中外合作辦學(xué)模式下的土木工程制圖課程教學(xué)改革

溫永　陳子璇 　趙曉康　胡棟梁

［摘 要］針對土木工程制圖課程教學(xué)課時(shí)不足、學(xué)生工程背景知識缺乏、線上教學(xué)效果不佳、全英授課難度大等問題，課題組以長安大學(xué)國際交通學(xué)院為例，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了教學(xué)改革研究，提出了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、采用多種教學(xué)方法、改進(jìn)全英授課等改革方案，并通過對比兩屆學(xué)生的教學(xué)效果，驗(yàn)證了教改方案的有效性和可行性，為提升中外合作辦學(xué)的教學(xué)質(zhì)量提供了參考。

［關(guān)鍵詞］土木工程制圖；教學(xué)改革；全英授課；中外合作辦學(xué)

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）20-0041-05

隨著“一帶一路”倡議和“交通強(qiáng)國”建設(shè)的深入實(shí)施，交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域的人才需求日益增加，并且要求其不僅需要具備扎實(shí)的專業(yè)知識和技能基礎(chǔ)，還要具有國際視野和全球勝任力。為此，長安大學(xué)與愛爾蘭都柏林大學(xué)于2020年4月聯(lián)合成立了長安都柏林國際交通學(xué)院（簡稱國際交通學(xué)院），旨在培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型“新工科+大交通+國際化”高水平的技術(shù)和管理人才。該學(xué)院開設(shè)了三個(gè)中外合作辦學(xué)本科專業(yè)即道路橋梁與渡河工程、車輛工程、交通運(yùn)輸，為“交通強(qiáng)國”建設(shè)輸送高水平的技術(shù)和管理人才。

土木工程制圖課程是道路橋梁與渡河工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，其開設(shè)對于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、分析和解決問題的能力、工程設(shè)計(jì)和施工的能力具有重要意義，為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，土木工程制圖課程在各大高校中普遍開設(shè)，采用雙語或全英授課的土木工程制圖課程也越來越多，同時(shí)也面臨一些共性問題，如部分學(xué)校存在教學(xué)課時(shí)不足、教材內(nèi)容過時(shí)、教學(xué)方法單一、教學(xué)效果難以評估等現(xiàn)象[1- 2]。特別是在疫情防控期間，線上教學(xué)給土木工程制圖課程帶來了新的挑戰(zhàn)，比如如何保證學(xué)生對課程教學(xué)有較高的參與度和互動(dòng)積極性，如何有效實(shí)施實(shí)踐環(huán)節(jié)和反饋機(jī)制等。這些問題既會(huì)影響學(xué)生對土木工程制圖課程學(xué)習(xí)的興趣和參與度，也會(huì)影響學(xué)生國際化素養(yǎng)和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。為了解決這些問題，教學(xué)人員先后采取了一些教改措施：比如更新教學(xué)內(nèi)容，引入先進(jìn)的土木工程制圖理論和方法，將土木工程制圖課程與國家發(fā)展戰(zhàn)略、社會(huì)主義核心價(jià)值觀、工匠精神等內(nèi)容相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷、創(chuàng)新意識和責(zé)任感[3-5]；用好多媒體教材、在線平臺(tái)、虛擬平臺(tái)等載體[6-7]，提高土木工程制圖課程的教學(xué)效率和質(zhì)量。此外，采用翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目教學(xué)、問題導(dǎo)向教學(xué)等方式[8]，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主探索和團(tuán)隊(duì)合作的意識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和應(yīng)用能力。

盡管上述教改措施在一定程度上提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和參與度，豐富了學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法，但也存在一些不足和困難。首先，有些教改措施沒有充分考慮中外合作辦學(xué)的特點(diǎn)，比如中外學(xué)生的語言水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣、教學(xué)理念等都存在差異，有的教學(xué)內(nèi)容和方法不符合國際化的要求，影響教學(xué)水平和競爭力。其次，有些教改措施沒有充分考慮全英授課的實(shí)際，比如英語教學(xué)的難度、英語思維的培養(yǎng)、英語能力的提升等，可能導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容和方法不協(xié)調(diào)、不清晰，從而影響教學(xué)效果和質(zhì)量。因此，本文以長安大學(xué)國際交通學(xué)院道路橋梁與渡河工程專業(yè)為例，針對中外合作辦學(xué)和全英授課的特點(diǎn)，探討了土木工程制圖課程的教改方案，旨在提升本課程的教學(xué)質(zhì)量和效果以及其國際化水平和質(zhì)量。

一、中外合作辦學(xué)模式下土木工程制圖課程面臨的問題

（一）課程課時(shí)不足

國際交通學(xué)院道路橋梁與渡河工程專業(yè)的土木工程制圖作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，有96課時(shí)，其中有72課時(shí)講授制圖標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)線面投影、立體的投影、組合體視圖及其尺寸標(biāo)注、軸測圖、剖面和斷面圖、點(diǎn)線面的標(biāo)高投影、道路工程圖識圖、橋梁工程圖識圖、涵洞工程圖識圖等內(nèi)容，另外的24課時(shí)用于學(xué)生進(jìn)行AutoCAD軟件上機(jī)操作。然而，國際交通學(xué)院在2022年對道路橋梁與渡河工程專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行了調(diào)整，將本課程從96課時(shí)壓縮為64課時(shí)。因此，本課程面臨課時(shí)少、教學(xué)內(nèi)容多的問題。

（二）學(xué)生工程背景知識缺乏

土木工程制圖課程開設(shè)在大一上學(xué)期，道路橋梁與渡河工程專業(yè)的大部分大一新生對于本專業(yè)的各種工程構(gòu)筑物及其附屬設(shè)施尤其是橋梁工程和涵洞工程認(rèn)知程度較低。工程識圖部分的教學(xué)目的是讓學(xué)生具備閱讀工程圖樣的能力，能夠準(zhǔn)確識別工程中常見構(gòu)筑物及其附屬設(shè)施的信息，這對于其后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和工作實(shí)踐具有重要的意義。然而，工程識圖的教學(xué)內(nèi)容較多，如果采用課堂講授方式會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容的課時(shí)更顯不足。因此，工程識圖部分存在課時(shí)不足與學(xué)生缺乏工程背景知識的矛盾。

（三）線上教學(xué)效果不佳

線上教學(xué)雖然具備教學(xué)時(shí)間空間不受限、學(xué)生學(xué)習(xí)方式更加豐富等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在教學(xué)效果不佳的問題。究其原因主要有兩方面：（1）部分學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不足，缺乏自我約束力。（2）教師難以實(shí)時(shí)掌握學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)狀態(tài)和理解程度，溝通有效率不高。

（四）全英授課難度大

中外合作辦學(xué)項(xiàng)目學(xué)生與其他學(xué)生相比，需額外學(xué)習(xí)引進(jìn)課程，對英語水平有較高要求。然而，中外合作辦學(xué)項(xiàng)目有少數(shù)學(xué)生入校成績較低，學(xué)習(xí)動(dòng)力和自主學(xué)習(xí)能力不足，有些英語基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生面臨學(xué)習(xí)壓力大、興趣不足、畏難情緒明顯等問題。

二、土木工程制圖課程改革對策

（一）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

面對課時(shí)少和教學(xué)內(nèi)容多的矛盾，本課程需在完成共性知識教學(xué)的基礎(chǔ)上，針對道路橋梁與渡河工程專業(yè)的工程應(yīng)用需求，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。為此，課程組對已工作3至10年的畢業(yè)生進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)畢業(yè)生主要從事測量員、施工員、監(jiān)理員、設(shè)計(jì)員等的工作，這些職位主要需具備以下能力：（1）熟練運(yùn)用國家現(xiàn)行的制圖標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，繪制和識讀工程圖。（2）掌握基本體、組合體的投影圖、剖面圖、斷面圖的繪制方法。（3）熟練掌握標(biāo)高投影在實(shí)際工程中的應(yīng)用。因此，本課程刪除應(yīng)用較少或應(yīng)用面窄的教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)保障與工程實(shí)踐聯(lián)系密切相關(guān)內(nèi)容的課時(shí)（見表1），以增強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，著力提升課時(shí)有限情況下的教學(xué)效果。本課程主要對以下教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。

1. 制圖基礎(chǔ)和投影基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容

制圖基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容由6課時(shí)精減為4課時(shí)，主要將作圖工具、平面圖形畫法的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整為學(xué)生自學(xué)，課堂重點(diǎn)講解教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。課程組針對往年畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的對制圖標(biāo)準(zhǔn)掌握不扎實(shí)的情況，在土木工程制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的教學(xué)中將傳統(tǒng)講授法和問題導(dǎo)向教學(xué)法相結(jié)合，先詳細(xì)地講解各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，然后提供錯(cuò)誤的圖紙，讓學(xué)生以小組討論和課后自學(xué)的形式，指出問題并提供正確答案，深化學(xué)生對制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的理解和掌握。

投影基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容由21課時(shí)精減為12課時(shí)，主要精減了點(diǎn)線面中輔助投影和相對位置關(guān)系以及基本體投影中棱錐和球體投影等工程中應(yīng)用不廣泛或與高中幾何重復(fù)的內(nèi)容，保留了圓柱、棱柱、圓錐投影等工程中常見的內(nèi)容。同時(shí)，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)組合體投影圖閱讀、組合體尺寸標(biāo)注等內(nèi)容，給學(xué)生提供視頻資料和工程結(jié)構(gòu)組件三視圖（如橋墩、基礎(chǔ)、橋臺(tái)等），讓學(xué)生自學(xué)并構(gòu)建立體圖，教師針對學(xué)生遇到的學(xué)習(xí)困難和知識難點(diǎn)給予輔導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生對知識的吸收內(nèi)化。

2. 工程形體表達(dá)方法教學(xué)內(nèi)容

工程形體表達(dá)方法教學(xué)內(nèi)容由11課時(shí)精減為6課時(shí)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，軸測圖在工程圖中很少使用，故只安排了2課時(shí)講解軸測投影的分類和繪制方法，簡化畫法和規(guī)定畫法由學(xué)生自學(xué)。剖面圖和斷面圖常用于表達(dá)工程結(jié)構(gòu)體（如橋梁、道路、涵洞等），因此該部分教學(xué)內(nèi)容的課時(shí)保持不變。

3. 道路工程圖、橋梁工程圖、涵洞工程圖教學(xué)內(nèi)容

施工圖紙是工程師的“語言”，能快速、準(zhǔn)確讀懂專業(yè)圖紙是工程技術(shù)人員的基本要求。該部分教學(xué)內(nèi)容的課時(shí)從34課時(shí)精減為26課時(shí)，主要采用傳統(tǒng)的講授法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，既保證了教學(xué)質(zhì)量，又節(jié)省了教學(xué)課時(shí)。

道路工程圖教學(xué)內(nèi)容分為標(biāo)高投影和道路工程圖識圖。標(biāo)高投影是用等高線表達(dá)地形和曲面的投影圖，常在道路工程中表達(dá)構(gòu)筑物、地面的空間形狀、填方或挖方邊坡交線，而該交線投影是工程施工放樣的重要依據(jù)。道路工程圖識圖教學(xué)內(nèi)容包括道路路線平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖，要求學(xué)生讀出施工圖中的各種信息，如坐標(biāo)、地貌、平曲線要素、標(biāo)高、填高等。課程組先重點(diǎn)講解工程圖中的基本要素和內(nèi)容，然后采用實(shí)際工程圖紙來訓(xùn)練學(xué)生的讀圖能力。因此，標(biāo)高投影和道路工程圖的教學(xué)內(nèi)容分別精減了1課時(shí)和2課時(shí)。同理，橋梁工程圖（包括橋位平面圖、地質(zhì)斷面圖、總體布置圖、鋼筋結(jié)構(gòu)圖、構(gòu)件圖）和涵洞工程圖（包括蓋板涵、管涵、箱涵）識圖的教學(xué)內(nèi)容分別精減了3課時(shí)和2課時(shí)（見表1）。

4. 計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)內(nèi)容

開展計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)的目標(biāo)是使學(xué)生掌握AutoCAD基礎(chǔ)操作和道橋工程圖紙繪制的方法，提高繪圖能力，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。由于AutoCAD軟件命令多、操作參數(shù)多、功能多，學(xué)生可能覺得難學(xué)或厭學(xué)，因此教學(xué)內(nèi)容要由簡入繁、循序漸進(jìn)，處理好上下內(nèi)容的銜接。

在教學(xué)過程中，課程組先重點(diǎn)講解AutoCAD常用操作和命令，再以三視圖例題或作業(yè)進(jìn)行演示，不僅讓學(xué)生熟悉AutoCAD的繪圖操作，而且融合三視圖部分的教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握。此外，要求學(xué)生繪制一個(gè)自己感興趣的物品或構(gòu)件，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生掌握AutoCAD繪圖的各種操作和命令。隨后采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，先按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制簡單的道路十字路口圖、路基橫斷面圖、路線圖，讓學(xué)生加深對工程制圖標(biāo)準(zhǔn)的理解，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。橋梁工程圖和涵洞工程圖教學(xué)內(nèi)容也采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法進(jìn)行講授，遵循由易到難的原則，逐步加大任務(wù)難度，最后引導(dǎo)學(xué)生通過完成綜合性任務(wù)來綜合運(yùn)用前面所學(xué)知識。本課程通過引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)繪制道路工程圖、橋梁工程圖、涵洞工程圖，幫助學(xué)生掌握AutoCAD的操作方法和熟悉土木工程制圖標(biāo)準(zhǔn)，提高識圖能力。計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)內(nèi)容從24課時(shí)精減為16課時(shí)（見表1）。

（二）調(diào)整教學(xué)方法

針對學(xué)生對工程構(gòu)筑物認(rèn)識能力缺乏和工程識圖教學(xué)目標(biāo)要求較高的矛盾，本課程采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，如公開課、微課、MOOC等視頻資源，結(jié)合短視頻和工程實(shí)體照片展示工程背景知識。學(xué)生在課前利用碎片化時(shí)間完成工程背景知識的學(xué)習(xí)，通過自主學(xué)習(xí)或小組協(xié)作討論和交流，教師進(jìn)行補(bǔ)充和修正。這樣既提高了學(xué)生對工程構(gòu)筑物的識別能力，又節(jié)省了課堂教學(xué)時(shí)間。例如，在講授橋梁工程圖識圖前，提供橋梁分類、組成部分的工程實(shí)體照片和施工動(dòng)畫等相關(guān)視頻，使學(xué)生對陌生的工程構(gòu)筑物理解更清晰，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

（三）提升教學(xué)效果

針對線上教學(xué)效果不佳的問題，本課程按照知識點(diǎn)的難易程度分類設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方案，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和在線學(xué)習(xí)效果。其具體措施包括以下幾方面：（1）課前引導(dǎo)預(yù)習(xí)。課前通過QQ群發(fā)送電子課件、輔學(xué)資料、電子教材、授課計(jì)劃以及學(xué)習(xí)的內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)等，讓學(xué)生自學(xué)。然后通過長安學(xué)堂（長安大學(xué)在線教學(xué)平臺(tái)）或問卷調(diào)查了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度。（2）課中優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。根據(jù)課前調(diào)查結(jié)果，調(diào)整課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)講解多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，少講或精講其余知識點(diǎn)。此外，結(jié)合簽到、討論、小組任務(wù)、提問、搶答、隨堂測驗(yàn)等多種教學(xué)措施加強(qiáng)師生交流，及時(shí)掌握學(xué)生聽課情況。另外，錄制線上教學(xué)課程供學(xué)生復(fù)習(xí)或給網(wǎng)絡(luò)不佳的學(xué)生學(xué)習(xí)。（3）課后考查反饋。通過交流、答疑、問卷調(diào)查等形式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，梳理和優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)或內(nèi)容，通過作業(yè)考查評估學(xué)生階段性學(xué)習(xí)效果。

（四）改進(jìn)全英授課

針對部分學(xué)生因英語聽力弱而無法在大一開學(xué)時(shí)直接接受全英授課的問題，課堂英語比例實(shí)行了進(jìn)階式和彈性的措施：在保障學(xué)生掌握知識重點(diǎn)的基礎(chǔ)上，第一學(xué)年學(xué)生課堂使用英語占比分階段逐步提高：前6周達(dá)到50%到60%，第7至第13周達(dá)到60%至70%，第14周及以后達(dá)到70%以上。同時(shí)，大一新生根據(jù)其大學(xué)入學(xué)英語水平測試結(jié)果進(jìn)行針對性的英語課程學(xué)習(xí)，有效補(bǔ)齊學(xué)生的英語短板，提高學(xué)生的英語應(yīng)用水平，為全英授課打好基礎(chǔ)。本課程采取了以下措施來提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和降低學(xué)生英語學(xué)習(xí)難度：（1）提供英文講義、英文教材及其匹配的中文輔學(xué)材料，以方便學(xué)生系統(tǒng)掌握所學(xué)內(nèi)容。（2）給全英教學(xué)課件中的重點(diǎn)或?qū)I(yè)詞匯標(biāo)注中文注釋。（3）每章節(jié)授課前編制并發(fā)放相關(guān)詞匯和注釋手冊，幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容。

三、教改效果反饋

此教學(xué)大綱由國際交通學(xué)院土木工程制圖教研室于2022年制訂，應(yīng)用于2022級道路橋梁與渡河工程專業(yè)1班和2班的41名學(xué)生，將其成績與教學(xué)大綱調(diào)整前的2021級道路橋梁與渡河工程專業(yè)1班和2班的40名學(xué)生的成績進(jìn)行對比。本課程為了掌握不同教學(xué)單元的教學(xué)效果，均在每個(gè)教學(xué)單元后設(shè)置測試題，分為3個(gè)主要的教學(xué)單元進(jìn)行教學(xué)大綱調(diào)整前后教學(xué)效果對比分析。

在投影基礎(chǔ)和工程形體表達(dá)教學(xué)單元，實(shí)驗(yàn)組的整體成績優(yōu)于對照組的，不及格率降低了17.2%，優(yōu)秀生和良好生占比分別提高了18%和5.7%。在工程識圖教學(xué)單元，不及格率降低了11.8%，優(yōu)秀生和良好生占比分別提高了10.9%和33.7%，提升幅度較大，這表明教學(xué)大綱調(diào)整后的教學(xué)方案是可行的，教學(xué)效果得到了較大提升。在計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)單元，對照組和實(shí)驗(yàn)組的成績占比和趨勢基本一致，其主要原因?yàn)檎n時(shí)壓縮導(dǎo)致練習(xí)缺乏，線上教學(xué)無法采用“教師示范—學(xué)生練習(xí)—教師糾正”的方式，難以實(shí)時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果，影響學(xué)生對所學(xué)知識的掌握和內(nèi)化。在課時(shí)精減和線上教學(xué)效果難以保證的不利情況下，課程教學(xué)效果并沒有下降，說明教學(xué)方案和設(shè)計(jì)的調(diào)整具有較好的教學(xué)效果。

四、結(jié)語

課程組以長安大學(xué)國際交通學(xué)院道路橋梁與渡河工程專業(yè)的土木工程制圖課程為例，針對教學(xué)課時(shí)不足、學(xué)生工程背景知識缺乏、線上教學(xué)效果不佳、全英授課難度大等問題，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，精減了課時(shí)，提高了教學(xué)效果，采用了多種教學(xué)方法，充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和參與度，采用了進(jìn)階式和彈性的措施，逐步提高了英語教學(xué)比例，降低了全英授課的難度。通過對兩屆學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了教改方案的可行性和有效性。本研究不僅為提升中外合作辦學(xué)的教學(xué)水平和其他專業(yè)的教學(xué)改革提供了一些參考，而且對于培養(yǎng)具有國際視野的交通運(yùn)輸工程人才也具有積極的推動(dòng)和促進(jìn)作用。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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