中外合作辦學模式下的土木工程制圖課程教學改革

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課時不足、學生工程背景知識缺乏、線上教學效果不佳、全英授課難度大等問題，課題組以長安大學國際交通學院為例，從教學內(nèi)容、教學方法、教學設計等方面進行了教學改革研究，提出了優(yōu)化教學內(nèi)容、采用多種教學方法、改進全英授課等改革方案，并通過對比兩屆學生的教學效果，驗證了教改方案的有效性和可行性，為提升中外合作辦學的教學質量提供了參考。

［關鍵詞］土木工程制圖；教學改革；全英授課；中外合作辦學

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

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

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)基礎課程之一，其開設對于培養(yǎng)學生的空間想象能力、分析和解決問題的能力、工程設計和施工的能力具有重要意義，為學生后續(xù)的專業(yè)課程學習和實踐活動開展打下堅實的基礎。目前，土木工程制圖課程在各大高校中普遍開設，采用雙語或全英授課的土木工程制圖課程也越來越多，同時也面臨一些共性問題，如部分學校存在教學課時不足、教材內(nèi)容過時、教學方法單一、教學效果難以評估等現(xiàn)象[1- 2]。特別是在疫情防控期間，線上教學給土木工程制圖課程帶來了新的挑戰(zhàn)，比如如何保證學生對課程教學有較高的參與度和互動積極性，如何有效實施實踐環(huán)節(jié)和反饋機制等。這些問題既會影響學生對土木工程制圖課程學習的興趣和參與度，也會影響學生國際化素養(yǎng)和應用能力的培養(yǎng)。為了解決這些問題，教學人員先后采取了一些教改措施：比如更新教學內(nèi)容，引入先進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、社會主義核心價值觀、工匠精神等內(nèi)容相結合，培養(yǎng)學生的愛國情懷、創(chuàng)新意識和責任感[3-5]；用好多媒體教材、在線平臺、虛擬平臺等載體[6-7]，提高土木工程制圖課程的教學效率和質量。此外，采用翻轉課堂、項目教學、問題導向教學等方式[8]，激發(fā)學生的主動學習興趣，培養(yǎng)學生自主探索和團隊合作的意識，提高學生的綜合素質和應用能力。

盡管上述教改措施在一定程度上提升了學生的學習效果和參與度，豐富了學生學習的內(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的特點，比如中外學生的語言水平、學習習慣、教學理念等都存在差異，有的教學內(nèi)容和方法不符合國際化的要求，影響教學水平和競爭力。其次，有些教改措施沒有充分考慮全英授課的實際，比如英語教學的難度、英語思維的培養(yǎng)、英語能力的提升等，可能導致教學內(nèi)容和方法不協(xié)調、不清晰，從而影響教學效果和質量。因此，本文以長安大學國際交通學院道路橋梁與渡河工程專業(yè)為例，針對中外合作辦學和全英授課的特點，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質量和效果以及其國際化水平和質量。

一、中外合作辦學模式下土木工程制圖課程面臨的問題

（一）課程課時不足

國際交通學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)基礎課，有96課時，其中有72課時講授制圖標準、點線面投影、立體的投影、組合體視圖及其尺寸標注、軸測圖、剖面和斷面圖、點線面的標高投影、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課時用于學生進行AutoCAD軟件上機操作。然而，國際交通學院在2022年對道路橋梁與渡河工程專業(yè)培養(yǎng)方案進行了調整，將本課程從96課時壓縮為64課時。因此，本課程面臨課時少、教學內(nèi)容多的問題。

（二）學生工程背景知識缺乏

土木工程制圖課程開設在大一上學期，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)的各種工程構筑物及其附屬設施尤其是橋梁工程和涵洞工程認知程度較低。工程識圖部分的教學目的是讓學生具備閱讀工程圖樣的能力，能夠準確識別工程中常見構筑物及其附屬設施的信息，這對于其后續(xù)專業(yè)課程學習和工作實踐具有重要的意義。然而，工程識圖的教學內(nèi)容較多，如果采用課堂講授方式會導致現(xiàn)有教學內(nèi)容的課時更顯不足。因此，工程識圖部分存在課時不足與學生缺乏工程背景知識的矛盾。

（三）線上教學效果不佳

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

（四）全英授課難度大

中外合作辦學項目學生與其他學生相比，需額外學習引進課程，對英語水平有較高要求。然而，中外合作辦學項目有少數(shù)學生入校成績較低，學習動力和自主學習能力不足，有些英語基礎薄弱的學生面臨學習壓力大、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）調整教學內(nèi)容

面對課時少和教學內(nèi)容多的矛盾，本課程需在完成共性知識教學的基礎上，針對道路橋梁與渡河工程專業(yè)的工程應用需求，對教學內(nèi)容進行優(yōu)化。為此，課程組對已工作3至10年的畢業(yè)生進行調研，發(fā)現(xiàn)畢業(yè)生主要從事測量員、施工員、監(jiān)理員、設計員等的工作，這些職位主要需具備以下能力：（1）熟練運用國家現(xiàn)行的制圖標準和規(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）熟練掌握標高投影在實際工程中的應用。因此，本課程刪除應用較少或應用面窄的教學內(nèi)容，重點保障與工程實踐聯(lián)系密切相關內(nèi)容的課時（見表1），以增強學生理論與實踐相結合的能力，著力提升課時有限情況下的教學效果。本課程主要對以下教學內(nèi)容進行了調整。

1. 制圖基礎和投影基礎教學內(nèi)容

制圖基礎教學內(nèi)容由6課時精減為4課時，主要將作圖工具、平面圖形畫法的教學內(nèi)容調整為學生自學，課堂重點講解教學重點和難點內(nèi)容。課程組針對往年畢業(yè)設計中存在的對制圖標準掌握不扎實的情況，在土木工程制圖標準規(guī)范的教學中將傳統(tǒng)講授法和問題導向教學法相結合，先詳細地講解各項標準規(guī)范要求，然后提供錯誤的圖紙，讓學生以小組討論和課后自學的形式，指出問題并提供正確答案，深化學生對制圖標準規(guī)范的理解和掌握。

投影基礎教學內(nèi)容由21課時精減為12課時，主要精減了點線面中輔助投影和相對位置關系以及基本體投影中棱錐和球體投影等工程中應用不廣泛或與高中幾何重復的內(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，采用翻轉課堂教學組合體投影圖閱讀、組合體尺寸標注等內(nèi)容，給學生提供視頻資料和工程結構組件三視圖（如橋墩、基礎、橋臺等），讓學生自學并構建立體圖，教師針對學生遇到的學習困難和知識難點給予輔導，促進學生對知識的吸收內(nèi)化。

2. 工程形體表達方法教學內(nèi)容

工程形體表達方法教學內(nèi)容由11課時精減為6課時。根據(jù)調研結果，軸測圖在工程圖中很少使用，故只安排了2課時講解軸測投影的分類和繪制方法，簡化畫法和規(guī)定畫法由學生自學。剖面圖和斷面圖常用于表達工程結構體（如橋梁、道路、涵洞等），因此該部分教學內(nèi)容的課時保持不變。

3. 道路工程圖、橋梁工程圖、涵洞工程圖教學內(nèi)容

施工圖紙是工程師的“語言”，能快速、準確讀懂專業(yè)圖紙是工程技術人員的基本要求。該部分教學內(nèi)容的課時從34課時精減為26課時，主要采用傳統(tǒng)的講授法和任務驅動教學法相結合進行教學，既保證了教學質量，又節(jié)省了教學課時。

道路工程圖教學內(nèi)容分為標高投影和道路工程圖識圖。標高投影是用等高線表達地形和曲面的投影圖，常在道路工程中表達構筑物、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內(nèi)容包括道路路線平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖，要求學生讀出施工圖中的各種信息，如坐標、地貌、平曲線要素、標高、填高等。課程組先重點講解工程圖中的基本要素和內(nèi)容，然后采用實際工程圖紙來訓練學生的讀圖能力。因此，標高投影和道路工程圖的教學內(nèi)容分別精減了1課時和2課時。同理，橋梁工程圖（包括橋位平面圖、地質斷面圖、總體布置圖、鋼筋結構圖、構件圖）和涵洞工程圖（包括蓋板涵、管涵、箱涵）識圖的教學內(nèi)容分別精減了3課時和2課時（見表1）。

4. 計算機繪圖教學內(nèi)容

開展計算機繪圖教學的目標是使學生掌握AutoCAD基礎操作和道橋工程圖紙繪制的方法，提高繪圖能力，為后續(xù)工程設計實踐打下良好的基礎。由于AutoCAD軟件命令多、操作參數(shù)多、功能多，學生可能覺得難學或厭學，因此教學內(nèi)容要由簡入繁、循序漸進，處理好上下內(nèi)容的銜接。

在教學過程中，課程組先重點講解AutoCAD常用操作和命令，再以三視圖例題或作業(yè)進行演示，不僅讓學生熟悉AutoCAD的繪圖操作，而且融合三視圖部分的教學內(nèi)容，強化學生對知識點的掌握。此外，要求學生繪制一個自己感興趣的物品或構件，充分激發(fā)學生的學習興趣，引導學生掌握AutoCAD繪圖的各種操作和命令。隨后采用任務驅動教學法，先按工程制圖標準繪制簡單的道路十字路口圖、路基橫斷面圖、路線圖，讓學生加深對工程制圖標準的理解，提高學習主動性，激發(fā)學習興趣。橋梁工程圖和涵洞工程圖教學內(nèi)容也采用任務驅動教學法進行講授，遵循由易到難的原則，逐步加大任務難度，最后引導學生通過完成綜合性任務來綜合運用前面所學知識。本課程通過引導學生學習繪制道路工程圖、橋梁工程圖、涵洞工程圖，幫助學生掌握AutoCAD的操作方法和熟悉土木工程制圖標準，提高識圖能力。計算機繪圖教學內(nèi)容從24課時精減為16課時（見表1）。

（二）調整教學方法

針對學生對工程構筑物認識能力缺乏和工程識圖教學目標要求較高的矛盾，本課程采用任務驅動教學法，充分利用網(wǎng)絡資源，如公開課、微課、MOOC等視頻資源，結合短視頻和工程實體照片展示工程背景知識。學生在課前利用碎片化時間完成工程背景知識的學習，通過自主學習或小組協(xié)作討論和交流，教師進行補充和修正。這樣既提高了學生對工程構筑物的識別能力，又節(jié)省了課堂教學時間。例如，在講授橋梁工程圖識圖前，提供橋梁分類、組成部分的工程實體照片和施工動畫等相關視頻，使學生對陌生的工程構筑物理解更清晰，增強了學生學習興趣和自主學習能力，提高了課程教學質量。

（三）提升教學效果

針對線上教學效果不佳的問題，本課程按照知識點的難易程度分類設計相應的教學方案，提高學生學習的積極性和在線學習效果。其具體措施包括以下幾方面：（1）課前引導預習。課前通過QQ群發(fā)送電子課件、輔學資料、電子教材、授課計劃以及學習的內(nèi)容、重點、難點等，讓學生自學。然后通過長安學堂（長安大學在線教學平臺）或問卷調查了解學生對知識點的掌握程度。（2）課中優(yōu)化教學設計。根據(jù)課前調查結果，調整課堂的教學設計，重點講解多數(shù)學生的學習難點，少講或精講其余知識點。此外，結合簽到、討論、小組任務、提問、搶答、隨堂測驗等多種教學措施加強師生交流，及時掌握學生聽課情況。另外，錄制線上教學課程供學生復習或給網(wǎng)絡不佳的學生學習。（3）課后考查反饋。通過交流、答疑、問卷調查等形式了解學生的學習效果，梳理和優(yōu)化教學設計或內(nèi)容，通過作業(yè)考查評估學生階段性學習效果。

（四）改進全英授課

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

三、教改效果反饋

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

在投影基礎和工程形體表達教學單元，實驗組的整體成績優(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，這表明教學大綱調整后的教學方案是可行的，教學效果得到了較大提升。在計算機繪圖教學單元，對照組和實驗組的成績占比和趨勢基本一致，其主要原因為課時壓縮導致練習缺乏，線上教學無法采用“教師示范—學生練習—教師糾正”的方式，難以實時掌握每個學生的學習狀態(tài)和效果，影響學生對所學知識的掌握和內(nèi)化。在課時精減和線上教學效果難以保證的不利情況下，課程教學效果并沒有下降，說明教學方案和設計的調整具有較好的教學效果。

四、結語

課程組以長安大學國際交通學院道路橋梁與渡河工程專業(yè)的土木工程制圖課程為例，針對教學課時不足、學生工程背景知識缺乏、線上教學效果不佳、全英授課難度大等問題，優(yōu)化了教學內(nèi)容，精減了課時，提高了教學效果，采用了多種教學方法，充分利用了網(wǎng)絡資源，提高了學生的自主學習能力和參與度，采用了進階式和彈性的措施，逐步提高了英語教學比例，降低了全英授課的難度。通過對兩屆學生的學習效果進行對比，驗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的教學水平和其他專業(yè)的教學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輸工程人才也具有積極的推動和促進作用。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：龐丹丹］