面向留學(xué)生的工程圖學(xué)國(guó)際化教學(xué)改革實(shí)踐與建議

盧敏

[摘 要] 以來(lái)華留學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，對(duì)工程圖學(xué)課程進(jìn)行了教學(xué)改革與實(shí)踐。主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：立足國(guó)內(nèi)制圖標(biāo)準(zhǔn)，引入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)與比較;調(diào)整與壓縮畫法幾何的基礎(chǔ)理論教學(xué)，將點(diǎn)線面內(nèi)容融入立體中教學(xué);加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從CAD軟件與典型機(jī)械實(shí)物兩方面入手，培養(yǎng)動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)踐和團(tuán)體協(xié)作能力;持續(xù)培養(yǎng)徒手繪圖技能，提升空間思維與創(chuàng)新表達(dá)能力等方面。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合歐美國(guó)家的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了階段式漸進(jìn)教學(xué)、校企合作等若干改革發(fā)展建議，進(jìn)一步提升留學(xué)生群體的本科教學(xué)成果。

[關(guān)鍵詞] 工程圖學(xué);教學(xué)改革;結(jié)果導(dǎo)向;留學(xué)生

[作者簡(jiǎn)介] 盧 敏（1975—），男，江蘇常州人，工學(xué)博士，南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院講師，碩士生導(dǎo)師，主要從事工程圖學(xué)理論及教學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] TB23? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）40-0054-04? ? [收稿日期] 2021-03-07

2016年6月2日，我國(guó)成為國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會(huì)員。該協(xié)議是高等工程教育學(xué)歷（學(xué)位）互認(rèn)的國(guó)際協(xié)議，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以提高實(shí)踐能力為導(dǎo)向，要求院校教育與企業(yè)專業(yè)相結(jié)合。因此，各成員國(guó)普遍采取“成果導(dǎo)向”的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[1]，將學(xué)生最終表現(xiàn)作為教學(xué)成果的評(píng)價(jià)依據(jù)，進(jìn)而促進(jìn)專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。

教育部《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》指出：“進(jìn)一步擴(kuò)大外國(guó)留學(xué)生規(guī)模。增加中國(guó)政府獎(jiǎng)學(xué)金數(shù)量，重點(diǎn)資助發(fā)展中國(guó)家學(xué)生，優(yōu)化來(lái)華留學(xué)人員結(jié)構(gòu)。實(shí)施來(lái)華留學(xué)預(yù)備教育，增加高等學(xué)校外語(yǔ)授課的學(xué)科專業(yè)，不斷提高來(lái)華留學(xué)教育質(zhì)量?！盵2]

隨著我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》成員并履行相關(guān)協(xié)議內(nèi)容，以及來(lái)華留學(xué)政策的利好實(shí)施，越來(lái)越多的留學(xué)生來(lái)到我國(guó)交流學(xué)習(xí)，并形成了一定的規(guī)模。但由于國(guó)情文化和教育背景的差異，留學(xué)生的高等教育教學(xué)活動(dòng)不能直接套用國(guó)內(nèi)學(xué)生的教學(xué)模式，需開展針對(duì)性的教學(xué)改革，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)形式，進(jìn)而提高留學(xué)生本科教學(xué)效果。在高等工科院校，工程圖學(xué)課程具有技術(shù)基礎(chǔ)課程和工程教育先導(dǎo)課程的特征，起著引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)工程和走入工程的橋梁作用。因此，對(duì)留學(xué)生的圖學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、留學(xué)生制圖教學(xué)的現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)的留學(xué)生普遍來(lái)自亞非拉國(guó)家，經(jīng)濟(jì)文化與教育背景差異較大，相比國(guó)內(nèi)學(xué)生，基礎(chǔ)知識(shí)的掌握相對(duì)較弱，部分留學(xué)生在中學(xué)階段沒(méi)有接受過(guò)良好的數(shù)學(xué)幾何訓(xùn)練。但另一方面，留學(xué)生的英語(yǔ)較好，課堂表現(xiàn)活躍且擅于表達(dá)自己的觀點(diǎn)，動(dòng)手實(shí)踐的意愿較強(qiáng)，而且思想上不循規(guī)蹈矩，易于接受新興事物。在授課方面，一般采用全英文結(jié)合小班化授課的形式，少部分經(jīng)過(guò)中文培訓(xùn)的留學(xué)生采用插班國(guó)內(nèi)學(xué)生的形式。

“工程圖學(xué)”作為實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，一般在低年級(jí)階段教學(xué)，在當(dāng)前課時(shí)普遍被壓縮的情況下，存在的問(wèn)題主要有：一是圖學(xué)理論教學(xué)占比較多，實(shí)踐性環(huán)節(jié)不足;二是教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用性較弱，與專業(yè)相關(guān)課程的關(guān)聯(lián)性較差，不能適應(yīng)時(shí)代要求;三是考核方式單一，主要以書面考試與上機(jī)繪圖考試為主。除此以外，在留學(xué)生教學(xué)方面也表現(xiàn)出某些特有的問(wèn)題，如側(cè)重于國(guó)內(nèi)制圖標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于其他國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)內(nèi)容不足。由于留學(xué)生畢業(yè)后將回到自己的國(guó)家從事相關(guān)專業(yè)工作，標(biāo)準(zhǔn)之間的差異會(huì)帶來(lái)一定的困擾。另外，圖學(xué)基礎(chǔ)理論特別是畫法幾何部分的教學(xué)效果不夠理想。由于此部分內(nèi)容需要較強(qiáng)的空間思維能力，對(duì)于中學(xué)階段立體幾何學(xué)習(xí)較弱的留學(xué)生來(lái)說(shuō)是有難度的。最后，教學(xué)過(guò)程中對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)相對(duì)薄弱。鑒于以上現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，抓住留學(xué)生觀念開放與小班化靈活教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，可在留學(xué)生群體中進(jìn)行圖學(xué)課程教學(xué)改革。

二、教學(xué)改革與實(shí)踐

（一）突出繪圖標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)與比較

以中國(guó)GB制圖標(biāo)準(zhǔn)為主講依據(jù)，對(duì)歐美相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)拓展，以增強(qiáng)留學(xué)生的國(guó)際性視野和未來(lái)工程適應(yīng)能力。作為工程界的交流語(yǔ)言，世界各國(guó)制定了各自的制圖標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)ANS標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、英國(guó)ANSI標(biāo)準(zhǔn)、德國(guó)DN標(biāo)準(zhǔn)[3]等。各標(biāo)準(zhǔn)之間具有一定的相似性，但又存在清晰的差異。例如中國(guó)、英國(guó)、俄羅斯等國(guó)實(shí)行第一分角投影法，美國(guó)、日本、新加坡等國(guó)實(shí)行第三分角投影表達(dá)，如圖1所示。此外中美兩國(guó)在圖線、機(jī)件表達(dá)等方面，也存在一定的差異，如圖2、圖3所示。鑒于此類標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，教學(xué)采用“立足中國(guó)國(guó)標(biāo)，比較國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)”的教學(xué)形式。課堂理論講授與實(shí)例展示主要采用中國(guó)國(guó)標(biāo)內(nèi)容，在留學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)與掌握的基礎(chǔ)上，適時(shí)引入并比較國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的差異，便于學(xué)生理解接受。

（二）調(diào)整空間幾何元素投影的教學(xué)內(nèi)容

在當(dāng)前課時(shí)壓縮與增強(qiáng)教學(xué)成果的雙重要求下，結(jié)合留學(xué)生現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容特別是畫法幾何部分的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整、壓縮與刪減是必要的。首先，單純點(diǎn)線面等空間幾何元素的投影具有較強(qiáng)的幾何抽象性與理論性，留學(xué)生難以深入理解。為此將點(diǎn)線面對(duì)象調(diào)整至典型形體上，借助三維形體上的頂點(diǎn)、邊線與平面（曲面），對(duì)其投影規(guī)律與特征進(jìn)行分析與講解，留學(xué)生很容易接受，對(duì)后期深入理解復(fù)雜的三維形體也具有一貫性作用，如圖4所示。其次，對(duì)截交線與相貫線內(nèi)容進(jìn)行適度壓縮。目前任一三維CAD軟件都能方便快速地生成此類特征，因此僅講授求解的方法原理，介紹各種基本形體截切面的形狀特點(diǎn)，以及相貫線隨形體變化的規(guī)律等內(nèi)容，如圖5，圖6所示。最后，不再講授幾何性較強(qiáng)應(yīng)用性較弱的知識(shí)點(diǎn)，僅將其作為課后興趣的自學(xué)內(nèi)容。如直線與投影面夾角的求解、直線與平面求交、最大斜度線的圖解法、換面法與旋轉(zhuǎn)法等制圖環(huán)節(jié)應(yīng)用較少的知識(shí)點(diǎn)。

（三）增強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)并與課堂講授融合

作為工程界交流的語(yǔ)言，應(yīng)用與實(shí)踐是制圖課程教學(xué)的導(dǎo)向也是最終目的。在基礎(chǔ)理論教學(xué)方面作出調(diào)整與縮減后，增強(qiáng)制圖的實(shí)踐應(yīng)用是可行的，也是激發(fā)留學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效手段。筆者曾以訪學(xué)身份對(duì)英國(guó)高校進(jìn)行調(diào)研，其中和制圖課程相關(guān)的課程有“CAD for BME”和“Mechanical Engineering and Design”等，累計(jì)兩門課程的課堂講授為16%，實(shí)驗(yàn)課為30%，大作業(yè)為8%，個(gè)人自學(xué)為46%，其中“CAD for BME”課程中的實(shí)驗(yàn)課達(dá)到了36%，可見(jiàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要作用。當(dāng)前基于CAD軟件的設(shè)計(jì)表達(dá)幾乎被工程界接受并應(yīng)用。因此，制圖課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括CAD軟件實(shí)踐與工程實(shí)物實(shí)踐。其中，CAD軟件實(shí)踐與教學(xué)內(nèi)容相互融合[4]，如復(fù)雜形體的結(jié)構(gòu)特征與投影規(guī)律、截交線與相貫線的形狀與求解原理、零件建模與裝配等，非常有利于留學(xué)生建立三維形體與二維投影之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提高形象思維能力與空間想象力。在實(shí)物實(shí)踐方面，當(dāng)前主要分為兩類，第一類為典型機(jī)件的測(cè)繪與表達(dá)，一般由2位留學(xué)生小組配合完成，考查常用的表達(dá)方法、加工工藝、尺寸標(biāo)注等知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。第二類為常用機(jī)械設(shè)備的自主設(shè)計(jì)與表達(dá)，一般由3～5人一組協(xié)作完成，如螺旋式千斤頂、平口鉗等，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)件常用件的選用、零件結(jié)構(gòu)與裝配關(guān)系設(shè)計(jì)、方案的可行性等。以上工作最終將全部借助CAD軟件如Solidworks完成設(shè)計(jì)表達(dá)。實(shí)踐表明，課堂講授—軟件建?！獙?shí)物實(shí)踐緊密融合的“三合一”教學(xué)模式，非常適用于留學(xué)生群體。