提高大学生工程图学思维能力的教学研究

文/卜秋祥



提高大学生工程图学思维能力的教学研究

文/卜秋祥

摘要:分析思维形式和大学生的思维特点，阐述工程图学对大学生思维能力的要求，提出了以下三个方面的教学方法:培养大学生的空间思维和形象思维能力;多样化综合运用模型、CAD软件、多媒体教学手段;并行使用形体分析法和线面分析法解决实际问题。

关键词:工程图学;空间思维;形象思维

1．大学生的思维特点

从思维形式来看，人的思维可分为抽象思维、形象思维、灵感思维三种。抽象思维亦称逻辑思维，是运用概念、判断、推理等来反映现实的思维过程。形象思维是借助于具体形象来展开的思维过程，亦称直感思维。灵感思维亦称顿悟思维，是在不知不觉之中突然迅速发生的特殊思维形式。

中学生阶段，能让学生以图形方式思考问题的课程主要是平面解析几何和立体几何。在这两门课程中以平面思维和逻辑思维为主，空间思维开始出现但只限于一种观察问题的方法，没有深入拓展开来成为一种解决问题的手段。因此中学生毕业成为大学生后，他们所具备的思维能力主要是平面思维和逻辑思维。大学生思维敏捷，简单片面，乐于尝试新生事物和新观念。大学生的思维缺陷是通常只注重考虑感觉，而缺乏对事物的深入认识和分析，这样往往容易导致思维的片面化和单纯化。

2．工程图学对思维能力的要求

图学学科是以客观真实世界或虚拟世界中静止的或运动的自然物体、人造物体和某些现象的“形”，以及由手工绘制和计算机生成的“图”为研究对象，研究其图形表达、数字化图形信息生成与图形信息传递的学科［1］。工程图样是高度浓缩的工程信息的载体，它准确而详细地表示工程对象的形状、大小和技术要求，是表达和交流技术思想的重要工具。在工程技术领域中由于图形信息的重要性，工程技术人员均把工程图学作为基本素质及基本技能之一来看待。

在本科教学中，机械工程类专业通常设置机械制图、工业造型设计、计算机绘图及辅助设计基础等三门课程［2］。非机械类专业通常开设工程图学课程，工程图学课程内容包括了绪论、制图基本知识和基本技能、投影法及点线面的投影、立体的投影、组合体、轴测图、机件的表达方法、标准件和常用件、零件图、装配图章节。其中绪论属于工程图学的总体介绍，“点线面的投影”这一章之前内容主要是逻辑思维的应用，从“点线面的投影”这一章开始要求综合运用空间思维、形象思维和逻辑思维多种思维能力去分析解决问题。

在工程图学中，与逻辑思维相比，更重要的是形象思维，尤其是以空间想象能力为基础的空间形象思维［3］。因此，培养大学生的工程图学思维能力，综合应用空间形象思维和逻辑思维能力来解决工程图学实际问题，是学习工程图学的难点和关键之处。

3．提高工程图学思维能力的教学方法

3．1培养大学生的空间思维能力和形象思维能力

工程图学课程一般在大一或大二开设，开课方式为合班开课。目前普遍的问题是缺少关联课程的前期支持，大多数学生没有到过工厂，没有见过机床、刀具、量具，不具备相关的工程行业知识，空间思维能力和实践能力差。工程制图课程的核心是培养学生的工程图学思维能力。因此应该在课程的绪论部分开始讲解空间思维与逻辑思维的区别，说明抽象思维和形象思维的区别，强调空间思维和形象思维的重要性，布置学生反复绘制生活中能够接触到的一些简单物体，让学生有意识地培养空间思维能力和形象思维能力。

3．2多样化综合运用模型、CAD软件、多媒体教学手段

工程图学目前面临知识量增加、学时数缩短、大课堂开课的现状，这需要任课教师综合使用多元化教学手段，来解决上述问题。教师在课堂上以实物模型配合内容讲解，能够帮助学生理顺思路。实体模型携带不便，可以使用Pro/E、SolidWorks、Inventor、CAXA等三维软件制作三维模型，通过CAI课件播放三维模型、动画和视频，来增加直观性和生动性，降低学生的理解难度。例如使用CAI工程图学课件讲解剖视图的画法和步骤时，使用Flash软件制作的动画，可以动态地演示以下整个过程:剖切平面的位置选择、机件被剖切平面剖切、机件被移走位于观察者和剖切平面之间的部分、剖切后的机件进行投射得到剖视图，整个动画演示过程直观、效果逼真，对于学生的空间想象分析能力有很好的帮助［4］。

3．3并行使用形体分析法和线面分析法解决组合体问题

空间思维是一种发散性思维，教师在课堂上讲解了某一实例，学生掌握了这一实例的思路和方法后，还是不能完全掌握其他全部实例。组合体画图和读图是一个教学难点，其主要原因是学生的空间思维和形象思维能力在复杂的组合体面前显得不够强大。形体分析法是从体的角度出发，把组合体分解为若干个基本形体，并分析它们的形状和相对位置，从而想象出整体形状结构的方法。组合体的组合方式分为叠加型、切割型和综合型三种，叠加型组合方式可以形象地比喻为搭积木，切割型组合方式可以形象地理解为切蛋糕，综合型组合方式是既有叠加又有切割。线面分析法是在阅读视图时，从某些线和面入手，分析它们的位置和特征从而解决问题的方法。形体分析法以空间思维为主，线面分析法主要依靠逻辑推理。在组合体画图和读图的课堂教学和课后练习时，可以并行使用形体分析法和线面分析法，作为组合体画图和读图的解题思路，实践效果比较理想。

(作者单位:青岛科技大学机电学院)

参考文献:

［1］童秉枢．对工程图学学科和图学学科的若干认识［J］．工程图学学报，2010 (6) : 1－6．

［2］韩忠愿，陈棣沭．工程图学的教学特点及CAI运用问题［J］．机械工业高教研究，2000 (2) : 56－58．

［3］胡宜鸣，孟淑华，王丹虹．着眼于训练学生工程图学思维方式的教学研究与实践［J］．工程图学学报，2000 (4) : 101．

［4］卜秋祥．我校非机类专业机械制图课程多元化教学方法的探讨［J］．青岛科技大学学报，2014 (6) : 155－157．

作者简介:卜秋祥，男，山东青岛，青岛科技大学机电学院。

中图分类号:G640

文献标志码:A

文章编号:2095－9214 (2015) 10－0250－01