以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的設(shè)計圖學(xué)課程改革的 研究與實踐

李冬梅， 張持重， 張耀娟， 張云峰

（1. 北華大學(xué)機械工程學(xué)院，吉林省 吉林市 132021；2. 北華大學(xué)工程訓(xùn)練中心，吉林省 吉林市 132021）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類文明程度的提高，人們對工業(yè)產(chǎn)品的要求越來越高，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代及個性化的速度越來越快，加快創(chuàng)新步伐，提高工業(yè)產(chǎn)品的競爭力成為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。我國工業(yè)設(shè)計起步較晚，工業(yè)產(chǎn)品“本國設(shè)計”嚴重缺乏，企業(yè)需要大量的創(chuàng)新型設(shè)計人才。因此，近幾年工科院校新增了工業(yè)設(shè)計專業(yè)，進一步加強創(chuàng)新型設(shè)計人才的培養(yǎng)。

北華大學(xué)2000 年創(chuàng)辦了工業(yè)設(shè)計專業(yè)，其主要培養(yǎng)方向為產(chǎn)品設(shè)計。工程圖學(xué)課程組承擔(dān)了設(shè)計圖學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)，起初由于專業(yè)教學(xué)思想體系還沒完全形成，設(shè)計圖學(xué)課程教學(xué)基本沿用了傳統(tǒng)的工程圖學(xué)的教學(xué)模式，即以設(shè)計表達能力培養(yǎng)為中心。在后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中，學(xué)生把學(xué)到的理論應(yīng)用到設(shè)計實踐創(chuàng)作時, 學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力薄弱，常常會感到頭腦空虛、思路閉塞、無從下手，很難適應(yīng)當(dāng)今產(chǎn)品更新?lián)Q代及產(chǎn)品個性化的快速節(jié)奏需求。因此，我們針對其工業(yè)設(shè)計專業(yè)特點對設(shè)計圖學(xué)課程進行了深入改革，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，適應(yīng)以創(chuàng)新競爭為主導(dǎo)的工業(yè)產(chǎn)品的社會競爭[1]。

1 設(shè)計圖學(xué)課程改革的基本思路

工程設(shè)計人員要想把自己的創(chuàng)意表達出來，是需要把創(chuàng)意視覺化或?qū)嵨锘摹ＴO(shè)計圖學(xué)是工程設(shè)計人員用來交流設(shè)計思想、表達設(shè)計成果的重要工具。如果沒有扎實的設(shè)計表達理論能力是無法使設(shè)計構(gòu)思付諸現(xiàn)實的，因此只有以表達能力培養(yǎng)為主線的改革，才能使設(shè)計圖學(xué)的教學(xué)具有生命力。設(shè)計圖學(xué)課程是工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生進入大學(xué)最先接觸的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，此時學(xué)生的設(shè)計思維、創(chuàng)新能力正處于初步形成的關(guān)鍵時期，加強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是關(guān)鍵。因此，我們探索出“以設(shè)計表達為主線，培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)”的設(shè)計圖學(xué)課程改革思路，融入設(shè)計圖學(xué)課程各教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到有效培養(yǎng)。自2005 年以來，學(xué)生在全國“挑戰(zhàn)杯”、“機械設(shè)計大賽”、“機械創(chuàng)新設(shè)計大賽”等國家級學(xué)生競賽中獲得獎項23 項。

2 以設(shè)計表達為主線改革課程體系

設(shè)計表達主要包括設(shè)計表達理論和設(shè)計表達手段二個方面。

（1） 設(shè)計表達理論體系改革

傳統(tǒng)工程圖學(xué)教學(xué)方法直接從點、線、面入手講解立體投影理論，由于學(xué)生立體感匱乏，學(xué)習(xí)、應(yīng)用投影理論時常常會感到很困難。我們從改革思維方式入手，根據(jù)工業(yè)設(shè)計專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)要求，對設(shè)計表達課程設(shè)計表達理論體系進行了改革。構(gòu)建了從三維建模的設(shè)計思想出發(fā)，以投影理論為中心，在投影理論之前引入三維立體成型理論，在投影理論之后加強構(gòu)型設(shè)計的訓(xùn)練，精簡零件圖、裝配圖內(nèi)容的具有特色的設(shè)計圖學(xué)課程設(shè)計表達理論體系。

三維立體成型理論從三維構(gòu)型角度出發(fā)，把立體成型分為拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、放樣四種方法。如圖1 所示。

圖1 三維立體成型方法

我們在投影理論之前引入三維立體成型理論，為學(xué)生構(gòu)建三維空間立體思維模式提供了理論依據(jù)和科學(xué)的方法，培養(yǎng)了學(xué)生立體空間想象能力和三維立體構(gòu)型能力，拓展學(xué)生思維空間，為投影理論學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

完成投影理論學(xué)習(xí)之后，看圖、畫圖能力的訓(xùn)練是非常重要的環(huán)節(jié)，工程圖學(xué)課程大多以已知產(chǎn)品二個視圖補第三視圖、已知產(chǎn)品3 個視圖補缺線等訓(xùn)練方式為主，在上述訓(xùn)練中，學(xué)生的思維集中在產(chǎn)品形狀和結(jié)構(gòu)正確答案的求解中，忽視了產(chǎn)品能否滿足其他特定的設(shè)計功能，忽視了學(xué)生思維過程中創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)，學(xué)生難免在設(shè)計中感到頭腦空虛、思路閉塞。因此，針對工業(yè)設(shè)計專業(yè)設(shè)計創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求，設(shè)計圖學(xué)課程加強了構(gòu)型設(shè)計的訓(xùn)練，把構(gòu)型設(shè)計分為滿足設(shè)計、模仿設(shè)計、更新設(shè)計、自由設(shè)計多個階段，即豐富了設(shè)計表達理論，又為開闊學(xué)生視野，拓展學(xué)生思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新習(xí)慣奠定了基礎(chǔ)[2]。

（2） 設(shè)計表達手段改革

傳統(tǒng)的設(shè)計表達手段由于受工具的制約，以二維視圖表達三維產(chǎn)品為主。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，三維CAD 技術(shù)的推廣和應(yīng)用，現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中，產(chǎn)品設(shè)計方法和設(shè)計手段都發(fā)生了巨大變化，很多企業(yè)實現(xiàn)了直接的三維CAD 設(shè)計：在先進的三維設(shè)計軟件中，從設(shè)計到加工，可由三維CAD 模型直接生成數(shù)控NC 指令，這中間已經(jīng)不需要三維產(chǎn)品到二維圖紙的轉(zhuǎn)換。為滿足“產(chǎn)品設(shè)計”時代的要求，我們對設(shè)計圖學(xué)課程的設(shè)計表達手段進行了改革，構(gòu)建了以三維設(shè)計軟件為主、手繪草圖為輔的設(shè)計表達手段新體系，為三維建模設(shè)計思想構(gòu)建了平臺。

由于三維設(shè)計軟件構(gòu)建的三維模型更符合人類形象思維方式，可以使學(xué)生更好地理解投影、構(gòu)型等設(shè)計表達理論。如在組合體構(gòu)型設(shè)計教學(xué)中，通過三維建模軟件建立簡單體三維模型，并通過布爾運算、拉伸、旋轉(zhuǎn)等造型方法得到組合體的不同構(gòu)型。這種教學(xué)手段的改革，培養(yǎng)了學(xué)生三維的思維方式，學(xué)生不但能夠掌握組合體形體分析方法，而且激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和設(shè)計表達的欲望。

在計算機技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，手工草圖作為設(shè)計底稿，其快速表達設(shè)計意圖的作用不可替代，我們加強了手繪草圖的應(yīng)用。教師適當(dāng)應(yīng)用流暢的草圖講解，并引導(dǎo)學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中應(yīng)用，使學(xué)生形成用草圖來快速表達，用三維模型正確表達的能力，為學(xué)生搭建了創(chuàng)新設(shè)計的空間舞臺，為學(xué)生創(chuàng)新能力的形成奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3 以創(chuàng)新能力為目標(biāo)改革教學(xué)模式

設(shè)計的本質(zhì)即為創(chuàng)新，設(shè)計表達能力只是實現(xiàn)設(shè)計的手段，而創(chuàng)新能力培養(yǎng)才是最終目標(biāo)。設(shè)計圖學(xué)課程中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識，并將創(chuàng)新意識轉(zhuǎn)化為設(shè)計產(chǎn)品的能力。包括產(chǎn)品設(shè)計構(gòu)思、概念模型的實現(xiàn)、產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計等諸多環(huán)節(jié)。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力首先應(yīng)注重創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，有了主動創(chuàng)新意識才有了努力探索創(chuàng)新的“主動力”。創(chuàng)新意識的形成，雖有小部分先天的因素，但主要還是靠后天培養(yǎng)出來的。教師在教學(xué)中，如果只重“手段”（表達技能）而輕“目的”（創(chuàng)新能力），學(xué)生的設(shè)計能力逐漸的圖形化、機械化，只會模仿而沒有創(chuàng)新。正如英國斯賓塞所說：“給他們講的應(yīng)該盡量少些，而引導(dǎo)他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)的應(yīng)盡量多些”。

我們以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力融入設(shè)計圖學(xué)教學(xué)的各環(huán)節(jié)中。實踐證明：設(shè)計圖學(xué)理論教學(xué)環(huán)節(jié)中融入創(chuàng)新意識，是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效方法。如：在看圖訓(xùn)練中，適當(dāng)選用一圖多物的練習(xí)，即根據(jù)一個視圖想象出實物的多種可能性。教師引導(dǎo)學(xué)生拋開對圖形的固有印象，想象的越離奇越好，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。如圖2 所示：已知立體的主視圖，想象立體的形狀。

圖2 看圖練習(xí)

設(shè)計圖學(xué)課程課后布置作業(yè)融入創(chuàng)新意識也是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑。如：在布置立體構(gòu)型作業(yè)時，以“桌子”為題，教師只給出桌子的功能，而不規(guī)定桌子的具體形狀和尺寸，讓學(xué)生的大腦跳出普通事物的常規(guī)認識帶來的束縛，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

通過設(shè)計圖學(xué)教學(xué)各環(huán)節(jié)創(chuàng)新意識有效的培養(yǎng)，學(xué)生創(chuàng)新能力初步形成。

設(shè)計圖學(xué)課程后的二周測繪實踐環(huán)節(jié)是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

測繪就是根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品繪制其工程圖樣的過程。我們改革以往老師布置固定測繪題目，學(xué)生翻手冊，照葫蘆畫瓢的情況的做法，學(xué)生任選開放性題目（如：測繪一款臺燈），給學(xué)生留有設(shè)計、創(chuàng)新余地，激勵了學(xué)生的設(shè)計、創(chuàng)新熱情。教師在理論和實踐教學(xué)過程中注意隨時引導(dǎo)學(xué)生不斷從創(chuàng)新的角度來觀察、思考問題。同時，在創(chuàng)新意識培養(yǎng)中應(yīng)當(dāng)特別強調(diào)創(chuàng)新要與功能相結(jié)合，不能為創(chuàng)新而創(chuàng)新，創(chuàng)新要落實到產(chǎn)品功能上，華而不實不是創(chuàng)新。提倡學(xué)生深入生活和社會，為解決人們生活和工作中的種種難點去開闊思路，大膽創(chuàng)新。如在我們國家征集北京奧運會會標(biāo)時，我們就給學(xué)生布置構(gòu)形課外作業(yè)，要求學(xué)生設(shè)計北京奧運會會標(biāo)，學(xué)生設(shè)計積極性非常高，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到充分發(fā)揮。

4 改革考核方式培養(yǎng)創(chuàng)新人才

課程考核不但是檢驗教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的主要手段，也是貫徹創(chuàng)新能力培養(yǎng)教學(xué)思路的重要環(huán)節(jié)。我們改革以往考試內(nèi)容，引入一定比例的考察創(chuàng)新能力的題目，如：多項選擇、一題多解、造型設(shè)計、更新設(shè)計等內(nèi)容，豐富考試內(nèi)容，達到知識、能力全面評估的目的，客觀反映學(xué)生的綜合素質(zhì)。以引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自覺加強創(chuàng)新能力的積累。

5 結(jié) 束 語

實踐證明，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的設(shè)計圖學(xué)課程改革，符合時代發(fā)展的要求，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。但創(chuàng)新能力培養(yǎng)不是孤立的，是一個系統(tǒng)工程，需要全體教師付出更多的智慧，更多的努力，將創(chuàng)新能力培養(yǎng)引入到工業(yè)設(shè)計專業(yè)的全程教育中，培養(yǎng)出更多創(chuàng)新性設(shè)計人才，為我國成為設(shè)計制造大國作出應(yīng)有的貢獻。

[1] 黃曉榮, 金長虹. 工科院校創(chuàng)新教育及實踐探討[J]. 礦山機械, 2007, (11)： 170-171.

[2] 聶桂平, 王 蕾, 姜佳稚. 改革圖學(xué)教育培養(yǎng)創(chuàng)新能力[J]. 華東大學(xué)學(xué)報, 2006, (5)： 147-148.