提高大學(xué)生工程圖學(xué)思維能力的教學(xué)研究

文/卜秋祥

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提高大學(xué)生工程圖學(xué)思維能力的教學(xué)研究

文/卜秋祥

摘要:分析思維形式和大學(xué)生的思維特點(diǎn)，闡述工程圖學(xué)對(duì)大學(xué)生思維能力的要求，提出了以下三個(gè)方面的教學(xué)方法:培養(yǎng)大學(xué)生的空間思維和形象思維能力;多樣化綜合運(yùn)用模型、CAD軟件、多媒體教學(xué)手段;并行使用形體分析法和線面分析法解決實(shí)際問題。

關(guān)鍵詞:工程圖學(xué);空間思維;形象思維

1．大學(xué)生的思維特點(diǎn)

從思維形式來看，人的思維可分為抽象思維、形象思維、靈感思維三種。抽象思維亦稱邏輯思維，是運(yùn)用概念、判斷、推理等來反映現(xiàn)實(shí)的思維過程。形象思維是借助于具體形象來展開的思維過程，亦稱直感思維。靈感思維亦稱頓悟思維，是在不知不覺之中突然迅速發(fā)生的特殊思維形式。

中學(xué)生階段，能讓學(xué)生以圖形方式思考問題的課程主要是平面解析幾何和立體幾何。在這兩門課程中以平面思維和邏輯思維為主，空間思維開始出現(xiàn)但只限于一種觀察問題的方法，沒有深入拓展開來成為一種解決問題的手段。因此中學(xué)生畢業(yè)成為大學(xué)生后，他們所具備的思維能力主要是平面思維和邏輯思維。大學(xué)生思維敏捷，簡(jiǎn)單片面，樂于嘗試新生事物和新觀念。大學(xué)生的思維缺陷是通常只注重考慮感覺，而缺乏對(duì)事物的深入認(rèn)識(shí)和分析，這樣往往容易導(dǎo)致思維的片面化和單純化。

2．工程圖學(xué)對(duì)思維能力的要求

圖學(xué)學(xué)科是以客觀真實(shí)世界或虛擬世界中靜止的或運(yùn)動(dòng)的自然物體、人造物體和某些現(xiàn)象的“形”，以及由手工繪制和計(jì)算機(jī)生成的“圖”為研究對(duì)象，研究其圖形表達(dá)、數(shù)字化圖形信息生成與圖形信息傳遞的學(xué)科［1］。工程圖樣是高度濃縮的工程信息的載體，它準(zhǔn)確而詳細(xì)地表示工程對(duì)象的形狀、大小和技術(shù)要求，是表達(dá)和交流技術(shù)思想的重要工具。在工程技術(shù)領(lǐng)域中由于圖形信息的重要性，工程技術(shù)人員均把工程圖學(xué)作為基本素質(zhì)及基本技能之一來看待。

在本科教學(xué)中，機(jī)械工程類專業(yè)通常設(shè)置機(jī)械制圖、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)繪圖及輔助設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等三門課程［2］。非機(jī)械類專業(yè)通常開設(shè)工程圖學(xué)課程，工程圖學(xué)課程內(nèi)容包括了緒論、制圖基本知識(shí)和基本技能、投影法及點(diǎn)線面的投影、立體的投影、組合體、軸測(cè)圖、機(jī)件的表達(dá)方法、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、零件圖、裝配圖章節(jié)。其中緒論屬于工程圖學(xué)的總體介紹，“點(diǎn)線面的投影”這一章之前內(nèi)容主要是邏輯思維的應(yīng)用，從“點(diǎn)線面的投影”這一章開始要求綜合運(yùn)用空間思維、形象思維和邏輯思維多種思維能力去分析解決問題。

在工程圖學(xué)中，與邏輯思維相比，更重要的是形象思維，尤其是以空間想象能力為基礎(chǔ)的空間形象思維［3］。因此，培養(yǎng)大學(xué)生的工程圖學(xué)思維能力，綜合應(yīng)用空間形象思維和邏輯思維能力來解決工程圖學(xué)實(shí)際問題，是學(xué)習(xí)工程圖學(xué)的難點(diǎn)和關(guān)鍵之處。

3．提高工程圖學(xué)思維能力的教學(xué)方法

3．1培養(yǎng)大學(xué)生的空間思維能力和形象思維能力

工程圖學(xué)課程一般在大一或大二開設(shè)，開課方式為合班開課。目前普遍的問題是缺少關(guān)聯(lián)課程的前期支持，大多數(shù)學(xué)生沒有到過工廠，沒有見過機(jī)床、刀具、量具，不具備相關(guān)的工程行業(yè)知識(shí)，空間思維能力和實(shí)踐能力差。工程制圖課程的核心是培養(yǎng)學(xué)生的工程圖學(xué)思維能力。因此應(yīng)該在課程的緒論部分開始講解空間思維與邏輯思維的區(qū)別，說明抽象思維和形象思維的區(qū)別，強(qiáng)調(diào)空間思維和形象思維的重要性，布置學(xué)生反復(fù)繪制生活中能夠接觸到的一些簡(jiǎn)單物體，讓學(xué)生有意識(shí)地培養(yǎng)空間思維能力和形象思維能力。

3．2多樣化綜合運(yùn)用模型、CAD軟件、多媒體教學(xué)手段

工程圖學(xué)目前面臨知識(shí)量增加、學(xué)時(shí)數(shù)縮短、大課堂開課的現(xiàn)狀，這需要任課教師綜合使用多元化教學(xué)手段，來解決上述問題。教師在課堂上以實(shí)物模型配合內(nèi)容講解，能夠幫助學(xué)生理順?biāo)悸贰?shí)體模型攜帶不便，可以使用Pro/E、SolidWorks、Inventor、CAXA等三維軟件制作三維模型，通過CAI課件播放三維模型、動(dòng)畫和視頻，來增加直觀性和生動(dòng)性，降低學(xué)生的理解難度。例如使用CAI工程圖學(xué)課件講解剖視圖的畫法和步驟時(shí)，使用Flash軟件制作的動(dòng)畫，可以動(dòng)態(tài)地演示以下整個(gè)過程:剖切平面的位置選擇、機(jī)件被剖切平面剖切、機(jī)件被移走位于觀察者和剖切平面之間的部分、剖切后的機(jī)件進(jìn)行投射得到剖視圖，整個(gè)動(dòng)畫演示過程直觀、效果逼真，對(duì)于學(xué)生的空間想象分析能力有很好的幫助［4］。

3．3并行使用形體分析法和線面分析法解決組合體問題

空間思維是一種發(fā)散性思維，教師在課堂上講解了某一實(shí)例，學(xué)生掌握了這一實(shí)例的思路和方法后，還是不能完全掌握其他全部實(shí)例。組合體畫圖和讀圖是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，其主要原因是學(xué)生的空間思維和形象思維能力在復(fù)雜的組合體面前顯得不夠強(qiáng)大。形體分析法是從體的角度出發(fā)，把組合體分解為若干個(gè)基本形體，并分析它們的形狀和相對(duì)位置，從而想象出整體形狀結(jié)構(gòu)的方法。組合體的組合方式分為疊加型、切割型和綜合型三種，疊加型組合方式可以形象地比喻為搭積木，切割型組合方式可以形象地理解為切蛋糕，綜合型組合方式是既有疊加又有切割。線面分析法是在閱讀視圖時(shí)，從某些線和面入手，分析它們的位置和特征從而解決問題的方法。形體分析法以空間思維為主，線面分析法主要依靠邏輯推理。在組合體畫圖和讀圖的課堂教學(xué)和課后練習(xí)時(shí)，可以并行使用形體分析法和線面分析法，作為組合體畫圖和讀圖的解題思路，實(shí)踐效果比較理想。

(作者單位:青島科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院)

參考文獻(xiàn):

［1］童秉樞．對(duì)工程圖學(xué)學(xué)科和圖學(xué)學(xué)科的若干認(rèn)識(shí)［J］．工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2010 (6) : 1－6．

［2］韓忠愿，陳棣沭．工程圖學(xué)的教學(xué)特點(diǎn)及CAI運(yùn)用問題［J］．機(jī)械工業(yè)高教研究，2000 (2) : 56－58．

［3］胡宜鳴，孟淑華，王丹虹．著眼于訓(xùn)練學(xué)生工程圖學(xué)思維方式的教學(xué)研究與實(shí)踐［J］．工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2000 (4) : 101．

［4］卜秋祥．我校非機(jī)類專業(yè)機(jī)械制圖課程多元化教學(xué)方法的探討［J］．青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014 (6) : 155－157．

作者簡(jiǎn)介:卜秋祥，男，山東青島，青島科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院。

中圖分類號(hào):G640

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):2095－9214 (2015) 10－0250－01