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完善工程圖學(xué)課程中的讀圖教學(xué)體系
工程圖學(xué)課程是高等工科院校普遍開設(shè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)產(chǎn)品信息、傳達(dá)設(shè)計思想的重要任務(wù)。同時,通過課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)起來的空間思維和想象能力,也是發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新性思維的重要基礎(chǔ)。讀圖內(nèi)容在教學(xué)中貫穿始終,是培養(yǎng)學(xué)生空間思維和想工程制圖類碩士論文象能力的主要環(huán)節(jié)。研究課程中讀圖體系的辯證思維方法和內(nèi)在規(guī)律,對于提高教學(xué)質(zhì)量具有十分積極的意義。
一、讀圖中的辯證思維方式與方法
讀圖是根據(jù)圖形、圖樣的示意和提示,運用頭腦中的積累,通過分解、聯(lián)系、組合等方法,分析二維投影與頭腦中三維表象之間的關(guān)聯(lián)、匹配,在頭腦中形成新的形象的心理過程。通過讀圖,實現(xiàn)了客觀事物(零件、機器、房屋等)由“形”到“象”的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)思維過程中所使用的“數(shù)據(jù)”不同,思維可以分為邏輯思維和形象思維兩種方式。其中,邏輯思維以概念、判斷等為“數(shù)據(jù)”,通過推理、論證的處理,最后上升為理論;形象思維則以表象為“數(shù)據(jù)”,利用具體形象的邏輯關(guān)系,實現(xiàn)再現(xiàn)和創(chuàng)造。
邏輯思維和形象思維兩種思維方式互相依存、互相滲透。讀圖是以形象思維為主要方式的思維活動,但其間也包含著邏輯思維,甚至有時要以邏輯思維作為指導(dǎo)。比如線面分析方法中,一封閉線框?qū)?yīng)其他投影非“類似”便“積聚”的判斷,一封閉線框?qū)?yīng)其他投影時出現(xiàn)多個可能性時的選取,都是典型的邏輯分析過程。
讀圖是人對客觀事物的認(rèn)識過程,像對許多復(fù)雜事物的認(rèn)識一樣,由易到難、由表及里。其中,分解與綜合是最主要的思維方法。分解是把整體分解為部分,把復(fù)雜事物變?yōu)橄鄬θ菀捉鉀Q的單元的思維方法,它強調(diào)事物的局部性和結(jié)構(gòu)性;綜合是在分解的基礎(chǔ)上,研究各單元之間的聯(lián)系,從整體上認(rèn)識事物的方法,它強調(diào)事物的整體性和功能性。讀圖是根據(jù)投影圖中封閉線框代表“體”或“面”,把物體分解為若干基本形體或表面。分解時,注意的是劃分的合理性,即每個單元的易懂程度和劃分?jǐn)?shù)量的適度。分解后,對每個單元進(jìn)行研究,看懂其形狀和位置,注意的是每個單元各投影間的對應(yīng)和特征視圖。最后,綜合出物體的整體形狀,這時主要注意各單元間的相對位置。這便是讀圖中的形體分析和線面分析方法。
分析與綜合是既區(qū)別、又聯(lián)系的辯證統(tǒng)一。比如,分解時要考慮位置合理、數(shù)量適當(dāng),以便于綜合;又比如,為了提高綜合效率,讀圖一般是以形體分析為主,僅用線面分析看難點和細(xì)節(jié)等等。
工程圖學(xué)課程對學(xué)生空間想象、空間思維能力的培養(yǎng)具有獨到的作用,是其他課程所無法替代的。雖然讀圖過程多為“再造”性的思維活動,但通過頭腦中表象的積累和遷移,想象力愈加豐富,會極大地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新性思維能力的培養(yǎng),提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。
二、完善工程圖學(xué)課程中的讀圖教學(xué)體系
課程中的讀圖教學(xué)內(nèi)容主要有組合體讀圖、零件圖讀圖和裝配圖讀圖,它們構(gòu)成了課程中的讀圖內(nèi)容體系。
分解與綜合的思維方法,是整個讀圖教學(xué)環(huán)節(jié)中的基本方法。在組合體讀圖中,偏重于幾何形體的分解與組合,用的是形體分析法;在零件圖讀圖中,偏重于零件上各結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與作用,用的是結(jié)構(gòu)分析法。但目前在裝配圖讀圖的教學(xué)環(huán)節(jié)中,卻沒有上升為理論的方法。教學(xué)中一般以某一部件為例進(jìn)行講授,其中存在兩方面的主要問題:首先,各教材在讀圖方法和步驟上差異較大,比如看懂部件的工作原理,本應(yīng)建立在對部件裝配關(guān)系的分析基礎(chǔ)之上,而有些教材卻把該步驟放在分析裝配關(guān)系之前,容易造成概念上的混亂;另外,在教學(xué)方法上,常把主要精力放在對具體部件的細(xì)節(jié)分析上,往往忽略引導(dǎo)學(xué)生對讀圖規(guī)律和一般性方法的掌握,致使學(xué)生在后面的讀圖練習(xí)中感到困難,難以達(dá)到舉一反三的效果。
讀裝配圖主要是看懂機器或部件的裝配和工作原理,其實質(zhì)是對機器、部件的功能及其實現(xiàn)方法的分析和掌握。因此,應(yīng)該用功能分析法進(jìn)行讀裝配圖教學(xué),把握讀圖的本質(zhì),力求把讀圖的一般性方法和規(guī)律傳授給學(xué)生。
一部機器或一個部件可以看作是一個系統(tǒng),作為該系統(tǒng)特定用途和各種特性的抽象描述,即系統(tǒng)的功能。通過比較分析系統(tǒng)輸入輸出的能量、物料和訊號的差別與關(guān)系,看圖時對部件的總功能是比較容易得出的。比如,蝸輪減速器的總功能是轉(zhuǎn)換運動速度,車床的總功能是物料加工,電動機的總功能是能量轉(zhuǎn)換,即電能轉(zhuǎn)換為機械能。如果機器或部件系統(tǒng)比較復(fù)雜,其總功能又可以進(jìn)一步分解為若干級分功能,最末一級分功能又稱為功能元。我們把實現(xiàn)某級功能的方法叫做功能解法,把擔(dān)負(fù)該功能解法的相關(guān)零、部件叫做功能載體。功能元是能直接求解的最小功能元素。
總功能與分功能的關(guān)系可以形象地用功能樹表示,其中前級功能是后級功能的目的功能,而后級功能是前級功能的手段功能。功能樹中的末級分功能(即功能元)可以直接求解,即由什么樣的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。例如,車床部分功能的分析見下表。
用功能分析法讀裝配圖一般包括下面三個主要步驟: (1)通過教師講解或參考有關(guān)資料,了解部件的總功能; (2)通過對各零件間裝配關(guān)系的分析研究,看懂各功能元的解法原理(即用什么方法實現(xiàn)功能)和功能載體(即由哪些零件來實現(xiàn)功能)。若部件較為復(fù)雜,可給出部件的功能樹和分析表; (3)通過“功能元———分功能———總功能”的逆向歸納,得出總功能的實現(xiàn)方法,即部件的工作原理。
功能分析法的引入,完善了制圖課程的讀圖體系。形體、結(jié)構(gòu)和功能三種分析方法,都運用了分解與綜合的思維方法和認(rèn)識原理,它們適用于不同的對象,但又通過認(rèn)識原理相聯(lián)系,在制圖課三大讀圖教學(xué)內(nèi)容中建構(gòu)起了完整的方法體系。
讀圖是工程圖學(xué)教學(xué)中非常重要的內(nèi)容,研究讀圖的辯證思維方式和方法,自覺地運用唯物辯證法指導(dǎo)讀圖教學(xué),有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和空間思維能力,進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造能力,是工程圖學(xué)課程的一項重要任務(wù)。用功能分析法進(jìn)行讀裝配圖教學(xué),為學(xué)生提供了正確的理論和有效的方法。同時,形體、結(jié)構(gòu)和功能分析方法的應(yīng)用,完善了讀圖教學(xué)的方法體系。
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