面向留学生的工程图学国际化教学改革实践与建议

卢敏

[摘 要] 以来华留学生的学习结果为导向，对工程图学课程进行了教学改革与实践。主要内容有以下几点：立足国内制图标准，引入国际标准的教学与比较;调整与压缩画法几何的基础理论教学，将点线面内容融入立体中教学;加强实践教学环节，从CAD软件与典型机械实物两方面入手，培养动手设计实践和团体协作能力;持续培养徒手绘图技能，提升空间思维与创新表达能力等方面。在此基础上，结合欧美国家的相关教学经验，提出了阶段式渐进教学、校企合作等若干改革发展建议，进一步提升留学生群体的本科教学成果。

[关键词] 工程图学;教学改革;结果导向;留学生

[作者简介] 卢 敏（1975—），男，江苏常州人，工学博士，南京航空航天大学机电学院讲师，硕士生导师，主要从事工程图学理论及教学研究。

[中图分类号] TB23      [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）40-0054-04    [收稿日期] 2021-03-07

2016年6月2日，我国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员。该协议是高等工程教育学历（学位）互认的国际协议，强调以学生为中心，以提高实践能力为导向，要求院校教育与企业专业相结合。因此，各成员国普遍采取“成果导向”的认证标准[1]，将学生最终表现作为教学成果的评价依据，进而促进专业的持续改进。

教育部《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：“进一步扩大外国留学生规模。增加中国政府奖学金数量，重点资助发展中国家学生，优化来华留学人员结构。实施来华留学预备教育，增加高等学校外语授课的学科专业，不断提高来华留学教育质量。”[2]

随着我国成为《华盛顿协议》成员并履行相关协议内容，以及来华留学政策的利好实施，越来越多的留学生来到我国交流学习，并形成了一定的规模。但由于国情文化和教育背景的差异，留学生的高等教育教学活动不能直接套用国内学生的教学模式，需开展针对性的教学改革，调整教学内容与教学形式，进而提高留学生本科教学效果。在高等工科院校，工程图学课程具有技术基础课程和工程教育先导课程的特征，起着引导学生认识工程和走入工程的桥梁作用。因此，对留学生的图学课程进行教学改革与实践，具有一定的现实意义。

一、留学生制图教学的现状

当前我国的留学生普遍来自亚非拉国家，经济文化与教育背景差异较大，相比国内学生，基础知识的掌握相对较弱，部分留学生在中学阶段没有接受过良好的数学几何训练。但另一方面，留学生的英语较好，课堂表现活跃且擅于表达自己的观点，动手实践的意愿较强，而且思想上不循规蹈矩，易于接受新兴事物。在授课方面，一般采用全英文结合小班化授课的形式，少部分经过中文培训的留学生采用插班国内学生的形式。

“工程图学”作为实践性很强的专业基础课程，一般在低年级阶段教学，在当前课时普遍被压缩的情况下，存在的问题主要有：一是图学理论教学占比较多，实践性环节不足;二是教学内容应用性较弱，与专业相关课程的关联性较差，不能适应时代要求;三是考核方式单一，主要以书面考试与上机绘图考试为主。除此以外，在留学生教学方面也表现出某些特有的问题，如侧重于国内制图标准，关于其他国家制图标准的教学内容不足。由于留学生毕业后将回到自己的国家从事相关专业工作，标准之间的差异会带来一定的困扰。另外，图学基础理论特别是画法几何部分的教学效果不够理想。由于此部分内容需要较强的空间思维能力，对于中学阶段立体几何学习较弱的留学生来说是有难度的。最后，教学过程中对团队协作和创新能力的培养相对薄弱。鉴于以上现实问题，适应时代发展要求，抓住留学生观念开放与小班化灵活教学的优势，可在留学生群体中进行图学课程教学改革。

二、教学改革与实践

（一）突出绘图标准的学习与比较

以中国GB制图标准为主讲依据，对欧美相关标准进行适当的教学拓展，以增强留学生的国际性视野和未来工程适应能力。作为工程界的交流语言，世界各国制定了各自的制图标准，如美国ANS标准、日本JIS标准、英国ANSI标准、德国DN标准[3]等。各标准之间具有一定的相似性，但又存在清晰的差异。例如中国、英国、俄罗斯等国实行第一分角投影法，美国、日本、新加坡等国实行第三分角投影表达，如图1所示。此外中美两国在图线、机件表达等方面，也存在一定的差异，如图2、图3所示。鉴于此类标准问题，教学采用“立足中国国标，比较国外标准”的教学形式。课堂理论讲授与实例展示主要采用中国国标内容，在留学生深刻领会与掌握的基础上，适时引入并比较国内外标准的差异，便于学生理解接受。

（二）调整空间几何元素投影的教学内容

在当前课时压缩与增强教学成果的双重要求下，结合留学生现实表现，对教学内容特别是画法几何部分的教学内容进行调整、压缩与删减是必要的。首先，单纯点线面等空间几何元素的投影具有较强的几何抽象性与理论性，留学生难以深入理解。为此将点线面对象调整至典型形体上，借助三维形体上的顶点、边线与平面（曲面），对其投影规律与特征进行分析与讲解，留学生很容易接受，对后期深入理解复杂的三维形体也具有一贯性作用，如图4所示。其次，对截交线与相贯线内容进行适度压缩。目前任一三维CAD软件都能方便快速地生成此类特征，因此仅讲授求解的方法原理，介绍各种基本形体截切面的形状特点，以及相贯线随形体变化的规律等内容，如图5，图6所示。最后，不再讲授几何性较强应用性较弱的知识点，仅将其作为课后兴趣的自学内容。如直线与投影面夹角的求解、直线与平面求交、最大斜度线的图解法、换面法与旋转法等制图环节应用较少的知识点。

（三）增强实践性环节并与课堂讲授融合

作为工程界交流的语言，应用与实践是制图课程教学的导向也是最终目的。在基础理论教学方面作出调整与缩减后，增强制图的实践应用是可行的，也是激发留学生自主学习的有效手段。笔者曾以访学身份对英国高校进行调研，其中和制图课程相关的课程有“CAD for BME”和“Mechanical Engineering and Design”等，累计两门课程的课堂讲授为16%，实验课为30%，大作业为8%，个人自学为46%，其中“CAD for BME”课程中的实验课达到了36%，可见实践环节对提高学生工程实践能力的重要作用。當前基于CAD软件的设计表达几乎被工程界接受并应用。因此，制图课程的实践性教学环节主要包括CAD软件实践与工程实物实践。其中，CAD软件实践与教学内容相互融合[4]，如复杂形体的结构特征与投影规律、截交线与相贯线的形状与求解原理、零件建模与装配等，非常有利于留学生建立三维形体与二维投影之间的对应关系，提高形象思维能力与空间想象力。在实物实践方面，当前主要分为两类，第一类为典型机件的测绘与表达，一般由2位留学生小组配合完成，考查常用的表达方法、加工工艺、尺寸标注等知识点的掌握情况。第二类为常用机械设备的自主设计与表达，一般由3～5人一组协作完成，如螺旋式千斤顶、平口钳等，检验标准件常用件的选用、零件结构与装配关系设计、方案的可行性等。以上工作最终将全部借助CAD软件如Solidworks完成设计表达。实践表明，课堂讲授—软件建模—实物实践紧密融合的“三合一”教学模式，非常适用于留学生群体。