制圖：訓練創新思維的“體操”

摘要：為實施素質教育，強化制圖學科素質教育的功能，應根據制圖學科的特點，把制圖作為創新思維訓練的體操，在“以訓練為主線”的教學結構中，挖掘制圖學科中創新思維訓練的生發點、訓練點，堅持以各種思維訓練為核心，靈活運用各種教學策略訓練學生的思維能力，使其掌握思維方法，形成科學的思維結構，以提高學科教學質量，培養學生的創新能力。

關鍵詞：制圖；創新思維；“體操”

機械制圖是一門實踐性很強的專業基礎課，主要培養學生的讀圖和畫圖能力。讀圖和畫圖能力的培養離不開思維能力的訓練，即形象思維、發散思維、集中思維、想象思維、動態思維等思維能力的訓練。制圖的本質是思維的過程，更確切地說是展示和發展思維的過程。因此，學好制圖課，不能只靠記憶，關鍵靠多練，要靠教師指導下的學生自主練習和積極思維。教學實踐證明，學生的制圖能力是練會的。

為提高制圖教學效率，促進學生創新能力的培養，教學中必須把學生的主體作用和教師的主導作用有機地統一在“以訓練為主線”的教學結構中。這里所說的“訓練”是指教學過程中學生主動獲取知識、應用知識、培養能力、發展潛力的各項學習活動和內容豐富、形式多樣的制圖訓練，包括練思維、練方法、練基本功、練能力。其中以各種思維訓練為核心。這種訓練貫穿于制圖教學的始終，所以說它是主線。

在“以訓練為主線”的教學結構中，筆者根據制圖學科特點，把制圖作為創新思維訓練的“體操”，精心挖掘制圖學科中創新思維訓練的生發點、訓練切入點，堅持以各種思維訓練為核心，取得了良好的效果。以下詳細闡述具體訓練策略。

形象思維訓練制圖教學接觸的圖樣、物體都是形象信息。在三維形體與二維圖形相互轉化的過程中，需要空間想象能力、形象思維能力的參與，但這些思維都是以形象為對象和結果的。所以形象思維起著主導作用。在教學過程中，可通過引導學生觀察并收集實物、制作模型、畫軸測圖等來增強感性認識，通過記圖（在理解的基礎上，記住基本體、簡單組合體的圖形特征與它們所反映的空間實物形狀，記住圖與物之間的特征及其聯系）積累形體表象信息，根據實物、模型和軸測圖畫三視圖訓練學生的形象思維。學生在想和做的過程中，手腦并用，左右腦積極協調活動，形象思維能得到有效訓練，能激活右腦的潛能，促進創新能力的發展。

發散思維訓練發散思維指為解決一個問題從多方面、多角度、多層次去探索多種答案的思維形式。美國心理學家吉爾福特認為創造力以發散思維為核心，因而發散思維訓練就成為培養學生創新能力的關鍵。在制圖教學中，筆者通過設計一些典型作業作為發散思維的發散點，訓練學生的發散思維，在探索和推測中培養學生創新思維的流暢性、變通性。如運用“一題多解”、“一題多變”等題型訓練思維的流暢性（在短時間內產生大量的設想，對一個問題擁有多種多樣的思路）和思維的變通性（改變思維方向，克服定勢影響的能力），培養學生的創新思維能力。例如，已知物體的一個主視圖（如圖1所示），讓學生補畫左視圖。

題目布置后，讓學生獨自做3分鐘后進行檢查。結果發現，每個學生都能夠運用發散思維在短時間內想出多個答案，例如，有的學生能想出7個答案。可是要獨自想出10個以上答案還是很困難的，因為每個人的思維都有其局限性。通過組織學生交流討論，由于學生之間的思維相互啟發，思路開闊，學生的積極性越來越高，答案會越來越多。此時，答案會顯得零亂，教師要及時幫助學生分析、歸納、總結思維的方向和特點，糾正學生發散思維的盲目性，提高學生發散思維的流暢性和變通性。對此題筆者給學生的啟發是：一個圓的視圖可以想象出圓柱、圓錐、球三個基本體，兩個圓的視圖可以是兩個基本體的疊加（圖2a、b、c），可以是多個基本體疊加組合（如圖2d），也可以是一個基本體的切割、挖孔及其組合（圖2e、f、g），還可以是多個基本體疊加、切割、挖孔的綜合（圖1h、i、g）。這樣每個學生都能輕松有序地想出更多的答案，從而有效地訓練學生的發散思維能力。學生也能體會到發散思維的樂趣，享受到成功的滿足感。

集中思維訓練集中思維指通過抽象、概括、判斷和推理等方法尋求一個最佳答案的思維形式。研究證明，一個創造性活動的全過程，要經過從分散思維到集中思維，再由集中思維到分散思維的多次循環才能完成。所以培養發散性思維的同時也要培養集中思維。制圖練習題多是尋求一個答案的，是對集中思維的有效訓練。視圖表達方案的選擇和確定是發散思維和集中思維共同作用的結果。給學生一個零件，讓學生選擇和確定視圖表達方案，結果學生的思維充分發散，其表達方案多種多樣。筆者將學生的各種表達方案張榜公布，讓學生相互比較，分析優缺點，最后讓學生在眾多的方案中選出最理想的方案，從而在訓練發散思維的同時，有效地訓練了學生的集中思維。

想象思維訓練愛因斯坦說過：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力則概括著世界的一切，推動著世界的進步，并且是知識進化的源泉。”想象力不僅是創新的動力，而且還是學生理解掌握制圖知識和理論的得力助手。想象是在人腦中對已有的表象進行加工改造而創造新形象的過程，是最富有創造性的思維方式之一。想象包括再造想象和創造想象。再造想象是指根據語言描述或圖樣示意在頭腦中形成新形象的過程；創造想象是指不依據現成的語言描述或圖樣示意而獨立地在頭腦中形成新形象的過程。制圖學科在訓練學生想象思維方面有著其他學科不可替代的作用。在制圖教學中，主要采用以下幾種做法訓練學生的想象思維：通過識讀三視圖和由已知兩個視圖補畫第三視圖等訓練再造想象思維；根據給出一個視圖（給定條件不充分）補畫另外兩個視圖，通過創造性地想象各種空間立體形狀訓練創造想象思維；通過布置設計組合體綜合性訓練作業，讓學生進行充分的想象構思，從而訓練創造想象思維。

動態思維訓練教學使用的模型、掛圖，因其處于靜止狀態，學生對三維形體——二維圖形轉換規律的理解存在一定困難。為此，可以利用多媒體技術制作三維動畫，形象地再現讀圖、畫圖的動態思維過程，如動態展示三面投影圖的形成與展開、剖視圖的形成等，幫助學生形成形象的動態物理模型，為激發學生的動態思維提供客觀物質基礎條件，幫助學生建立三維空間概念，掌握三維形體——二維圖形的轉換規律。線面投影分析是培養學生的識圖能力常用的方法。按此方法分析圖形上的每條“線”和每個“框”時，常被表述為輪廓、面形投影、積聚。這樣表述的結果，往往使得本來較抽象的“線”、“面”，仍然停留在線、面的概念上。如果改用動態的表述方法（使用拉伸、切割、抽出、疊加等術語）描述形體的形成，就容易使學生很快建立起深刻的空間形象，掌握“一框為一體”的快速讀圖技巧，養成動態思維的習慣。例如，讀圓柱三視圖時，俯視圖為圓，它反映的是物體的前后左右關系，反映不出高度即物體的上下關系，此時，應用動態思維把這個圓向上拉伸一定的高度，圓柱立體就形成了，這樣運用動態思維建立空間的立體模型，更有利于提高學生的空間想象力。

批判思維訓練創新思維的生命力在于質疑和批判。批判思維即學生會用批判的眼光去質疑問難，去追尋未知的知識領域。在一次習題課中，筆者布置了以下題目：已知主、俯視圖，補畫左視圖（如圖3所示）。并指出有的題目不一定有解，有意識地在課堂上說這題是無解的。結果下課后只有一位學生敢于質疑，對教師說這題有解，并提供了如圖4a1所示的常規答案。在第二節課上，筆者對這位學生敢于質疑和批判的精神進行了大力表揚，指出在學習過程中要敢于對教師和教材進行質疑，并提問大家對這位同學的答案有沒有異議？經過一段時間的討論，結果另一位學生提出了新的答案（如圖4b1所示）。由此可見，學生的潛力是很大的。

思維綜合訓練培養學生的創造性思維能力，既要注重某一思維方式的單項訓練，又要注意各種思維相結合的綜合訓練，使其有機結合起來，形成科學的思維結構，掌握創新方法，不斷提高創新能力。在教學實踐中，筆者精心設計思維綜合訓練題，把強化訓練力度當作重要舉措來抓。如在組合體一章中，一般要貫徹“以練為主”的教學原則，通過大量的練習提高制圖能力，但往往容易陷入“題海戰”，學生做作業累，教師批改忙，教學效果不佳。為此，筆者創造性地設計了一堂《設計組合體》綜合訓練研究課，滲透創新技法，創新教學方法，指導學生進行創造性的學習，要求學生通過自己的分析、比較、歸納、想象、聯想、綜合等思維活動，創造性地設計出包含盡可能多的知識點的組合體，讓學生進行思維綜合訓練，有效地促進了學生創新能力的培養，取得了良好的教學效果。

在“以訓練為主線”的教學中，要注意避免把“以訓練為主線”當作題海戰術，大量地、重復地做練習題；還要避免把過去的教師“滿堂講”變為學生“滿堂練”。

總之，在“以訓練為主線”的教學實踐中，只要教師充分發揮主導作用，精心創設思維訓練情境，學生的主體作用就能得到有效發揮，學生的學習興趣就能得到有效激發，學生的思維能力就能得到有效訓練，制圖課的教學效率也會有效提高。同時，通過“以訓練為主線”的教學實踐，挖掘制圖學科中強化素質教育的功能，不但要注重某一思維能力的單項訓練，而且要注重各種思維能力相結合的綜合訓練，使其有機結合起來，能促使學生形成科學的思維結構，從而有效地促進學生創新能力的培養。

參考文獻：

[1]林宏，張彤，等.工程圖學學科思維訓練的研究與實踐[J].工程圖學學報，2000，（4）.

[2]趙卿敏.創新能力的形成與培養[D].武漢：華中科技大學，2002.

[3]劉福華.在工程制圖教學中強化素質教育[J].教學研究，2005，（4）.

作者簡介：

潘美祥（1966—），男，浙江新昌人，浙江新昌職業技術學校高級教師，浙江省特級教師。