完善工程图学课程中的读图教学体系

完善工程图学课程中的读图教学体系

　　工程图学课程是高等工科院校普遍开设的一门重要的技术基础课,担负着培养学生表达产品信息、传达设计思想的重要任务。同时,通过课程学习培养起来的空间思维和想象能力,也是发展学生创新性思维的重要基础。读图内容在教学中贯穿始终,是培养学生空间思维和想工程制图类硕士论文象能力的主要环节。研究课程中读图体系的辩证思维方法和内在规律,对于提高教学质量具有十分积极的意义。

　　一、读图中的辩证思维方式与方法

　　读图是根据图形、图样的示意和提示,运用头脑中的积累,通过分解、联系、组合等方法,分析二维投影与头脑中三维表象之间的关联、匹配,在头脑中形成新的形象的心理过程。通过读图,实现了客观事物(零件、机器、房屋等)由“形”到“象”的转换。

　　根据思维过程中所使用的“数据”不同,思维可以分为逻辑思维和形象思维两种方式。其中,逻辑思维以概念、判断等为“数据”,通过推理、论证的处理,最后上升为理论;形象思维则以表象为“数据”,利用具体形象的逻辑关系,实现再现和创造。

　　逻辑思维和形象思维两种思维方式互相依存、互相渗透。读图是以形象思维为主要方式的思维活动,但其间也包含着逻辑思维,甚至有时要以逻辑思维作为指导。比如线面分析方法中,一封闭线框对应其他投影非“类似”便“积聚”的判断,一封闭线框对应其他投影时出现多个可能性时的选取,都是典型的逻辑分析过程。

　　读图是人对客观事物的认识过程,像对许多复杂事物的认识一样,由易到难、由表及里。其中,分解与综合是最主要的思维方法。分解是把整体分解为部分,把复杂事物变为相对容易解决的单元的思维方法,它强调事物的局部性和结构性;综合是在分解的基础上,研究各单元之间的联系,从整体上认识事物的方法,它强调事物的整体性和功能性。读图是根据投影图中封闭线框代表“体”或“面”,把物体分解为若干基本形体或表面。分解时,注意的是划分的合理性,即每个单元的易懂程度和划分数量的适度。分解后,对每个单元进行研究,看懂其形状和位置,注意的是每个单元各投影间的对应和特征视图。最后,综合出物体的整体形状,这时主要注意各单元间的相对位置。这便是读图中的形体分析和线面分析方法。

　　分析与综合是既区别、又联系的辩证统一。比如,分解时要考虑位置合理、数量适当,以便于综合;又比如,为了提高综合效率,读图一般是以形体分析为主,仅用线面分析看难点和细节等等。

　　工程图学课程对学生空间想象、空间思维能力的培养具有独到的作用,是其他课程所无法替代的。虽然读图过程多为“再造”性的思维活动,但通过头脑中表象的积累和迁移,想象力愈加丰富,会极大地促进学生创新性思维能力的培养,提高学生的创新素质。

　　二、完善工程图学课程中的读图教学体系

　　课程中的读图教学内容主要有组合体读图、零件图读图和装配图读图,它们构成了课程中的读图内容体系。

　　分解与综合的思维方法,是整个读图教学环节中的基本方法。在组合体读图中,偏重于几何形体的分解与组合,用的是形体分析法;在零件图读图中,偏重于零件上各结构的构成与作用,用的是结构分析法。但目前在装配图读图的教学环节中,却没有上升为理论的方法。教学中一般以某一部件为例进行讲授,其中存在两方面的主要问题:首先,各教材在读图方法和步骤上差异较大,比如看懂部件的工作原理,本应建立在对部件装配关系的分析基础之上,而有些教材却把该步骤放在分析装配关系之前,容易造成概念上的混乱;另外,在教学方法上,常把主要精力放在对具体部件的细节分析上,往往忽略引导学生对读图规律和一般性方法的掌握,致使学生在后面的读图练习中感到困难,难以达到举一反三的效果。

　　读装配图主要是看懂机器或部件的装配和工作原理,其实质是对机器、部件的功能及其实现方法的分析和掌握。因此,应该用功能分析法进行读装配图教学,把握读图的本质,力求把读图的一般性方法和规律传授给学生。

　　一部机器或一个部件可以看作是一个系统,作为该系统特定用途和各种特性的抽象描述,即系统的功能。通过比较分析系统输入输出的能量、物料和讯号的差别与关系,看图时对部件的总功能是比较容易得出的。比如,蜗轮减速器的总功能是转换运动速度,车床的总功能是物料加工,电动机的总功能是能量转换,即电能转换为机械能。如果机器或部件系统比较复杂,其总功能又可以进一步分解为若干级分功能,最末一级分功能又称为功能元。我们把实现某级功能的方法叫做功能解法,把担负该功能解法的相关零、部件叫做功能载体。功能元是能直接求解的最小功能元素。

　　总功能与分功能的关系可以形象地用功能树表示,其中前级功能是后级功能的目的功能,而后级功能是前级功能的手段功能。功能树中的末级分功能(即功能元)可以直接求解,即由什么样的结构来实现。例如,车床部分功能的分析见下表。

　　用功能分析法读装配图一般包括下面三个主要步骤: (1)通过教师讲解或参考有关资料,了解部件的总功能; (2)通过对各零件间装配关系的分析研究,看懂各功能元的解法原理(即用什么方法实现功能)和功能载体(即由哪些零件来实现功能)。若部件较为复杂,可给出部件的功能树和分析表; (3)通过“功能元———分功能———总功能”的逆向归纳,得出总功能的实现方法,即部件的工作原理。

　　功能分析法的引入,完善了制图课程的读图体系。形体、结构和功能三种分析方法,都运用了分解与综合的思维方法和认识原理,它们适用于不同的对象,但又通过认识原理相联系,在制图课三大读图教学内容中建构起了完整的方法体系。

　　读图是工程图学教学中非常重要的内容,研究读图的辩证思维方式和方法,自觉地运用唯物辩证法指导读图教学,有效地培养学生的空间想象和空间思维能力,进而发展学生的创新和创造能力,是工程图学课程的一项重要任务。用功能分析法进行读装配图教学,为学生提供了正确的理论和有效的方法。同时,形体、结构和功能分析方法的应用,完善了读图教学的方法体系。

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