工程制图课程与大学生创新能力培养研究

韩素兰 袁丽娟

工程制图课程与大学生创新能力培养研究

韩素兰 袁丽娟

创新能力是人们发现和创造新事物的能力，创新是民族进步的灵魂，创新能力可以通过科学教育与训练，不断地被激发出来。《工程制图》是一门综合性较强的、重要的技术基础课，独具二维平面和三维立体之间互相转换特点，在创新能力的培养方面有特殊意义和作用。将创新能力的培养融合在工程制图的教学之中，是人才培养模式对专业基础课教学提出的新要求，也是素质教育的核心内容。

创新能力 工程制图 思维能力

本文系：河南省教育科学“十一五”规划课题 （2008-JKGHAGH-394）。

“创新”即打破定势、标新立异，在认识和改造主客观世界中扔弃旧质、创造新质的特性，创新能力是指人们在智力活动中善于发现和创造新事物的能力。21世纪是知识经济时代，创新是民族进步的灵魂，自主创新是支撑一个国家崛起的筋骨，自主创新能力是国家竞争力的核心。创新能力是可以通过科学教育与训练，不断地被激发出来。培养大学生的创新能力，是高等学校适应时代要求的全新人才培养模式的重要手段和内容，是高等教育的一项重要任务。

《工程制图》是一门综合性较强的、重要的技术基础课，被认为是“工程界的技术语言”。它是工科院校对各专业的学生进行工程图样绘制与识读方法教育的课程，具有二维平面和三维立体之间互相转换独特特点，制图学科的特点使其在创新能力的培养方面有特殊意义和独特的作用。将创新能力的培养融合在工程制图的教学之中，融入到教师的教学中，融入到学生的作业题目中，是人才培养模式对专业基础课教学提出的新要求，也是素质教育的核心要求。

一、从课程特点出发，培养创新思维能力

《工程制图》是从生活和生产实践中产生的一门应用性学科，它是通过平面图形来表达三维物体的形状。在教学中采用恰当的教学方法，一方面是利用制图中的点、线、面和基本体之间的关系，由点向外散发而生成一条线，由多条线组成不同的面，不同的面又形成不同的立体，这种发散思维培养了学生的空间想象力。另一方面让学生善于抓住物体的特征，从线、面出发，由浅入深、由简到繁、循序渐进地树立空间概念、弄清物与图的相互转化、形成空间思维能力，并逐步进行创新，培养创新能力。

二、对点、线、面投影内容进行强化，培养形象思维能力

制图的根基在于投影，没有投影就不会有视图。点、线、面投影是学习基本体的投影基础，对培养空间想象能力有重要作用。初学时，没有建立起符合投影的思维方式，将绘图与看图看成了两个独立的过程。讲授时可以利用直观的教学法，如利用教室一角的墙体和地面，作为三个投影面，进行讲解，比较直观；或在多媒体平台上，利用计算机三维造型， 把点、线、面放在空间物体上讲解，这样更加形象、直观；然后，利用多媒体课件，并将二维与三维置于同一平面内，让学生通过对三维空间体系向二维平面图形的变化、发展、运行，以及变化过程进行全面观察才能掌握投影规律，认识它们的特征。将二维作图过程与三维显示实现同步，建立图和形的对应关系。

掌握点、线、面投影后，运用启发式教学方法，讲解根据点的三面投影，判断点的空间位置；根据线、面的三面投影，确定空间直线、平面的位置、走向；并将基本题抽象成点、线、面，观察各部分之间的相对位置，如上下、左右、前后等。通过这样的训练过程，可使学生研究问题的对象由平面发展到三维空间，并在感性认识不断深化的基础上，逐步摆脱在平面上研究几何要素的局限性。同时训练了学生的看图能力，提高了学生的线、面分析能力，培养了学生的形象思维能力。

三、通过组合体画图与读图的反复过程，培养空间思维能力

组合体是从各种机械零件或工程建筑物抽象、简化出来的较复杂形体，组合体是投影作图的综合练习，对组合体视图的大量训练，能有效培养空间思维能力。

从组合体三视图的画图，即给出三维的物体，绘制三视图。读图，即给出三视图，想象出物体的形状。进行训练时，可以先给出一个组合体模型，然后确定位置，画出形体的三视图，画好后，移去模型，根据画出的三视图，读出物体的形状，并和原模型对照，看读出的形状是否相符，若不相符，进一步读图，直到相符；进行完这一过程后，将形体改变一下位置或旋转一定角度，重新重复以上过程；或者画出三视图后，将主、左视图位置对调，主视图变为右视图，进行读图，读出物体的形状；最后在原组合体基础上进行挖切，重新进行画出、读图过程。通过组合体画图与读图的反复过程，学生在形体和视图之间转换的形象思维能力和逻辑思维能力就会不断提高，实现头脑中立体形像与平面图形的灵活转换，达到熟练掌握绘图、读图的技能，使学生完成从理性认识到感性认识这个空间思维的飞跃，培养了学生的空间思维能力。

四、通过构型设计，提高了创新思维能力

零部件视图表达方案，需要用发散思维，尽量想象出多种答案，然后运用分析、比较等推理方法确定最为理想的方案。为了培养发散思维，可以根据已知的一个视图或多个视图，想象出不同形状物体，想象出与多个视图想吻合的物体。要求由给定的主视图，构想出不同的空间物体。以利用基本的读图方法，读出简单的叠加和切割的物体，也可以进行发散思维，进行变通，读出层次较高的复合型物体，在假设该图形表示的是样板上的三个孔形，要求构思出一个形体，使其能够无缝隙地穿过样板上的三个孔。通过训练，引导学生去联想、拓展，分析与比较，克服思维定势。使学生能从多方位、多角度考虑问题，能在解题中标新立异，在学习中求异思维，能够激发人的创造力。解题过程中，经过分散到集中、集中到分散的循环过程，培养了分散思维和集中思维，提高了创新思维，也大大提高了创造性思维能力和空间想象力。在学生动手动脑的过程中，充分锻炼观察力、想象力、图示力、整合与重组、联想与选择，它着重培养学生的空间想象和思维能力、分析问题和解决问题的能力等，对于促进学生创新能力的开发提高，具有其他学科所无法比拟的优势。

五、利用三维软件，进行综合思维训练

借助CAD技术的实体造型设计，改用动态的表述方法，使本来较抽象的线、面，使用拉伸、切割、抽出、叠加等术语，描述形体的形成，使学生很快建立起深刻的空间形象，养成动态思维的习惯。在三维空间建立实体模型，并且通过变换视点，较为生动的实现从不同的角度来观察实体模型，从而达到培养学生空间想象力的目的。采用自由旋转可看清楚形体前后、左右、上下六个方位上表面的连接关系。这样就有利于学生提高对视图中线、线框的感性认识，在头脑里架起从二维视图到实物模型间的一座桥梁，使自身的空间想象力得到进一步发挥。

结束语

大学生创新能力的培养是高等教育的一个永恒主题，对培养适应社会主义现代化建设需要的创新型人才具有划时代的意义。创新能力的培养与提高绝非一朝一夕之功，需要不断实践与反复实践。努力构建培养大学生创新能力的科学体系，充分挖掘大学生的创新潜质，增强其创新意识，锻炼其创新思维，强化其创新技能，触发其创新情感，是高等学校适应时代要求的全新人才培养模式的重要手段和主要内容。

［1］刘喜红．机械制图教学中如何培养学生空间想象力［J］．中国科技信息，2006．4．

［2］王德洪．“工程 制图" 课程教学中的思维能力培养［J］．重庆交通学院学报，2005．3．

（韩素兰：华北水利水电学院，副教授，硕士，研究方向：工程图学与CAD/CAM教学及研究。袁丽娟：华北水利水电学院。）