提高大學生工程圖學思維能力的教學研究

文/卜秋祥

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提高大學生工程圖學思維能力的教學研究

文/卜秋祥

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

關鍵詞:工程圖學;空間思維;形象思維

1．大學生的思維特點

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，是運用概念、判斷、推理等來反映現實的思維過程。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生的特殊思維形式。

中學生階段，能讓學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。因此中學生畢業成為大學生后，他們所具備的思維能力主要是平面思維和邏輯思維。大學生思維敏捷，簡單片面，樂于嘗試新生事物和新觀念。大學生的思維缺陷是通常只注重考慮感覺，而缺乏對事物的深入認識和分析，這樣往往容易導致思維的片面化和單純化。

2．工程圖學對思維能力的要求

圖學學科是以客觀真實世界或虛擬世界中靜止的或運動的自然物體、人造物體和某些現象的“形”，以及由手工繪制和計算機生成的“圖”為研究對象，研究其圖形表達、數字化圖形信息生成與圖形信息傳遞的學科［1］。工程圖樣是高度濃縮的工程信息的載體，它準確而詳細地表示工程對象的形狀、大小和技術要求，是表達和交流技術思想的重要工具。在工程技術領域中由于圖形信息的重要性，工程技術人員均把工程圖學作為基本素質及基本技能之一來看待。

在本科教學中，機械工程類專業通常設置機械制圖、工業造型設計、計算機繪圖及輔助設計基礎等三門課程［2］。非機械類專業通常開設工程圖學課程，工程圖學課程內容包括了緒論、制圖基本知識和基本技能、投影法及點線面的投影、立體的投影、組合體、軸測圖、機件的表達方法、標準件和常用件、零件圖、裝配圖章節。其中緒論屬于工程圖學的總體介紹，“點線面的投影”這一章之前內容主要是邏輯思維的應用，從“點線面的投影”這一章開始要求綜合運用空間思維、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的空間形象思維［3］。因此，培養大學生的工程圖學思維能力，綜合應用空間形象思維和邏輯思維能力來解決工程圖學實際問題，是學習工程圖學的難點和關鍵之處。

3．提高工程圖學思維能力的教學方法

3．1培養大學生的空間思維能力和形象思維能力

工程圖學課程一般在大一或大二開設，開課方式為合班開課。目前普遍的問題是缺少關聯課程的前期支持，大多數學生沒有到過工廠，沒有見過機床、刀具、量具，不具備相關的工程行業知識，空間思維能力和實踐能力差。工程制圖課程的核心是培養學生的工程圖學思維能力。因此應該在課程的緒論部分開始講解空間思維與邏輯思維的區別，說明抽象思維和形象思維的區別，強調空間思維和形象思維的重要性，布置學生反復繪制生活中能夠接觸到的一些簡單物體，讓學生有意識地培養空間思維能力和形象思維能力。

3．2多樣化綜合運用模型、CAD軟件、多媒體教學手段

工程圖學目前面臨知識量增加、學時數縮短、大課堂開課的現狀，這需要任課教師綜合使用多元化教學手段，來解決上述問題。教師在課堂上以實物模型配合內容講解，能夠幫助學生理順思路。實體模型攜帶不便，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、動畫和視頻，來增加直觀性和生動性，降低學生的理解難度。例如使用CAI工程圖學課件講解剖視圖的畫法和步驟時，使用Flash軟件制作的動畫，可以動態地演示以下整個過程:剖切平面的位置選擇、機件被剖切平面剖切、機件被移走位于觀察者和剖切平面之間的部分、剖切后的機件進行投射得到剖視圖，整個動畫演示過程直觀、效果逼真，對于學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

空間思維是一種發散性思維，教師在課堂上講解了某一實例，學生掌握了這一實例的思路和方法后，還是不能完全掌握其他全部實例。組合體畫圖和讀圖是一個教學難點，其主要原因是學生的空間思維和形象思維能力在復雜的組合體面前顯得不夠強大。形體分析法是從體的角度出發，把組合體分解為若干個基本形體，并分析它們的形狀和相對位置，從而想象出整體形狀結構的方法。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，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和課后練習時，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，實踐效果比較理想。

(作者單位:青島科技大學機電學院)

參考文獻:

［1］童秉樞．對工程圖學學科和圖學學科的若干認識［J］．工程圖學學報，2010 (6) : 1－6．

［2］韓忠愿，陳棣沭．工程圖學的教學特點及CAI運用問題［J］．機械工業高教研究，2000 (2) : 56－58．

［3］胡宜鳴，孟淑華，王丹虹．著眼于訓練學生工程圖學思維方式的教學研究與實踐［J］．工程圖學學報，2000 (4) : 101．

［4］卜秋祥．我校非機類專業機械制圖課程多元化教學方法的探討［J］．青島科技大學學報，2014 (6) : 155－157．

作者簡介:卜秋祥，男，山東青島，青島科技大學機電學院。

中圖分類號:G640

文獻標志碼:A

文章編號:2095－9214 (2015) 10－0250－01