留學生土木工程制圖課程全英文教學探索

楊萬理　王寧　趙莉香　陳繼蘭　王廣俊

[摘 要]根據土木工程專業留學生培養目標，文章對留學生土木工程制圖課程教學大綱、教學內容、教學方法、教學手段和考核方法進行了探索。為該課程編寫了英文教材，教學中削減了畫法幾何中偏于理論、比較復雜的部分，采用融合畫法幾何、工程制圖與計算機繪圖融合式教學方法，以及理論教學+課堂練習+課后輔導的教學模式，并綜合采用多種教學手段構建生動活潑的課堂氛圍。教學實踐證明，該課程教學方案是合理可行的，可為相似專業英文課程的開設提供借鑒。

[關鍵詞]留學生;土木工程制圖;英文教學課程;教學改革;教學方法

[中圖分類號] TP391 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）04-0086-05

隨著中國實力的不斷提升與對外開放的不斷深化，來華留學生逐漸增多。據不完全統計，我國留學生人數2017年達到48.92萬人，其中“一帶一路”沿線國家的留學生占比為64.85%。西南交通大學（以下簡稱“我校”）作為教育部直屬重點大學，是國家首批“雙一流”“211工程”“特色985工程”的研究型大學，主動對接國家“一帶一路”倡議及“交通強國”“教育強國”等國家戰略需求，堅持國際化辦學，同59個國家和地區的211所高校及科研機構建立了合作關系。截至2019年11月，我校有留學生近1000人。我校以軌道交通為特色，交通運輸工程、土木工程等是我校優勢專業，留學生在這些專業中分布較廣。

土木工程制圖是我校土建類留學生必修的一門專業基礎課程。課程的目的在于培養學生的空間想象能力、工程圖的閱讀和繪制能力，以及在工程實踐中運用所學知識解決實際問題的能力。我校大部分留學生來自“一帶一路”沿線國家，雖然在接受本科教育前有一年的中文學習經歷，但還不足以理解中文課程的內容，因此土木工程制圖課程需要采用全英文教學。我校尚未開設針對留學生的土木工程制圖全英文教學課程，同時經過調研發現，國內也少有學校開設此類課程，相關教學資源和教學經驗相當匱乏。因此，有必要開展針對留學生的土木工程制圖全英文課程的教學研究。這對提升高等教育國際化水平，加強國際交往和文化傳播，促進教育服務貿易，具有重要意義[1]。

一、留學生工程制圖課程全英文教學研究現狀

王楓紅、陳錦昌2009年對留學生機械類工程制圖課程全英文教學進行研究，根據該校留學生的特點制訂教學大綱，并參考國內外多本教材編寫了講義，并輔以8～10個“projects”加強教學實踐[2]。楊志凌2012年對留學生機械類工程制圖教學改革和實踐進行了研究，其重視視圖表達方法的掌握和計算機繪圖能力的培養，采用多媒體教學和黑板教學相結合、教學實例與教學模型相結合、教師示范與學生實踐相結合的教學手段[3]。同時他還探索了PBL教學模式在留學生機械類工程制圖課程教學中的應用，提高了留學生的學習積極性、主動性和學習效率[4]。馬寧2016年對留學生機械類工程制圖課程教學進行了研究，采用以學生主動學習為主、教師指導與學生自學相結合的小組教學法來解決留學生文化程度差異大、基礎參差不齊的問題，細化平時成績給定標準以加強學習過程管理，并建議教師提高自身英語水平，多與學生交流[5]。肖章、劉永霞、鄧健2017年探討機械類工程制圖全英文教學方法，將課堂授課、討論互動、課后輔導等教學方法有機融合，并強調要注重教學實踐[6]。曹清園、牛文杰、趙軍友等2018年結合國際制圖標準，融合三維建模重構機械類工程制圖教學內容，通過線上、線下混合式教學設計使得教學過程充滿趣味性[7]。鄧顯玲2019年研究了基于任務驅動模式的留學生機械類工程制圖課程改革，以學生為中心，從任務引領開始，將學生的興趣、實踐與反思內化融合在一起，實踐表明該教學模式能有效提高學生的學習興趣和學習效果[8]。

譚均軍、孫旭曙、盧曉春等2019年對基于“理論+實訓+設計”模式的留學生水利類工程制圖教學方法進行了研究。該模式是整合課程教學資源的綜合解決方案。在課堂上學習繪圖理論要點，結合專業課程的水工結構物等內容提高留學生的識圖能力，通過實訓鞏固知識點并結合課程設計提高留學生應用CAD的設計制圖能力[9]。譚均軍、孫旭曙、盧曉春等同時還圍繞水利類工程制圖教學中“工程制圖能力提升”這一主線，從優化教學內容、改革留學生課程教學體系和培養留學生對工程形體的認知、分析能力等方面探討了留學生工程制圖的教學模式 [10]。常建梅、馮懷平2017年研究了留學生土木工程制圖課程體驗式教學模式，即以學生為中心，注重情景構建，始終堅持實踐思想，將學生的體驗和實踐與反思和內化融合在一起，實踐表明該體驗式教學模式能提高留學生的教學質量 [11]。

上述研究表明，國內部分高校針對留學生開設了機械類[2-8]、水利類[9-10]工程制圖全英文教學課程，并進行了較為廣泛的教學研究，取得了一定的研究成果。總體上，國內已開設的留學生工程制圖全英文課程一般采用自編教材或者同時參考多本教材并輔以講義。教學中弱化甚至摒棄了枯燥難學的基礎理論知識，如畫法幾何內容、點—線—面間相互關系、復雜的截交線、相貫線求解等，重視與工程結構相關實體的投影學習，重視視圖表達方法學習，重視計算機繪圖技能培養，強調動手能力培養。在教學方法上避免以教師為中心的單一的PPT課堂灌輸式教學，引入或采用了新穎的教學方法和教學模式，如PBL教學模式和方法[3-4]、小組教學法[5]、課堂授課—討論互動—課后輔導融合式教學方法[6]、任務驅動教學模式[8]、“理論+實訓+設計”模式[9]、體驗式教學模式[11]等。在教學手段上綜合采用多媒體教學和黑板教學相結合、教學實例與教學模型相結合、教師示范與學生實踐相結合的方法。

目前，土木類工程制圖全英文教學課程在國內開展較少，相關的教學研究也較少，研究成果也非常有限。可以預見，隨著國家“一帶一路”倡議的不斷推進，以及基建項目在“一帶一路”沿線國家的大量開展，會有越來越多的留學生選擇學習土木工程制圖。因此，開展土木工程制圖課程全英文教學研究，是非常有必要的。

工程制圖全英文教學課程并非把面向國內學生開設的工程制圖中文課程內容和資源進行簡單翻譯，而是要根據培養目標和留學生的具體情況，專門制訂課程大綱和課程教學內容，選擇適合的教學方法和教學手段，配套合理的考核方式。這樣才能調動留學生的學習熱情和積極性，提高學習效率，達到預期的學習目標。我校土木工程學院在2018年首次成建制地招收了一個埃塞俄比亞留學生班級，并在2019—2020學年第1學期為該班開設了土木工程制圖全英文課程。本文以此為契機，基于留學生特點，從教學內容、教學方法、教學手段、考核方式等方面，探索并實踐留學生土木工程制圖全英文課程的教學方法，以期不斷完善該課程教學方案，也為后續其他課程的全英文教學探索道路。

二、留學生的特點及教學中的應對措施

我校招收的留學生，大部分來自“一帶一路”沿線國家，通過座談與問卷調查可知，該班留學生具有下面幾個特點。

1.漢語水平較差，不足以理解中文課程內容;英語聽、說、讀、寫基礎較好，但是口音偏重。這是土木工程制圖課程需要開展全英文教學的主要原因。

2.初高中教學資源較差，對數學理論基礎特別是立體幾何等方面的知識掌握得不夠好。因此，教學內容中應該減少畫法幾何中投影變換、截交線、相貫線等理論性較強、較為復雜的部分。

3.思維活躍，積極主動，動手能力強。學生對基礎理論的學習興趣低于對具體繪圖或讀圖任務的興趣，課堂教學中應該避免長時間的理論教學。課程教學目標應該以工程應用為主，理論學習為輔。宜將教學內容中的理論部分細分為數個長約5～10分鐘的知識點，每一個知識點輔以課堂練習，幫助學生理解和鞏固。教學方法中應該避免教師PPT“滿堂灌”和學生被動接收的教學方式，而應靈活采用“講—練—討論”的模式，或者部分采用翻轉課堂模式，以學生主動學習為主。教學手段應靈活多樣，可綜合采用PPT、黑板板書、Flash動畫、實物模型等教學手段來使課堂教學生動活潑，避免課堂教學枯燥無味。

4.喜歡在課堂上隨時提問，授課進度難以保證。遇到未聽明白的教學內容，部分留學生喜歡在課堂上隨時提出問題，并期待得到老師的詳細解答，這必定會影響到預設的教學進度。因此，教師應該充分預測到該類情況的發生，以便在教學計劃中合理安排每節課的授課內容。另外，也可通過與提問學生協商課間或課后解答的方式解決此問題。

5.不同國家的文化差異使得留學生的課堂觀念、思維以及行為方式差異較大。任課教師要有時間觀念，準確把握上下課時間，及時預測和規劃課程教學中的時間節點，如章節教學時間、作業提交時間、各類測驗時間等。教師是教學活動的參與者，與學生是平等關系，在作業點評與成績公布時要注意保護學生的隱私。

三、培養目標、教學大綱和教學內容

我校制訂的土木工程留學生培養目標為：培養學生掌握本學科基礎理論和知識，獲得良好的工程訓練，具有扎實的基礎理論、廣泛的專業知識和突出的實踐能力，同時具有繼續學習能力、創新能力、組織協調能力的高級專業人才。畢業后能在鐵道與道路工程、橋梁工程、房建工程、城市軌道交通等領域從事土木工程項目的規劃、勘測、設計、施工與管理工作。土木工程制圖的課程目標是培養留學生作為工程師應該具備的閱讀和繪制工程圖的能力。本課程屬專業基礎課，在大學一年級第2學期開設，包含64學時的課堂教學和8學時的計算機繪圖實習。課堂教學一共16周，每周2次課，每次課2個學時。基于設定的培養目標、課程學時以及留學生本身的特點，我校制訂了留學生土木工程制圖全英文教學課程的教學大綱和教學內容，如表1所示。教學內容包含畫法幾何、計算機繪圖以及工程制圖等三部分。與土木工程制圖中文課程相比，畫法幾何中的多面正投影、軸測投影等基本理論的教學內容在進行適當簡化后繼續保留。

四、教材以及配套教學資源

國內目前有一系列機械類工程制圖英文教材或者雙語教材，如由焦永和教授引進和改編的國外教材Engineering Drawing、胡琳主編的《工程制圖》、張慶偉主編的《工程制圖基礎》、林慧珠主編的《工程制圖》、劉金瑄主編的《工程制圖》等，但尚未有土木工程制圖英文版的教材。國外有一系列的英文教材，但是涉及不同國家或者組織機構的規范。我校留學生主要來自“一帶一路”沿線國家，畢業后多數學生有很大可能將參與“一帶一路”基礎建設項目，所以完全采用國外教材是不合適的，也不利于中國標準、中國規范走出去。因此，課題組專門編寫了《土木工程制圖》（Civil Engineering Drawing，西南交通大學出版社2018年8月出版）英文版教材，并將其選為本課程的主教材，同時選擇K. Venkata Reddy 編寫的Engineering Drawing（第2版，BS Publications） 作為參考教材。另外，還選擇盧傳賢主編的《土木工程制圖》教材光盤中的電子資源如例題與習題的解題動畫、虛擬現實三維模型、圖片、工程結構展示視頻等作為拓展資源。

五、教學方法與教學手段

（一）畫法幾何、工程制圖與計算機繪圖融合式教學

在教學中要讓學生利用一周時間完成制圖基本知識與技術（包含相關制圖規范介紹）的學習，用兩周時間完成計算機二維繪圖技術的學習，再分別用一周時間學習投影法以及點、線、面的投影，平面立體投影及線面投影分析。在學習平面立體構形之前，完成計算機三維建模的學習，如表1所示。畫法幾何內容的部分例題、習題，要求采用計算機繪圖方式完成，目的是在鞏固投影理論以及簡單物體投影繪制知識的同時，操練計算機繪圖命令。特別有利的是，學習平面立體的投影時，可以引導學生使用計算機三維建模技術建立物體的三維模型，輔助完成平面（曲面）立體的疊加、切割、交接等構形方式的學習。如對于留學生來說較為復雜的切割與交接的例題或習題，教師可演示通過計算機三維建模的方式生成形體的步驟，學生也可自己建模完成這些步驟，這對培養學生的空間想象能力有非常大的幫助。在后續章節學習專業圖時，也將介紹如何使用計算機完成專業圖繪制，并布置計算機繪制專業圖的作業。教師還可以采用融合式教學方式，將工程制圖中的三部分教學內容有機聯系起來并形成完整的知識鏈，各部分之間相互促進、相互提高。

（二）理論教學+課堂練習+課后輔導的教學模式

課堂教學中，任課教師應該避免采用PPT“滿堂灌”的教學方式，應在完成5～10分鐘的理論講解之后給出一道例題或習題，以督促學生對剛學的知識點進行評估檢驗和運用，同時可對個別學生的疑問進行適當解釋和點撥，促進知識的內化。“滿堂灌”的方式可能會使學生一旦未聽懂某個知識點，后續一系列知識點就不易理解和掌握，這將會導致學生的學習興趣和自信心受到打擊，學習效率低下。課后輔導由兩部分組成，一是通過建立微信群或QQ群的方式實現線上輔導，二是每周定期的線下課后輔導。

（三）緊密結合工程背景，精心設計課堂教學

對每次課進行精心的教學設計，包括挖掘與本次課內容相關的工程背景，分析教學重點和難點，設計教學流程和準備教學措施。以講授平面立體構形為例，課題組在教學中進行了如下教學設計。首先以圖片的方式介紹實際工程中存在的平面立體的構形，如以新加坡交織大樓為例介紹平面立體的疊加，以央視總部大樓為例介紹平面立體的切割，以歐美常見的獨棟房屋為例介紹平面立體的交接，分別如圖1（a）、（b）和（c）所示。圖片所展示的宏偉、新穎的工程結構將極大地吸引學生的注意力，讓學生對其產生濃厚興趣。同時也引導學生如何去思考實際工程結構的構形。接下來再給出一些從實際工程中抽象出的簡化的工程結構實體模型以及他們的軸測投影，并詳細介紹平面立體三種構形方式的概念，以及疊加和交接之間的區別，如圖2所示。然后再用疊加、切割和交接的思維方式深入分析圖2中各實體模型的多面正投影繪制方法和閱讀方法。

（四）綜合采用多種教學手段

PPT能夠將授課內容通過多媒體生動、形象地展示給學生，一定程度上調動了他們的學習積極性，同時也能系統、高效地組織教學內容，有利于把控教學進度。但是PPT包含的信息量較大，學生往往還來不及消化某頁PPT的內容，教師就切換到了下一頁，導致學生囫圇吞棗，課堂上似乎學懂了，但課后習題卻不會做。特別是對學習畫法幾何內容的留學生而言，因為基礎薄弱，課堂教學中需要緊跟任課教師的思路，按照一筆一畫的繪圖動作去理解投影原理，培養其空間想象能力。從期末問卷調查反饋的情況來看，傳統教學中教師在黑板上徒手繪圖的教學方式，受到留學生的廣泛認可。并且黑板板書還可以拉近師生距離，開展互動教學。本課程教學中，對例題以及習題的講解，一般采用教師在黑板上徒手繪圖或者在展臺上徒手繪制的方式進行。

在課堂教學中，教師還可以充分借助教學模型（如圖3）以及計算機建立的三維模型來解釋抽象的概念和培養學生空間想象能力。對于一些習題和例題，可使用Macromedia Flash軟件制作解題動畫，為學生提供形象、直觀的解題過程（如圖4）。

（五）基于任務驅動+翻轉課堂方式開展計算機繪圖教學

計算機繪圖包括二維繪圖和三維建模，因學時限制，逐個講解繪圖命令是不可能也是不必要的。但考慮到留學生計算機基礎知識比較薄弱，理解和掌握計算機繪圖技術相對困難，對于復雜的概念和命令，仍需要較為詳細的講解和反復的練習。教學中我們采用了“任務驅動+翻轉課堂”的方式講授計算機繪圖這部分內容。利用第1周第1次課結束前幾分鐘布置軟件的安裝任務，第1周第2次課結束前幾分鐘對二維繪圖界面進行簡單介紹，并布置圖線繪制任務，督促學生課后自學簡單的二維繪圖命令，完成圖線繪制。第2周、第3周的第1次課，在課堂上詳細講解較難的概念和繪圖命令，并布置新的任務以促進自學和上機操作。第2周、第3周的第2次課為翻轉課堂，由學生提出在完成任務過程中存在的問題，師生共同討論解決辦法。計算機繪圖技術需要大量的課后練習才能熟練掌握，僅靠授課期間完成幾次作業是遠遠不夠的。因此，即使從第4周開始學習畫法幾何內容，其部分課后作業仍要求學生采用計算機繪圖方式來完成。雖然學生的作業難度提高了，工作量增加了，但是其計算機繪圖能力得到了提升，期末上機考試結果也證明了該教學方法讓留學生較為熟練地掌握了計算機繪圖技術。計算機三維建模的教學方法與此相同，本文不再贅述。

六、考核方法

課題組根據培養方案、教學大綱和教學內容制訂考核方法。期末總評成績主要由課后作業以及課堂表現、不定期測試、手工繪圖作業、計算機繪圖作業與上機考試、期末卷面考試等組成，各考核內容以及各項考核內容的占比R（定義為各項考核內容占期末總評的百分比）如表2所示。期末卷面成績占50.0%，平時成績占50.0%，以突出對學習過程的管理和對計算機繪圖技能的重視。

七、教學實踐以及反思

在2019—2020學年第1學期我們以埃塞俄比亞留學生班為試點采用上述教學方案，發現其較好地達到了教學目標，即留學生能夠較好地掌握計算機繪圖的技能，完成較為簡單的工程圖繪制和閱讀任務。該班學生的期末考試卷面平均分為63.3分，平時成績平均分為84.4分，計算繪圖上機考試平均分為93.8分。與土木工程制圖中文課程相比，雖然其進一步降低了畫法幾何基礎理論的難度，但是留學生的知識掌握情況仍然不夠理想，特別是組合體讀圖能力以及空間想象能力還需進一步提高。平時成績良好，如實地反映了留學生良好的學習狀態和認真完成作業的態度。計算機繪圖技術掌握良好，一方面是由于留學生在整個教學過程中進行了大量的練習，另一方面是因為其動手能力強，對計算機繪圖有著比較濃厚的興趣。總體上，針對留學生的土木工程制圖全英文教學方案是合理、可行的。但是課程4個學分64個學時設置在一個學期內，即每周2次課，每次2個學時的課程設置不盡合理。據留學生反映，課程密度大，能用于課后復習、完成作業的時間較短，不利于知識消化。留學生理論基礎薄弱，空間想象能力欠佳，而這在一個學期內很難有質的飛躍。因此課程設置應由淺入深，循序漸進，宜將教學內容分為兩個學期開展，即每學期2個學分32學時，每周1次課2個學時。另外，通過本次教學實踐，課題組還得到了一些經驗教訓。如：1.平時成績和期末成績，都屬于學生的個人隱私，在教學中任何環節公布學生成績可能傷及其自尊。2.贊揚與鼓勵對提高留學生的學習熱情、保持他們繼續努力的勢頭非常重要。3.教師課后與學生在思想、文化等方面進行交流，既能傳播中國文化與價值觀念，也能拉近師生距離，促進學生對課程的學習。例如埃塞俄比亞總理2019年11月獲得了諾貝爾和平獎，課間休息時筆者對該班學生（全班均為埃塞俄比亞留學生）表示祝賀，并鼓勵他們努力學習，建設自己的國家。學生備受感動，學習也格外認真。

八、結論

文章回顧了留學生工程制圖課程全英文教學研究的現狀，總結了我校土木工程專業留學生的特點以及土木工程制圖課程教學應采取的對策。留學生全英文教學課程并非是把面向國內學生的中文課程的資源進行簡單翻譯，而是根據需要量身定制。根據該專業留學生培養目標和特點，課題組制訂了留學生土木工程制圖課程全英文教學大綱，確定了教學內容。教學內容中包括畫法幾何、工程制圖和計算機繪圖三部分，體現了知識的系統性。課題組刪減了畫法幾何中投影變換、截交線和相貫線等偏于理論、比較復雜的部分，提高了教學內容的工程適用性，同時加強了計算機繪圖技能的教學與訓練。并為該課程專門編寫了英文教材，選擇了參考書籍和教學拓展資源。在教學方法和教學手段方面，采用畫法幾何、工程制圖與計算機繪圖相融合的教學方法，既可利用計算機三維建模技術輔助畫法幾何中的形體分析與培養學生的空間想象能力，又可將計算機繪圖訓練貫穿整個教學過程，兩者相輔相成、相互促進。課題組緊密結合工程背景，對課堂教學進行精心設計，采用“理論教學+課堂練習+課后輔導”的教學模式，綜合采用多種教學手段開展課堂教學，營造了生動活潑的課堂氛圍。考核方法緊扣教學目標，突出對學習過程的管理和對計算機繪圖技能的培養。

教學實踐表明課題組制訂的留學生土木工程制圖全英文教學方案是合理、可行的，教學實踐中總結出的經驗和教訓可為其他高校該課程的開設，或者其他全英文課程的開設提供參考。

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[責任編輯：李香蓮]