在工程圖學(xué)教育中加強(qiáng)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力之我見(jiàn)

季 青

(鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212016)

工程圖學(xué)教育的基本目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生圖示、圖解和讀圖、繪圖，以及空間想象的能力，其最高目標(biāo)應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主要任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，而工程圖學(xué)以獨(dú)特的思維方式和實(shí)踐過(guò)程，決定了它是訓(xùn)練、提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力的有效途徑之一。當(dāng)前，能力和素質(zhì)已成為評(píng)價(jià)人才的最重要指標(biāo).加強(qiáng)綜合素質(zhì)教育、拓寬專業(yè)口徑，注重創(chuàng)新發(fā)散思維為一體的、具有時(shí)代特征的人才培養(yǎng)模式早已成為高等教育界思索、探尋實(shí)驗(yàn)的課題。本文就如何在工程圖學(xué)教育中加強(qiáng)學(xué)生構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)進(jìn)行探討和實(shí)踐。

1 加強(qiáng)工程圖學(xué)教育中學(xué)生的構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

1.1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力與工程圖學(xué)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是創(chuàng)造性地解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的一種實(shí)踐能力，是自然科學(xué)基礎(chǔ)與人文科學(xué)知識(shí)的厚積薄發(fā)和集中體現(xiàn)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，需要將課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、參觀實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)訓(xùn)練、學(xué)生科技活動(dòng)等相關(guān)環(huán)節(jié)整合配置，構(gòu)成完整的培養(yǎng)體系。創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)過(guò)程，是以學(xué)生為主體、通過(guò)上述環(huán)節(jié)培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力和設(shè)計(jì)能力的過(guò)程，因此，必須轉(zhuǎn)變教育觀念，深化教學(xué)改革，不斷改進(jìn)和完善教學(xué)管理。創(chuàng)造性思維是創(chuàng)造力的核心，是求異思維、空間思維能力和空間想象能力發(fā)展的更高階段，是創(chuàng)造力的智力因素。工程圖學(xué)對(duì)創(chuàng)造性思維培養(yǎng)具有實(shí)際條件和優(yōu)勢(shì)。因此，合理有效地對(duì)工程圖學(xué)的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改革，從各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是非常必要，且是可行的。

1.2 在工程圖學(xué)教育中培養(yǎng)學(xué)生的構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

在工程圖學(xué)教育中，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，就必須使課程的教學(xué)過(guò)程有利于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。近年來(lái)，隨著教學(xué)環(huán)境的改善和硬件設(shè)施的提高，現(xiàn)代化的教學(xué)手段已經(jīng)越來(lái)越多，除傳統(tǒng)的實(shí)物模型外，多媒體、三維軟件等教學(xué)輔助工具已在高校工程圖學(xué)教育中得到普遍應(yīng)用，這為加強(qiáng)學(xué)生觀察力訓(xùn)練提供了條件，為學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。然而，要有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，還需要在課程的教學(xué)中，突出學(xué)生的構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。為此，在機(jī)械類工程圖學(xué)課程的教學(xué)中進(jìn)行了改革和探索，其主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面:(1)優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容。知識(shí)的無(wú)限性與學(xué)時(shí)的有限性的矛盾是目前教學(xué)中的一個(gè)主要矛盾。在工程圖學(xué)課程教學(xué)學(xué)時(shí)不斷減少的今天，優(yōu)化課程內(nèi)容顯得尤為重要。在工程圖學(xué)課程中，為突出構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，需壓縮學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)中用得較少的內(nèi)容，側(cè)重形體的圖示表達(dá)，使其成為工程圖學(xué)課程教學(xué)的重點(diǎn)和核心。(2)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。創(chuàng)造力是每個(gè)正常人都具有的一種潛在能力。教師要激勵(lì)學(xué)生克服對(duì)創(chuàng)新的神秘感，激發(fā)求知欲和好奇心，樹(shù)立創(chuàng)新的信心，培養(yǎng)勇于探索、勇于標(biāo)新立異的創(chuàng)新精神。創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維能力不是一朝一夕就能具備的，要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期有意識(shí)的訓(xùn)練和平時(shí)各種知識(shí)結(jié)構(gòu)的積累沉淀，以及實(shí)踐活動(dòng)的培養(yǎng)提高。工程圖學(xué)教師的重要任務(wù)就是在課程中要善于啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，營(yíng)造有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)精神的環(huán)境。在課程的教學(xué)中，要采用討論式、啟發(fā)式教學(xué)等，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，鼓勵(lì)學(xué)生勇于發(fā)表自己的見(jiàn)解。(3)加強(qiáng)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐是創(chuàng)造性的源頭。實(shí)踐不僅可以獲得知識(shí)，同時(shí)可以創(chuàng)新知識(shí)，通過(guò)實(shí)踐總結(jié)、提高并轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力。沒(méi)有實(shí)踐，創(chuàng)新能力就不能得到發(fā)展。創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力只有在實(shí)踐中才能不斷提高。在實(shí)踐中接受新知識(shí)，啟發(fā)新思路，強(qiáng)化動(dòng)手、動(dòng)腦能力。為此，需將構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練貫穿于課程教學(xué)的始終，根據(jù)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生根據(jù)給定的條件設(shè)計(jì)新構(gòu)型。教學(xué)中選用的題目，都是發(fā)散性的，給學(xué)生留下充分的思維發(fā)展空間和創(chuàng)新空間，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。此外，考慮到學(xué)生的差異性，在設(shè)計(jì)課堂練習(xí)和課后作業(yè)時(shí)，需選用在難度上有階梯`的題目，讓學(xué)有余力的學(xué)生得到進(jìn)一步的鍛煉和提高。對(duì)于課程中形體構(gòu)型設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生隨著課程的深入開(kāi)展實(shí)踐，具體的實(shí)踐情況見(jiàn)后續(xù)分析。(4)提高教師自身素質(zhì)。在教學(xué)過(guò)程中訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的構(gòu)型創(chuàng)新能力，實(shí)際上對(duì)教師提出了更高的要求。因此，教師要不斷提高自身水平，不但要精通本學(xué)科以及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，還要注重把傳授知識(shí)與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力結(jié)合起來(lái)，能掌握和運(yùn)用教育理論，特別是創(chuàng)造教育規(guī)律指導(dǎo)教學(xué)過(guò)程?；谝陨?點(diǎn)，本文著重研討培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

2 構(gòu)型設(shè)計(jì)的實(shí)踐激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力

2.1 平面圖形構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)踐

在講授完工程制圖的基本知識(shí)后，教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生熟悉機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定;掌握繪圖工具的使用方法以及儀器繪圖的方法和步驟;掌握常用的幾何作圖方法和平面圖形畫(huà)法等。在此基礎(chǔ)上，教學(xué)中需補(bǔ)充介紹什么是構(gòu)型設(shè)計(jì)、平面圖形的構(gòu)型設(shè)計(jì)必須遵循的基本原則、設(shè)計(jì)方法及如何作圖等內(nèi)容。隨后，進(jìn)行平面幾何圖形的構(gòu)型設(shè)計(jì)(主要為輪廓特征設(shè)計(jì))，應(yīng)要求每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)平面圖形并標(biāo)注尺寸，同時(shí)給出一定的創(chuàng)作約束條件。

筆者翻閱了大量的資料，以以下平面圖形的構(gòu)型設(shè)計(jì)為例。

案例1:請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)平面圖形，要求該圖形包含已知線段、中間線段、連接線段，并標(biāo)注相關(guān)尺寸。對(duì)機(jī)械類班級(jí)56名學(xué)生參與該教學(xué)實(shí)踐的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示(部分學(xué)生給出了不止1個(gè)方案)，可以看出，完整地給出構(gòu)型設(shè)計(jì)的方案有41個(gè)，占給出方案總數(shù)的72%。

表1 平面圖形構(gòu)型設(shè)計(jì)方案的完成情況

圖1 學(xué)生構(gòu)型設(shè)計(jì)方案示例──平面圖形

圖1是學(xué)生構(gòu)型設(shè)計(jì)的兩個(gè)方案示例。在圖上，設(shè)計(jì)者用引出線明確指引了已知線段、中間線段和連接線段，圖形結(jié)構(gòu)和尺寸簡(jiǎn)單清晰，屬于較好的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)案例1的練習(xí)，可以讓學(xué)生更加清晰地認(rèn)識(shí)平面圖形的作圖過(guò)程、了解平面圖形的構(gòu)成方式。讓學(xué)生通過(guò)積極思維，在構(gòu)造新的平面幾何形狀，理解和掌握工程化、工藝性及相關(guān)美學(xué)效果設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)平面圖形想象和創(chuàng)新思維能力。在案例給出的練習(xí)中，學(xué)生出現(xiàn)的主要問(wèn)題是有些圖形的尺寸標(biāo)注不夠完整，特別是中間線段，要求有且只有一個(gè)尺寸約束。少數(shù)學(xué)生的圖雖然是正確的，但是沒(méi)有標(biāo)注必要的尺寸，也不能算是完全正確的設(shè)計(jì)方案。

2.2 幾何元素構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)踐

在講授完點(diǎn)、直線和平面的投影基本知識(shí)后，教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生掌握點(diǎn)、直線、平面在第一角中各種位置的投影特性和作圖方法。為此，選用典型的平面立體介紹其各位置直線和位置平面，使學(xué)生有更直觀的認(rèn)識(shí)。隨后，進(jìn)行包含各種類型直線及平面的立體構(gòu)型設(shè)計(jì)。練習(xí)設(shè)計(jì)案例如下。

案例2:請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)立體，使得該立體同時(shí)包含投影面的垂直線、投影面的平行線和一般位置直線(該立體最好能完全包含7種類型直線，即正平線、水平線、側(cè)平線、正垂線、鉛垂線、側(cè)垂線和一般位置直線)。

對(duì)機(jī)械類兩屆175名學(xué)生參與該教學(xué)實(shí)踐的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示(部分學(xué)生給出了不止1個(gè)方案)，學(xué)生完整地給出包含7種類型直線的構(gòu)型方案有168個(gè)，占總給出設(shè)計(jì)方案數(shù)的近75%，包含3～6種類型直線的構(gòu)型方案有57個(gè)，占總給出設(shè)計(jì)方案數(shù)的25%。

圖2是學(xué)生的兩個(gè)構(gòu)型設(shè)計(jì)方案示例。所設(shè)計(jì)的兩個(gè)圖形均屬于切割式平面體，完全包含了正平線、水平線、側(cè)平線、正垂線、鉛垂線、側(cè)垂線和一般位置直線這7種類型線，具體說(shuō)明亦在圖中注出。該圖形形體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，是較好的設(shè)計(jì)方案。

表2 含各種類型直線構(gòu)型設(shè)計(jì)方案的完成情況

圖2 學(xué)生構(gòu)型設(shè)計(jì)方案示例——含各種位置直線的形體

案例3:請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)立體，使得該立體同時(shí)包含投影面的垂直面、投影面的平行面和一般位置平面(該立體最好能完全包含7種類型平面，即正平面、水平面、側(cè)平面、正垂面、鉛垂面、側(cè)垂面和一般位置平面)。

對(duì)機(jī)械類兩屆172名學(xué)生參與該教學(xué)實(shí)踐的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表3所示(部分學(xué)生給出了不止1個(gè)方案)?？梢钥闯觯瑢W(xué)生完整地給出含7種類型平面的構(gòu)型方案有138個(gè)，占總給出設(shè)計(jì)方案數(shù)的近70%，給出含3～6種類型平面構(gòu)型方案的有60個(gè)，占學(xué)生給出的設(shè)計(jì)方案數(shù)的30%。

表3 含各種類型平面構(gòu)型設(shè)計(jì)方案的完成情況

圖3 學(xué)生構(gòu)型設(shè)計(jì)方案示例——包含各種

圖3是學(xué)生的兩個(gè)構(gòu)型設(shè)計(jì)方案示例。這兩個(gè)方案的形體均為切割式平面體，完全包含正平面、水平面、側(cè)平面、正垂面、鉛垂面、側(cè)垂面和一般位置平面這7種類型平面，并在圖上具體標(biāo)注出，該設(shè)計(jì)完全符合題意要求。

通過(guò)案例2和3可以看出，學(xué)生對(duì)于這種構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的練習(xí)感興趣，不少學(xué)生提出了兩種或以上的設(shè)計(jì)方案，說(shuō)明此類練習(xí)能夠很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生勇于打破固定思路、勇于創(chuàng)新、勇于設(shè)計(jì)新構(gòu)型。在本次課程教學(xué)中，對(duì)案例2和3的題目要求分兩個(gè)層次，有助于實(shí)現(xiàn)不同層次學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。此外，由學(xué)生自己把握設(shè)計(jì)難度，自我突破，對(duì)保護(hù)學(xué)生的自尊心和增強(qiáng)學(xué)生的自信心都是很有好處的。

另外，教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生經(jīng)常會(huì)混淆投影面垂直線/面與投影面平行線/面。通過(guò)上述案例，學(xué)生可以進(jìn)一步對(duì)各種位置線面的特征進(jìn)行深入思考，并進(jìn)行構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)，構(gòu)造出包含各種位置線/面的新形體。這樣不但可以鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，而且可以為課程后續(xù)學(xué)習(xí)中復(fù)雜形體的分析做較好的準(zhǔn)備。

2.3 立體及三視圖設(shè)計(jì)實(shí)踐

在講授完基本立體、三視圖、組合體等基本知識(shí)后，教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生掌握平面立體和曲面立體的投影特性和作圖方法，能運(yùn)用形體分析法和線面分析法進(jìn)行組合體的畫(huà)圖、讀圖和尺寸標(biāo)注，教學(xué)的重點(diǎn):形體的分析，包括形體和線面分析等;畫(huà)圖和讀圖;物體的表達(dá)?？蛇x用典型切割式和疊加式組合體進(jìn)行介紹和分析。為開(kāi)拓學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，可以通過(guò)設(shè)計(jì)較特別的題目，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)構(gòu)型，該形體的形狀是三視圖難以表達(dá)清楚或不能唯一確定的。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)工程圖學(xué)教育中學(xué)生構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的探討和實(shí)踐，可以得知，在工程圖學(xué)教育中，除了需優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、提高教師素質(zhì)外，設(shè)計(jì)合適的構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、擴(kuò)展學(xué)生的思維能力，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)提高課程的教學(xué)效果有很大幫助。

［1］童秉樞，高樹(shù)峰.談工程圖學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2008(6):1 －6.

［2］姜桂榮，趙炳利.工程圖學(xué)中的創(chuàng)新思維方法研究［J］.教學(xué)研究，2005，28(5):436－438.