1、工程图学课程中的读图方法和体系中国冶金教育 2003 年第 2 期工程图学课程中的读图方法和体系黄英毛昕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
2、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特别是应用所学知识分析问题和解决问题能力的考核;除期末考试外,一门课程的教学过程中要安排多次考核,可以由教师根据学业进程的要求,自行安排,但事前应在授课计划中说明考核时间,方式及内容;考试内容要着眼于科学,全面地评价学生的素质和创新能力,不搞死记硬背,可以提供必要的公式和计算常数.试题应有较强的灵活性,综合性和实用性;考核中有一定的应用问题,需要学生运用所学的知识和技能解决实际问题,其中包括提出解决问题的思路,设计解决
3、问题的方法.七,本科教学师资队伍的建设师资队伍建设是学科建设的一个重要方面.培养拔尖人才,引进学科带头人,有计划地选送老师攻读博士学位等,都将极大地提高师资队伍的整体水平.学科带头人在本科专业建设,课程建设中起着关键性的指导和组织作用.根据确定的新专业方向或新建专业,组织老师到重点大学进修.新专业方向的建立和发展,将会推动学科建设;各专业应有一部分来自相关学科或其他学科的教师;抓好课程建设,通过更新教学内容,改革教学方法,提高师资水平;推动双语教学,选派教师到国外短期进修,使主要专业课程能达到国外同层次学校的水平;理论与实践相结合,鼓励教师走出课堂,在实践中充实提高自己.总之,我们要以江泽民同
4、志的教育创新思想为指针,以素质教育为核心,以培养学生的创新精神和实践能力为重点,培养基础扎实,知识面宽,创新能力强,综合素质高的专业工程师和工程管理人才.(作者单位: 鞍山科技大学机械学院)一37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
5、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
6、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.虽然读图过程多为一38 一“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.体系二,完善工程图学课程中的读图教学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,
7、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
8、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人输出的能量,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
9、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.功能元功能载体解法原理分功能总功能工件夹紧卡盘机械压紧主轴传动 V 带齿轮机械传动工件转动主轴动力交流电动机能量转换刀具夹紧刀架机械压紧刀具传动齿轮丝杠齿条机械传动刀具移动刀具动力电机,主轴能量转换物料加工润滑润滑系统液体
10、润滑润滑主轴开停离合器,杠杆机械开停主轴换向离合器,手柄机械换向控制系统主轴变速齿轮,手柄机械变速主轴制动闸带,杠杆摩擦制动车床功能分析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.(作者单位: 东北大学)一39
