利用工程圖教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的探索與實(shí)踐

摘 要 本文分析了工科學(xué)生對(duì)創(chuàng)造力的特殊要求，介紹了如何在工程圖畫(huà)法幾何教學(xué)階段，通過(guò)強(qiáng)化三維形體分析，引進(jìn)創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)，借助三維建模軟件進(jìn)行形體再造等教學(xué)手段培養(yǎng)大學(xué)生的形象思維能力、空間想象力和創(chuàng)造性三維構(gòu)型能力，為創(chuàng)造性設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)并且通過(guò)項(xiàng)目引導(dǎo)法進(jìn)一步從實(shí)踐上激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，從整體上系統(tǒng)化創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 工程圖 構(gòu)型設(shè)計(jì) 教學(xué)改革 創(chuàng)造性

在今年7月北京召開(kāi)的全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)上，胡錦濤總書(shū)記指出，到2020年，我們要達(dá)到基本建成適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制、符合科技發(fā)展規(guī)律的中國(guó)特色國(guó)家創(chuàng)新體系，進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列的目標(biāo)。因此培養(yǎng)我們民族的原始創(chuàng)新能力已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急!在制圖教學(xué)中我們找到了一套有效的教學(xué)方法，能強(qiáng)化對(duì)學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

一、工科學(xué)生對(duì)創(chuàng)造力的要求

工科學(xué)生主要從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造與工程相關(guān)技術(shù)活動(dòng)，對(duì)其創(chuàng)造力的要求有別于一般的創(chuàng)造力要求，因其面對(duì)的創(chuàng)造對(duì)象通常都是具體的，有形的，三維的，因此對(duì)形象思維能力的要求就格外高些，可以說(shuō)形象思維能力、空間想象力是工科學(xué)生創(chuàng)造力的基石。而三維構(gòu)型能力則是工科學(xué)生創(chuàng)造力的助手和載體，三維結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的靈感可能轉(zhuǎn)瞬即逝，如果不能迅速地將其準(zhǔn)確記錄下來(lái)，最終也會(huì)一無(wú)所得!所以工科學(xué)生首先必須有卓越的三維構(gòu)型能力然后才能談結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。我們的教學(xué)方法就是針對(duì)這些特點(diǎn)在實(shí)踐中逐漸總結(jié)出來(lái)的。

二、如何在工程圖的教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力

為了在工程圖教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力我們主要把握了以下兩個(gè)環(huán)節(jié):畫(huà)法幾何的形體分析和制圖課程設(shè)計(jì)。

(1)在畫(huà)法幾何階段系統(tǒng)地發(fā)展出創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)方法，強(qiáng)化三維形體分析，引進(jìn)形體想象訓(xùn)練，鍛煉形象思維能力，借助三維造型軟件系統(tǒng)進(jìn)行形體變形和形體再造訓(xùn)練，培養(yǎng)形體的創(chuàng)新式構(gòu)造的能力。

為使學(xué)生一開(kāi)始就有一個(gè)清晰明確的目標(biāo)，我們首先從提出一個(gè)需要解決的實(shí)際零件設(shè)計(jì)問(wèn)題開(kāi)始，上課時(shí)以解決這個(gè)問(wèn)題的實(shí)際構(gòu)型過(guò)程作為案例使學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)，興致勃勃、專(zhuān)心致志。

為鞏固課堂學(xué)習(xí)效果，鍛煉形象思維能力，培養(yǎng)形體創(chuàng)新能力，我們引入了基于三維建模軟件的三維構(gòu)型實(shí)驗(yàn)，通過(guò)從基本構(gòu)型庫(kù)中提取基本構(gòu)型元素進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移位、縮放、疊加、組合以及交、并、差等布爾運(yùn)算方法，獲得最終零件;或者通過(guò)簡(jiǎn)單特征建模的方法自由構(gòu)型來(lái)完成零件。隨后手繪零件三視圖并與計(jì)算機(jī)三維建模系統(tǒng)生成的三視圖進(jìn)行比對(duì)，找出問(wèn)題，不斷提高。這些過(guò)程都充分發(fā)揮學(xué)生自身的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)發(fā)散思維，鼓勵(lì)多種解法。

根據(jù)學(xué)習(xí)的規(guī)律，在訓(xùn)練的難度上分出層次，逐級(jí)推進(jìn)，從簡(jiǎn)單形體的構(gòu)型訓(xùn)練入手，逐漸過(guò)渡到較為復(fù)雜的形體，最后再轉(zhuǎn)到創(chuàng)新構(gòu)型。空間想象和視圖表達(dá)也循序漸漸，首先從多看視圖入手，利用計(jì)算機(jī)三維建模軟件的功能，先自動(dòng)生成投影三視圖讓學(xué)生看，逐漸建立相關(guān)概念，然后轉(zhuǎn)化為手繪三視圖與生成的三視圖對(duì)比分析，最后過(guò)渡到純空間想象直接手繪三視圖。這種方法避免了部分學(xué)生在剛接觸空間思維的不適應(yīng)。

(2)在機(jī)械制圖課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)革新教學(xué)方法，引入創(chuàng)新項(xiàng)目引導(dǎo)法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，規(guī)范學(xué)生的創(chuàng)造性訓(xùn)練。

無(wú)目的的構(gòu)型設(shè)計(jì)，由于沒(méi)有評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，操作形式單一，容易使人喪失興趣，大幅降低構(gòu)型能力的培養(yǎng)效果。我們解決這一問(wèn)題的辦法是:結(jié)合機(jī)械制圖課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)，借助于完成一個(gè)實(shí)際創(chuàng)新項(xiàng)目的形式，把構(gòu)型的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練與完成實(shí)際功能的目標(biāo)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)鼓勵(lì)發(fā)散思維和創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)功能。在這一過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生充分利用課堂上所學(xué)的創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)方法，盡量生成多種方案，確保思維不被禁錮，最后由同學(xué)間對(duì)各方案進(jìn)行討論、辯論和評(píng)價(jià)，這樣就用一個(gè)完整的項(xiàng)目將創(chuàng)造力訓(xùn)練的各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)有機(jī)的整體，從而系統(tǒng)化了創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

三、效果與存在的問(wèn)題

我們的制圖教學(xué)改革后，學(xué)生的機(jī)械制圖學(xué)習(xí)熱情空前高漲，問(wèn)問(wèn)題的學(xué)生增加了，學(xué)生詢問(wèn)的問(wèn)題已經(jīng)不再僅僅局限于課本上，也不僅僅限于圖形的畫(huà)法和表達(dá)，有很多是工程應(yīng)用方面的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，甚至還有結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和三維建模技巧方面的問(wèn)題，可見(jiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，已經(jīng)使他們超越了書(shū)本!課堂真正實(shí)現(xiàn)了雙向互動(dòng)，學(xué)生也能主動(dòng)提問(wèn);由于使用了項(xiàng)目引導(dǎo)和激勵(lì)的方法，學(xué)生創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題的雄心和熱情被全面激發(fā)出來(lái)。不過(guò)下面的問(wèn)題還有待進(jìn)一步解決:因精力分散而忽視圖形表達(dá);制圖的其他教學(xué)內(nèi)容受到了一定的擠壓;學(xué)生提前進(jìn)入后續(xù)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的自學(xué)，系統(tǒng)性較差。

為培養(yǎng)工科學(xué)生的工程創(chuàng)新能力，我們對(duì)機(jī)械制圖的相關(guān)教學(xué)模式和內(nèi)容進(jìn)行了改革，在畫(huà)法幾何中組合體構(gòu)型設(shè)計(jì)的教學(xué)中引入了創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)，利用項(xiàng)目引導(dǎo)制，使教學(xué)結(jié)合解決工程實(shí)踐中的問(wèn)題，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)精神，同時(shí)系統(tǒng)化了創(chuàng)造力的培養(yǎng)。雖然教學(xué)改革中還存在著一些問(wèn)題，但其帶來(lái)的教學(xué)效果的空前提高和學(xué)生能力培養(yǎng)上質(zhì)的飛躍卻是有目共睹的!我們會(huì)在后續(xù)的改革中進(jìn)一步完善新的教學(xué)方法，爭(zhēng)取使改革的正面效益達(dá)到最大。