从解构到建构

摘 要：工程图学是工科学生必修的基础课程，主要培养学生读图、绘图的基本技能和空间想象能力。但传统的教学思维，偏重于理论讲解、实践应用和计算机辅助等解构方式进行教学，忽略了学生空间思维能力和创新能力的培养。本文通过在教学实践中采用建构的方式，不但要求教师和学生能对模型、图样进行分析、分解，还能对图样进行组合、复原，从而实现学生从被动解到主动建的创造性学习过程，提高学生的空间想象能力、思维能力和基本科学素养。

关键词：工程图学；解构思维；建构思维；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-03-0-02

工程图样被喻为“工程界的语言”，它是科技工作者借以表达和交流设计思想的重要工具，是工程技术部门的一项重要技术文件。工程图学作为工科学生必修的技术基础课程，主要研究用投影法绘制工程图样的理论和方法，从而培养学生读图、绘图的基本技能和空间想象能力。通过对工程制图的学习，不但能培养学生认真负责的工作态度，严谨细致的工作作风；同时，又是学生学习后续课程和完成课程设计、毕业设计不可缺少的基础。因此，如何上好工程图学课程，达到预期的教学效果，同授课教师的教学方法、教学手段，尤其是教学思维有着密切的联系。

一、解构思维模式的局限

目前的教学改革中，谈论较多的是从教学内容、教学模式和教学手段等方面进行，而其中又以多媒体教学结合3D软件教学的模式为主。如文献1就提出，利用计算机绘图与手工绘图相结合的方式进行教学；文献2则从发挥学生自主学习方面进行了很好的尝试；文献3提出以实践为基础，把“职业岗位胜任能力”作为教学核心内容的教学改革；而文献4、5、6则分别从不同角度对利用计算机三维软件对工程制图教学方式的改革进行了探究。虽然以上文献对工程制图的教学进行了有益的探讨，但这些方式方法依然只是从形式上进行了改变，因此，在思维上还存在一定的局限性：

（一）模型的局限

几乎所有的教学改革都提到了模型、挂件的重要作用，但具体需要什么样的模型，或者说，如何去制作模型，却几乎没有文章涉及，这不得不说是一个缺憾。目前教学中所用的模型、挂件，从学生的视野来看，依然是平面的形式，虽然模型可以从多个角度观察，但如果学生没有“体”的概念，依然很难在思维中形成三维的表达方式。

（二）课件的局限

当今的教学，多媒体课件已经广泛使用，在课堂上，使用三维软件绘图也可以方便快捷地实现教学目的。但是，从教学课件来看，依然是教师解构思维的体现，在课件的演示中，学生并没有看到点如何变换成线，线如何变换成点面，点线面如何变换体的过程，因此，在学生的眼中，尤其是初学者眼中，这种三维变幻关系就导致了思维的混乱，从而不利于学生学习工程图学这门课程。

二、以培养学生能力为主体的建构思维模式

所谓建构，就是学习者通过新旧经验之间反复的、双向的相互作用来形成，经过充实或调整来改组自己的经验结构。作为建构理论的根本，主要强调了个体主动性在建构认知结构中的关键作用。这里的建构包括两个含义：一是对所感知的新信息的理解和接受；一是对原有知识的改组和重建。知识不是被动的接受，而是学习者积极建构的，是学习者主动的行为，是以先前建构的知识为基础的。

建构知识是学习者在经过学习后是否有所收获的重要标志。学习者经过学习，建构起某知识点，意味了学习者对该知识点达到了拥有程度。如何有序、有效建构知识，是学习者能否超越学习层面进入探究创新层面的基础。

知识解构法在解构结构类知识、过程类知识的过程中，也在逆向演示着结构类知识和过程类知识的有序、有效的建构过程。

基于以上分析，我们认为，在目前工程图学的教学研究和改革中，还存在一个盲区，那就是在教学实践中，我们更注重对模型的分解、分析，而忽略了对模型的构建和组合。但从能力培养的角度来看，分解模型对学生思维能力的培养要远远低于构建模型对学生思维能力的培养。因此，如何在课堂上既有分解，又有建构地教学，成为我们课堂教学实践改革的重点。目前，我们已在以下两个方面进行了尝试：

（一）模型的建构

在模型的构建上，我们首先依然采用了对点、线、面的理解教学方式，但这种教学只是模型构建的几个基础，理解立体或建立空间的思维方式才是教学的重点。为此，我们先制作一个长方体X，通过变化X的观察角度，可以很好地让学生理解点、线、面之间的关系；接下来，我们制作一个带有3个透明面的六面体模型箱，将X放在其中，按照6种颜色正投影在六面体箱的六个面上，同学们就可以看到X的6个正投影图，各面的投影图可根据X的颜色形状进行区别，同时，对面与面之间的连接也有直观的了解。这时，引到学生从X的6个不同颜色和形状的投影图出发，用与以前投影方向相反投影构建复原X长方体；教学的过程中，还可以将透明的3面换成不透明的面，并且相互切换，通过不停地强调平面与立体之间的关系，形成学生立体思维的能力，当然，在教学的过程中，立体的结构会越来越复杂；最后，随着学生思维能力的增强，我们就从这种简单的实体建构转向思维建构，这一阶段，不但要求学生能根据实体绘制三视图，而且要根据三视图制作实体，除此之外，还要求学生能根据实体大致制作实体的模具，或者根据模具来绘制实体的三视图。这些能力的实现，正是基于前期的透明教学所形成的建构的思维，即从简单的解构点、线、面逐步过渡到建构“立体”的思维。

（二）课件的建构

目前，多媒体教学已成为课堂教学的主要方式，也为工程图学教学软件的使用提供了基础条件，因此，在工程图学的教学课件中，加入类似AutoCAD、pro/engineer或solidworks等三维制图软件将使教学过程更加直观和简洁。同样考虑到作为初学者的学生，头脑中的立体概念较少，我们在设计教学课件的过程中，着重强调了三维实体造型的概念，以三维实体设计为主线，三维实体表达方法和二维工程图表达方法并重，加强三维形体的想象、构形、分析、表达能力及三维形体和二维图样相互转化能力的培养。

在教学的实践中，我们没有采取常规的从二维到三维的过程，而是利用多媒体课件，直接从“立体”的概念入手，强化学生对空间实体的理解与把握，建立其空间感觉。首先，我们应用三维制图软件，对学生进行各种基本模型的立体思维训练，通过基本模型的旋转、组合等方式，让学生从不同角度观察基本模型而后组合体的基本特征，加强学生的空间思维能力，通过空间形体的积累，使学生快速了解空间的概念，掌握基本的空间思维和组合能力，同时了解立体在平面上的线面分布情况；其次，在学生有了较好的空间感觉后，我们再反向进行二维的讲授，即从立体中抽取典型的点、线、面来讲授投影原理和投影规律。由于此时学生已有了较好的空间基础，在掌握必要的投影知识后，学生就能轻松地绘制相应的投影图了；最后，在实现了三维和二维的转变后，我们对学生提出了更高的要求，即设计实体的模具，也就是要求学生从解构到建构的过程，在这个过程中，可以利用三维制图软件进行虚拟的零件装配，也可以采用动画的方法来直观地为学生展示模具的生成过程。通过这样的教学，既能使学生掌握组合及建模的原理、装配关系、连接方式等基本能力，又能突出教学的实践性和课程的工程思想。

三、结论

目前，计算机技术的发展使工程背景发生了巨大的变化，利用计算机进行三维设计为图学的发展提供了新的契机，但在这种变化过程中，我们不应该过分强调计算机制图的能力，而应回归工程制图的本质，即从制图的技术手段回归制图的思维方式上。如果学生的空间思维能力没有打开，给他再好的软件也不能使其绘制出优秀的图形来。正如人生的儿童时期，组合玩具总是比分拆玩具更难一样，如何从解构的思维转向建构的思维，才是真正为学生的能力插上了腾飞的翅膀。

参考文献：

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