高職制圖教學如何提高學生空間想象力

摘要：學生空間想象力的培養是高職院校制圖教學的重點和難點，文章剖析了高職學生缺乏空間想象力的原因，提出了培養其空間想象力的過程、途徑及方法。

關鍵詞：高職；機械制圖；空間想象力

《機械制圖》作為表達設計思想、工作原理、裝配關系、技術要求、指導零部件的加工和裝配的一門理論性與實踐性都很強的傳統技術基礎課程，旨在培養學生具備對機械產品圖樣的讀圖和繪圖能力，而這些能力的培養都離不開空間想象力。空間想象能力的欠缺使很大一部分學生覺得制圖課程難學，從而失去學習興趣與信心。因此，培養高職學生的空間想象能力，是學好制圖課程必須解決的一個關鍵問題。

培養學生空間想象力的過程

就制圖課程而言，空間想象力就是在原有感性認識的基礎上，形成幾何元素、它們的相對位置以及機件構形的整體形象的過程。想象來源于感性認識，其發展依賴于足夠的形象儲備。因此，要想培養學生的空間想象力，就必須豐富學生頭腦中的形體表象儲備，并深化其綜合分析能力。其培養過程必須經歷兩個跨度：一是空間物體在某投影面上的投影化為點、線、面在某投影面的投影，完成由物向圖的轉換，這種由空間向平面的轉換就是繪圖；二是將視圖中各種圖線及其組成圖形化為空間物體的各元素在某投影面上的投影，完成由圖向物轉換，這種由平面向空間的轉換就是讀圖。兩個跨度在本質上是一致的，但第一跨度更具直觀性，是感性認識；第二跨度則比較抽象，需通過理性分析、形象思維才能完成，是理性認識。一般情況下，第一跨度是培養空間想象的基礎，應在教學中首先培養；第二跨度是在第一跨度基礎上，空間想象力的進一步升化。

培養高職學生空間想象力的方法

學習制圖是邏輯思維與形象思維的雙重活動，探討有效的教學方式，切實培養學生的空間想象能力，是制圖教學成敗的關鍵，筆者從自己的教學經驗中總結出以下幾點心得。

形象化教學，提高學生學習興趣感性認識是空間想象力形成和發展的基礎，通過感性素材吸引學生注意力，豐富學生的表象儲備，是培養空間想象力的關鍵一步。

1.運用多媒體技術和制圖軟件進行教學。高職學生大多對計算機有較為強烈的興趣，從電腦入手，利用多媒體教學課件吸引學生的注意力，給學生全新的視覺感受，能很好地提高教學效率。例如，以前的傳統教學手段是粉筆、黑板加模型掛圖，由于畫圖費時多，有些復雜的零件圖畫十多分鐘只講三到五分鐘就不用了，課堂知識容量少，而掛圖和模型由于是事先制作的，靈活性差，使用有很大的局限性。采用教學軟件后，課堂講解的內容大大增加，利用solidworks等三維實體造型軟件還可對零件產品進行三維動畫演示，直觀清晰地表達出每個形體的形成過程及其形狀和投影的關系。筆者在實際教學中，經常將此應用于習題課或評講學生作業，在學生通過作業或練習對二維圖例有了一定想象的基礎上，再輔以軟件三維動態演示其正確的實體模型，從而有效地幫助學生構建良好的空間模型，大大激發了學生學習興趣，拓展了知識的深度和廣度，使其在二維和三維空間的反復思索中加深印象。此外，利用AutoCAD圖進行圖例講解，計算機制圖的美觀性、整潔性能給學生以良好的啟示，有助于其養成良好的繪圖習慣(如圖1)。需要指出的是，計算機軟件教學只是制圖課程的教學形式之一，這并不表示在教學過程中，對黑板和粉筆可以全盤否定，對于重要的步驟、規律還是有必要在黑板上做出說明。此外，教師也應精選某些典型例題，在黑板上進行手工繪圖的正確演示，引導學生形成正確的作圖規范，養成良好的繪圖習慣。

2.鼓勵引導學生主動參與教學環節。亞里士多德說過：“告訴我的我會忘記，給我看的我會記住，讓我參與的我會理解。”這也充分反映了大多高職學生的特點。作為教師，應該充分考慮學生的心智特點，在教學過程中，可通過觀察機器部件或某些常用零件的加工過程、切制泥模型、拆裝模具或實際零部件等方式，使學生在看實體零件的過程中，由對物、圖的感知獲得更多的物—圖的記憶表象庫，將其存在大腦之中，逐步明確物—圖之間的內在聯系，并且豐富空間想象力，活躍空間思維，從而使學生逐步掌握繪圖與看圖的方法。另外，在課堂教學中，也應創造各種條件，鼓勵學生主動參與教學環節。例如，在講重影點的問題時，如果僅在黑板上或用課件演示，難免顯得無趣，若請學生上臺，以教室的四面墻為投影面，如圖2中，學生甲和乙假設為點，對齊站立后，對于A投影面，學生乙即為學生甲的重影點。另外，還可將甲乙學生假設為直線，分別比較對A、B、C面的投影關系，相信學生在親歷過后的效果將遠比演示的好。

引導建立正確的思維方式，做到舉一反三空間想象力的培養非一朝一夕之事，無捷徑可言，更不能通過大量盲目的題海戰來建立，其關鍵在于培養思維的創新性和廣闊性，使學生在解題時善于思考。這就要求教師在精選題目的同時，要善于一題多變、一題多解，使學生能舉一反三，以不變應萬變，從而收到事半功倍的效果。

1.對比法。如圖3所示，兩個物體都具有相同的主視和左視圖，可以讓學生先對比想象一下實體形狀，就會發現實物存在多種可能性，只有看到俯視圖后，實體形狀才能完全確定。通過這些對比練習，教師可以對相似形體比較難想象的點、線、面進行細節分析，幫助學生加以區別，加深印象。

2.總結法。如圖4所示，兩幅圖都可歸納為用正垂面截平面立體，求三面投影的類型。因此，同類題目，要善于總結規律，使學生真正掌握解題技巧和步驟，做到舉一反三。

3.逆向思維法。例如，“知二求三”(即已知兩個視圖，求第三個視圖投影)的習題許多都是已知主視和俯視圖，補畫左視圖，容易形成定向思維，所以，有時不妨嘗試逆向思維，對可進行變更的題目做些改變，如給學生俯視和左視圖，補畫主視圖。如圖5所示的機件，由于側面比較能夠反映此機件主要形狀特征和位置特征，通常在教學時我們會選擇此面作為主視方向，但由于此機件比較簡單，我們完全可以在講解分析后，讓學生自主練習以S方向為主視方向，畫出三視圖。再如圖6，一個簡單的正六棱柱，放置方式不同，形成的三視圖也大不一樣。這些類型的一題多變、一題多解的訓練，可以擴大學生的思維領域，使學生不滿足原有的方法而求新、求異、求多，充分發揮和鍛煉學生的空間想象力，提高學生學習興趣，有利于對知識的全面掌握。

總之，在《機械制圖》教學中培養學生的空間想象能力和讀圖能力具有承上啟下的關鍵作用。它既是前面所學點線面基本體投影知識的綜合運用，又是從投影法原理過渡到零件圖部分的橋梁，高職學生空間想象力的培養要充分根據其性格特點，因材施教，以求獲得最佳教學效果。

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作者簡介：

胡星曄(1981—)，女，福建福州人，碩士，福建交通職業技術學院汽車系助教，研究方向為機械制圖、計算機繪圖、CAD/CAM。