工程制圖教學與創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的研究*

張 瑞，趙建國

(鄭州大學機械工程學院，河南鄭州450001)

當前教育改革主要圍繞著培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力這一主題，那么如何落實創(chuàng)新教育，如何在各門課程中體現(xiàn)創(chuàng)新教育的思想，已成為當代教師所面臨的一項重要課題［1］。在工科類高等院校中，工程制圖往往作為基礎課排在各種專業(yè)的教學計劃當中，并且一般都排在學生入學后的第一學年。也就是說，工程制圖是初入大學的學生所學習的第一門工程學科。因而工程制圖課程起到了引領(lǐng)學生進入大學學習模式的作用，從而使工程制圖教學成為了大學創(chuàng)新性教育的重要環(huán)節(jié)。本文將針對該課程如何對學生創(chuàng)新思維進行培養(yǎng)展開探討。

1 工程制圖教學有利于創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的具體表現(xiàn)

1.1 模型理念的培養(yǎng)

工程制圖學科是一門理論聯(lián)系實際的學科。它所要求的基本技能之一是將實際形體抽象提煉為模型，并使模型能夠充分表達實際形體中所代表的信息。模型理念的樹立，以及建立模型能力是創(chuàng)新型人才所必須具備的基本素質(zhì)。工程制圖教學讓學生首次接觸到這一理念。

1.2 學會運用科學的表達方法

工程圖學是一門研究工程技術(shù)語言的學科。一個人頭腦中的想法必須能夠恰當、正確地表達出來，才能被其他人所理解與接受，也才能夠進行進一步的分析、研究與提高。在工程實踐中，正是通過工程圖學來表達實踐中的想法的。因此，學習工程圖學將為學習運用科學的表達手段打下基礎。

1.3 標準和規(guī)范思想的建立

工程圖學也是標準化技術(shù)的綜合體現(xiàn)。各行各業(yè)都有自己的標準，標準是前人工作積累的高度概括和總結(jié)。創(chuàng)新是新事物、新知識的出現(xiàn)，而且創(chuàng)新必須在知識積累的基礎上才能產(chǎn)生。因此，對標準的學習既是知識積累的重要內(nèi)容，同時也可了解前人的工作，避免在創(chuàng)新過程中出現(xiàn)對前人工作的重復和資源的浪費，做到真正的創(chuàng)新與發(fā)展。

1.4 正向思維與逆向思維的結(jié)合

工程制圖的教學與學習是一個正向思維與逆向思維反復運用的過程。由空間想平面、由平面想空間;由實體想圖形、由圖形想實體等，都是這一過程的體現(xiàn)。因此，工程制圖學習有助于雙向思維能力的培養(yǎng)，而這種雙向思維能力是創(chuàng)新的基本能力之一。

1.5 發(fā)散型思維模式的培養(yǎng)

學習工程制圖有助于發(fā)散型思維模式的培養(yǎng)。工程制圖教學的基本任務之一是培養(yǎng)學生的空間想象力［2］，使學生擺脫過去傳統(tǒng)思維模式的束縛，在空間這個自由的領(lǐng)域里，盡情展開想象的翅膀。

2 在課程教學過程中如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素質(zhì)

2.1 實物練習與作業(yè)練習相結(jié)合

要掌握工程制圖這門學科，作業(yè)練習是必不可少的。為了培養(yǎng)學生對實際問題的提煉和抽取能力，在適當?shù)沫h(huán)節(jié)加入實物練習非常必要。比如截交線、相貫線、組合體、剖視圖等教學環(huán)節(jié)，都可以引入實物練習。這樣一方面培養(yǎng)了學生對實物的認知能力和動手能力;另一方面培養(yǎng)了學生抽象、分析、提取實物特征模型的能力，以及聯(lián)系實際解決問題的能力。

2.2 學習用制圖語言表達自己的想法

鼓勵和幫助學生用制圖語言表達自己的想法，使他們體會到“工程語言”的重要性。例如在講解組合體時，用到了圖1所示的例子。在課堂上的講解是按照:①主視圖為正方形的物體有多種形狀。② 主視圖為正方形、俯視圖為圓的物體一定是圓柱。③左視圖為三角形，是圓柱被前后兩平面截切后形成的，則需要在圖1的主視圖和俯視圖中添加截交線，結(jié)果如圖2所示。

但有學生對圖2所示結(jié)果提出質(zhì)疑，此時不僅要鼓勵他的質(zhì)疑，同時要引導他用所學的制圖知識將自己的想法表達出來。通過引導，學生自己用圖3所示形式表達了他的想法，這是一個空間曲面體，其各個截面如圖3左側(cè)剖面圖所示。

圖3 由視圖構(gòu)思物體的結(jié)果二

2.3 在教學過程中始終貫徹標準的理念。

在大學教育過程中，工程制圖課程是學生首次接觸標準的課程。因此在課程開始學習之初就要對標準的概念及應用進行介紹。標準是行業(yè)中所要遵循的統(tǒng)一的規(guī)范，是各行業(yè)中知識的積累與高度總結(jié)。在工作中一定要樹立嚴格執(zhí)行標準和規(guī)范的理念。在工程制圖的學習過程中更是要遵循并嚴格執(zhí)行相應的標準。但是，也要告知學生，標準不是僵化的、一成不變的東西。通過自己的研究和發(fā)現(xiàn)，可以對標準進行補充與完善。這就是創(chuàng)新。同時，對標準的認真學習也是為創(chuàng)新做好知識積累的一個方面。

2.4 注重雙向思維的培養(yǎng)

雙向思維，尤其是逆向思維是工程制圖課程教學中培養(yǎng)學生能力的一項重要內(nèi)容。比如從空間中的點、線、面得到三視圖中各自的投影，由三視圖中點、線、面的投影想象空間中它們的形狀和位置;由實際的組合體得到其三視圖，由組合體的三視圖想象其實際的情況等等，均是正、逆向思維很好的教學訓練。

2.5 鼓勵學生多思路解題

通過多思路解題的訓練，培養(yǎng)學生對知識的綜合運用能力，促進發(fā)散型思維模式的建立。如圖4(a)所示練習要求補全圖中所缺的線。其答案可能是圖4(b)、(c)或(d)所示形式，這樣就可以促進學生放開思路，多角度考慮問題，培養(yǎng)他們的綜合能力。

圖4 多思路解題示例

2.6 注重結(jié)合計算機教學

隨著計算機的普及，目前大多數(shù)學生在進入大學以前就對計算機有所了解，但是，對于面向工程技術(shù)的應用軟件尚處于不得而知的狀態(tài)。從工程制圖教學過程中就應使學生開始了解以CAD為代表的工程應用類軟件，訓練他們學習軟件的技能，了解此類軟件在工程應用中的重要性。因此，在工程制圖教學中應設置相應的學時用于CAD軟件的學習。同時也可借助CAD軟件對課程內(nèi)容加以豐富［3］。比如截交線和相貫線的形成，通過軟件的演示，可以使學生直觀了解相貫線和截交線的實際情況，也可使他們對工程類軟件的作用有一個初步的認識。

3 創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)對制圖教師的要求

在幾乎所有的工科類專業(yè)中，工程制圖均是學生所接觸的第一門具有工程性質(zhì)的課程，授課教師的理念和素質(zhì)直接關(guān)系到學生對工程應用的認識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從這個角度來講，對工程制圖教師提出了如下的要求:

3.1 了解學生所在專業(yè)的基本要求

了解學生專業(yè)所需的基本能力和素質(zhì)，并在教學中加以注意培養(yǎng)。如:電氣類專業(yè)的學生可以穿插講授一些電氣類設計圖紙的基本制圖要求;力學類專業(yè)的學生在模型的提取能力方面要給予加強。而對于有些在制圖技能要求不高的專業(yè)，如通信類專業(yè)，則要強調(diào)學習條理化的分析方法等。

3.2 掌握多種教學技能

以不同的教學技能，活躍教學氣氛，要能夠與學生產(chǎn)生良好的互動。針對不同的教學內(nèi)容可采用正序敘述式、倒序提煉式、跳躍提問式等多種教學方法。以使得學生的思維能夠處于不同的思考狀態(tài)，激發(fā)他們創(chuàng)新的自覺性和主動性［4］。

所謂正序敘述式教學，就是按照學生在中學階段所熟悉的問題提出、解題步驟介紹和例題講解的過程進行教學。如組合體的畫圖方法，就是采用這一步驟進行的:

①提出問題:如何運用三視圖表達組合體?

②講解畫圖步驟;

③例題講解:給出一個組合體實例，按照上述步驟講解畫圖過程。

所謂倒序提煉式教學，就是對給出的現(xiàn)象或?qū)嵗?，通過引導使學生提出問題，并逐步解決問題并進行提煉與總結(jié)。如看組合體的三視圖，就可采用這種方法進行教學。

首先直接給學生展示一個相對簡單的組合體三視圖中的一個視圖，讓學生想象它所能代表的實體。從而提出，單個視圖是否能表達唯一的形體，該怎么辦的問題。逐步引入第二個和第三個視圖，最終得到幾個視圖需聯(lián)系起來一起看的結(jié)論。所謂跳躍提問式教學，就是在講解當前內(nèi)容時，對所涉及的各種概念點進行突發(fā)性提問，使學生能夠從慣性思維中脫離出來，多角度地考慮問題。

3.3 做到啟發(fā)式教學而非灌輸式教學

啟發(fā)式教學要求教師將自己的角色定位為引導者，改變課堂上傳統(tǒng)的以教為主的教學模式，而將學生作為課堂教學的主體，以學生的本體思考作為依據(jù)，按照學習過程的客觀規(guī)律，幫助學生主動、積極、自覺地掌握知識，引導學生科學的思維，而不是代替學生得出現(xiàn)成的結(jié)論［5］。逐步培養(yǎng)學生在面對錯綜復雜的事物時能夠抓住主要矛盾的能力，并進一步找到一種分析問題和解決問題的方法。在此基礎上拓展學生的思維方式，讓學生的思維活起來。在學習的過程中使學生有限的思維方式能夠得到升華，從而打開無限的創(chuàng)新之門，使制圖教學與培養(yǎng)創(chuàng)新思維這一主題緊密結(jié)合在一起。

3.4 注重自身綜合素質(zhì)的提高

了解科技發(fā)展動態(tài)，掌握計算機技術(shù)和相關(guān)軟件。更新知識結(jié)構(gòu)，以適應新時代創(chuàng)新性教學對教師的要求。

4 結(jié)束語

創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)是當前高等教育改革的一項重要內(nèi)容。創(chuàng)新教育本身是一個涉及創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力等多方面的復雜系統(tǒng)工程。工程制圖對將要接觸專業(yè)知識的大學生來說，在創(chuàng)新思維模式培養(yǎng)、實踐能力提高和知識綜合運用能力等方面具有非常好的引領(lǐng)和培養(yǎng)作用。這就要求教師在教學過程中，注意能夠激發(fā)學生創(chuàng)新思想的環(huán)節(jié)，不斷探索和改進教學方法，將創(chuàng)新教育落實到具體的教學工作中去。

［1］劉平.工程制圖課程創(chuàng)新教育的改革與探討［J］.中國高等教育研究，2008，(7):91 －92.

［2］蘭文清.工程制圖課培養(yǎng)學生空間想象力的方法［J］.天津職業(yè)院校聯(lián)合學報，2008，10(4):53 －55.

［3］唐利芹，王云剛.工程制圖課程的教學方法分析與研究［J］.中國科技信息，2008，(24):211 －213.

［4］陳杰峰.工程制圖教學與工程素質(zhì)教育的研究［J］.機械管理開發(fā)，2008，23(6):145 －147.

［5］賈青，谷欣，于奎.工程制圖課程教學方法改革的探索與實踐［J］.保山師專學報，2008，27(2):39 －41.