随着现代工业的高速发展,机械创新设计(Mechanical Creative Design,MCD)的重要性日益明显,创新在企业发展中扮演着越来越重要的角色,创新是企业确保市场竞争优势、维持企业生存及其成长的关键[1]。而创新教育是素质教育的核心和主要内容。
大学生的创新意识和创新能力的培养已成为高等教育改革的重要内容,工程图学课程是工科院校的必须掌握的一门技术基础课程,如何针对创新能力培养的主题,进行工程图学的创新教育,以满足现代企业对具有创新能力的高素质工程技术人才的新要求是要探讨的问题。本文从创新能力的几个方面,探讨了一种更有利于培养学生创新能力的工程图学教学理念和教学方法。
创造的源泉来自于人类的思维,创新思维是创造力的核心。其中发散思维和收敛思维在人类创新活动中起着至关重要的作用。
发散思维又称为扩散思维、辐射思维、求异思维等。它属于从多方面寻求多样性答案的一种展开思维方式方式。思考问题时注重运用多思路、多方案、多途径地解决问题,对同一个问题,它通过从不同的方向,侧面和层次,横向开拓,逆向深入,采用探索、转化和变换、迁移、组合和分解等方法,开启学生心扉,激发学生潜能。发散思维是培养学生空间想象能力的基础,也是创造性思维的重要组成部分。
在工程图学中“一题多解”就是培养发散性思维的有效手段。在课堂教学和课后练习中,教师要引导、鼓励学生一题多解,有意识地培养这种思维能力。
例如组合体读图部分题型,如图1已知主俯视图,让学生想象立体的形状,并画出左视图。通过发散思维,能够做出多个答案,在课堂教学中应用此类题目,极大激发了学生的空间想象和分析的潜能,发散思维能力得到了培养和提高。
收敛思维也叫集中思维、求同思维等。它是一种寻求某种正确答案的思维形式。它以某种研究对象为中心,将众多的思路和信息汇集于这个中心点,通过比较、筛选、组合、论证,得出现存条件下解决问题的最佳方案。实验证明,一个创造性的过程,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,所以培养发散思维的同时也要培养收敛思维,收敛思维主要培养学生抽象、概括、判断和推理的能力。在工程图学的教学中教师要有意识地帮助学生对提供的典型材料进行分析、综合、抽象和概括以培养这种能力。
例如,在零件的视图表达方法讲解中,对同一个零件,可以引导学生考虑几种可能的方案来进行表达,这是发散思维的过程,然后再根据择优的原则,应用收敛思维在其中选择一种最佳方案。总之,收敛思维和发散思维应统一安排,并在发散的基础上多中选优,使之得到升华,产生发散思维的最佳效果。
《高等教育法》明确规定:“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”。实践能力的获得和增强不但是大学生全面发展的重要体现,而且是提升创造能力的基础。在教学过程中,要尽可能的让学生参加实践动手操作,在学习活动中运用多种感官,才可能使学生获得充分的感知和理解,获取知识,发展学习兴趣。
为了突破教学难点,提高学生的空间想象分析能力,培养其工程意识,根据不同的教学内容可采用不同的教学方法,对于有些内容,我们鼓励引导学生应用“实物加工法”。所谓“实物加工法”,指充分利用生活中常见的实际的物品或材料,并对其进行一些加工,来辅助教学,以帮助学生进行空间想象和分析。
例如,在讲解前面基础的截交线这部分内容时,鼓励学生用橡皮泥、面团、黄瓜、萝卜、土豆、泡沫塑料等材料“加工”出所需的形体或零件。比如圆柱体被截切,可以用黄瓜和萝卜,按照形体的需要来进行一次或多次的切割,从而得到需要的形体,有利于学生直观的理解产生截交线的形状和被切后形体的结构形状。再如组合体这一章节,对于空间想象力较差的学生,如果能利用橡皮泥或面团根据已知视图按步骤捏造出实体,不仅能弥补想象力欠缺的弱点,而且玩橡皮泥或面团本来就是孩提时代的一大乐事,在玩中学,做中学,既掌握了知识,又培养了学生对工程图学的学习热情。
图学实践教学对工程类创新型应用型人才的培养具有举足轻重的作用,它是对所学知识的综合运用和全面训练,不仅促进学生对理论知识的理解、消化、吸收,增强了创新设计能力,而且加强了学生的工程设计表达能力和工程实践能力,使学生能够综合应用所学知识来解决实际问题。
在零件和部件的测绘实验中,要求学生在熟悉要测绘的部件的用途、性能、工作原理、形状结构特点、各零件的装配关系和连接固定关系的前提下拆卸、安装测绘对象,分析得到零件和部件适当的视图表达方案,并使用适当的测绘工具对各个零件各部分尺寸进行测量,画出装配示意图、零件草图,重要零件图和装配图。其目的是巩固、深化、扩展工程图学的理论知识,加强学生实践动手能力,进一步提高学生分析和解决工程问题的能力和水平。
(1)实行以虚拟环境为背景的测绘授课模式,借助Solidworks、PRO/E等三维CAD软件完成装配体中各个零件的建模,演示拆装过程,并渗透相关的加工工艺知识。
(2)增加测绘对象的种类和数量,同时增多测绘小组数,每组人数减少,限制在3～4人,鼓励每一位学生都自己动手拆装不要做旁观者,支持学生互相讨论。教师随时检查了解各组学生的测绘情况,发现问题,及时讨论解决。在这个过程中,锻炼和提高了学生对知识的综合运用能力,同时培养了协同工作能力和团队合作精神。
(3)把测绘与设计相结合,引导学生测绘对象的同时,尝试设计改造对象,把机械设计的理念渗透到工程图学的教学中,既培养了学生的工程意识,又充分发挥学生的创新能力。
要培养学生渴求创新的意识,就要诱发学习动机,激发学习兴趣。兴趣是激励学生学好工程图学的内在动力。目前高校教学的一个普遍现象是学生的学习兴趣不高,其中一个主要原因是学生对课程没有足够的认识。所以在课程的开篇,教师可以将丰富多彩的画面和生活生产中的零件实物展示给学生,形象生动的向学生介绍课程的研究对象、内容、与后续专业课和生产实际的关系,使学生充分了解工程图学在生活和生产中扮演的角色和重要地位,使他们意识到工程图学是工科专业重要的课程,学好这门课程对他们今后的学习乃至工作都有重要影响,激发学生的积极主动性。
其次,教学内容要注重“新”、讲求“精”,要紧跟社会和科技的发展,把传统的图学理论始终与先进制造技术及生产实际相联系、结合,介绍本学科的最新内容和发展动向,并贯彻执行最近国家标准;采用现代化的教学手段和方法,应用先进的教学理论指导进行课程教学实践,加强直观教学,动态教学,启发式、讨论辩论式教学,设法营造开放性的教学环境,探究自主、合作、探究性学习策略,充分调动学生的学习积极性,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
再有,可以通过开展有益的课外活动促进学习。我校与其他高校携手,举办市级投影制图竞赛,CAD竞赛,鼓励学生积极参赛,获奖者给予一定的奖励等激励政策,极大地激发了广大学生参与的积极性,又培养了学生的制图读图能力,分析问题和解决问题的能力以及创造能力。在一年一届的竞赛中,历年我校学生都取得了团体奖,多数个人获得一等奖、二等奖等好的成绩。通过竞赛,不仅促进了学生的自主学习,理解巩固所学的知识,而且使学生找到了自信,收益很多。
此外,教师必须不断充实自己,经常利用教研活动、学术会议等多种方式进行教学方法的研究与交流,及时吸取该学科及相关学科的最新知识,把握教学改革的新动向,增强教学的预见性。只有不断的更新图学教育观念,加强培养学生思维想象能力和创新能力,才能为培养适应现代社会发展所需要的创新性高素质工程技术人才做出积极的贡献。
摘要：工程图学教学对学生空间想象力和创造力的培养以及综合素质的提高发挥着举足轻重的作用。本文从创新能力的各个方面,结合工程图学的教学实践,探讨了一种更有利于培养学生创新能力的工程图学素质教育理念和教学方法。
关键词：工程图学,创新能力,创新思维
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