基于美学的机械制图教学研究

张 帆，吕文静，王兰兰

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460)

爱因斯坦曾说：“如果通过逻辑语言来描绘我们对事物的观察和体验，这就是科学；如果用有意识的思维难以理解而通过直觉感受来表达我们的观察和体验，这就是艺术。二者的共同之处就是摒弃专断，超越自我的献身精神。”我国著名教育学家、中科院院士吴全德教授在《科学美——科学中美的哲学和科学中的艺术》一文中写道：“科学美同艺术美一样，属于广义的社会文化美，它是审美存在的一种高级形式。科学美是理性探索未知活动中，及其在科研成果中所具有的审美价值形式。”[1]由此可见，科学与艺术是密不可分的。如果把科学与艺术相结合，从艺术美的角度审视科学美，从某种意义上讲，对科学的实用性与创新性研究会有很大的促进作用。

机械制图是工科基础课，是研究绘制与识读机械图样的一门科学，属于典型的科学范畴。图样是工程界的重要技术资料，如同语言、文字一样，是表达和交流技术思想的重要工具之一。它的教学目的是在传授基本理论的同时培养学生的工程实践能力和创新能力。然而，由于机械图样的绘制必须严格按照《机械制图国家标准》执行，所以，机械制图基本理论的学习过程是枯燥的。在平时的教学过程发现，如何在课堂上提高学生的学习兴趣、调动学习积极性成了教学的难点。如果从艺术美的角度去分析、阐释机械制图，即在讲授基本理论、基本知识的同时，让学生从审美的角度去发现图样中的美，并在生活中寻找课堂上学过的相关物体，从而促进他们对内容的理解和掌握，使学习由被动转化为主动，对于提高教学效果能够起到事半功倍的作用。

一、艺术美在教学中的意义

(一)激发情感

苏联著名教育实践家和教育理论家苏霍姆林斯基说：“美是一种心灵的体操，它使我们精神正直、良心纯洁,情感和信念端正。”美可以激发人的情感，使人在潜移默化中被感化。我们发现机械制图中的美，寓教于乐，通过美的形式，在不知不觉中将知识传授给了学生。

(二)提高思维能力

形象思维是人类主要的思维方式之一。美学就是培养人形象思维的。而机械制图的学习过程培养的是人的三维空间想象能力，这也属于形象思维，两者之间存在着直接的联系。因此，从美学入手的机械制图教学，可以使学生更加轻松、愉悦地接受知识。

(三)培养综合型人才

美国诗人惠特曼说过，智慧是从灵魂中引发出来的。因此，智慧不仅仅指知识，还应该包括经验、情感和修养。在知识经济时代，教育只有面向现代化、面向世界、面向未来，注意知识结构的综合化，而不囿于某一学科的单一知识，才能够培养出符合时代要求的新型人才[2]。我们通过美学的鲜明形象感染学生，激发情感，提高学生的形象思维能力，有利于他们的全面发展，同时获得良好的教学效果。

二、艺术美在图形绘制中的表现形式

美学理论家亚里士多德曾说过，美在于秩序、匀称与明确[3]。同样，机械制图也讲究简洁、清晰、合理。深入分析学生绘制图形时容易出现的错误，以不同的形式将美融入相关内容中，加深印象，并且使学生能够举一反三，可以达到事半功倍的教学效果。

(一)层次美

《机械图样国家标准》规定了九种不同的线型来表达不同的含义。例如：可见轮廓线用粗实线表示；不可见轮廓线用虚线表示；轴线、对称中心线用点画线表示；辅助线用细实线表示；等等。

在教学过程中发现，学生对于各种线型的使用并不理解，绘图过程中经常出现不区分线型、线宽，漏掉点画线，辅助线用虚线等现象。中学教材中也有图形绘制的内容，但是，对于“图线的应用”这个知识点没有与大学相关内容保持一致。例如，中学教材中，用虚线作为辅助线，没有引入点画线的概念，等等，这些在《机械制图国家标准》中都是错误的表达方法。中学教材中的这些错误表示法对于大学制图课的学习产生了很大的干扰，利用传统的教学方法在纠正这些错误时往往事倍功半。将美学概念引入机械制图的课堂，以具体、生动、鲜明的形象吸引学生，使他们在学习过程中欣赏美的同时掌握知识，教学效果明显提高。

如图1所示。图(a)，图线清楚、粗细分明，有很好的层次感；图(b)，所有的线型均为粗实线，图线混乱，含义表达不清；图(c)，缺少点画线，图形没有基准线，不够完整，没有层次感。将这三个图放在一起进行对比，能使学生直观地从“层次美”的角度感受正确绘制图线的重要性，在绘图时能够规范地使用图线，以体现图形的“层次美”，从而提高图面质量。

(a) (b) (c)

图1平面图形的“层次美”

(二)视觉美

尺寸标注是机械图样中的一个重难点，它是整张图样中指令性最强的一部分。一位AutoDesk公司资深培训师说过，“你怎么加工，我怎么测量；你怎么测量，我怎么标注；你怎么标注，我怎么画图”。显然，绘图、尺寸标注的合理性都源于加工方法。但是，初学者没有任何的加工知识，想要做到正确、完整、清晰、合理地标注尺寸有很大的难度。学生在学习时通常不知道尺寸应如何标注，因此，即使图形画得很好，由于尺寸标注不合理也会使图面的整体效果大打折扣。所以，在这部分教学中，首先将视觉美引入教学，通过对比的方式让学生体会如何标注尺寸，尺寸标注应该如何布局更合理。

《机械制图国家标准》规定标注尺寸时：并列尺寸，尺寸线间间隔约为5～10 毫米，且小尺寸在内，大尺寸在外，避免尺寸线与尺寸界线相交；串列尺寸箭头对齐，等等。这些都是为图面的清晰、合理、美观而制定的标准。让学生从视觉美的角度理解尺寸标注的原则比死记硬背效果好得多，标注尺寸时很容易做到正确、完整、清晰、合理。

如图2所示。图(a)，直径尺寸都集中标注在圆视图上，尺寸拥挤，且图线穿过尺寸数字，不好辨认，容易在读图过程中产生歧义；非圆视图中的三个尺寸标注时尺寸线与尺寸界线相交，不符合国家标准的要求，且读图时容易产生歧义，是一种错误标注。图(b)，直径尺寸均标注在非圆视图上，且小尺寸在内，大尺寸在外，尺寸标注清晰合理，错落有致，图面布局整齐、美观。

(a)

(b)

在授课过程中，通过这样的对比，使学生了解尺寸标注不仅要完整，还需要兼顾图面布局的合理性，以及读图的便捷性，加深对内容理解的同时也培养了学生的全局观。

三、制图课堂教学中艺术美的引导

在机械制图理论讲授过程中, 如果仅仅分析形体, 学生理解起来有难度。如果尝试引导学生运用一些常见的美学规律,了解形体的特点,可以为今后的学习奠定基础。在实践中, 运用美学规律, 帮助学生分析形体, 对于他们掌握知识，培养对于美的鉴赏力有积极的意义。

(一)提高板书的艺术性，体现层次美

通过规范、美化的板书，潜移默化地影响学生，使学生在课堂学习的过程中获得良好的视觉形象, 感受到美。

教师在日常教学中：首先，应该练就一手好字，既可以使学生赏心悦目，又可以激起学习机械制图的兴趣；其次，在板书中注意线型、线宽的规范，可以用不同的颜色区分线型，使得图形更加有层次，充分展现图形的层次美。

(二)观摩范图、定期点评，提高审美能力

在平时的作业中，要求学生图面合理布局，图线使用规范，字体书写工整。每次作业后，选择较好的图纸进行展示、点评，指导学生观摩范图, 在交流的过程中提高的审美能力。

(三)开辟第二课堂，创造美，强化审美能力

机械制图是一门实践性很强的

课程，以前教师采用挂图和模型进行课堂教学，现在则运用多媒体进行教学。在3D扫描、3D打印技术普及的当下，教师可以通过第二课堂，引导学生运用美学规律, 自己设计、制作模型。组织学生从多角度比较、分析, 创造出美的形体。这样, 可以调动学生的学习积极性, 启发他们对于机械图样的理解, 培养空间想象能力,增强对于美的感性认识,提高审美能力, 激发对于美的创造力, 最终达到提高学习效果的目的。

四、结语

美体现在生活的方方面面，人类文明的发展史其实就是人类发现美、欣赏美、追求美、创造美的过程[4]。正如艺术大师罗丹所说，生活里并不缺少美，缺少的是发现美的眼睛。

机械制图教学中充满了美学因素，它以具体、生动的形象打动人。基于美学的机械制图教学改革，通过引导学生观察机械图样中的美，使他们学会了发现美、欣赏美、追求美、创造美。将科学美与艺术美结合，激发了学生对美的感知，提高了他们的观察能力、审美能力、想象能力、思维能力和创造能力。从美学的角度阐释机械制图，摆脱了知识单一、沉闷枯燥的课堂教学模式，激发了学生的学习兴趣，提高了教学质量，对深化素质教育有积极的意义。