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)新是民族進步的靈魂，創(chuàng)新能力可以通過科學(xué)教育與訓(xùn)練，不斷地被激發(fā)出來?！豆こ讨茍D》是一門綜合性較強的、重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，獨具二維平面和三維立體之間互相轉(zhuǎn)換特點，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、標(biāo)新立異，在認識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)新能力是指人們在智力活動中善于發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新事物的能力。21世紀是知識經(jīng)濟時代，創(chuàng)新是民族進步的靈魂，自主創(chuàng)新是支撐一個國家崛起的筋骨，自主創(chuàng)新能力是國家競爭力的核心。創(chuàng)新能力是可以通過科學(xué)教育與訓(xùn)練，不斷地被激發(fā)出來。培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力，是高等學(xué)校適應(yīng)時代要求的全新人才培養(yǎng)模式的重要手段和內(nèi)容，是高等教育的一項重要任務(wù)。

《工程制圖》是一門綜合性較強的、重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，被認為是“工程界的技術(shù)語言”。它是工科院校對各專業(yè)的學(xué)生進行工程圖樣繪制與識讀方法教育的課程，具有二維平面和三維立體之間互相轉(zhuǎn)換獨特特點，制圖學(xué)科的特點使其在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面有特殊意義和獨特的作用。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)實踐中產(chǎn)生的一門應(yīng)用性學(xué)科，它是通過平面圖形來表達三維物體的形狀。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、線、面和基本體之間的關(guān)系，由點向外散發(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、由簡到繁、循序漸進地樹立空間概念、弄清物與圖的相互轉(zhuǎn)化、形成空間思維能力，并逐步進行創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

二、對點、線、面投影內(nèi)容進行強化，培養(yǎng)形象思維能力

制圖的根基在于投影，沒有投影就不會有視圖。點、線、面投影是學(xué)習(xí)基本體的投影基礎(chǔ)，對培養(yǎng)空間想象能力有重要作用。初學(xué)時，沒有建立起符合投影的思維方式，將繪圖與看圖看成了兩個獨立的過程。講授時可以利用直觀的教學(xué)法，如利用教室一角的墻體和地面，作為三個投影面，進行講解，比較直觀；或在多媒體平臺上，利用計算機三維造型， 把點、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)生通過對三維空間體系向二維平面圖形的變化、發(fā)展、運行，以及變化過程進行全面觀察才能掌握投影規(guī)律，認識它們的特征。將二維作圖過程與三維顯示實現(xiàn)同步，建立圖和形的對應(yīng)關(guān)系。

掌握點、線、面投影后，運用啟發(fā)式教學(xué)方法，講解根據(jù)點的三面投影，判斷點的空間位置；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、線、面，觀察各部分之間的相對位置，如上下、左右、前后等。通過這樣的訓(xùn)練過程，可使學(xué)生研究問題的對象由平面發(fā)展到三維空間，并在感性認識不斷深化的基礎(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、通過組合體畫圖與讀圖的反復(fù)過程，培養(yǎng)空間思維能力

組合體是從各種機械零件或工程建筑物抽象、簡化出來的較復(fù)雜形體，組合體是投影作圖的綜合練習(xí)，對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。進行訓(xùn)練時，可以先給出一個組合體模型，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，并和原模型對照，看讀出的形狀是否相符，若不相符，進一步讀圖，直到相符；進行完這一過程后，將形體改變一下位置或旋轉(zhuǎn)一定角度，重新重復(fù)以上過程；或者畫出三視圖后，將主、左視圖位置對調(diào)，主視圖變?yōu)橛乙晥D，進行讀圖，讀出物體的形狀；最后在原組合體基礎(chǔ)上進行挖切，重新進行畫出、讀圖過程。通過組合體畫圖與讀圖的反復(fù)過程，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不斷提高，實現(xiàn)頭腦中立體形像與平面圖形的靈活轉(zhuǎn)換，達到熟練掌握繪圖、讀圖的技能，使學(xué)生完成從理性認識到感性認識這個空間思維的飛躍，培養(yǎng)了學(xué)生的空間思維能力。

四、通過構(gòu)型設(shè)計，提高了創(chuàng)新思維能力

零部件視圖表達方案，需要用發(fā)散思維，盡量想象出多種答案，然后運用分析、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)已知的一個視圖或多個視圖，想象出不同形狀物體，想象出與多個視圖想吻合的物體。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，讀出簡單的疊加和切割的物體，也可以進行發(fā)散思維，進行變通，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孔形，要求構(gòu)思出一個形體，使其能夠無縫隙地穿過樣板上的三個孔。通過訓(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。使學(xué)生能從多方位、多角度考慮問題，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。解題過程中，經(jīng)過分散到集中、集中到分散的循環(huán)過程，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)生動手動腦的過程中，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、分析問題和解決問題的能力等，對于促進學(xué)生創(chuàng)新能力的開發(fā)提高，具有其他學(xué)科所無法比擬的優(yōu)勢。

五、利用三維軟件，進行綜合思維訓(xùn)練

借助CAD技術(shù)的實體造型設(shè)計，改用動態(tài)的表述方法，使本來較抽象的線、面，使用拉伸、切割、抽出、疊加等術(shù)語，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)成動態(tài)思維的習(xí)慣。在三維空間建立實體模型，并且通過變換視點，較為生動的實現(xiàn)從不同的角度來觀察實體模型，從而達到培養(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、上下六個方位上表面的連接關(guān)系。這樣就有利于學(xué)生提高對視圖中線、線框的感性認識，在頭腦里架起從二維視圖到實物模型間的一座橋梁，使自身的空間想象力得到進一步發(fā)揮。

結(jié)束語

大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高等教育的一個永恒主題，對培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的創(chuàng)新型人才具有劃時代的意義。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高絕非一朝一夕之功，需要不斷實踐與反復(fù)實踐。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)，增強其創(chuàng)新意識，鍛煉其創(chuàng)新思維，強化其創(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．機械制圖教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生空間想象力［J］．中國科技信息，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，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。）