留学生土木工程制图课程全英文教学探索
杨万理 王宁 赵莉香 陈继兰 王广俊
[摘 要]根据土木工程专业留学生培养目标，文章对留学生土木工程制图课程教学大纲、教学内容、教学方法、教学手段和考核方法进行了探索。为该课程编写了英文教材，教学中削减了画法几何中偏于理论、比较复杂的部分，采用融合画法几何、工程制图与计算机绘图融合式教学方法，以及理论教学+课堂练习+课后辅导的教学模式，并综合采用多种教学手段构建生动活泼的课堂氛围。教学实践证明，该课程教学方案是合理可行的，可为相似专业英文课程的开设提供借鉴。
[关键词]留学生;土木工程制图;英文教学课程;教学改革;教学方法
[中图分类号] TP391 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）04-0086-05
随着中国实力的不断提升与对外开放的不断深化，来华留学生逐渐增多。据不完全统计，我国留学生人数2017年达到48.92万人，其中“一带一路”沿线国家的留学生占比为64.85%。西南交通大学（以下简称“我校”）作为教育部直属重点大学，是国家首批“双一流”“211工程”“特色985工程”的研究型大学，主动对接国家“一带一路”倡议及“交通强国”“教育强国”等国家战略需求，坚持国际化办学，同59个国家和地区的211所高校及科研机构建立了合作关系。截至2019年11月，我校有留学生近1000人。我校以轨道交通为特色，交通运输工程、土木工程等是我校优势专业，留学生在这些专业中分布较广。
土木工程制图是我校土建类留学生必修的一门专业基础课程。课程的目的在于培养学生的空间想象能力、工程图的阅读和绘制能力，以及在工程实践中运用所学知识解决实际问题的能力。我校大部分留学生来自“一带一路”沿线国家，虽然在接受本科教育前有一年的中文学习经历，但还不足以理解中文课程的内容，因此土木工程制图课程需要采用全英文教学。我校尚未开设针对留学生的土木工程制图全英文教学课程，同时经过调研发现，国内也少有学校开设此类课程，相关教学资源和教学经验相当匮乏。因此，有必要开展针对留学生的土木工程制图全英文课程的教学研究。这对提升高等教育国际化水平，加强国际交往和文化传播，促进教育服务贸易，具有重要意义[1]。
一、留学生工程制图课程全英文教学研究现状
王枫红、陈锦昌2009年对留学生机械类工程制图课程全英文教学进行研究，根据该校留学生的特点制订教学大纲，并参考国内外多本教材编写了讲义，并辅以8～10个“projects”加强教学实践[2]。杨志凌2012年对留学生机械类工程制图教学改革和实践进行了研究，其重视视图表达方法的掌握和计算机绘图能力的培养，采用多媒体教学和黑板教学相结合、教学实例与教学模型相结合、教师示范与学生实践相结合的教学手段[3]。同时他还探索了PBL教学模式在留学生机械类工程制图课程教学中的应用，提高了留学生的学习积极性、主动性和学习效率[4]。马宁2016年对留学生机械类工程制图课程教学进行了研究，采用以学生主动学习为主、教师指导与学生自学相结合的小组教学法来解决留学生文化程度差异大、基础参差不齐的问题，细化平时成绩给定标准以加强学习过程管理，并建议教师提高自身英语水平，多与学生交流[5]。肖章、刘永霞、邓健2017年探讨机械类工程制图全英文教学方法，将课堂授课、讨论互动、课后辅导等教学方法有机融合，并强调要注重教学实践[6]。曹清园、牛文杰、赵军友等2018年结合国际制图标准，融合三维建模重构机械类工程制图教学内容，通过线上、线下混合式教学设计使得教学过程充满趣味性[7]。邓显玲2019年研究了基于任务驱动模式的留学生机械类工程制图课程改革，以学生为中心，从任务引领开始，将学生的兴趣、实践与反思内化融合在一起，实践表明该教学模式能有效提高学生的学习兴趣和学习效果[8]。
谭均军、孙旭曙、卢晓春等2019年对基于“理论+实训+设计”模式的留学生水利类工程制图教学方法进行了研究。该模式是整合课程教学资源的综合解决方案。在课堂上学习绘图理论要点，结合专业课程的水工结构物等内容提高留学生的识图能力，通过实训巩固知识点并结合课程设计提高留学生应用CAD的设计制图能力[9]。谭均军、孙旭曙、卢晓春等同时还围绕水利类工程制图教学中“工程制图能力提升”这一主线，从优化教学内容、改革留学生课程教学体系和培养留学生对工程形体的认知、分析能力等方面探讨了留学生工程制图的教学模式 [10]。常建梅、冯怀平2017年研究了留学生土木工程制图课程体验式教学模式，即以学生为中心，注重情景构建，始终坚持实践思想，将学生的体验和实践与反思和内化融合在一起，实践表明该体验式教学模式能提高留学生的教学质量 [11]。
上述研究表明，国内部分高校针对留学生开设了机械类[2-8]、水利类[9-10]工程制图全英文教学课程，并进行了较为广泛的教学研究，取得了一定的研究成果。总体上，国内已开设的留学生工程制图全英文课程一般采用自编教材或者同时参考多本教材并辅以讲义。教学中弱化甚至摒弃了枯燥难学的基础理论知识，如画法几何内容、点—线—面间相互关系、复杂的截交线、相贯线求解等，重视与工程结构相关实体的投影学习，重视视图表达方法学习，重视计算机绘图技能培养，强调动手能力培养。在教学方法上避免以教师为中心的单一的PPT课堂灌输式教学，引入或采用了新颖的教学方法和教学模式，如PBL教學模式和方法[3-4]、小组教学法[5]、课堂授课—讨论互动—课后辅导融合式教学方法[6]、任务驱动教学模式[8]、“理论+实训+设计”模式[9]、体验式教学模式[11]等。在教学手段上综合采用多媒体教学和黑板教学相结合、教学实例与教学模型相结合、教师示范与学生实践相结合的方法。
目前，土木类工程制图全英文教学课程在国内开展较少，相关的教学研究也较少，研究成果也非常有限。可以预见，随着国家“一带一路”倡议的不断推进，以及基建项目在“一带一路”沿线国家的大量开展，会有越来越多的留学生选择学习土木工程制图。因此，开展土木工程制图课程全英文教学研究，是非常有必要的。
工程制图全英文教学课程并非把面向国内学生开设的工程制图中文课程内容和资源进行简单翻译，而是要根据培养目标和留学生的具体情况，专门制订课程大纲和课程教学内容，选择适合的教学方法和教学手段，配套合理的考核方式。这样才能调动留学生的学习热情和积极性，提高学习效率，达到预期的学习目标。我校土木工程学院在2018年首次成建制地招收了一个埃塞俄比亚留学生班级，并在2019—2020学年第1学期为该班开设了土木工程制图全英文课程。本文以此为契机，基于留学生特点，从教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面，探索并实践留学生土木工程制图全英文课程的教学方法，以期不断完善该课程教学方案，也为后续其他课程的全英文教学探索道路。
二、留学生的特点及教学中的应对措施
我校招收的留学生，大部分来自“一带一路”沿线国家，通过座谈与问卷调查可知，该班留学生具有下面几个特点。
1.汉语水平较差，不足以理解中文课程内容;英语听、说、读、写基础较好，但是口音偏重。这是土木工程制图课程需要开展全英文教学的主要原因。
2.初高中教学资源较差，对数学理论基础特别是立体几何等方面的知识掌握得不够好。因此，教学内容中应该减少画法几何中投影变换、截交线、相贯线等理论性较强、较为复杂的部分。
3.思维活跃，积极主动，动手能力强。学生对基础理论的学习兴趣低于对具体绘图或读图任务的兴趣，课堂教学中应该避免长时间的理论教学。课程教学目标应该以工程应用为主，理论学习为辅。宜将教学内容中的理论部分细分为数个长约5～10分钟的知识点，每一个知识点辅以课堂练习，帮助学生理解和巩固。教学方法中应该避免教师PPT“满堂灌”和学生被动接收的教学方式，而应灵活采用“讲—练—讨论”的模式，或者部分采用翻转课堂模式，以学生主动学习为主。教学手段应灵活多样，可综合采用PPT、黑板板书、Flash动画、实物模型等教学手段来使课堂教学生动活泼，避免课堂教学枯燥无味。
4.喜欢在课堂上随时提问，授课进度难以保证。遇到未听明白的教学内容，部分留学生喜欢在课堂上随时提出问题，并期待得到老师的详细解答，这必定会影响到预设的教学进度。因此，教师应该充分预测到该类情况的发生，以便在教学计划中合理安排每节课的授课内容。另外，也可通过与提问学生协商课间或课后解答的方式解决此问题。
5.不同国家的文化差异使得留学生的课堂观念、思维以及行为方式差异较大。任课教师要有时间观念，准确把握上下课时间，及时预测和规划课程教学中的时间节点，如章节教学时间、作业提交时间、各类测验时间等。教师是教学活动的参与者，与学生是平等关系，在作业点评与成绩公布时要注意保护学生的隐私。
三、培养目标、教学大纲和教学内容
我校制订的土木工程留学生培养目标为：培养学生掌握本学科基础理论和知识，获得良好的工程训练，具有扎实的基础理论、广泛的专业知识和突出的实践能力，同时具有继续学习能力、创新能力、组织协调能力的高级专业人才。毕业后能在铁道与道路工程、桥梁工程、房建工程、城市轨道交通等领域从事土木工程项目的规划、勘测、设计、施工与管理工作。土木工程制图的课程目标是培养留学生作为工程师应该具备的阅读和绘制工程图的能力。本课程属专业基础课，在大学一年级第2学期开设，包含64学时的课堂教学和8学时的计算机绘图实习。课堂教学一共16周，每周2次课，每次课2个学时。基于设定的培养目标、课程学时以及留学生本身的特点，我校制订了留学生土木工程制图全英文教学课程的教学大纲和教学内容，如表1所示。教学内容包含画法几何、计算机绘图以及工程制图等三部分。与土木工程制图中文课程相比，画法几何中的多面正投影、轴测投影等基本理论的教学内容在进行适当简化后继续保留。
四、教材以及配套教学资源
国内目前有一系列机械类工程制图英文教材或者双语教材，如由焦永和教授引进和改编的国外教材Engineering Drawing、胡琳主编的《工程制图》、张庆伟主编的《工程制图基础》、林慧珠主编的《工程制图》、刘金瑄主编的《工程制图》等，但尚未有土木工程制图英文版的教材。国外有一系列的英文教材，但是涉及不同国家或者组织机构的规范。我校留学生主要来自“一带一路”沿线国家，毕业后多数学生有很大可能将参与“一带一路”基础建设项目，所以完全采用国外教材是不合适的，也不利于中国标准、中国规范走出去。因此，课题组专门编写了《土木工程制图》（Civil Engineering Drawing，西南交通大学出版社2018年8月出版）英文版教材，并将其选为本课程的主教材，同时选择K. Venkata Reddy 编写的Engineering Drawing（第2版，BS Publications） 作为参考教材。另外，还选择卢传贤主编的《土木工程制图》教材光盘中的电子资源如例题与习题的解题动画、虚拟现实三维模型、图片、工程结构展示视频等作为拓展资源。
五、教学方法与教学手段
（一）画法几何、工程制图与计算机绘图融合式教学
在教学中要让学生利用一周时间完成制图基本知识与技术（包含相关制图规范介绍）的学习，用两周时间完成计算机二维绘图技术的学习，再分别用一周时间学习投影法以及点、线、面的投影，平面立体投影及线面投影分析。在学习平面立体构形之前，完成计算机三维建模的学习，如表1所示。画法几何内容的部分例题、习题，要求采用计算机绘图方式完成，目的是在鞏固投影理论以及简单物体投影绘制知识的同时，操练计算机绘图命令。特别有利的是，学习平面立体的投影时，可以引导学生使用计算机三维建模技术建立物体的三维模型，辅助完成平面（曲面）立体的叠加、切割、交接等构形方式的学习。如对于留学生来说较为复杂的切割与交接的例题或习题，教师可演示通过计算机三维建模的方式生成形体的步骤，学生也可自己建模完成这些步骤，这对培养学生的空间想象能力有非常大的帮助。在后续章节学习专业图时，也将介绍如何使用计算机完成专业图绘制，并布置计算机绘制专业图的作业。教师还可以采用融合式教学方式，将工程制图中的三部分教学内容有机联系起来并形成完整的知识链，各部分之间相互促进、相互提高。
（二）理论教学+课堂练习+课后辅导的教学模式
课堂教学中，任课教师应该避免采用PPT“满堂灌”的教学方式，应在完成5～10分钟的理论讲解之后给出一道例题或习题，以督促学生对刚学的知识点进行评估检验和运用，同时可对个别学生的疑问进行適当解释和点拨，促进知识的内化。“满堂灌”的方式可能会使学生一旦未听懂某个知识点，后续一系列知识点就不易理解和掌握，这将会导致学生的学习兴趣和自信心受到打击，学习效率低下。课后辅导由两部分组成，一是通过建立微信群或QQ群的方式实现线上辅导，二是每周定期的线下课后辅导。
（三）紧密结合工程背景，精心设计课堂教学
对每次课进行精心的教学设计，包括挖掘与本次课内容相关的工程背景，分析教学重点和难点，设计教学流程和准备教学措施。以讲授平面立体构形为例，课题组在教学中进行了如下教学设计。首先以图片的方式介绍实际工程中存在的平面立体的构形，如以新加坡交织大楼为例介绍平面立体的叠加，以央视总部大楼为例介绍平面立体的切割，以欧美常见的独栋房屋为例介绍平面立体的交接，分别如图1（a）、（b）和（c）所示。图片所展示的宏伟、新颖的工程结构将极大地吸引学生的注意力，让学生对其产生浓厚兴趣。同时也引导学生如何去思考实际工程结构的构形。接下来再给出一些从实际工程中抽象出的简化的工程结构实体模型以及他们的轴测投影，并详细介绍平面立体三种构形方式的概念，以及叠加和交接之间的区别，如图2所示。然后再用叠加、切割和交接的思维方式深入分析图2中各实体模型的多面正投影绘制方法和阅读方法。
（四）综合采用多种教学手段
PPT能够将授课内容通过多媒体生动、形象地展示给学生，一定程度上调动了他们的学习积极性，同时也能系统、高效地组织教学内容，有利于把控教学进度。但是PPT包含的信息量较大，学生往往还来不及消化某页PPT的内容，教师就切换到了下一页，导致学生囫囵吞枣，课堂上似乎学懂了，但课后习题却不会做。特别是对学习画法几何内容的留学生而言，因为基础薄弱，课堂教学中需要紧跟任课教师的思路，按照一笔一画的绘图动作去理解投影原理，培养其空间想象能力。从期末问卷调查反馈的情况来看，传统教学中教师在黑板上徒手绘图的教学方式，受到留学生的广泛认可。并且黑板板书还可以拉近师生距离，开展互动教学。本课程教学中，对例题以及习题的讲解，一般采用教师在黑板上徒手绘图或者在展台上徒手绘制的方式进行。
在课堂教学中，教师还可以充分借助教学模型（如图3）以及计算机建立的三维模型来解释抽象的概念和培养学生空间想象能力。对于一些习题和例题，可使用Macromedia Flash软件制作解题动画，为学生提供形象、直观的解题过程（如图4）。
（五）基于任务驱动+翻转课堂方式开展计算机绘图教学
计算机绘图包括二维绘图和三维建模，因学时限制，逐个讲解绘图命令是不可能也是不必要的。但考虑到留学生计算机基础知识比较薄弱，理解和掌握计算机绘图技术相对困难，对于复杂的概念和命令，仍需要较为详细的讲解和反复的练习。教学中我们采用了“任务驱动+翻转课堂”的方式讲授计算机绘图这部分内容。利用第1周第1次课结束前几分钟布置软件的安装任务，第1周第2次课结束前几分钟对二维绘图界面进行简单介绍，并布置图线绘制任务，督促学生课后自学简单的二维绘图命令，完成图线绘制。第2周、第3周的第1次课，在课堂上详细讲解较难的概念和绘图命令，并布置新的任务以促进自学和上机操作。第2周、第3周的第2次课为翻转课堂，由学生提出在完成任务过程中存在的问题，师生共同讨论解决办法。计算机绘图技术需要大量的课后练习才能熟练掌握，仅靠授课期间完成几次作业是远远不够的。因此，即使从第4周开始学习画法几何内容，其部分课后作业仍要求学生采用计算机绘图方式来完成。虽然学生的作业难度提高了，工作量增加了，但是其计算机绘图能力得到了提升，期末上机考试结果也证明了该教学方法让留学生较为熟练地掌握了计算机绘图技术。计算机三维建模的教学方法与此相同，本文不再赘述。
六、考核方法
课题组根据培养方案、教学大纲和教学内容制订考核方法。期末总评成绩主要由课后作业以及课堂表现、不定期测试、手工绘图作业、计算机绘图作业与上机考试、期末卷面考试等组成，各考核内容以及各项考核内容的占比R（定义为各项考核内容占期末总评的百分比）如表2所示。期末卷面成绩占50.0%，平时成绩占50.0%，以突出对学习过程的管理和对计算机绘图技能的重视。
七、教学实践以及反思
在2019—2020学年第1学期我们以埃塞俄比亚留学生班为试点采用上述教学方案，发现其较好地达到了教学目标，即留学生能够较好地掌握计算机绘图的技能，完成较为简单的工程图绘制和阅读任务。该班学生的期末考试卷面平均分为63.3分，平时成绩平均分为84.4分，计算绘图上机考试平均分为93.8分。与土木工程制图中文课程相比，虽然其进一步降低了画法几何基础理论的难度，但是留学生的知识掌握情况仍然不够理想，特别是组合体读图能力以及空间想象能力还需进一步提高。平时成绩良好，如实地反映了留学生良好的学习状态和认真完成作业的态度。计算机绘图技术掌握良好，一方面是由于留学生在整个教学过程中进行了大量的练习，另一方面是因为其动手能力强，对计算机绘图有着比较浓厚的兴趣。总体上，针对留学生的土木工程制图全英文教学方案是合理、可行的。但是课程4个学分64个学时设置在一个学期内，即每周2次课，每次2个学时的课程设置不尽合理。据留学生反映，课程密度大，能用于课后复习、完成作业的时间较短，不利于知识消化。留学生理论基础薄弱，空间想象能力欠佳，而这在一个学期内很难有质的飞跃。因此课程设置应由浅入深，循序渐进，宜将教学内容分为两个学期开展，即每学期2个学分32学时，每周1次课2个学时。另外，通过本次教学实践，课题组还得到了一些经验教训。如：1.平时成绩和期末成绩，都属于学生的个人隐私，在教学中任何环节公布学生成绩可能伤及其自尊。2.赞扬与鼓励对提高留学生的学习热情、保持他们继续努力的势头非常重要。3.教师课后与学生在思想、文化等方面进行交流，既能传播中国文化与价值观念，也能拉近师生距离，促进学生对课程的学习。例如埃塞俄比亚总理2019年11月获得了诺贝尔和平奖，课间休息时笔者对该班学生（全班均为埃塞俄比亚留学生）表示祝贺，并鼓励他们努力学习，建设自己的国家。学生备受感动，学习也格外认真。
八、结论
文章回顾了留学生工程制图课程全英文教学研究的现状，总结了我校土木工程专业留学生的特点以及土木工程制图课程教學应采取的对策。留学生全英文教学课程并非是把面向国内学生的中文课程的资源进行简单翻译，而是根据需要量身定制。根据该专业留学生培养目标和特点，课题组制订了留学生土木工程制图课程全英文教学大纲，确定了教学内容。教学内容中包括画法几何、工程制图和计算机绘图三部分，体现了知识的系统性。课题组删减了画法几何中投影变换、截交线和相贯线等偏于理论、比较复杂的部分，提高了教学内容的工程适用性，同时加强了计算机绘图技能的教学与训练。并为该课程专门编写了英文教材，选择了参考书籍和教学拓展资源。在教学方法和教学手段方面，采用画法几何、工程制图与计算机绘图相融合的教学方法，既可利用计算机三维建模技术辅助画法几何中的形体分析与培养学生的空间想象能力，又可将计算机绘图训练贯穿整个教学过程，两者相辅相成、相互促进。课题组紧密结合工程背景，对课堂教学进行精心设计，采用“理论教学+课堂练习+课后辅导”的教学模式，综合采用多种教学手段开展课堂教学，营造了生动活泼的课堂氛围。考核方法紧扣教学目标，突出对学习过程的管理和对计算机绘图技能的培养。
教学实践表明课题组制订的留学生土木工程制图全英文教学方案是合理、可行的，教学实践中总结出的经验和教训可为其他高校该课程的开设，或者其他全英文课程的开设提供参考。
[ 参 考 文 献 ]
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[责任编辑：李香莲]
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