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[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。 （四）持續培养徒手绘图能力
这里的徒手绘图主要指三维形体的轴测图绘制。不同于形体的三视图、零件图与装配图，轴测图具有记录设计者瞬时灵感，快速表达设计思想，以及易读好懂的特定功能。在当今工程界越来越重视创新与突破的时代要求下，徒手绘图技能显得尤为重要。在国外教材中，徒手绘图与二维投影的教学相互结合，没有严格的章节内容限制[5]。另一方面，从学生角度出发，绘制三维轴测图有助于理解形体的复杂结构，且与二维视图之间的切换对比有助于提升空间思维能力。因此，徒手绘图能力的训练贯穿于图学基础部分的教学中，将轴测图绘制的相关方法，适时融入基本形体（平面立体与曲面立体等）、组合形体的投影中，由简单到复杂，逐渐培养留学生的徒手绘图技能。在轴测图章节中进行补充性与总结性教学，收到了良好的效果。在最后的成绩考核中，也相应增加了徒手绘图的分值比例。
三、图学改革方向的建议
（一）阶段式渐进教学是提高教学成果的有力手段
站在专业的角度来说，各相关课程相互关联和支撑，形成一个完整的体系。采用阶段式渐进教学有助于增强制图课程与其他专业课程的融合衔接。参考国外大学经验，低年级的学生尚不能理解机械加工方法、成形工艺等经验性知识，因而在此阶段进行投影原理、制图标准、轴测图绘制及CAD软件建模方面等基础性的学习与实践，初步培养工程意识。在高年级阶段经过金工实习、机械设计等制造课程的学习，逐步理解加工工艺与成形方法，此时由专业教师讲授机件表达、标准件与常用件、尺寸标注，以及零件图装配图等工程应用性知识。可以看出，制图课程的阶段式渐进教学模式，符合留学生普遍认知规律，由浅入深、循序渐进地掌握制图理论与实践技能。从制图课程来说，既保持了基础内容的独立性，又增强了与专业内其他课程的融合性。
（二）校企案例合作是全面提升学习成果的切实保障
有别于职业院校的校企合作，普通本科院校的合作目标是全面提升学生的专业素养，培养符合现代社会需要的综合性专业人才。总结美国、日本等国的教学经验，促进所在高校与优质企业进行项目交流与合作。例如，企业选取若干与学生专业匹配较好的基础性机械设计项目，以短期实习或者项目协作形式，由专业教师带领学生团队分组分工协作完成。在此过程中，学生以专业所学为起点，与企业的技术、设备、管理等全面结合，在工程实践中不断磨炼提高专业技能和综合素养。另一方面，校企合作反向促使高校教学与企业需求相结合，不断优化教学内容和引入新的技术方法。
四、结论
工程表达与交流的应用性特点，本质上决定了工程图学的教学定位。留学生的国际性背景，促使工程图学更多地借鉴欧美国家的先进教学模式。立足基础理论，加强实践应用，面向国际需求，重新架构符合我国实际的留学生工程图学课程教学模式，是时代发展的客观要求。
参考文献
[1]张京英，佟献英，杨薇.“互联网+”时代图学教育现状调查与研究[J].图学学报，2017，38（6）：919-924.
[2]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）
[EB/OL].（2010-07-29）[2021-02-28].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A01/s7048/201007/t20100729_171904.html.
[3]曹清园，牛文杰，赵军友，等.工程制图国际化教学体系研究[J].图学学报，2018，39（5）：996-1003.
[4]张京英，罗会甫，张彤，等.三维造型设计与工程图学的有效融合[J].工程图学学报，2010，31（6）：151-154.
[5]Frederick E. Giesecke， Alva Mitchell， Henry C. Spencer et al. Engineering Graphics[M].北京：高等教育出版社，2005：142.
Abstract： Guided by the learning results of international students in China， the teaching reform of Engineering Graphic course has been carried out， and the main contents are as follows： based on Chinese drawing standards， international standard is introduced in teaching and comparison; besides， adjusting and compressing the teaching of the fundamental theories of Engineering Graphics， and integrating the contents of point， line and surface into the three-dimensional teaching; moreover， strengthening the practice teaching link， training the hands-on design practice and group cooperation ability with the help of CAD software and typical mechanical physical objects; in addition， continuously cultivating freehand drawing skills， improving spatial thinking and innovative expression ability. On this basis， combined with the teaching experience of European and American countries， this paper puts forward some reform and development suggestions such as progressive teaching and school-enterprise cooperation， so as to further improve the undergraduate teaching achievements of international students.
Key words： Engineering Graphics; teaching reform; outcome-based; international students
[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。 （四）持續培养徒手绘图能力
这里的徒手绘图主要指三维形体的轴测图绘制。不同于形体的三视图、零件图与装配图，轴测图具有记录设计者瞬时灵感，快速表达设计思想，以及易读好懂的特定功能。在当今工程界越来越重视创新与突破的时代要求下，徒手绘图技能显得尤为重要。在国外教材中，徒手绘图与二维投影的教学相互结合，没有严格的章节内容限制[5]。另一方面，从学生角度出发，绘制三维轴测图有助于理解形体的复杂结构，且与二维视图之间的切换对比有助于提升空间思维能力。因此，徒手绘图能力的训练贯穿于图学基础部分的教学中，将轴测图绘制的相关方法，适时融入基本形体（平面立体与曲面立体等）、组合形体的投影中，由简单到复杂，逐渐培养留学生的徒手绘图技能。在轴测图章节中进行补充性与总结性教学，收到了良好的效果。在最后的成绩考核中，也相应增加了徒手绘图的分值比例。
三、图学改革方向的建议
（一）阶段式渐进教学是提高教学成果的有力手段
站在专业的角度来说，各相关课程相互关联和支撑，形成一个完整的体系。采用阶段式渐进教学有助于增强制图课程与其他专业课程的融合衔接。参考国外大学经验，低年级的学生尚不能理解机械加工方法、成形工艺等经验性知识，因而在此阶段进行投影原理、制图标准、轴测图绘制及CAD软件建模方面等基础性的学习与实践，初步培养工程意识。在高年级阶段经过金工实习、机械设计等制造课程的学习，逐步理解加工工艺与成形方法，此时由专业教师讲授机件表达、标准件与常用件、尺寸标注，以及零件图装配图等工程应用性知识。可以看出，制图课程的阶段式渐进教学模式，符合留学生普遍认知规律，由浅入深、循序渐进地掌握制图理论与实践技能。从制图课程来说，既保持了基础内容的独立性，又增强了与专业内其他课程的融合性。
（二）校企案例合作是全面提升学习成果的切实保障
有别于职业院校的校企合作，普通本科院校的合作目标是全面提升学生的专业素养，培养符合现代社会需要的综合性专业人才。总结美国、日本等国的教学经验，促进所在高校与优质企业进行项目交流与合作。例如，企业选取若干与学生专业匹配较好的基础性机械设计项目，以短期实习或者项目协作形式，由专业教师带领学生团队分组分工协作完成。在此过程中，学生以专业所学为起点，与企业的技术、设备、管理等全面结合，在工程实践中不断磨炼提高专业技能和综合素养。另一方面，校企合作反向促使高校教学与企业需求相结合，不断优化教学内容和引入新的技术方法。
四、结论
工程表达与交流的应用性特点，本质上决定了工程图学的教学定位。留学生的国际性背景，促使工程图学更多地借鉴欧美国家的先进教学模式。立足基础理论，加强实践应用，面向国际需求，重新架构符合我国实际的留学生工程图学课程教学模式，是时代发展的客观要求。
参考文献
[1]张京英，佟献英，杨薇.“互联网+”时代图学教育现状调查与研究[J].图学学报，2017，38（6）：919-924.
[2]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）
[EB/OL].（2010-07-29）[2021-02-28].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A01/s7048/201007/t20100729_171904.html.
[3]曹清园，牛文杰，赵军友，等.工程制图国际化教学体系研究[J].图学学报，2018，39（5）：996-1003.
[4]张京英，罗会甫，张彤，等.三维造型设计与工程图学的有效融合[J].工程图学学报，2010，31（6）：151-154.
[5]Frederick E. Giesecke， Alva Mitchell， Henry C. Spencer et al. Engineering Graphics[M].北京：高等教育出版社，2005：142.
Abstract： Guided by the learning results of international students in China， the teaching reform of Engineering Graphic course has been carried out， and the main contents are as follows： based on Chinese drawing standards， international standard is introduced in teaching and comparison; besides， adjusting and compressing the teaching of the fundamental theories of Engineering Graphics， and integrating the contents of point， line and surface into the three-dimensional teaching; moreover， strengthening the practice teaching link， training the hands-on design practice and group cooperation ability with the help of CAD software and typical mechanical physical objects; in addition， continuously cultivating freehand drawing skills， improving spatial thinking and innovative expression ability. On this basis， combined with the teaching experience of European and American countries， this paper puts forward some reform and development suggestions such as progressive teaching and school-enterprise cooperation， so as to further improve the undergraduate teaching achievements of international students.
Key words： Engineering Graphics; teaching reform; outcome-based; international students