工程制图教学与创新素质培养的研究*

张 瑞，赵建国

(郑州大学机械工程学院，河南郑州450001)

当前教育改革主要围绕着培养学生的创新能力这一主题，那么如何落实创新教育，如何在各门课程中体现创新教育的思想，已成为当代教师所面临的一项重要课题［1］。在工科类高等院校中，工程制图往往作为基础课排在各种专业的教学计划当中，并且一般都排在学生入学后的第一学年。也就是说，工程制图是初入大学的学生所学习的第一门工程学科。因而工程制图课程起到了引领学生进入大学学习模式的作用，从而使工程制图教学成为了大学创新性教育的重要环节。本文将针对该课程如何对学生创新思维进行培养展开探讨。

1 工程制图教学有利于创新素质培养的具体表现

1.1 模型理念的培养

工程制图学科是一门理论联系实际的学科。它所要求的基本技能之一是将实际形体抽象提炼为模型，并使模型能够充分表达实际形体中所代表的信息。模型理念的树立，以及建立模型能力是创新型人才所必须具备的基本素质。工程制图教学让学生首次接触到这一理念。

1.2 学会运用科学的表达方法

工程图学是一门研究工程技术语言的学科。一个人头脑中的想法必须能够恰当、正确地表达出来，才能被其他人所理解与接受，也才能够进行进一步的分析、研究与提高。在工程实践中，正是通过工程图学来表达实践中的想法的。因此，学习工程图学将为学习运用科学的表达手段打下基础。

1.3 标准和规范思想的建立

工程图学也是标准化技术的综合体现。各行各业都有自己的标准，标准是前人工作积累的高度概括和总结。创新是新事物、新知识的出现，而且创新必须在知识积累的基础上才能产生。因此，对标准的学习既是知识积累的重要内容，同时也可了解前人的工作，避免在创新过程中出现对前人工作的重复和资源的浪费，做到真正的创新与发展。

1.4 正向思维与逆向思维的结合

工程制图的教学与学习是一个正向思维与逆向思维反复运用的过程。由空间想平面、由平面想空间;由实体想图形、由图形想实体等，都是这一过程的体现。因此，工程制图学习有助于双向思维能力的培养，而这种双向思维能力是创新的基本能力之一。

1.5 发散型思维模式的培养

学习工程制图有助于发散型思维模式的培养。工程制图教学的基本任务之一是培养学生的空间想象力［2］，使学生摆脱过去传统思维模式的束缚，在空间这个自由的领域里，尽情展开想象的翅膀。

2 在课程教学过程中如何培养学生的创新素质

2.1 实物练习与作业练习相结合

要掌握工程制图这门学科，作业练习是必不可少的。为了培养学生对实际问题的提炼和抽取能力，在适当的环节加入实物练习非常必要。比如截交线、相贯线、组合体、剖视图等教学环节，都可以引入实物练习。这样一方面培养了学生对实物的认知能力和动手能力;另一方面培养了学生抽象、分析、提取实物特征模型的能力，以及联系实际解决问题的能力。

2.2 学习用制图语言表达自己的想法

鼓励和帮助学生用制图语言表达自己的想法，使他们体会到“工程语言”的重要性。例如在讲解组合体时，用到了图1所示的例子。在课堂上的讲解是按照:①主视图为正方形的物体有多种形状。② 主视图为正方形、俯视图为圆的物体一定是圆柱。③左视图为三角形，是圆柱被前后两平面截切后形成的，则需要在图1的主视图和俯视图中添加截交线，结果如图2所示。

但有学生对图2所示结果提出质疑，此时不仅要鼓励他的质疑，同时要引导他用所学的制图知识将自己的想法表达出来。通过引导，学生自己用图3所示形式表达了他的想法，这是一个空间曲面体，其各个截面如图3左侧剖面图所示。

图3 由视图构思物体的结果二

2.3 在教学过程中始终贯彻标准的理念。

在大学教育过程中，工程制图课程是学生首次接触标准的课程。因此在课程开始学习之初就要对标准的概念及应用进行介绍。标准是行业中所要遵循的统一的规范，是各行业中知识的积累与高度总结。在工作中一定要树立严格执行标准和规范的理念。在工程制图的学习过程中更是要遵循并严格执行相应的标准。但是，也要告知学生，标准不是僵化的、一成不变的东西。通过自己的研究和发现，可以对标准进行补充与完善。这就是创新。同时，对标准的认真学习也是为创新做好知识积累的一个方面。

2.4 注重双向思维的培养

双向思维，尤其是逆向思维是工程制图课程教学中培养学生能力的一项重要内容。比如从空间中的点、线、面得到三视图中各自的投影，由三视图中点、线、面的投影想象空间中它们的形状和位置;由实际的组合体得到其三视图，由组合体的三视图想象其实际的情况等等，均是正、逆向思维很好的教学训练。

2.5 鼓励学生多思路解题

通过多思路解题的训练，培养学生对知识的综合运用能力，促进发散型思维模式的建立。如图4(a)所示练习要求补全图中所缺的线。其答案可能是图4(b)、(c)或(d)所示形式，这样就可以促进学生放开思路，多角度考虑问题，培养他们的综合能力。

图4 多思路解题示例

2.6 注重结合计算机教学

随着计算机的普及，目前大多数学生在进入大学以前就对计算机有所了解，但是，对于面向工程技术的应用软件尚处于不得而知的状态。从工程制图教学过程中就应使学生开始了解以CAD为代表的工程应用类软件，训练他们学习软件的技能，了解此类软件在工程应用中的重要性。因此，在工程制图教学中应设置相应的学时用于CAD软件的学习。同时也可借助CAD软件对课程内容加以丰富［3］。比如截交线和相贯线的形成，通过软件的演示，可以使学生直观了解相贯线和截交线的实际情况，也可使他们对工程类软件的作用有一个初步的认识。

3 创新素质培养对制图教师的要求

在几乎所有的工科类专业中，工程制图均是学生所接触的第一门具有工程性质的课程，授课教师的理念和素质直接关系到学生对工程应用的认识和创新能力的培养，从这个角度来讲，对工程制图教师提出了如下的要求:

3.1 了解学生所在专业的基本要求

了解学生专业所需的基本能力和素质，并在教学中加以注意培养。如:电气类专业的学生可以穿插讲授一些电气类设计图纸的基本制图要求;力学类专业的学生在模型的提取能力方面要给予加强。而对于有些在制图技能要求不高的专业，如通信类专业，则要强调学习条理化的分析方法等。

3.2 掌握多种教学技能

以不同的教学技能，活跃教学气氛，要能够与学生产生良好的互动。针对不同的教学内容可采用正序叙述式、倒序提炼式、跳跃提问式等多种教学方法。以使得学生的思维能够处于不同的思考状态，激发他们创新的自觉性和主动性［4］。

所谓正序叙述式教学，就是按照学生在中学阶段所熟悉的问题提出、解题步骤介绍和例题讲解的过程进行教学。如组合体的画图方法，就是采用这一步骤进行的:

①提出问题:如何运用三视图表达组合体?

②讲解画图步骤;

③例题讲解:给出一个组合体实例，按照上述步骤讲解画图过程。

所谓倒序提炼式教学，就是对给出的现象或实例，通过引导使学生提出问题，并逐步解决问题并进行提炼与总结。如看组合体的三视图，就可采用这种方法进行教学。

首先直接给学生展示一个相对简单的组合体三视图中的一个视图，让学生想象它所能代表的实体。从而提出，单个视图是否能表达唯一的形体，该怎么办的问题。逐步引入第二个和第三个视图，最终得到几个视图需联系起来一起看的结论。所谓跳跃提问式教学，就是在讲解当前内容时，对所涉及的各种概念点进行突发性提问，使学生能够从惯性思维中脱离出来，多角度地考虑问题。

3.3 做到启发式教学而非灌输式教学

启发式教学要求教师将自己的角色定位为引导者，改变课堂上传统的以教为主的教学模式，而将学生作为课堂教学的主体，以学生的本体思考作为依据，按照学习过程的客观规律，帮助学生主动、积极、自觉地掌握知识，引导学生科学的思维，而不是代替学生得出现成的结论［5］。逐步培养学生在面对错综复杂的事物时能够抓住主要矛盾的能力，并进一步找到一种分析问题和解决问题的方法。在此基础上拓展学生的思维方式，让学生的思维活起来。在学习的过程中使学生有限的思维方式能够得到升华，从而打开无限的创新之门，使制图教学与培养创新思维这一主题紧密结合在一起。

3.4 注重自身综合素质的提高

了解科技发展动态，掌握计算机技术和相关软件。更新知识结构，以适应新时代创新性教学对教师的要求。

4 结束语

创新素质的培养是当前高等教育改革的一项重要内容。创新教育本身是一个涉及创新意识、创新精神、创新思维、创新能力等多方面的复杂系统工程。工程制图对将要接触专业知识的大学生来说，在创新思维模式培养、实践能力提高和知识综合运用能力等方面具有非常好的引领和培养作用。这就要求教师在教学过程中，注意能够激发学生创新思想的环节，不断探索和改进教学方法，将创新教育落实到具体的教学工作中去。

［1］刘平.工程制图课程创新教育的改革与探讨［J］.中国高等教育研究，2008，(7):91 －92.

［2］兰文清.工程制图课培养学生空间想象力的方法［J］.天津职业院校联合学报，2008，10(4):53 －55.

［3］唐利芹，王云刚.工程制图课程的教学方法分析与研究［J］.中国科技信息，2008，(24):211 －213.

［4］陈杰峰.工程制图教学与工程素质教育的研究［J］.机械管理开发，2008，23(6):145 －147.

［5］贾青，谷欣，于奎.工程制图课程教学方法改革的探索与实践［J］.保山师专学报，2008，27(2):39 －41.