识内容的更新换代，笔者尝试通过课程的网络化建设开辟第二教学课堂。目前的网络教学手段主要包括开设课程网页、微信群、微信公众号三种方式。由于本课程为全英文课，以上三种线上教学方式的语言以英文为主，强调内容的国际化。这三种方式的具体运作模式如图2所示。

[8] Research project. Modelling and Analysis of BHA and Drill-String Vibrations[R]. https：//www.abdn.ac.uk/engineering/research/modeling-and-analysis-of-bha-and-drillstring-vibrations-149.php

[9] Martin， F G. Will massive open online courses change how we teach？[J]. Communications of the ACM， 2012， 55（8）：26-28.

[10] 曾明星，周清平，蔡国民，等. 基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J]. 中国电化教育， 2015（4）：102-108.

[11] 王永固，张庆. MOOC：特征与学习机制[J]. 教育研究， 2014（9）：112-120+133.

[责任编辑：庞丹丹]

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