吳啟鳳

（成都紡織高等?？茖W(xué)校建筑工程系，四川 成都 611731）

工程制圖教學(xué)，已不再是單一的教師在黑板上講授理論，也不只是學(xué)生完成基本投影與圖形練習(xí)的教學(xué)模式，而是更注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，圖形的學(xué)習(xí)與應(yīng)用是從多角度，進(jìn)行分析和深化，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)不管是獲得平面圖形，還是創(chuàng)建三維形體均可從不同的思維角度實(shí)現(xiàn)，由此改變了人們對圖形和形體的固有的認(rèn)識。如在AutoCAD平面圖形學(xué)習(xí)中，作圓也不再是圓心半徑的概念了，完全可能根據(jù)已知條件的不同以6種基本方式做出滿足要求的圓；三維實(shí)體建模不再是基本形體的組合與切割，可以根據(jù)線面的拉伸與旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建；三維實(shí)體的編輯完全可以在二維模式下拓展三維空間，不再是在球面坐標(biāo)和柱面坐標(biāo)系下固定空間坐標(biāo)操作模式。思維能力與多渠道空間建模形式，最根本的更多需要操作者對形體具備充分的空間認(rèn)識和理解。

1 從理論上引導(dǎo)、拓展思維

可以將工程制圖教學(xué)中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)歸納為5種能力的培養(yǎng)，即思維能力、工程意識與簡單設(shè)計(jì)能力、構(gòu)型設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐能力和工程圖形表達(dá)能力。創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效方法之一稱為“學(xué)科途徑”，是指結(jié)合某一門具體的學(xué)科在其教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力，工程制圖教學(xué)也不例外。目前已經(jīng)見到的訓(xùn)練方式有：給定視圖與網(wǎng)格線的構(gòu)形；給定形體外輪廓線的構(gòu)形；已知幾何體求補(bǔ)形的構(gòu)形；給出語言描述的構(gòu)形；簡單日用品的構(gòu)形等[1]。無論哪種方式都離不開圖形表達(dá)，怎樣合理正確選擇表達(dá)方式才能做到圖形簡潔、內(nèi)容準(zhǔn)確，需要對形體具有充分的認(rèn)識和分析能力。

工程制圖教學(xué)中，通過各種方法和手段增強(qiáng)學(xué)生的識圖和創(chuàng)新能力。對于初學(xué)者而言未建立基本思維和概念，需要在學(xué)習(xí)過程中增強(qiáng)理論基礎(chǔ)和正確的引導(dǎo)，加深對知識的理解和消化，以致達(dá)到融會貫通的目的。華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院孫煒等對“工程圖學(xué)教育中加強(qiáng)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的探索與實(shí)踐”一文[2]，以給出語言描述的構(gòu)形訓(xùn)練方式，從平面圖形構(gòu)型設(shè)計(jì)、幾何元素構(gòu)型設(shè)計(jì)到立體及三維視圖構(gòu)形設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行了大膽的嘗試，促進(jìn)學(xué)生的思維，靈活推進(jìn)并拓展了課程教學(xué)。由教師給出形體基本描述，學(xué)生通過圖示的方式做出相應(yīng)的圖形和形體答案。在創(chuàng)新思維與構(gòu)建空間形體的過程中基本知識應(yīng)該得到進(jìn)一步的深化。如三維視圖構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)踐針對學(xué)生的構(gòu)型出現(xiàn)不確定性，意味著學(xué)生在分析問題過程中，一定階段出現(xiàn)了解決問題的盲區(qū)，教師應(yīng)該從理論上給予指導(dǎo)與深化，以圖示的方式準(zhǔn)確表達(dá)形體的空間形狀。怎樣才能做到正確、唯一，是圖學(xué)工作者追求的目標(biāo)。實(shí)踐過程中當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)一個形體不能通過三視圖準(zhǔn)確表達(dá)，一定能夠采用形體表達(dá)的其他方式得到解決。原文中“案例4：請?jiān)O(shè)計(jì)一個三視圖不能表達(dá)清楚的形體，并畫出其三視圖。圖4(a)是根據(jù)粗實(shí)線和虛線重合時產(chǎn)生的不確定性（由圖4(a)左側(cè)的三視圖，不能確定3個孔相交部分，即立體的中心位置是空心的還是實(shí)心的）進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此滿足題目要求?！比鐖D1所示。

圖1 形體與三視圖

學(xué)生做出了符合題目要求的設(shè)計(jì)，是否有解決問題的方法，由此引入剖面圖的表達(dá)及畫法，如果將以上視圖中的主視或側(cè)視圖改作成剖視圖，其表達(dá)就非常準(zhǔn)確，不會產(chǎn)生不確定性因素。將圖1中某視圖改作成剖面圖，如圖2中1-1剖面圖(a)表達(dá)中心部分是實(shí)心，圖2中1-1剖面圖(b)所表達(dá)的是中心部分是通孔。根據(jù)形體內(nèi)部構(gòu)形的不同分別采用剖面圖表達(dá)形體內(nèi)部形狀，由此讓學(xué)生理解剖視圖在投影圖中的應(yīng)用及意義。

若將上述形體再次變換為如圖3所示的空間形體，同樣存在圖3(e)、(f)兩種情況，用三視圖不能確定形體的唯一性，理論上可用剖視圖表達(dá)，除采取全剖視圖外還可以采用其他剖切形式，其全剖視圖分別如圖3(a)、圖3(b)所示。在工程圖中完全對稱的形體，對用于內(nèi)、外形狀需在同一圖上兼顧表達(dá)的也可以采用半剖視圖，如圖3(c)、圖3(d)分別為形體的半剖視圖。在實(shí)際應(yīng)用中到底采用哪種剖視圖更簡潔、準(zhǔn)確表達(dá)形體的形狀，要據(jù)形體復(fù)雜程度而異。圖3所表達(dá)的形體采用全剖視圖較半剖視圖更簡潔、清楚，如果用半剖視圖，形體(f )對應(yīng)半剖視圖(d)使形體的理解不太直觀，難以將左側(cè)孔與內(nèi)部實(shí)體聯(lián)系上，半剖視圖更多便于表達(dá)內(nèi)部為空心體的形體，可見形體(e)對應(yīng)半剖視圖(c)有利于形體的分析理解，因此，合理選擇圖形視圖要根據(jù)具體情況靈活處理，規(guī)范的使用要在適合的條件下可以采用不是一定要用，其目的是準(zhǔn)確表達(dá)形體內(nèi)部形狀。在學(xué)習(xí)中應(yīng)該多作形體特征比較分析，有效地鍛煉思維能力，應(yīng)用恰當(dāng)方法表達(dá)形體空間組合關(guān)系。

圖2 剖面圖的表達(dá)

圖3 對稱形體

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中圖3表現(xiàn)的形體可以深化到機(jī)械制造中常見的閥體，建筑制圖中的構(gòu)配件之間的關(guān)系等。在工程制圖教學(xué)中，可以滲入工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，同時也拓寬了工程制圖的研究領(lǐng)域，使工程制圖教學(xué)在培養(yǎng)復(fù)合性設(shè)計(jì)人才中發(fā)揮更大的作用[3]。不管是機(jī)械制圖還建筑工程制圖，剖面圖和斷面圖都是工程圖的重要部分。剖面圖與斷面圖在工程制圖中的應(yīng)用，往往是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，初學(xué)者往往不能掌握剖面圖類型的應(yīng)用，以及如何選擇剖切位置才能夠準(zhǔn)確表達(dá)形體構(gòu)形，需要對各種復(fù)雜形體進(jìn)行正確分析輔之應(yīng)用。

2 處理好形體空間位置關(guān)系

同樣在此教學(xué)案例中，原文另一形體構(gòu)型的設(shè)計(jì)：“ 利用虛線不能表達(dá)形體的前后關(guān)系這一特性（主視圖中的兩條虛線不能反映圓弧與斜面的前后關(guān)系，因此，該三視圖對應(yīng)多個立體構(gòu)型）進(jìn)行設(shè)計(jì)的。”如圖4所示。

從投影圖看出是學(xué)生對形體放置位置不恰當(dāng)造成的不能表達(dá)形體的前后關(guān)系，圖4三視圖無法表達(dá)出三棱柱與曲面體的前后關(guān)系，在空間上出現(xiàn)的不確定因素源于表達(dá)方式不正確。圖4(a)、圖4(b)兩種空間形體完全可以將三視圖表達(dá)為如圖5所示側(cè)視圖(a)、(b)相對應(yīng)，就不會造成投影關(guān)系的不確定性，注意圖中虛實(shí)線變化，區(qū)分不同形體。

圖4 形體與視圖不確定

圖5 三視圖

不能正確處理形體放置的位置，會影響對空間形體的理解。如果將圖4形體再次變換，則三視圖位置確定將會因形體的改變而進(jìn)行形體放置位置的調(diào)整，如圖6所示形體，此時形體如果還按圖6(a)的位置放置，就會出現(xiàn)形體空間位置不確定的因素，原因是側(cè)視圖有兩個形體均使最右邊的曲面體不可見，不能確定四棱柱與三棱柱哪個處于曲面體之前，還是均處于曲面體之前。

圖6 形體位置與視圖

圖6 與圖4所表達(dá)的實(shí)體不同在于四棱柱的空間位置已經(jīng)發(fā)生了變化。因此，在形體位置處理上，采用圖6(b)放置形體位置，形體投影關(guān)系表達(dá)側(cè)視圖具有確定性，這也是學(xué)生在形體與視圖處理中經(jīng)常處理不好的問題，在教學(xué)中多做形體處于各種位置關(guān)系進(jìn)行投影圖比較分析，建立形體位置與投影關(guān)系的基本思維。投影與空間位置關(guān)系的處理，主視圖表達(dá)中盡量避免和減少虛線，遵循構(gòu)形應(yīng)體現(xiàn)平、穩(wěn)、動、靜等造型藝術(shù)法則。同時，保證形體空間位置關(guān)系投影不能產(chǎn)生歧義。

需要教師從不同位置關(guān)系示范投影效果，比較各個方位繪投影圖表達(dá)內(nèi)容的差異，通過反復(fù)訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生基本思維能力，以增強(qiáng)對形體的認(rèn)識和理解。一般學(xué)生能看懂實(shí)體模型，將模型轉(zhuǎn)換成投影圖不知從何下手，教師理論上指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，歸結(jié)到理論基礎(chǔ)在于應(yīng)該充分理解基礎(chǔ)理論直線和平面處于特殊位置和一般位置的深入研究。

3 教學(xué)分析

在教學(xué)中教師僅僅從學(xué)生的作業(yè)完成程度是不能完全把握學(xué)生實(shí)際掌握知識的程度，因?yàn)橄喈?dāng)一部分學(xué)生為了獲取較好的成績，完全可以通過仔細(xì)模仿他人作業(yè)來實(shí)現(xiàn)。了解工程制圖學(xué)習(xí)中學(xué)生的真實(shí)感受，以便在教學(xué)中把握難點(diǎn)、重點(diǎn)講解并正確引導(dǎo)，教學(xué)中選擇08級和09級2屆工程造價(jià)專業(yè)和工程造價(jià)示范高職試點(diǎn)班近150位學(xué)生（簡稱：試點(diǎn)班）以問卷方式進(jìn)行制圖課程教學(xué)情況調(diào)查，調(diào)查要求學(xué)生結(jié)合專業(yè)課程學(xué)習(xí)反思制圖學(xué)習(xí)的難點(diǎn)與重點(diǎn)，對制圖與建筑工程圖的識讀學(xué)習(xí)的理解、認(rèn)識進(jìn)行綜合反映。

3.1 工程圖的學(xué)習(xí)難點(diǎn)調(diào)查

制圖與工程圖的學(xué)習(xí)難點(diǎn)調(diào)查結(jié)果如圖7所示，反映出在工程圖應(yīng)用中平面圖和立面圖、詳圖索引與詳圖、尺寸關(guān)系等主要為工程圖中表達(dá)方式學(xué)生普遍沒問題，在投影理論、剖面圖、詳圖和圖形空間關(guān)系認(rèn)識上存在學(xué)習(xí)難點(diǎn)，工程圖的學(xué)習(xí)要求掌握的知識點(diǎn)，同樣表現(xiàn)出基本知識是工程圖的學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。通過圖7發(fā)現(xiàn)試點(diǎn)班與普通班在教學(xué)中反映存在差距，試點(diǎn)班教學(xué)體制是以工作過程為導(dǎo)向，專業(yè)教學(xué)課程貫穿于教學(xué)過程始終，學(xué)生在學(xué)習(xí)工程制圖基礎(chǔ)知識同時很快進(jìn)入專業(yè)施工圖應(yīng)用，學(xué)生對工程圖的熟悉與了解程度要先于普通班，從專業(yè)角度認(rèn)識講解詳圖，起到耳聞目染的作用，也表現(xiàn)出實(shí)踐的指導(dǎo)意義，試點(diǎn)班對建筑工程圖中詳圖的理解能力也強(qiáng)于普通班。

圖7 工程圖學(xué)習(xí)難點(diǎn)分析

3.2 工程圖識讀能力調(diào)查

工程圖識讀能力的培養(yǎng)，在多種教學(xué)模式下，學(xué)生對學(xué)習(xí)效果的反映各異如圖8所示，調(diào)查表明所有班級近40%學(xué)生認(rèn)為“多看工程圖”是提高學(xué)習(xí)最有效的方式，實(shí)踐教學(xué)方式分別采取抄繪建筑施工圖與測繪房屋建筑的方式，學(xué)生認(rèn)為測繪房屋建筑較抄繪建筑施工圖學(xué)習(xí)效果更好。由此可見，學(xué)習(xí)中對現(xiàn)有建筑的觀察、認(rèn)識有利于增強(qiáng)學(xué)生直觀感，缺少實(shí)體模型的教學(xué)，學(xué)生感到難以建立空間概念。實(shí)踐教學(xué)以采用房屋測繪為主，而施工圖抄繪作為圖線練習(xí)與工程圖基本表達(dá)方式學(xué)習(xí)放在制圖課程教學(xué)中完成。

3.3 教學(xué)方法與學(xué)習(xí)方法調(diào)查

針對難點(diǎn)再進(jìn)行細(xì)化調(diào)查項(xiàng)目，從教學(xué)和學(xué)習(xí)方法兩方面進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果如圖9所示，在教學(xué)方法上09級與08級學(xué)生反映不太一致，分析主要學(xué)習(xí)的主動性上存在差異，在掌握知識的靈活性上09級學(xué)生強(qiáng)于08級學(xué)生，但總的來說學(xué)生對用黑板作圖與用課件教學(xué)認(rèn)可度相差不大，課件所表現(xiàn)出的圖形是以一種呈現(xiàn)的方式展示出，雖然配以動畫，學(xué)生感覺就是一種放影過程；教師在黑板上作圖思路和過程清楚，有助于結(jié)合投影關(guān)系理解。由此可見，實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該兩種方式結(jié)合。

圖8 施工圖識讀能力訓(xùn)練方法

圖9 工程制圖教學(xué)與學(xué)習(xí)方法調(diào)查

學(xué)習(xí)方法問卷調(diào)查普遍反映學(xué)習(xí)制圖課程較苦，仍有30%學(xué)生（也是學(xué)得較好的學(xué)生）意識到應(yīng)多做練習(xí)，學(xué)生在問卷中回答到：“平常應(yīng)該多培養(yǎng)學(xué)生自我看圖的習(xí)慣，也可以自己經(jīng)常去畫圖，自己親身去體驗(yàn)，這樣不僅能夠自我發(fā)現(xiàn)問題，而且問題糾正以后記憶也會更深刻?！倍?0%～50%的學(xué)生更傾向用模型教學(xué)，利用教學(xué)模型教學(xué)直觀性強(qiáng)，教學(xué)中要求學(xué)生自行建模輔助學(xué)習(xí)，問卷調(diào)查學(xué)生普遍反映制作模型的準(zhǔn)確性不高。這實(shí)際是一個對形體再認(rèn)識的過程，從另一個側(cè)面反映在教學(xué)中模型制作指導(dǎo)，也是教學(xué)中不可忽視的問題。因此，引導(dǎo)學(xué)生分組學(xué)習(xí)討論、集思廣益動手建立形體模型，在教學(xué)中起到了積極的作用。

3.4 圖形表達(dá)能力調(diào)查

在應(yīng)用模型教學(xué)中，怎樣體現(xiàn)模型教學(xué)的特點(diǎn)？教學(xué)中通過改變實(shí)體模型及模型空間位置讓學(xué)生完成三視圖，初試結(jié)果如圖10所示，能正確定三視圖位置關(guān)系，表達(dá)正確的學(xué)生只占10%左右；知道改變形體位置，但仍然存在視圖關(guān)系表達(dá)不正確的學(xué)生占30%左右；完全不知道怎樣選擇形體空間位置的學(xué)生占60%～70%。由此可見，應(yīng)用模型教學(xué)應(yīng)該著重指導(dǎo)形體投影位置關(guān)系是學(xué)習(xí)中的關(guān)鍵，如何準(zhǔn)確把握需要在教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中，通過一定的多方案比較練習(xí)，使70%的學(xué)生能夠正確理解形體位置與三視圖表達(dá)的關(guān)系；還有30%的學(xué)生仍然存在表達(dá)上不準(zhǔn)確的問題，對空間形體的認(rèn)識和平面圖形投影關(guān)系理解存在個體差異性。讓學(xué)生建立形體空間概念，具有較強(qiáng)的圖形表達(dá)能力，通過多方案比較訓(xùn)練，并結(jié)合投影特殊位置關(guān)系從理論上深入分析、理解是有效的。

圖10 圖形表達(dá)能力調(diào)查

4 結(jié) 論

1）在制圖學(xué)教學(xué)中，不論以開拓學(xué)生創(chuàng)新思維作為教學(xué)方式，還是結(jié)合工程圖教學(xué)，基礎(chǔ)理論與思維能力的鍛煉不可忽視，拓展制圖課程理論教學(xué)與工程應(yīng)用相關(guān)性，能夠結(jié)合工程圖學(xué)習(xí)，有利于制圖課程與專業(yè)課學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合。

2）注意教學(xué)中理論基礎(chǔ)的應(yīng)用與正確引導(dǎo)，針對不確定因素進(jìn)行理論深入探討，給予解決問題的基本思維方式。

3）改變學(xué)習(xí)中對圖形視圖的畫法固有的思維，隨著形體的變換探討不同放置方案在三視圖繪制表達(dá)的差異性，進(jìn)行多方案比較分析，從中得到正確、合理的解答，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，并研究發(fā)現(xiàn)投影規(guī)律。

4）針對學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解與結(jié)合工程圖進(jìn)行學(xué)習(xí)講解，多做練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的慣性思維，在此基礎(chǔ)上拓展學(xué)習(xí)思路。

[1]童秉樞, 高樹峰. 談工程圖學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 29(6): 1-6.

[2]孫 煒, 陳錦昌, 陳 亮. 工程圖學(xué)教育中加強(qiáng)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的探索與實(shí)踐[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 36(4): 457-461.

[3]施岳定, 陸國棟, 張樹有, 等. 工程圖學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的拓展[J]. 浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 28(增刊):160-164.