收稿日期：2013-07-01

作者簡介：王書文（1959-），男，蘇州科技學院機械工程學院教授，主要從事理論圖學、計算機圖形學研究，（E-mail）szwswkn@163.com。

摘要：培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力是工程制圖教學改革的重要內容之一。文章論述了創(chuàng)造性思維模式下工程制圖課程的教學內容和教學方法，闡述了運用不同的創(chuàng)造性思維模式激勵學生思維活動的方法。以此引導學生進行思維體驗，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的創(chuàng)造性思維能力。實踐表明，這種教學方法對培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的工程應用型人才有積極的促進作用。

關鍵詞：工程圖學；創(chuàng)造性思維；創(chuàng)新能力；教學研究

中圖分類號：TB23；G6420文獻標志碼：A文章編號：10052909（2013）05008104 工程制圖課程教學改革一般包含4個方面：一是整合課程教學內容體系，將工程制圖課程和相關專業(yè)課程知識內容有機結合，既保持其連續(xù)性，又避免重復性；二是改革課堂教學方法，靈活運用教師主導的直敘式、提問式、引導式、啟發(fā)式、討論式等教學模式，形成課堂教學方法的多樣性、靈活性；三是改革教學手段，即利用多媒體技術，集文本、聲音、圖形、圖像、動畫于一體，加大教學信息量，增強教學內容的直觀性、欣賞性；四是改革實踐教學模式，增強學生運用理論知識解決實際問題的能力。

整合課程教學內容，根據(jù)不同的教學理念，教師對教學內容的取舍與編排不同。教學方式，體現(xiàn)教師課堂教學的藝術性，即語言敘述藝術、引導藝術、啟發(fā)藝術，等等。教學手段，體現(xiàn)教師呈現(xiàn)知識手段的藝術性，如板書設計藝術、實物教具演示藝術、多媒體呈現(xiàn)藝術等。選擇適當?shù)膶嵺`教學模式，使工程制圖理論與實踐緊密結合，提高學生工程制圖應用能力。

工程制圖課程作為一門啟蒙性和實踐性很強的技術基礎課，如何在該課程的教學中增強學生的創(chuàng)新意識，提高學生的工程素質，培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)造能力是課程的主要目標[1]?；谶@一目標，合理整合和運用上述教學內容、方法、手段，可有效激發(fā)學生的學習興趣，提高學生掌握知識和運用知識的能力。

“教學有法，教無定法”，要重視教學法的研究。 教學方法的選擇以開發(fā)學生的思維活動、調動學生的積極性為準[2]。通過多年的教學實踐，筆者認為課堂教學組織是關鍵，包括教學內容的整合和課堂傳授方法，其在整個教學活動中占據(jù)非常重要的地位。文章著重從課堂教學方式方法上，論述如何運用創(chuàng)造性思維模式，開發(fā)學生的思維活動，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，進而提高學生的創(chuàng)造性思維能力，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的工程應用型人才奠定良好基礎。

一、 創(chuàng)造性思維的基本概念

人類的思維有抽象思維、形象思維和靈感思維3種基本形式。抽象思維（亦稱邏輯思維）是運用概念、判斷、推理等來反映現(xiàn)實的思維過程，貫穿于工程制圖課的始終。形象思維是以事物的具體形象為基礎來展開的思維過程。靈感思維是在不知不覺中突然迅速發(fā)生的特殊思維形式，是綜合思維的升華。創(chuàng)造性思維是前所未有的思維新結果，是達到新的認識水平的思維。創(chuàng)造性思維的核心是新，即具備新穎性、非重復性和超越性等本質屬性。創(chuàng)造性思維沒有特定的思維形式，思維的3種基本形式都能產生出創(chuàng)造性思維成果[3]。創(chuàng)造性思維的模式一般有模仿創(chuàng)造思維、擴散思維與集中思維、求同思維與求異思維、正向思維與逆向思維等。工程制圖的空間思維是抽象思維和形象思維的交替運用，當這兩種思維應用自如時，才能產生靈感思維。在工程制圖教學中，應靈活運用不同的創(chuàng)造性思維模式，豐富學生的空間想象力和構型創(chuàng)造力。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

王書文工程圖學創(chuàng)造性思維模式教學研究與實踐

二、 創(chuàng)造性思維模式教學方法

創(chuàng)造性思維需要經歷一定的訓練才能夠獲得，需要正確理解研究對象，并具備勇于打破傳統(tǒng)思維定式的精神，更需要對事物的綜合分析能力[4]。將創(chuàng)造性思維模式教育方法應用到工程制圖教學中，不僅可提高學生的空間思維能力和想象能力，還可培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力，進而提高創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)前提是創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，要求教師創(chuàng)新教學方法，不能墨守成規(guī)、遵循固有模式，而是在實踐中探索創(chuàng)新教學模式。

（1）強調思維方法。在介紹新的概念、定理或例題時，如有可能，應闡明其創(chuàng)新價值或在學科發(fā)展史上的意義，總結有關的思維過程或思維方法。比如，講解例題時，教師盡可能提供2種或以上的解題方法，并讓學生思考更多的解題路徑。通過一題多解的訓練提醒學生，解決同一問題有許多不同思維方法。鼓勵學生用各種思維方法分析前人總結過的問題和解決方法，試著探索新的問題和新的解決方法。

（2）激勵思維活動。在講授某些知識時，不采取平鋪直敘式，而應多設問題、多提問題。教師提問題時，要將面向全體提問和面向個體提問相結合，迫使學生思考問題，激勵思維活動，從中誘發(fā)其創(chuàng)造性思維。

（3）引導思維體驗。教師把部分相關知識留給學生自己去自學、去發(fā)現(xiàn)、去體驗，讓學生自己去探索、總結。比如，求一般位置直線的實長，無論是用“直角三角形法”，還是用“投影變換法”，都可以只講相對一個投影面的解決方法。而相對另外兩個投影面上的投影問題，可以留給學生自學。其目的是引導學生獨立地“學習”知識、“發(fā)現(xiàn)”知識或參與“創(chuàng)造”知識。

（4）促進思維交流。鼓勵學生表達對有關問題的想法或解題思路，經常讓學生走上講臺與大家共同交流，以便促進思維擴散。通過交流，使一名學生的思維成果為更多人共享，甚至誘發(fā)出新的思維成果。

三、 創(chuàng)造性思維模式教學應用

（一） 模仿創(chuàng)造思維模式教學應用

從創(chuàng)造學的角度講，可運用創(chuàng)新的方法很多，如逆向思考法、列舉法、類比法、模仿創(chuàng)造法等。模仿創(chuàng)造法又分為機械式模仿、啟發(fā)式模仿和突破式模仿[4]。工程制圖是專業(yè)基礎性課程，可以采用機械式模仿創(chuàng)造法實施教學，鼓勵學生吸收他人成功的經驗和先進的方法并加以利用。

例如：投影面平行線分為正平線、水平線和側平線，講到投影面平行線的投影特征時，沒有必要將3種投影面平行線逐一講授，可以運用模仿創(chuàng)造法進行組織教學，開發(fā)學生的模仿創(chuàng)造性思維。教師結合圖示講完“正平線的投影圖和投影特性”時，把“水平線和側平線的投影圖和投影特性”問題直接拋給學生，讓學生在課堂上模仿正平線的投影圖及特性描述，自行給出水平線和側平線的定義，并畫出其投影圖，進而描述其投影特性。讓學生畫原圖并分析描述，要比教師用多媒體展示或畫好板書原圖后再讓學生模仿描述特征，更有力于模仿創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。這里強調一下，筆者課上不讓學生帶教材，以免學生照教材抄繪有關的圖和文字描述。學生上課只帶習題集，便于學生集中精力聽課，獨立思考完成課堂練習，教材只作為學生預習或復習的輔助教學用書之一。同樣，“各種位置平面的投影”、“求直線的實長和傾角”以及“求平面的實形和傾角”等，均可采用模仿創(chuàng)造思維模式進行組織教學?！扒簏c到直線的距離及投影”時，讓學生自行繪出“點”、“直線”的投影圖，然后給出解題方法。學生繪圖的情況有3種：點與投影面垂直線求距離， 點與投影面平行線求距離， 點與一般位置線求距離。學生畫出“點”和“直線”投影時，也就進一步鞏固了“點”和“各種位置直線”的投影特征，同時，促使學生分析“點”到“各種位置直線”的距離求解方法，從而形成系統(tǒng)的思維過程。

（二）擴散思維與集中思維模式教學應用

擴散思維亦稱發(fā)散思維，它是從一點出發(fā)，向各個不同方向輻射，產生大量不同設想的思維方式[3]。在畫法幾何中，“求點到平面的距離”，多數(shù)是教師畫好原圖，再進行空間分析并給出解題思路、方法和步驟。但是，若以發(fā)散思維教學則可以空間一“點”和一“直線”為基本元素，請學生自行設計文字和圖示題目，并給出解題思路和作圖過程[5]。實踐證明，每名學生都可以很快給出3個以上的題目。比如：已知點的一個投影且點在直線上求點的另一個投影，過點作直線與已知直線垂直相交，過點作直線的垂面，求點到直線的距離，過點作直線的平行線，過點作直線與已知直線相交且成60°角，以已知直線為直角邊并過已知點作一等腰直角三角形等。從擴散思維角度講，以一“點”和一“直線”為基本元素，在設計不同的題目過程中，首先要給出文字題目描述，同時給出與文字題目描述相一致的投影圖，以此激勵學生思維，并向擴散思維發(fā)展。在此基礎上，還可進一步擴散思維，將“過點作直線的垂線”擴展為“過點作投影面垂直線的垂線”“過點作投影面平行線的垂線”“過點作一般位置線的垂線”等。同樣，以一“點”和一“平面”為基本元素或以一“直線”和一“平面”為基本元素等，均可自設題目并解之。通過學生自擬題目，分析、總結幾何元素及其相互位置關系的投影特點，尋找投影規(guī)律和解題方法，有利于激勵學生的思維活動和思維體驗。

集中思維亦稱收斂思維，是從各個不同方向出發(fā)，向一點集中，即在不同事物中尋求共同的屬性或特征，是在分析、綜合、對比的基礎上進行推理演繹的思維過程[3]。比如：過點作直線的垂面，過點作直線與已知直線垂直相交，求點到直線的距離等3個題目，通過對“求點到直線的距離”的綜合分析，得知其作圖包含了前2個題目的作圖過程，再加一個“求直線的實長”即可。這就提醒學生，復雜問題是簡單問題的組合，只有在掌握各種簡單問題解題方法的基礎上，通過綜合、分析、總結尋求復雜問題的解決方法。

在工程制圖教學中，擴散思維與集中思維不是孤立的，可以使其結合。例如：在訓練構型設計時，往往給出型體的一個視圖，如圖1（a）為兩個同心圓，構造不同的型體使其俯視圖符合給定的視圖[5]。在構造型體時，以給定的某個視圖為基礎，想象出各種型體，這是一個擴散思維過程。反過來，對照所想象的型體，觀察是否符合給定視圖，這是集中思維的過程。在教學中，教師應積極引導學生主動思考，學生不可能將所有可能的構造型體一一列出，教師也不可能提供所有的答案。圖1中僅給出14個型體視圖，是從全班學生的構型練習中提取的，其實還有更多。教師在講課中，應鼓勵學生充分發(fā)揮想象力，盡可能列出較多的型體。學生所想象出的型體，無論對與錯，教師都應當鼓勵，不輕易否定學生的構型結果。有的學生想象出沿圓柱軸線穿透的空心圓柱和不穿透的空心圓柱作為2個型體也是合理的。若發(fā)現(xiàn)構型與視圖不符，應建議學生自行檢查，無需教師直接指出問題所在，因為檢查的過程也是學習和鍛煉思維的過程。

圖1由1個視圖構型設計

（三） 正向思維與逆向思維模式結合教學應用

在工程制圖中，將由實物或想象出的空間形體畫三視圖，定為正向思維。反過來，由三視圖想象出空間形體，定為逆向思維。以圖形組合的例子探討如何將正向思維與逆向思維結合應用。利用基本圖形，如圓、長方形、三角形、梯形等進行構型設計（圖2），要求在視圖中，可以重復利用任何一個圖形，也可以改變其大小，但不能添加其他圖形。

圖2基本平面圖形

當看到某一個圖形，如圓形，想到的空間型體是圓柱體、圓錐體、圓臺體、球體等；當看到三角形時，一般想到的是三棱柱、三棱錐等，然后分別補畫其另一個投影，此為正向思維方法。正向思維法要求想象出各種型體，并使其投影圖符合給定的圖形，這就有可能出現(xiàn)所想象型體的某個投影圖不符合給定圖形的要求。反過來，如果先將圖形自身或任意兩個圖形組合為一個型體的兩個視圖，然后再通過讀圖判斷其空間形狀結構，為逆向思維方法。如圖3（a）—（g），可以先將兩個圖形組合為型體的主視圖和俯視圖，然后判斷其空間結構和形狀。圖3（h）—（k）為三角形和梯形的重復利用組合。

圖3由基本平面圖形組合構型設計

因為型體的兩個視圖有時不能確定其空間結構和形狀，下面舉例說明如何結合正向思維與逆向思維來讀圖，如圖4，主視圖和俯視圖均為“回”字形，試想象其空間結構和形狀，并補畫其左視圖。

圖4由2個視圖補畫第三視圖

大多數(shù)學生看到主視圖和俯視圖都是矩形時，首先想到的是兩個長方體（或立方體）之間的關系，因此，想在大長方體上疊加小長方體或在長方體上穿長方形的孔，結果想象的型體無法對照所給視圖。解決此類問題需將問題簡單化，即首先想象什么物體其兩面投影是矩形，兩面投影矩形時，該型可能是長方體、三棱柱體、圓柱體。如此，在長方體被排除時，應當及時考慮三棱柱，在大三棱柱上疊加一個小三棱柱，如圖4（a）。由于圓柱體有兩個投影也是矩形，因此，可以將小三棱柱用部分圓柱體代替疊加，如圖4（b）。在大三棱柱上疊加一個型體，也可以挖切同樣的型體，如圖4（c）、（d），這就是正向思維與逆向思維的結合。

圖5將大三棱柱改為帶柱形面棱柱，并允許改變“回”字形中的內矩形大小和位置，在其上疊加和挖切，則出現(xiàn)相似的構型結果。

圖5由2個視圖補畫第三視圖

圖6是在圖4的基礎上，將“回”字形的內矩形改為不可見線（虛線）后，求對應的左視圖。圖6（a）—（d）4個左視圖是圖4中型體旋轉180°后的結果，圖6（e）是表示空心長方體。

圖6由2個視圖補畫第三視圖

四、結語

培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的前提是教師要有計劃地實施創(chuàng)造教育，創(chuàng)造教育是培養(yǎng)學生創(chuàng)造力的教學原則和教學方法，應貫穿于整個大學教育過程中。在創(chuàng)造教育中，教師是主導，學生是主體。教師要不斷學習和豐富有關創(chuàng)造學的基本理論和方法，在教授工程制圖基本理論和知識的前提下，適當實施創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識教育，起到教師的主導作用。創(chuàng)造教育是一種致力于開發(fā)學生創(chuàng)造能力的教育體系，其成果表現(xiàn)為學生的創(chuàng)造能力得到開發(fā)，因此，學生是創(chuàng)造教育體系中的主體。把握好教師和學生在創(chuàng)造教育中的關系，在課堂教學中，適時培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識，才能對培養(yǎng)創(chuàng)新性人才起到積極作用。在工程制圖的各個章節(jié)，有計劃地實施創(chuàng)造性思維模式培養(yǎng)，增強學生的學習興趣，開拓學生的思維模式，不僅提高了學生畫圖、讀圖能力，而且開發(fā)了學生的構型設計能力，為形成專業(yè)課程設計的創(chuàng)新能力奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1] 王秀英，白海英，張秀芝. 面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工程圖學中和實踐[J].工程圖學學報，2009，30（5）： 148-152.

[2] 余明浪.工程制圖教學改革的反思與探索[J].工程圖學學報，2009，30（5）： 157-162.

[3] 李嘉曾.創(chuàng)造學與創(chuàng)造力開發(fā)訓練[M].南京：江蘇人民出版社，2002.

[4] 古益靈.絕對創(chuàng)造力[M].北京：海潮出版社，2004.

[5] 王書文.畫法幾何及土木工程制圖[M].蘇州：蘇州大學出版社，2012.

Research and practice of creative thinking teaching in engineering graphics

WANG Shuwen

（College of Mechanical Engineering， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou 215009， P. R. China）

Abstract： Cultivating students creative thinking and innovation ability is one of the important contents in the teaching reform of engineering drawing. The engineering drawing teaching content and teaching methods with creative thinking mode were discussed. How to use different creative modes of thinking was illustrated to inspire students thinking activities， guide their thinking experience， stimulate their learning interest， and enhance their creative thinking ability. The result shows that the teaching methods play a positive role for culturing engineering application talents with innovative consciousness and creative ability.

Keywords： engineering graphics； creative thinking； innovation ability； teaching and research

（編輯周沫）