基于形象思维的创新能力培养的分析

摘要： 分析了创新教育中形象思维的独特性、基础性和源头性，指出创新能力是一种社会属性，可以通过锻炼和培养而得到提高。首次提出了结构功能原理“使用情景”的形象认识。通过对教学实践和创新应用实践的分析，强调了训练和触发形象思维能力，可以有效地、显著地提高创新思维能力。

关键词： 形象思维；创新能力；创新教育；使用情景

中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）08-0298-03

0引言

目前，我国高等教育经过多年的持续发展，教育规模、教育素质、教育层次等有了显著提高。这表现在本科教育、职业技术教育的入学比例已达到较高水平，硕士研究生和博士研究生教育从数量上也已占了很大比重。但是，从质量上来看，与国际先进教育相比，我国的教育水平仍存在很大差距。这表现在我国大学毕业生乃至毕业的研究生走向工作后，在工作中创新能力较低。目前，世界上有20多个国家属于创新型国家，如美国、日本、韩国、芬兰等，他们的共同之处在于：科学技术对经济的贡献率在70％以上，国家对外技术依存度指标在30%以下等。我国的创新能力仍然较低，国家早已提出在2020年把我国建成创新型国家的目标，为此，创新教育早已列入我国高等教育乃至全面教育的重点。本文从创新教育中创新能力培养方面入手，结合形象思维的特点，面向图学教育实践和理工科大学创新能力教育实践，着重分析了创新能力的源泉――“形象思维”在创新教育中的培养、训练和触发，为今后学好专业课，并在实践中形成创新意识和原动力打下基础。

1形象思维是创新能力的前提

《现代汉语词典》指出，能力是指做事的本领或从事某种活动的技能。能力是在个人遗传与成熟的基础上，经由环境中的训练或实践教育而获得的技能。创新能力是指一个人运用一切已知条件和信息，通过自身的努力，创造出符合社会意义的具有独创性或革新性的新设想、新方法（方案）、新产品的能力。创新能力所表现出来的是一种综合能力，是创新思维、创新智力和创新人格的有机整合体。其中创新思维是创新能力的核心，创新思维是形成创新能力的前提和关键。创新思维是由形象思维、发散思维、直觉思维和逻辑思维这四个要素组成的有机统一体，是实现创新的思维结构组合体。其中，形象思维的作用是创新思维的核心和源头。形象思维的独特性决定了形象思维的构成要素是创新形成的源泉，是出发地。研究表明形象思维源有助于形成幻想和对比，有助于发现问题、提出问题。爱因斯坦曾说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题重要。因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”发现不了问题，提不出问题就不可能有创新。

科学发展史表明：基础研究的创新程度主要取决于综合形象思维源这个阶段，即由观察的现象及其变化规律提出科学假设的过程；技术应用研究的创新阶段，主要在于利用科学原理、方法等对工程实践对象构思技术模型上，同样也是体现在综合形象思维源。由此可以看出，形象思维的认识，形象思维库的建立和积累，是形成创新的源泉和推动力。

2形象思维认识

2.1 形象思维及其作用形象思维是思维的基本形式之一。思维的基本形式包括：①形象思维；②逻辑思维；③直觉思维三种基本形式。其中，形象思维是由思维对象起主要作用的思维，是用表象来进行分析、综合、抽象、概括去反映客观事物的本质和规律，是对事物的本质特征和内部联系的认识过程。形象思维的基本思维材料是表象，其内涵是借助具体事物，又脱离了具体事物，而形成的一种认识。如1+1＝2这个简单的认识，若考虑1个苹果再加上一个苹果其结果为2个苹果，这个思维就是具体思维，具体指的就是苹果；若撇开苹果这个具体，在头脑中提炼出一个事物再加上一个事物就成为二个事物，这样就发展成了形象思维。由此看来，形象思维是人们思维的初级形式和开端，是人们对事物认识的源头和立足点，是不可跨越的重要阶段。

形象思维在创新思维中起着重要的作用。创新思维的出发地是形象思维，这是由形象思维独特的特征决定的。形象思维是由客体引起的认识结果，其思维结果是多方面的。因为客体的形象是多方面的，它包含一切物体在一定空间和时间内所表现出来的具体形态，这个具体形态不仅包括物体的形状、大小、颜色、质量，还包括物体的声响、气味、温度、硬度等。形象思维的实质就是用头脑中的客观事物的表象和意象进行思维，从而达到对事物的创新认识。这里表象就是指储存在大脑中的客观事物的映像（如形状、大小、颜色等）；意象就是指对头脑中的表象有目的进行处理加工的结果。

资料表明，形象思维以右脑为主要活动区域，形象记忆和认知的结果具有高的效率和长久性。通常情况下，图像和语言相比，图像具有整体性（宏观、并行、大容量）和多属性（形状、色彩、维度、关联）等特点，容易对大脑形成更深的刺激，提高记忆的速度和深度。心理学研究资料显示，学习者感知教学形象的时间差如下：用语言介绍物品，识别时间为2.8秒；用线条图表介绍，识别时间为1.5秒；用黑白和彩色照片介绍，识别时间分别为1.2秒和0.9秒；展示实物，识别时间为0.4秒。形象思维是有效的获取信息和传递信息的手段。目前的高等教育，过多地注重逻辑思维，而对创造性思维具有主要作用的右半脑的形象思维都具有不同程度的忽略。作为感性脑子的右半球，在形象思维、直观思维和宏观形象辨识等方面比较出色。感性脑子（右半脑）储存的大量形象源信息，由于受到触发，会出现突然和理性脑子（左半脑）储存的理性认识信息相沟通的状态，这种突然沟通往往会形成灵感的火花，产生新发现、新理论、新方法等。

形象思维的例子很多。工程师设计一个零件或一台机器时，在头脑中浮现出零件或机器的形状、大小等外部特征，同时在头脑中根据功能或原理对想象出的零件或部件进行分解、组装设计等思维活动，就属于形象思维活动。如同在文学和艺术创造活动中一样，在工程技术应用中，形象思维也是最基本的思维活动。要想创新，设计制造出新颖、有用的丰富产品，进而推动工程实践向前发展，那么对众多的工程实践的形象认识的大量积累是不可缺少的。

2.2 形象思维是创新思维的出发点和源泉形象思维是由想象思维、联想思维和组合思维基本构成的。形象思维是创新思维的最本质的内涵，是形成创新能力的基础，是创新的源泉。离开了形象思维这个源头，创新能力就显得枯燥、乏力。其中，想象思维是指人脑中对已有的记忆表象进行加工改造而形成新形象的心理过程。想象思维的基本元素是记忆表象（人脑对客体事物通过形象储存下来的信息，包括活动的、静止的画面，平面的、立体的画面，有声的、无声的画面等），通过对记忆表象的整合形成新形象；联想是感知或回忆某一事物时，想到与之有一定联系的另一事物的心理过程。联想是打开沉睡在头脑深处记忆的最简便和最适宜的钥匙，是联系记忆和想象的纽带。联想思维的特点是，在联想过程中，头脑里要始终不断地出现形象，一旦失去形象，联想就停止了。资料显示，画法几何产生时的联想是：侧面和正面形象能够反映出一个人轮廓特征多面形象能够反映一个物体轮廓特征；若人带有面纱，可揭开面纱进行观察，进而想象对物体内部特征可以用剖开的方法进行反映，这样就形成了画法几何的开篇。组合思维是指把两个或两个以上的事物及其要素，通过想象、联想进行有机地结合或重排，从而获得具有整体统一功能或用处的新设想、新产品、新方案的一种思维方法。组合的结果是复杂的，组合的可能性是无穷的。组合和工程实践及其功能性要求有机地结合起来，是形成创新的有效武器。

研究表明，创造力（指适应性）是生物界长期进化的产物，它存在于人的大脑之中，并随之进化，因而创造力是先天的、隐性的、人人都具有的潜在能力，是不需要学习或训练就具有的一种自然属性。而基于形象思维的创新能力则不是人类大脑的自然属性，而是一种经过后天的学习或训练（开发）而显露出来的改造能力。因而，创新能力是一种社会属性，是可以变化和塑造的。鲁迅先生曾说过：“即使天才，在生下来时的第一声啼哭也和平常儿童一样，决不会就是一首好诗。”物理学家劳厄曾说：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力。教育无非是一切已经学过的东西都遗忘掉的时候所剩下来的东西。”形象思维能力的培养和触发，是人们在社会活动中形成的，是人们认识的基础和起点，是人们表现创造力和强化创造能力的源泉。

3图学教育中形象思维作用的独特性

工程图学是理工科院校大学生所必修的重要的入门基础课，是人们有效地运用知识来认识世界、改造世界的初级教育。人们在工程实践中，往往要借助想象和联想等进行众多的创造性应用，而要表现我们的想象和思考，也就是说，当我们从观念的内心世界走向工程实践应用，就必须将从观念的世界产生出的形状和机构表现出来，这些表达的首要任务就是进行图示或绘图。图形将人们的思维探索和生产实践联系起来，方便地、有效地开拓了人们认识世界和改造世界的能力，使人们具备了创造和创新的能力，是人们最重要的武器之一。众所周知，设计是人类社会最基本的一种生产实践活动，其本质就是创新，是从构思到实践的过程。而工程图学是设计的语言和工具，图学中的图示和图解能力是设计的基础，是从观念的世界向现实的形状和机构转化的开端。在创新设计过程中，一般利用图学知识和手段，来表达自己的设计意图，传达有关技术、工艺等信息。图学的特性决定图学教育是理工科大学生学习的基础，形象思维教育和认识同样也是理工科大学生将来学好专业课，在工作中创新，做出卓越科技贡献的基础。在图学教育实践中，我们常常会发现，制图能力，往往会随着日后的应用和训练得到提高，而图学中应有的形象思维能力却没有得到有效合理的启发，进而影响后续专业课应用乃至创新能力的触发。制图学不好，最关键的因素是对有关客体及其本质规律的形象认识不够，或不到位。对后续的许多专业课学不好，也是同样问题，其源头没解决，基于工程实践的形象认识不深刻，甚至根本没有。

图学中，制图的教育通常是在概念形态下研究物体的。人们在生产实践中，往往会通过对现实形态（能看到或触到的现实存在）的物体的把握，形成人类特有的概念形态（视觉和触觉均不能直接感知），这些概念形态存在于人类的大脑之中，并用文字、符号等记载下来。人们熟悉较易认知的是现实形态，陌生而且不易把握的往往是概念形态。观察得出结论，符合人们的认知习惯。而想象得出结论，想象速度比观察速度要慢。在想象过程中，在大脑中由概念形态向现实形态转化，由于情景的变化，增加了想象难度。在图学多组图形表达中由于维数和观察层面的变化，无形中增加了使用形象思维的活力。可以看出，通过形象思维的作用，将认知的科学（如几何学等）与感知的科学（如图学等）有机地结合起来，使人们在概念形态分析中，形成图形认识的特定感觉。由于，感觉就是习惯与潜意识的反映，较易激活，有较强的生命力和保存力，因而形象思维是独特的、重要的。

创新能力教学实践表明：形象思维在图学教育中起着独特而关键的作用，创新思维能力应当从图学教育开始。工程图学的特征是用图示的方法表达空间形体，建立平面图形与空间形体的一一对应关系，工程图学的内容直接体现了形象思维能力的训练和培养，也为将来学好用图示的方法表达的专业和实践课，进而成为用图示的方法进行创造性工程应用的优秀人才打下基础。图学教学实践表明，在制图学习过程中，形象思维起着引导和牵线的作用。图学学不好，多数是对相应知识点缺乏形象思维锻炼，没有建立相应的形象思维库。如多数同学对画法几何中体与体的相贯线和面与体的截交线感到难把握和想象，这主要是对相贯线和截交线形象及形位特征没有透彻记忆理解。针对此问题，首先，应用形象思维加以引导，让同学们熟悉基本立体如棱柱、棱锥、圆柱、圆锥等单个形体的基本形体特征和投影特征，然后认识由基本立体相互之间形成的截交线、相贯线等客体的形位特征和投影特征。然后，从形象上进行分析，相贯线位于立体表面，即分别位于相贯两立体的表面上。那么，在其投影（正投影）中，若两相贯的立体中有一个立体表面出现积聚特征，则相贯线就在该立体的表面积聚线上，而不会出现偏向问题。把握了这一点，同学们就不会盲目去画相贯线的偏向问题，更不会出错。组合体视图训练，一补三，二补三，则属于形象思维中发散性问题，经过发散，可能会有不同的结果，不能拘泥于一种答案；补缺线，切割式线面分析，则注重于联想对应组合能力。零件图，装配图，除用视图表达结构外，主要难在制造信息和装配信息的不理解上，这主要是缺乏相应的工程实践认识。针对此问题，通过形象例子说明零件的作用，与相关零件配合使用，相互位置关系、装配关系等状况，促使同学们联想制造、安装使用方面的工程认识的好奇心，激起了金工实习的渴望度。再通过金工实习的有效启发和讲解，使同学们建立了制造过程、安装使用过程的形象思维认识，然后再对应零件图、装配图上此类信息的联想，使同学们形成了入门的初步认识。

三维立体绘图，则作为表达手段优化的方式之一，不能完全取代二维绘图。二维绘图除绘图精确外，联想、组合等形象思维能力会随着其应用和触发训练而提高。

因此，图学教育，尤其是在高校面向创新能力培养的大学教育，决不能把制图课仅仅停留在二维和三维工程图及相关标准的认识上，还应在平时注意面向未来、面向应用、面向创新方向的教育，避免在入门处就凸显教条化，僵化的思维。若仅仅是当作识图工具看待，而忽略了创新思维（主要是形象思维）的认识、触发和应用训练，那么就在初级阶段扼杀了其创造性的花蕾

基于上述认识，针对应用性本科的不同专业的学生，进行了分组观察实验。对同一层次的学生，选出的实验组，除了正常上课外，还给他们进行了必要的形象思维认知和应用的小组研讨会。结果显示，进行了形象思维强化训练和触发的小组，读图和作图能力显著提高，并且善于利用图示图解进行表达，其沟通和表达效率也比较高。在专业课和科技节等活动中，往往会有一些奇特的想法，显露出创新活动能力倾向。

4形象思维能力教学实践与分析

形象思维能力的培养和锻炼，应当贯穿于整个教学过程中。长期以来，有关创造力开发的素质因素常常被忽略，尤其是被传统的教育所忽略，大多采用走形式、完任务的老路，而缺乏凸显性和创新性。基于形象思维的创新能力的培养与锻炼，就是从最基本、最浅显的方式入手，以形象思维为主线，进行知识教育和传播，使学生通过学习，初步具备必要的创新思维能力，为今后掌握知识、综合运用知识，在工作中进行创新和发明打下基础。

形象思维训练和运用，不能因其小、简单而忽略。心理学家分析发现，孩子的心理往往具有创造性和跳跃性。因为，孩子天性就喜欢观察形象、理解形象、联想形象，善于从形象源中去寻找答案。著名画家达・芬奇从画蛋开始练习，优秀的木匠从做最简单的小凳子做起。他们的共同之处在于掌握基本功，建立属于自己的感觉认识，形成自己的体会和把握，进而为提高、创新打下基础。

理工科各种专业基础课和专业课中，图形和图示使用很多。或介绍一定的原理，或说明相应的结构和组合，或启发并阐述思想认识等。这些功能原理、结构组合等的精确理解需要丰富的工程实践和应用经验。实践和应用技能是不可轻易通过用语言来得到的，这也是当代大学生往往缺乏的。若授课方式和形式对知识及其相关的工程实践认识缺乏形象联系，课程就会缺乏形象性、生动性、趣味性、入门理解性，常表现为生硬性、突然性、抽象性、茫然性。成语的使用，一定结合相应的“语境”，也就是有了形象源，方能深刻理解到位。功能原理也存在形象分析，建立相应的形象源。对功能、原理“使用情景”有了形象认识，建立了形象源，传递信息，理解用意就会快而准。人们常说，换个角度思考，其实也是拓展形象思维，增加形象思维的积累。“使用情景”的转移和升华，为思维认识提供了多重源头，其结果必定深刻，必定能提炼出抽象思维并长久记住。而事实上许多创新大都以形象思维的提炼和拓展作为开端的。

君子（修为）之道，譬如行远，必自迩；譬如登高，必自卑。我们在教学实践中，注重一步一步建立形象思维源，培养学生以形象思维为本，结合教学实践和工程认知、动手实践，锻炼由不同形态推及不同的形态的能力，首推用形象解说来阐述问题。通过分组试验，发现在初始图学教育中，除了训练读图和识图能力外，若形象思维能力充盈和饱满，后续的专业基础课、专业课及其相关的课程设计，学生往往会提出自己的构想和见解，还会提出些看似奇怪却很有创意的问题。在最后做综合训练的毕业设计时，同学们发现问题能力特别强，同学们用自己的说明和图示图解能力来对题目进行展开讨论，形成自己的方案，大多排除了盲目抄袭、不求甚解的恶习。这说明若形象思维能力较强，如想象能力、联想能力等意识均很高，学习者不仅能前后贯通学好专业课，也必将为将来应用时进行创新打下潜意识基础。

在应用实践中，积极组织学生参加大学生机械创新设计大赛，触发和锻炼形象思维能力。浙江省大学生机械创新设计大赛每年举办一次，通过参加大赛，可以检验和锻炼学生运用所有所学知识，进行创新设计和表达的能力。在指导大学生参加机械创新设计大赛时，结合学生初学专业课和相关拓展课的特点，采用以用形象思维作为主线，开设创新设计技术课程及其配套的创新实验、实践课，将模型制作，专业基础知识，图形图学知识，相关科学效应等知识有机地联系到一起。整个制作过程，指导老师重点用形象思维方式进行串联和启发，让学生根据自己的形象源，敞开想象，大胆组合，构思不同的方案；对于功能原理的实现，发挥其想象能力，利用各种科学效应，构建实施方案的途径。整个流程综合起来看，用丰富的形象，结合现有的条件，作出简洁、优化方案。课题组的不少学生一经提示，能马上顿悟，想出多种方案（利用不同的科学效应），设计出的作品经过优化组合，具有新颖性和创新性，由于结构简单，且完成任务顺利，具有较好的创新点，分别在比赛中获得一等奖和二等奖等多个奖项。

实践表明：基于形象思维的创新能力的培养，经过试验、试点，效果显著，拟选定几个专业推广下去。

5结论

当代大学生教学实践和创新设计大赛实践等表明，基于形象思维的创新能力的训练、触发和培养，极大地提高了学生对科学效应及其应用的理解和阐述能力，联想和组合创新制作能力。形象思维过程是人们认识世界改造世界的初级和开端，是形成创新能力的重要源头。人的创新能力是形象思维能力和抽象（逻辑）思维能力的综合应用结果。形象思维是基础和源头，抽象思维是升华和结晶。在形象思维中，许多思维具体得以发挥，必然为将来创新技法提供基础。而在总结的创新技法中，也往往与形象思维源相呼应。许多发明创造乃至重大发现往往也是原创力潜意识结合认识实践的爆发。借助形象思维形成合理的图感、数感、形感。一旦意识和信息被唤醒和激发，必将带来巨大的潜能和源动力，并提出新颖的奇思妙想。

社会发展实践表明，任何一门成功思维，必然是将“形”和“神”紧密结合起来。其中，“形”是客体，是对认知对象的形状及特征、特点的全面性认识；“神”是主体，是对认知对象的深刻领悟和领会。未知规律的探索很难用已有知识和逻辑思维进行推导，而没有想象力就无法突破逻辑思维和现有知识的约束。形象思维越丰富，越接近于实践认识，此时人脑的形象记忆、认识的库源充盈，后续逻辑思维的升华和结晶将会涌动和爆发。庖丁解牛，轮扁做轮，强调的是反复实践，通过手上的巧劲将自然与心灵相结合，形成“形”和“意”之间的领会和转换。通过对自然界具体客体存在的敏感把握，从实践领悟中形成自己职业上的运用与创新。

所以，恩格斯说：“人的智力是按照人如何学会改变自然界而发展的”，“社会一旦有技术上的需求，则这种需求就会比十所大学更能把科学推向前进”。

古人语：大德不官，大道不器。古人求学，倡导：知远之近，知风之自，知微之显。其意乃知本也。实践表明，针对基础教育为主的大学教育，尤其是应用性的理工科学生，应知所先后，致知格物，求其本。始终以形象思维能力培养作为基础教育的主线，形象思维库这个源充盈了，创新思维这个泉就会不断地涌动爆发。

我国社会发展也表明，中国治学，近几千年，社会进步，科学进展，一直遥遥领先，只是在近代我国的科学技术和社会发展落后了。近代以来，重在形象推理的形式逻辑弱化了，而教条僵化的形式主义却日趋严重。一个国家和社会的发展，教育和创新，势在必行。多来些形象启示、形式逻辑，少来些形式主义，不切实际的抽象教条，革去思维束缚，开启创新之门。多为国家培养出创新性的高端应用型人才，一定会早日实现把我国建设成新世纪的创新型国家。

参考文献：

[1]童秉枢.图学思维的研究与训练[J].工程图学学报，2010，（1）：1-5.

[2]毛昕，黄英，那履弘，等.工程图学思维浅析[J].工程图学学报，2010,(2):153-159.

[3]许映秋，黄志勇.大学生形象思维培养教学实践[J].实验室研究与探索，2010，29（5）：87-89.

[4]毛昕，黄英.工程图学教育中的若干哲学思想问题[J].工程图学学报，2005，（5）：126-132.

[5]霍忠义，王晨曦.“图感”的思维过程及教学实践[J].工程图学学报，2008，（5）：130-135.

[6]张宇东.形象思维・右脑・现代信息技术[J].中国教育信息化,2009,(16):23-26.

[7]段齐骏.设计图学[M].北京：机械工业出版社，2009，8.

[8]吕仲文.机械创新设计[M].北京：机械工业出版社，2008，1.

[9]杨家军.机械系统创新设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2006，7.

[10]尹登海.创新能力考试指导[M].北京：机械工业出版社，2009，1.

[11]夏晓.思维训练教程[M].北京：机械工业出版社，2009，8.

[12]戴起勋，赵玉涛，周志平.科技创新与论文写作[M].北京：机械工业出版社，2009，7.