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制图：训练创新思维的“体操”
作者：潘美祥
关键词：制图；创新思维；“体操”
机械制图是一门实践性很强的专业基础课，主要培养学生的读图和画图能力。读图和画图能力的培养离不开思维能力的训练，即形象思维、发散思维、集中思维、想象思维、动态思维等思维能力的训练。制图的本质是思维的过程，更确切地说是展示和发展思维的过程。因此，学好制图课，不能只靠记忆，关键靠多练，要靠教师指导下的学生自主练习和积极思维。教学实践证明，学生的制图能力是练会的。
为提高制图教学效率，促进学生创新能力的培养，教学中必须把学生的主体作用和教师的主导作用有机地统一在“以训练为主线”的教学结构中。这里所说的“训练”是指教学过程中学生主动获取知识、应用知识、培养能力、发展潜力的各项学习活动和内容丰富、形式多样的制图训练，包括练思维、练方法、练基本功、练能力。其中以各种思维训练为核心。这种训练贯穿于制图教学的始终，所以说它是主线。
在“以训练为主线”的教学结构中，笔者根据制图学科特点，把制图作为创新思维训练的“体操”，精心挖掘制图学科中创新思维训练的生发点、训练切入点，坚持以各种思维训练为核心，取得了良好的效果。以下详细阐述具体训练策略。
形象思维训练制图教学接触的图样、物体都是形象信息。在三维形体与二维图形相互转化的过程中，需要空间想象能力、形象思维能力的参与，但这些思维都是以形象为对象和结果的。所以形象思维起着主导作用。在教学过程中，可通过引导学生观察并收集实物、制作模型、画轴测图等来增强感性认识，通过记图（在理解的基础上，记住基本体、简单组合体的图形特征与它们所反映的空间实物形状，记住图与物之间的特征及其联系）积累形体表象信息，根据实物、模型和轴测图画三视图训练学生的形象思维。学生在想和做的过程中，手脑并用，左右脑积极协调活动，形象思维能得到有效训练，能激活右脑的潜能，促进创新能力的发展。
发散思维训练发散思维指为解决一个问题从多方面、多角度、多层次去探索多种答案的思维形式。美国心理学家吉尔福特认为创造力以发散思维为核心，因而发散思维训练就成为培养学生创新能力的关键。在制图教学中，笔者通过设计一些典型作业作为发散思维的发散点，训练学生的发散思维，在探索和推测中培养学生创新思维的流畅性、变通性。如运用“一题多解”、“一题多变”等题型训练思维的流畅性（在短时间内产生大量的设想，对一个问题拥有多种多样的思路）和思维的变通性（改变思维方向，克服定势影响的能力），培养学生的创新思维能力。例如，已知物体的一个主视图（如图1所示），让学生补画左视图。
题目布置后，让学生独自做3分钟后进行检查。结果发现，每个学生都能够运用发散思维在短时间内想出多个答案，例如，有的学生能想出7个答案。可是要独自想出10个以上答案还是很困难的，因为每个人的思维都有其局限性。通过组织学生交流讨论，由于学生之间的思维相互启发，思路开阔，学生的积极性越来越高，答案会越来越多。此时，答案会显得零乱，教师要及时帮助学生分析、归纳、总结思维的方向和特点，纠正学生发散思维的盲目性，提高学生发散思维的流畅性和变通性。对此题笔者给学生的启发是：一个圆的视图可以想象出圆柱、圆锥、球三个基本体，两个圆的视图可以是两个基本体的叠加（图2a、b、c），可以是多个基本体叠加组合（如图2d），也可以是一个基本体的切割、挖孔及其组合（图2e、f、g），还可以是多个基本体叠加、切割、挖孔的综合（图1h、i、g）。这样每个学生都能轻松有序地想出更多的答案，从而有效地训练学生的发散思维能力。学生也能体会到发散思维的乐趣，享受到成功的满足感。
集中思维训练集中思维指通过抽象、概括、判断和推理等方法寻求一个最佳答案的思维形式。研究证明，一个创造性活动的全过程，要经过从分散思维到集中思维，再由集中思维到分散思维的多次循环才能完成。所以培养发散性思维的同时也要培养集中思维。制图练习题多是寻求一个答案的，是对集中思维的有效训练。视图表达方案的选择和确定是发散思维和集中思维共同作用的结果。给学生一个零件，让学生选择和确定视图表达方案，结果学生的思维充分发散，其表达方案多种多样。笔者将学生的各种表达方案张榜公布，让学生相互比较，分析优缺点，最后让学生在众多的方案中选出最理想的方案，从而在训练发散思维的同时，有效地训练了学生的集中思维。
想象思维训练爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力则概括着世界的一切，推动着世界的进步，并且是知识进化的源泉。”想象力不仅是创新的动力，而且还是学生理解掌握制图知识和理论的得力助手。想象是在人脑中对已有的表象进行加工改造而创造新形象的过程，是最富有创造性的思维方式之一。想象包括再造想象和创造想象。再造想象是指根据语言描述或图样示意在头脑中形成新形象的过程；创造想象是指不依据现成的语言描述或图样示意而独立地在头脑中形成新形象的过程。制图学科在训练学生想象思维方面有着其他学科不可替代的作用。在制图教学中，主要采用以下几种做法训练学生的想象思维：通过识读三视图和由已知两个视图补画第三视图等训练再造想象思维；根据给出一个视图（给定条件不充分）补画另外两个视图，通过创造性地想象各种空间立体形状训练创造想象思维；通过布置设计组合体综合性训练作业，让学生进行充分的想象构思，从而训练创造想象思维。
动态思维训练教学使用的模型、挂图，因其处于静止状态，学生对三维形体——二维图形转换规律的理解存在一定困难。为此，可以利用多媒体技术制作三维动画，形象地再现读图、画图的动态思维过程，如动态展示三面投影图的形成与展开、剖视图的形成等，帮助学生形成形象的动态物理模型，为激发学生的动态思维提供客观物质基础条件，帮助学生建立三维空间概念，掌握三维形体——二维图形的转换规律。线面投影分析是培养学生的识图能力常用的方法。按此方法分析图形上的每条“线”和每个“框”时，常被表述为轮廓、面形投影、积聚。这样表述的结果，往往使得本来较抽象的“线”、“面”，仍然停留在线、面的概念上。如果改用动态的表述方法（使用拉伸、切割、抽出、叠加等术语）描述形体的形成，就容易使学生很快建立起深刻的空间形象，掌握“一框为一体”的快速读图技巧，养成动态思维的习惯。例如，读圆柱三视图时，俯视图为圆，它反映的是物体的前后左右关系，反映不出高度即物体的上下关系，此时，应用动态思维把这个圆向上拉伸一定的高度，圆柱立体就形成了，这样运用动态思维建立空间的立体模型，更有利于提高学生的空间想象力。
批判思维训练创新思维的生命力在于质疑和批判。批判思维即学生会用批判的眼光去质疑问难，去追寻未知的知识领域。在一次习题课中，笔者布置了以下题目：已知主、俯视图，补画左视图（如图3所示）。并指出有的题目不一定有解，有意识地在课堂上说这题是无解的。结果下课后只有一位学生敢于质疑，对教师说这题有解，并提供了如图4a1所示的常规答案。在第二节课上，笔者对这位学生敢于质疑和批判的精神进行了大力表扬，指出在学习过程中要敢于对教师和教材进行质疑，并提问大家对这位同学的答案有没有异议？经过一段时间的讨论，结果另一位学生提出了新的答案（如图4b1所示）。由此可见，学生的潜力是很大的。
思维综合训练培养学生的创造性思维能力，既要注重某一思维方式的单项训练，又要注意各种思维相结合的综合训练，使其有机结合起来，形成科学的思维结构，掌握创新方法，不断提高创新能力。在教学实践中，笔者精心设计思维综合训练题，把强化训练力度当作重要举措来抓。如在组合体一章中，一般要贯彻“以练为主”的教学原则，通过大量的练习提高制图能力，但往往容易陷入“题海战”，学生做作业累，教师批改忙，教学效果不佳。为此，笔者创造性地设计了一堂《设计组合体》综合训练研究课，渗透创新技法，创新教学方法，指导学生进行创造性的学习，要求学生通过自己的分析、比较、归纳、想象、联想、综合等思维活动，创造性地设计出包含尽可能多的知识点的组合体，让学生进行思维综合训练，有效地促进了学生创新能力的培养，取得了良好的教学效果。
在“以训练为主线”的教学中，要注意避免把“以训练为主线”当作题海战术，大量地、重复地做练习题；还要避免把过去的教师“满堂讲”变为学生“满堂练”。
总之，在“以训练为主线”的教学实践中，只要教师充分发挥主导作用，精心创设思维训练情境，学生的主体作用就能得到有效发挥，学生的学习兴趣就能得到有效激发，学生的思维能力就能得到有效训练，制图课的教学效率也会有效提高。同时，通过“以训练为主线”的教学实践，挖掘制图学科中强化素质教育的功能，不但要注重某一思维能力的单项训练，而且要注重各种思维能力相结合的综合训练，使其有机结合起来，能促使学生形成科学的思维结构，从而有效地促进学生创新能力的培养。
参考文献：
[1]林宏，张彤，等.工程图学学科思维训练的研究与实践[J].工程图学学报，2000，（4）.
[2]赵卿敏.创新能力的形成与培养[D].武汉：华中科技大学，2002.
[3]刘福华.在工程制图教学中强化素质教育[J].教学研究，2005，（4）.
作者简介：
潘美祥（1966—），男，浙江新昌人，浙江新昌职业技术学校高级教师，浙江省特级教师。