克服惯性思维拓宽学生空间想象能力

1、克服惯性思维 拓宽学生空间想象能力一、引言机械制图课程研究用投影法图示空间物体和图解空间 几何问题的基本理论和方法 ,培养和发展空间想象能力和分 析能力。将 TRIZ 理论引入到课堂教学当中 ,结合实物模型、 虚拟模型及多媒体教学手段 ,克服惯性思维 ,开拓学生的空间 想象能力 ,提高机械制图教学质量。TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文简称，是60年前前苏联阿奇舒勒(G.S.Ahshuller)及其同事们在分析研究了世界 上近 250 万件高水平发明专利 ,综合多个学科领域原理、 法则 的基础上提出的创新方法理论体系 ,首次为人们提供了科技 创新思维的系统途径。TRIZ理论来自于实践，源于对

2、实际发明 和高效率创新解决方案的分析。TRIZ认为,一个问题解决的困 难程度取决于对该问题的描述或程式化方法,描述得越清楚 ,问题的解就越容易找到。二、惯性思维惯性思维指人习惯性地因循以前的思路思考问题,仿佛物体运动的惯性。惯性思维常会造成思考事情时有些盲点 ,且缺少创新或改变的可能性。人们在长期的生活环境中已经习惯了某种思维定势。如小象从小被拴在木桩上,长大以后。它仍然认为木桩能够拴住它。其实能拴住大象的不是小小的 木桩 ,也不是拴住大象的绳索。 拴住大象的恰恰是在它头脑中 形成的惯性思维。由于机械制图课程通常安排在 “大一” 期间,学生尚没有 建立较好的空间概念 ,对很多实际零部件的形状、

3、 结构不甚了 解,思维方式也往往保留在中学时期的固有模式。因此在学习机械制图课程时会感觉很吃力。 此时 ,若教师简单地采用口授、 挂图、黑板及模型等教学手段 ,就很难有效地发挥学生们的想 象力 ,拓宽他们的思路 ,调动他们的学习积极性 ,从而影响教学 效果。有些学生爱用常用的方式思考、 学习 ,在学习机械制图 课程时容易钻牛角尖 ,时间一长就养成了根深蒂固的惯性思 维,影响学习效果。人都有惯性思维 ,要想打破惯性思维 ,就必 须采取非常手段 ,从心理学、哲学、方法论等不同层面着手,消除阻碍创造性思维的惯性思维。TRIZ理论中常见的克服思维惯性的方法有多屏幕方法、STC算子方法、RTC算子方法、

4、小人模型法、金鱼法及最终理想解法等。将STC算子方法引入到机械制图课程教学当中 ,充分发挥实物模型和虚拟模型 在机械制图课程教学过程中的作用,会起到事半功倍的功效。三、克服惯性思维STC算子方法从物体的尺寸（size）、时间（time）、成本（cost） 三个不同方面进行考虑 ,打破固有的对物体的尺寸、 时间和成 本的认识 ,以进行创新思维的方法 ,是一种多维度思维的发散 方法。STC算子方法实际上是为我们提供了一种思维的坐标 系，使问题变得容易解决。以音箱为例，来说明利用STC算子方 法拓宽人们思路 ,如何克服惯性思维。目前普通音箱的外形尺寸约 0.2-0.4m 大小。 一般来说 音量大小、

5、音质好坏与音箱大小相对应。下面现采用STC算子方法来对音箱进行分析。从尺寸角度来考虑解决问题。假设增大普通音箱的尺寸。 将普通音箱放大约 5倍,则音箱的外形尺寸变为 1-2米大小 , 这相当于影剧院中常用的音箱大小。继续放大 ,音箱尺寸可能达到几十米、几百米、几千米 ,此时音箱相当于一幢楼房、高 山（像敲山震虎 ）、整个广播系统等。再继续放大音箱尺寸,整个地球、太阳系、银河系等都可以被看成巨大的音箱。假设 减小普通音箱的尺寸。将普通音箱缩小约10 倍,则音箱的外形尺寸变为 0.02-0.04 米大小 ,这相当于便携式耳机大小。继 续缩小 ,音箱尺寸可能达到几毫米几百微米甚至更小,如小蜂鸣器。再

6、继续缩小音箱尺寸 ,达到分子级、原子级。通过控制 分子、原子的震动也能实现音箱的各种功能。从时间角度来考虑解决问题。假设提高音箱的频率6000Hz-20000Hz 就是所谓的“高频” 。通过调整高频来保证 声音传播效果 ,模拟出自然声音。 假设降低音箱的频率。 200Hz 以下是低频段。 通过调整低频来调整声音的丰满度、 混厚度、 力度。从成本这角度来考虑解决问题。假设增加音箱的造价。 一台音质好的音箱造价约为几千元甚至几万元。如增大至上 百万元、上千万元、上亿元 ,则音箱可扩展至局域广播网、省 市广播网、全球广播网。假设降低音箱的造价。如果对音箱 音质好坏要求不高 ,或者是从便携角度出发 ,

7、音箱可以做的尽 量简单 ,尺寸小 ,其制造成本低。降低造价 ,直至趋于零 ,可能就 是未来需要研究的分子、原子音箱。STC算子不是为了获取问题的答案，而是为了拓宽思路， 克服思维惯性 ,从多维度看问题 ,寻找解决问题方案正准备。 机械制图课程教学过程中 ,在向学生讲解点、线、面、体之间 的关系 ,讲解形体结构 ,以及装配体时 ,除了借助于实物模型、 虚拟模型外，也可以借助于STC算子方法,让学生更易于理解 图形的形成和结构 ,学会从多维度看问题。从尺寸方面考虑 ,点是构成图形的基本元素 ,在讲解图形 的构成时 ,可以由点及面 ,顺次讲解。假设在长度方向上增大 点的尺寸 ,可以得到直线、曲线 ,

8、继续增大尺寸 ,得到无限长线 如射线。 假设同时在长度、 宽度方向上增大点的尺寸 ,将得到 平面、曲面。假设减小点的尺寸 ,可以得到像素。像素是组成 图形的最基本单元 ,每一个点、线条、面、体都是用多个甚至 无数个像素表示的。从时间方面考虑 ,通过改变模型状态 , 将教具用活。假设 让模型动起来 ,可以从不同的角度展示模型的结构 ;展示剖切 面的剖切位置及剖切过程 ;可以形成“爆炸”视图 ,展示装配 体的内部构成 ,零件之间的关系 ;点、线、面动起来 ,可以展示 投影关系。 假设让模型静止 ,可以让学生仔细地观察模型结构。 让模型有回收动作 ,则可以展示装配体的装配过程 （“反爆炸” 视图 ）。通过多个简单几何形体的组合 ,了解复杂形体是由多 个简单几何形体组合而成的。从成本方面考虑 ,说明简单模型与复杂模型之关系。 假设 增加模型的结构复杂性 ,可以展示结构复杂的各类形体 ,形体 局部结构 ,形体的组成等。假设降低模型的结构复杂性,可以展示简单几何形体如圆柱体、圆锥体、长方体等。四、小结简单地在课堂上照本宣科 ,讲解机械制图课程 ,往往不能 起到较好地教学效果，也很难克服学生的惯性思维。S