淺談機械制圖課程教學中的思維能力訓練

摘 要：機械制圖的教學質量高低直接影響著學生的專業素質，許多學生在學習這門課程時相當吃力。筆者根據多年的教學觀察與總結，認為主要是因為“抽象—直觀”思維轉換能力較差而導致學生學習困難，因此，教師在教學中應把學生的思維能力訓練（形象思維和抽象思維能力的強化以及這兩種思維轉換能力的訓練）作為重點解決的問題。

關鍵詞：機械制圖 教學 思維能力 訓練

一、機械制圖課程的教學難點

機械制圖課程的基本能力要求是：在繪圖時，需要把一個視覺上非常直觀的立體結構（機械零件）轉換成為由點、線、面組成的平面視圖（在機械設計過程中零件實體并不存在，而是存在于設計者的想象中，設計者要依據自己的想象畫出視圖）。在讀圖時，要把平面視圖迅速地轉換為具有特定形狀和尺寸的立體模型，并能夠正確地描述該立體模型。教師在教授機械制圖時，都有一個共識，即培養學生的空間想象能力對于教學的成功非常重要，但是，在培養學生的空間想象能力的方法問題上缺乏深入的思考和研究。常見的情況是，在這門課程結束時學生還不具備識讀簡單視圖的能力，也就是說，一直到課程結束，學生的空間想象能力也沒有得到有效的培養與訓練。如果把這種現象歸結為學生的思維能力先天不足是不對的，而是學生的思維能力在基礎教育過程中沒有得到充分的開發和培養，需要在后續教育中進行強化與訓練。對于機械制圖這門需要空間想象能力的課程而言，思維能力訓練應該是貫穿教學過程的核心任務，是課程教學成功與否的關鍵，也是教學難點。

二、思維能力的內涵

1.形象思維和抽象思維的概念

從思維科學的角度，作為理性認識的個體思維表現為三種形式，即抽象思維﹑形象思維和特異思維，或者稱為邏輯思維、形象思維和直覺思維，它們都是在實踐基礎上由感性認識產生的。抽象思維是一種以語言過程為媒介進行表達，以概念、判斷、推理為基本形式，以比較與分類、抽象與概括、分析與綜合、歸納與演繹等邏輯方法為基本方法的思維方式。形象思維是依靠對形象材料的意識領會得到的理解，它是以表象、直感和想象為基本形式，以觀察﹑聯想﹑猜想等形象方法為基本方法的思維方式。形象思維必須滲透于抽象思維過程中，如果沒有形象思維的參與，抽象思維就不可能很好地展開和深入。抽象思維以形象思維為基礎發展和成熟，在理性認識活動過程中，二者緊密聯系，相互作用。

2.抽象思維和形象思維的轉換

（1）抽象思維和形象思維的轉換。思維轉換是思維從一種狀態轉為另一種狀態的復雜的心理過程，抽象思維和形象思維的相互轉換是思維的最基本轉換之一，其轉換方式大致有兩種：

一是邏輯轉換。抽象思維以抽象材料為載體，形象思維以形象材料為載體，抽象材料與形象材料之間存在著各種邏輯聯系，當它們通過相互之間的聯系轉化時，思維形式也隨之轉換，這種轉換叫做思維的邏輯轉換，轉換的邏輯通道是思維載體間的邏輯聯系。如實體結構（形象）與視圖（邏輯）之間的邏輯聯系是平行投影，則思維轉換的邏輯通道就是投影體系。

二是潛邏輯轉換。思維的潛邏輯轉換往往表現為不按通常的邏輯順序進行的直覺判斷，轉換過程具有跳躍性和間斷性，主要表現為發生轉換的邏輯通道是隱蔽的，轉換的邏輯過程在潛意識中完成。這種跳躍與間斷實質是思維過程的簡約。因此，思維的潛邏輯轉換以邏輯轉換為基礎，它是思維能力向高層發展的結果，也是靈感思維產生的源泉。生產者通過讀圖直接進行零件加工，就屬于思維的潛邏輯轉換——結構本身在生產者的想象中，投影體系被拋棄了。

（2）思維轉換能力的培養。如前所述，抽象思維和形象思維的邏輯轉換與它們的載體之間的相互轉換密切相關。為此，教學中應注意以下幾點。

第一，讓學生積累豐富的形象素材和抽象素材。理性認識是建立在感性認識的基礎上的。形象并不是頭腦中憑空臆造出來的，它根源于現實的物質世界，離開了對物質世界的感性認識，形象思維便成為無源之水。因此，應當重視向學生呈現豐富的感性材料。如基本幾何體是組成機械零件結構的基本單元，屬于形象思維的素材；點、線、面及其空間位置關系，是視圖的基本要素，屬于抽象思維素材。利用教學模型使學生盡可能多地積累這兩方面的素材，是培養和訓練思維能力的基礎。

第二，提高學生的思維概括能力。概括是知識領會過程中對感性知識進行分析、綜合，逐步形成理性認識的過程。提高思維的概括能力就是提高揭示所學知識本質特征并概括為概念或形象的能力。如三視圖中，主視圖、俯視圖、左視圖之間“長對正、高平齊、寬相等”的對應關系，就是對投影線面的規律性概括，在此基礎上，可以訓練學生進一步找到右視圖、仰視圖與基本視圖之間的聯系。概括能力的提高不可能一蹴而就，是在思維能力訓練過程中逐步強化的。

第三，努力豐富學生的想象力。想象是人腦對已有表象進行加工改造、創造新形象的思維過程。教學中應鼓勵學生大膽將已有知識信息進行改造重組并作恰當的推測估計，有利于豐富想象力。在訓練中將已知條件進行必要的改造重組，以豐富的想象力為基礎運用形象思維進行判斷推理得出結果，有利于豐富學生的想象能力。如機械制圖課的習題，可以通過修改已知三視圖的點、線、面，讓學生去想象視圖修改以后其對應的實體結構的變化，并畫出軸測圖。

三、機械制圖教學中思維能力訓練實踐

1.點、線、面、投影知識教學中的思維訓練

點、線、面、投影知識的主要教學目的是建立空間投影體系，培養學生的空間想象能力，為后續的看圖、繪圖打下基礎。這一部分是機械制圖的重點內容，同時也是教學難點。學生在學習這一部分的內容時，其思維發展正處在形象思維占主導地位的時期，根據課程內容和學生的思維發展規律，在教學中應主要采用形象比喻的教學方法，引導學生把抽象的點、線、面投影轉換為具體而又直觀的投影模型。例如：從兩點的三面投影圖來判斷兩點之間的空間位置關系，可以讓學生用硬紙板制作一個三面投影體系模型，將三面投影圖與投影模型進行對比，定出兩點間的空間位置，學生通過自己的思維判斷，加上老師的引導歸納，使其思維判斷從現實空間得到證實。

2.幾何體投影知識教學中的思維訓練

幾何體投影知識教學中的思維訓練，應當遵循從簡單到復雜的規律，即從基本幾何體到組合體分段進行訓練。兩個階段中，學生的思維訓練需要在老師的引導下，從實物到平面視圖（從形象到抽象），再從平面視圖回到實物（從抽象回到形象），使學生的空間思維能力在這種反復的轉換變化中得到有效的訓練。在此過程中，利用大量的實物模型來積累學生的抽象素材（即各種基本幾何體在三維投影體系中處于不同的空間位置時，其投影三視圖的對應關系的變化）也是非常重要的，在組合體投影教學中對教學效果影響很大。組合體投影知識教學是以基本幾何體投影知識為基礎，因此，對組合體的合理分解、切割——即形體分析，在教學中很重要。如果學生只是對著組合體模型畫其視圖而不進行形體分析，效果就不理想。

3.識讀零件圖教學中的思維訓練

讀懂圖樣是機械制圖課程的最終目的。讀懂零件圖的關鍵是理解零件的結構和形狀，也是重點和難點。因此，組合體投影的思維訓練方法仍適用于識讀零件圖。在讀圖時應聯系零件的工作位置、用途以及它和其他零部件的相對位置關系綜合思考，較為復雜的零件圖還可以借助繪制軸測草圖來幫助想象，可以繪出整個零件的立體草圖，也可以只繪出一部分形體。另外，標題欄、技術要求、尺寸標注、零件視圖是組成零件視圖的四大部分，它們相互關聯，分析、想象零件結構時必須將這些內容結合起來。

零件圖視圖分析的順序一般是先整體后局部、先主體結構再次要結構、先主視圖再其他視圖，按投影關系分析零件圖中各視圖的配置和相互間對應關系，運用形體分析法和線面分析法去理解零件各部分的結構，想象零件的結構形狀。在課堂教學中，應注意引導學生的思維方式，使學生按照正確的步驟，綜合運用已學過的知識和已具有的空間思維能力去解決問題，老師要通過設計一系列的問題有目的、有層次地啟動學生的思維，使學生的思維程序按照教師預先構思好的框架線路運行，方能取得良好的思維訓練效果。

四、教學中的其他思維問題

1.思維惰性

有些學生自主學習能力較差，對自己缺乏信心，總是被動接受知識，思維始終處于抑制狀態，容易產生思維惰性。為了使學生積極參與到教學活動中，教師應注重幫助學生克服的心理障礙，使其樹立成功意識，有意識地鼓勵他們積極思維，使學生敢想、敢講。在討論問題時，教師應激發學生的思維潛能，鼓勵他們大膽表達自己的思考，只要發現學生的想法有一定的正確性，就要有意識地表揚并鼓勵其繼續思考。經過這樣的訓練，學生樹立了自信心，就會積極參與到教學活動中，自主學習的能力會逐步增強，思維能力也能得到提高。

2.培養嚴謹、細致的思維習慣

嚴謹、細致的思維習慣是一個工程技術人員應具備的基本素質，要讓學生深刻地認識到作為未來的工程技術人員養成細致、嚴謹的作圖習慣的重要性。教師在機械制圖課程教學中應對學生進行養成教育，使他們在分析、解決問題的過程中養成嚴謹、細致的思維習慣，滲透“至詳至悉，毫發不爽”的圖學理念及圖學精神。

總之，教師不能將機械制圖教學視為簡單的知識傳授和技能訓練。事實上，如果思維訓練沒有成效，做再多習題也是徒勞。教學過程中，每一章節都要圍繞思維能力的培養、強化與訓練這個中心任務來組織素材，輔之以科學的教學方法，困難就會迎刃而解。

參考文獻：

[1]溫寒江.學習與思維：學習中思維的全面協調可持續發展[M].北京：教育科學出版社，2011.

[2]袁緒興.思維技術[M].西安：西安交通大學出版社，2011.

（作者單位：湖北省恩施州交通技工學校）