韓素蘭 袁麗娟

工程制圖課程與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究

韓素蘭 袁麗娟

創(chuàng)新能力是人們發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新事物的能力，創(chuàng)新是民族進(jìn)步的靈魂，創(chuàng)新能力可以通過(guò)科學(xué)教育與訓(xùn)練，不斷地被激發(fā)出來(lái)?！豆こ讨茍D》是一門綜合性較強(qiáng)的、重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，獨(dú)具二維平面和三維立體之間互相轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面有特殊意義和作用。將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融合在工程制圖的教學(xué)之中，是人才培養(yǎng)模式對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)提出的新要求，也是素質(zhì)教育的核心內(nèi)容。

創(chuàng)新能力 工程制圖 思維能力

本文系：河南省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題 （2008-JKGHAGH-394）。

“創(chuàng)新”即打破定勢(shì)、標(biāo)新立異，在認(rèn)識(shí)和改造主客觀世界中扔棄舊質(zhì)、創(chuàng)造新質(zhì)的特性，創(chuàng)新能力是指人們?cè)谥橇顒?dòng)中善于發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新事物的能力。21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，創(chuàng)新是民族進(jìn)步的靈魂，自主創(chuàng)新是支撐一個(gè)國(guó)家崛起的筋骨，自主創(chuàng)新能力是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心。創(chuàng)新能力是可以通過(guò)科學(xué)教育與訓(xùn)練，不斷地被激發(fā)出來(lái)。培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力，是高等學(xué)校適應(yīng)時(shí)代要求的全新人才培養(yǎng)模式的重要手段和內(nèi)容，是高等教育的一項(xiàng)重要任務(wù)。

《工程制圖》是一門綜合性較強(qiáng)的、重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，被認(rèn)為是“工程界的技術(shù)語(yǔ)言”。它是工科院校對(duì)各專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行工程圖樣繪制與識(shí)讀方法教育的課程，具有二維平面和三維立體之間互相轉(zhuǎn)換獨(dú)特特點(diǎn)，制圖學(xué)科的特點(diǎn)使其在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面有特殊意義和獨(dú)特的作用。將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融合在工程制圖的教學(xué)之中，融入到教師的教學(xué)中，融入到學(xué)生的作業(yè)題目中，是人才培養(yǎng)模式對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)提出的新要求，也是素質(zhì)教育的核心要求。

一、從課程特點(diǎn)出發(fā)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力

《工程制圖》是從生活和生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的一門應(yīng)用性學(xué)科，它是通過(guò)平面圖形來(lái)表達(dá)三維物體的形狀。在教學(xué)中采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，一方面是利用制圖中的點(diǎn)、線、面和基本體之間的關(guān)系，由點(diǎn)向外散發(fā)而生成一條線，由多條線組成不同的面，不同的面又形成不同的立體，這種發(fā)散思維培養(yǎng)了學(xué)生的空間想象力。另一方面讓學(xué)生善于抓住物體的特征，從線、面出發(fā)，由淺入深、由簡(jiǎn)到繁、循序漸進(jìn)地樹立空間概念、弄清物與圖的相互轉(zhuǎn)化、形成空間思維能力，并逐步進(jìn)行創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

二、對(duì)點(diǎn)、線、面投影內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化，培養(yǎng)形象思維能力

制圖的根基在于投影，沒(méi)有投影就不會(huì)有視圖。點(diǎn)、線、面投影是學(xué)習(xí)基本體的投影基礎(chǔ)，對(duì)培養(yǎng)空間想象能力有重要作用。初學(xué)時(shí)，沒(méi)有建立起符合投影的思維方式，將繪圖與看圖看成了兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程。講授時(shí)可以利用直觀的教學(xué)法，如利用教室一角的墻體和地面，作為三個(gè)投影面，進(jìn)行講解，比較直觀；或在多媒體平臺(tái)上，利用計(jì)算機(jī)三維造型， 把點(diǎn)、線、面放在空間物體上講解，這樣更加形象、直觀；然后，利用多媒體課件，并將二維與三維置于同一平面內(nèi)，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)三維空間體系向二維平面圖形的變化、發(fā)展、運(yùn)行，以及變化過(guò)程進(jìn)行全面觀察才能掌握投影規(guī)律，認(rèn)識(shí)它們的特征。將二維作圖過(guò)程與三維顯示實(shí)現(xiàn)同步，建立圖和形的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

掌握點(diǎn)、線、面投影后，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)方法，講解根據(jù)點(diǎn)的三面投影，判斷點(diǎn)的空間位置；根據(jù)線、面的三面投影，確定空間直線、平面的位置、走向；并將基本題抽象成點(diǎn)、線、面，觀察各部分之間的相對(duì)位置，如上下、左右、前后等。通過(guò)這樣的訓(xùn)練過(guò)程，可使學(xué)生研究問(wèn)題的對(duì)象由平面發(fā)展到三維空間，并在感性認(rèn)識(shí)不斷深化的基礎(chǔ)上，逐步擺脫在平面上研究幾何要素的局限性。同時(shí)訓(xùn)練了學(xué)生的看圖能力，提高了學(xué)生的線、面分析能力，培養(yǎng)了學(xué)生的形象思維能力。

三、通過(guò)組合體畫圖與讀圖的反復(fù)過(guò)程，培養(yǎng)空間思維能力

組合體是從各種機(jī)械零件或工程建筑物抽象、簡(jiǎn)化出來(lái)的較復(fù)雜形體，組合體是投影作圖的綜合練習(xí)，對(duì)組合體視圖的大量訓(xùn)練，能有效培養(yǎng)空間思維能力。

從組合體三視圖的畫圖，即給出三維的物體，繪制三視圖。讀圖，即給出三視圖，想象出物體的形狀。進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，可以先給出一個(gè)組合體模型，然后確定位置，畫出形體的三視圖，畫好后，移去模型，根據(jù)畫出的三視圖，讀出物體的形狀，并和原模型對(duì)照，看讀出的形狀是否相符，若不相符，進(jìn)一步讀圖，直到相符；進(jìn)行完這一過(guò)程后，將形體改變一下位置或旋轉(zhuǎn)一定角度，重新重復(fù)以上過(guò)程；或者畫出三視圖后，將主、左視圖位置對(duì)調(diào)，主視圖變?yōu)橛乙晥D，進(jìn)行讀圖，讀出物體的形狀；最后在原組合體基礎(chǔ)上進(jìn)行挖切，重新進(jìn)行畫出、讀圖過(guò)程。通過(guò)組合體畫圖與讀圖的反復(fù)過(guò)程，學(xué)生在形體和視圖之間轉(zhuǎn)換的形象思維能力和邏輯思維能力就會(huì)不斷提高，實(shí)現(xiàn)頭腦中立體形像與平面圖形的靈活轉(zhuǎn)換，達(dá)到熟練掌握繪圖、讀圖的技能，使學(xué)生完成從理性認(rèn)識(shí)到感性認(rèn)識(shí)這個(gè)空間思維的飛躍，培養(yǎng)了學(xué)生的空間思維能力。

四、通過(guò)構(gòu)型設(shè)計(jì)，提高了創(chuàng)新思維能力

零部件視圖表達(dá)方案，需要用發(fā)散思維，盡量想象出多種答案，然后運(yùn)用分析、比較等推理方法確定最為理想的方案。為了培養(yǎng)發(fā)散思維，可以根據(jù)已知的一個(gè)視圖或多個(gè)視圖，想象出不同形狀物體，想象出與多個(gè)視圖想吻合的物體。要求由給定的主視圖，構(gòu)想出不同的空間物體。以利用基本的讀圖方法，讀出簡(jiǎn)單的疊加和切割的物體，也可以進(jìn)行發(fā)散思維，進(jìn)行變通，讀出層次較高的復(fù)合型物體，在假設(shè)該圖形表示的是樣板上的三個(gè)孔形，要求構(gòu)思出一個(gè)形體，使其能夠無(wú)縫隙地穿過(guò)樣板上的三個(gè)孔。通過(guò)訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生去聯(lián)想、拓展，分析與比較，克服思維定勢(shì)。使學(xué)生能從多方位、多角度考慮問(wèn)題，能在解題中標(biāo)新立異，在學(xué)習(xí)中求異思維，能夠激發(fā)人的創(chuàng)造力。解題過(guò)程中，經(jīng)過(guò)分散到集中、集中到分散的循環(huán)過(guò)程，培養(yǎng)了分散思維和集中思維，提高了創(chuàng)新思維，也大大提高了創(chuàng)造性思維能力和空間想象力。在學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的過(guò)程中，充分鍛煉觀察力、想象力、圖示力、整合與重組、聯(lián)想與選擇，它著重培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和思維能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力等，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的開發(fā)提高，具有其他學(xué)科所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

五、利用三維軟件，進(jìn)行綜合思維訓(xùn)練

借助CAD技術(shù)的實(shí)體造型設(shè)計(jì)，改用動(dòng)態(tài)的表述方法，使本來(lái)較抽象的線、面，使用拉伸、切割、抽出、疊加等術(shù)語(yǔ)，描述形體的形成，使學(xué)生很快建立起深刻的空間形象，養(yǎng)成動(dòng)態(tài)思維的習(xí)慣。在三維空間建立實(shí)體模型，并且通過(guò)變換視點(diǎn)，較為生動(dòng)的實(shí)現(xiàn)從不同的角度來(lái)觀察實(shí)體模型，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的目的。采用自由旋轉(zhuǎn)可看清楚形體前后、左右、上下六個(gè)方位上表面的連接關(guān)系。這樣就有利于學(xué)生提高對(duì)視圖中線、線框的感性認(rèn)識(shí)，在頭腦里架起從二維視圖到實(shí)物模型間的一座橋梁，使自身的空間想象力得到進(jìn)一步發(fā)揮。

結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高等教育的一個(gè)永恒主題，對(duì)培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的創(chuàng)新型人才具有劃時(shí)代的意義。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高絕非一朝一夕之功，需要不斷實(shí)踐與反復(fù)實(shí)踐。努力構(gòu)建培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的科學(xué)體系，充分挖掘大學(xué)生的創(chuàng)新潛質(zhì)，增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉其創(chuàng)新思維，強(qiáng)化其創(chuàng)新技能，觸發(fā)其創(chuàng)新情感，是高等學(xué)校適應(yīng)時(shí)代要求的全新人才培養(yǎng)模式的重要手段和主要內(nèi)容。

［1］劉喜紅．機(jī)械制圖教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生空間想象力［J］．中國(guó)科技信息，2006．4．

［2］王德洪．“工程 制圖" 課程教學(xué)中的思維能力培養(yǎng)［J］．重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005．3．

（韓素蘭：華北水利水電學(xué)院，副教授，碩士，研究方向：工程圖學(xué)與CAD/CAM教學(xué)及研究。袁麗娟：華北水利水電學(xué)院。）