唐儲(chǔ)建， 龍 宇

（1. 重慶市電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053；2. 西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021）

思維是人類對(duì)客觀事物間接的概括和反應(yīng)，是人類自覺地把握客觀事物的本質(zhì)和規(guī)律的理性認(rèn)識(shí)活動(dòng)，是區(qū)別于直接反應(yīng)現(xiàn)實(shí)的感覺和知覺的高級(jí)反應(yīng)形式和高級(jí)認(rèn)識(shí)階段[1]。讀圖思維是人對(duì)視圖與物體之間本質(zhì)的、整體的認(rèn)識(shí)活動(dòng)，它反應(yīng)了人對(duì)視圖的感知經(jīng)過大腦的分析想象后生成空間立體形狀的能力，即空間分析能力與空間想象能力。探析讀圖思維，揭示視圖與物體之間本質(zhì)的、內(nèi)在的基本屬性，有利于我們深刻的、全面的認(rèn)識(shí)視圖與物體之間的內(nèi)在聯(lián)系。

1 讀圖思維過程

讀圖是運(yùn)用投影規(guī)律分析視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框或線框與線框，想象立體表面的形狀、空間位置以及表面間的相對(duì)位置關(guān)系，或想象構(gòu)成立體組成部份的形狀，經(jīng)過綜合、歸納、判斷想象出立體的形狀。下面以教學(xué)中運(yùn)用最廣泛的“線面分析”和“形體分析”兩種讀圖方法，分別從微觀和宏觀的角度探析讀圖思維過程。

1.1 微觀分析

微觀分析是以構(gòu)成立體的基本要素 —— 頂點(diǎn)、棱線（或素線）、表面為讀圖的分析對(duì)象。

1.1.1 思維方法

立體的視圖是由線段（直線或曲線）圍成的各種形狀的線框所組成。讀圖時(shí)、通過分析視圖中有投影聯(lián)系的線段和線框，想象立體各表面的形狀、空間位置以及表面間的相對(duì)位置關(guān)系，進(jìn)而想象出立體的形狀。這種讀圖方法，稱為線面分析法。

1.1.2 思維想象過程

如圖1(a)所示，已知截切體[2]的三視圖，用線面分析法讀圖，想象截切體的形狀。

（1）分析截切體的三視圖

從主視圖中可知立體由正垂面截?cái)嗪透┮晥D中看出立體又由相交的正平面與側(cè)平面截切形成切口，如果立體未有截?cái)嗪颓锌冢蛇€原成基本體——四棱柱，如圖1(b)所示。

（2）分析正垂面截?cái)嗪笮纬傻慕孛鍹

截面M為正垂面，形狀為矩形，在正面的投影積聚為斜線、水平面和側(cè)面的投影均為矩形線框，在大腦中生成截?cái)嗪蟮牧Ⅲw形狀，如圖1(c)所示。

（3）分析切口——該切口由截面N、P組成

截面N為正平面，形狀為直角梯形，在正面的投影反映實(shí)形、水平面的投影積聚為橫線、側(cè)面的投影積聚為豎直線；截面P為側(cè)平面，形狀為矩形，在正面和水平面的投影均積聚為豎直線、側(cè)面的投影反映實(shí)形。通過分析想象、在大腦中生成截切體的形狀，如圖1(d) 所示。

圖1 微觀的思維想象過程

1.2 宏觀分析

宏觀分析是以構(gòu)成立體的組成部分為讀圖的分析對(duì)象。

1.2.1 思維方法

組合體是由若干個(gè)基本體或截切體所組成。讀圖時(shí)、假想將組合體分解為若干個(gè)組成部分，分析各組成部分的形狀、相對(duì)位置關(guān)系和表面聯(lián)接關(guān)系，經(jīng)過綜合、歸納想象出組合體的形狀。這種讀圖方法，稱為形體分析法。

1.2.2 思維想象過程

如圖2(a)所示，已知組合體的主、俯視圖，補(bǔ)畫左視圖。

（1）運(yùn)用投影規(guī)律，將主、俯視圖中有投影聯(lián)系的線框分為形體Ⅰ——底板、形體Ⅱ——調(diào)節(jié)板、形體Ⅲ——肋板，三個(gè)組成部分，如圖2(b)所示。

（2）想象形體Ⅰ，在四棱柱前方倒圓角及從上至下穿兩個(gè)對(duì)稱的圓孔而形成。畫底板，如圖2(c)所示。

（3）想象形體Ⅱ，在四棱柱的左端上下倒圓角及從前向后穿腰子孔而形成。畫調(diào)節(jié)板，如圖2(d)所示。

（4）想象形體Ⅲ，基本體三棱柱。畫肋板，如圖2(e)所示。從而想象出組合體完整的形狀。

圖2 宏觀的思維想象過程

讀圖思維是人們認(rèn)識(shí)視圖與立體之間本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系，是從感性具體到思維抽象、再到思維具體辯證的運(yùn)動(dòng)過程。

無(wú)論是微觀分析還是宏觀分析，讀圖思維過程都是運(yùn)用投影規(guī)律分析視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框或線框與線框，通過抽象的、概念的分析以及歸納、綜合、判斷在大腦中生成立體的形狀。

2 讀圖基本思維形式

思維活動(dòng)必然有其一定的形式。錢學(xué)森將其概括為社會(huì)思維、抽象思維、形象思維和靈感思維四種，而基礎(chǔ)的是抽象思維、形象思維和靈感思維三種。抽象思維是以揭示和把握事物或?qū)ο蟮膬?nèi)在本質(zhì)和一般規(guī)律的思維形式；形象思維是借助形象在想像中的活動(dòng)來進(jìn)行的，用以揭示事物的聯(lián)系或本質(zhì)的思維形式[3]。從讀圖思維對(duì)象和讀圖思維工具分別探析讀圖思維形式。

2.1 讀圖思維對(duì)象

讀圖思維對(duì)象是視圖中感性、形象的線段、線框，在讀圖思維過程中一定存在形象的思維活動(dòng)。

讀圖思維是運(yùn)用投影規(guī)律分析視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框或線框與線框，揭示視圖與立體之間的聯(lián)系或本質(zhì)的思維活動(dòng)。在讀圖思維中，形象思維是通過視圖中感性的線段、線框來想象立體的思維活動(dòng)。在這種思維活動(dòng)中，主體將視圖中的線段與線框或線框與線框等信息攝入大腦，通過思維想象生成完整的立體形象。

2.2 讀圖思維工具

讀圖是運(yùn)用投影規(guī)律，線、面的空間位置、投影特性以及在三個(gè)投影面的投影情況的基本概念和“線面分析”與“形體分析”方法等思維工具進(jìn)行的抽象的思維活動(dòng)。

在讀圖思維中，抽象思維是將視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框或線框與線框轉(zhuǎn)換為概念，然后在思維中進(jìn)行抽象的、概念的分析，揭示出視圖與立體之間本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系。

從讀圖思維對(duì)象和思維工具明確了讀圖的思維形式必然是形象思維和抽象思維兩種基本思維形式。

3 讀圖思維的基本特性

根據(jù)視圖想象出物體的形狀，稱為讀圖。而這一過程始終是形象思維與抽象思維兩種思維活動(dòng)以交替的、動(dòng)態(tài)的形式完成。以下從讀圖的分析過程和想象過程深入探析讀圖思維的交替性與讀圖思維的動(dòng)態(tài)性。

3.1 讀圖思維的交替性

無(wú)論在何種具體的思維活動(dòng)中，各種思維形式都不是以純粹形態(tài)彼此毫不相干的孤立的形式存在著。人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)的思維過程中也不單純地只有一種思維形式在起作用，而往往是多種思維形式交錯(cuò)結(jié)合、互補(bǔ)為用，共同發(fā)揮思維反應(yīng)客觀現(xiàn)實(shí)的整體[1]。下面從讀圖想象立體形狀的過程探析讀圖思維的交替性。

如圖3(a)所示，已知截切體的主、俯視圖，用線面分析法讀圖，想象出截切體的形狀。

（1）如圖3(b)所示，運(yùn)用投影規(guī)律分析主、俯視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框。是運(yùn)用抽象的概念去分析視圖中感性、形象的線段、線框，是形象思維與抽象思維兩種思維交替的、共同進(jìn)行的以抽象思維為支撐、形象思維為主導(dǎo)的思維活動(dòng)。這是抽象——形象——抽象的思維過程。

（2）如圖3(c)所示，將視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框轉(zhuǎn)換為概念，然后在思維中進(jìn)行抽象的、概念的分析。分析截面M、N、P的空間位置、投影特性以及截面間的相對(duì)位置關(guān)系，是形象思維與抽象思維兩種思維交替的、共同進(jìn)行的以形象思維為支撐、抽象思維為主導(dǎo)的思維活動(dòng)。這是形象——抽象——形象的思維過程。

（3）如圖3(d)所示，通過形象思維與抽象思維兩種思維活動(dòng)交替的、共同的發(fā)揮，再經(jīng)過歸納、綜合、判斷在大腦中生成新的形象——立體的形狀。

圖3 讀圖想象立體

在讀圖思維過程中，始終存在形象思維與抽象思維兩種思維活動(dòng)，而兩種思維相互依存、相互支撐、相互轉(zhuǎn)換并以交替的形式共同發(fā)揮思維在大腦中生成立體的形狀。

3.2 讀圖思維的動(dòng)態(tài)性

思維作為一種認(rèn)識(shí)的活動(dòng)，它是以動(dòng)態(tài)、過程的形式存在的。形象思維是對(duì)形象進(jìn)行篩選、分析與組合的運(yùn)動(dòng)過程；抽象思維則必須把表象“蒸發(fā)”為概念，然后在思維中進(jìn)行抽象的、概念的運(yùn)動(dòng)[3]。下面從讀圖分析過程和想象過程分別探析讀圖思維過程的動(dòng)態(tài)性。

3.2.1 分析過程的動(dòng)態(tài)性

分析就是把一個(gè)復(fù)雜的事物分解為各個(gè)部分、各個(gè)要素，然后分別加以考察的一種思維方法[4]。在讀圖思維中，分析過程是我們認(rèn)識(shí)視圖與空間物體之間內(nèi)在聯(lián)系的一個(gè)重要的思維活動(dòng)過程。

如圖4(a)所示，已知截切體的三視圖，用線面分析法讀圖，想象出截切體的形狀。

（1）分析截切體的三視圖

從主視圖中可知立體由正垂面截?cái)嗪透┮晥D中看出立體又由相交的正平面與測(cè)平面截切形成切口，如果立體未有截?cái)嗪颓锌?，可還原成基本體——四棱柱，如圖4(a)所示。

（2）分析截面M

截面M為正垂面，形狀為六邊形，在正面的投影積聚為斜線、水平面和側(cè)面的投影均為六邊形線框，如圖4(b)所示。

（3）分析切口——該切口由截面N、P組成

截面N為正平面，形狀為直角梯形，在正面的投影反映實(shí)形、水平面的投影積聚為橫線、側(cè)面的投影積聚為豎直線, 如圖4(c)所示。

截面P為側(cè)平面，形狀為矩形，在正面和水平面的投影均積聚為豎直線，側(cè)面的投影反映實(shí)形，如圖4(d)所示。

圖4 分析過程

以上分析依次是截面 M、N、P。分析過程是從一個(gè)截面分析完后再進(jìn)行另一個(gè)截面分析的運(yùn)動(dòng)過程，思維活動(dòng)隨著這一過程而運(yùn)動(dòng)。所以、分析過程本身是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程。

3.2.2 想象過程的動(dòng)態(tài)性

想象是指人們對(duì)原有感性形象進(jìn)行新的組合而創(chuàng)造出新形象的思維活動(dòng)[4]。在讀圖想象中，要解決的問題是物體的空間位置和立體表面的形狀。

（1）物體空間位置的想象 當(dāng)空間直線、平面和曲面垂直于投影面H時(shí)，在H面上的投影為點(diǎn)、直線和曲線，如圖5(a)所示。要在大腦中生成線、面的空間位置，必須將投影面H與空間的線、面一起繞XO軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)態(tài)的想象過程如圖5(b)所示，最終在大腦中生成空間物體的新形象如圖5(c)所示。

（2）立體表面形狀的想象 已知四棱柱被正垂面截去左上角后的主、俯視圖，如圖6(a)所示。想象截面M的空間形狀時(shí)，將主、俯視圖中有投影聯(lián)系的（主視圖中的）斜線與（俯視圖中的）矩形線框進(jìn)行抽象的、概念的分析，在大腦中動(dòng)態(tài)的生成截面 M 的空間形狀，動(dòng)態(tài)過程如圖6(b)所示。而在大腦中生成新的形象如圖6(c)所示。

圖5 想象物體空間位置

圖6 想象立體表面形狀

讀圖想象過程是將視圖經(jīng)過大腦的思維想象轉(zhuǎn)換為空間物體的運(yùn)動(dòng)過程，沒有運(yùn)動(dòng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，就不能在大腦中形成新的形象。所以、讀圖的想象過程本生是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程。

在讀圖思維活動(dòng)中，形象思維是對(duì)視圖中的線段、線框進(jìn)行篩選、分析與組合的運(yùn)動(dòng)過程；抽象思維則必須將視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框或線框與線框轉(zhuǎn)換為概念，然后在思維中進(jìn)行抽象的、概念的運(yùn)動(dòng)。

4 結(jié) 論

人的思維如同人的認(rèn)識(shí)一樣，是一個(gè)不斷豐富、完善和發(fā)展的復(fù)雜過程。探析讀圖思維過程，揭示讀圖思維的內(nèi)在屬性，從而達(dá)到對(duì)視圖與物體之間本質(zhì)的、深刻的、全面的認(rèn)識(shí)。

4.1 讀圖思維過程

是運(yùn)用投影規(guī)律分析視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框或線框與線框，通過抽象的、概念的分析及歸納、綜合、判斷在大腦中生成新的形象——立體的形狀。

4.2 讀圖基本思維形式

形象思維和抽象思維是讀圖的兩種基本思維形式。

4.3 讀圖思維的基本特性

4.3.1 讀圖思維的交替性

在讀圖思維過程中，始終存在形象思維與抽象思維兩種思維活動(dòng)，而兩種思維相互依存、相互支撐、相互轉(zhuǎn)換，以交替的形式共同發(fā)揮思維在大腦中生成立體的形狀。

4.3.2 讀圖思維的動(dòng)態(tài)性

在讀圖思維活動(dòng)中，形象思維是對(duì)視圖中的線段、線框進(jìn)行篩選、分析與組合的運(yùn)動(dòng)過程；抽象思維則必須將視圖中有投影聯(lián)系的線段與線框或線框與線框轉(zhuǎn)換為概念，然后在思維中進(jìn)行抽象的、概念的運(yùn)動(dòng)。

[1]張永聲. 思維學(xué)[M]. 南京: 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1988: 219.

[2]趙振起. 機(jī)械制圖手冊(cè)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,1986: 78.

[3]黃 輝. 現(xiàn)代思維科學(xué)研究[M]. 成都: 電子科技大學(xué)出版社, 2004: 82, 93, 100.

[4]王小燕. 科學(xué)思維與科學(xué)方法論[M]. 廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 2006: 117, 158.