機械制圖教學中如何加強對學生能力的培養

摘要: 機械制圖是機電類專業一門重要的專業基礎課程。本文作者在機械制圖教學過程中，通過多種形式的教學手段，提高了學生的空間想象能力、形象思維能力和創造性思維能力。

關鍵詞: 機械制圖課程空間想象能力形象思維能力創造性思維能力培養

機械制圖是機電類專業一門比較重要的專業基礎課，是機電類專業學生的必修課。機械制圖的教學目的是使學生掌握正投影法的基本理論，提高空間想象能力和形象思維能力，使學生能夠閱讀和繪制二維平面圖樣。機械制圖課程的難點是提高學生的空間想象能力和形象思維能力，使學生能實現三維空間形象與二維平面圖樣的轉換。這也是機械制圖課程的教學重點。在機械制圖的教學實踐中，筆者就如何讓學生學好機械制圖課程，提高空間想象能力和形象思維能力，并培養學生的創造性思維能力，作了一些探索。

一、通過自制模型，增加學生三維空間物體的表象儲備，拓展學生的空間想象能力。

機械制圖是一門研究繪制機械圖樣的科學，要學好這一門課程，學生要有比較強的空間概念和空間想象能力。學生擁有這些能力的前提是具備豐富的三維空間物體的表象儲備，但學生對三維空間物體的認知普遍比較匱乏，學習機械制圖所需的表象儲備遠遠不足，空間想象能力也比較差。因此在學習過程中，部分空間想象能力較差的學生很快就會因為聽不懂課、想不出圖形而對機械制圖課產生畏學、厭學情緒，從而影響后續內容的學習。

為了改善這種情況，在機械制圖教學的初始階段，筆者組織學生分組自制模型，用橡皮泥、硬紙板等材料，制作一些比較簡單的基本體，如長方形、三棱錐、圓錐等。通過動手制作模型，學生激發了學習機械制圖的興趣，調動了學習的積極性、主動性，變被動學習為主動學習。同時，學生在自制模型的過程中，通過觸摸、觀看、思考，逐漸對三維模型有了一個比較直觀的感性的認識，增加了對于三維空間物體的表象儲備，拓展了空間想象能力。在講授點、線、面投影時，筆者讓學生拿著自制的模型繪制三視圖，效果比較好。學生對三維空間物體到二維平面視圖的轉變有了較為直接的感性認識，為后續內容的學習打下了良好的基礎。

二、充分利用教學模型、掛圖、多媒體等手段，充實三維物體表象儲備，提高學生的空間想象能力和形象思維能力。

在學習機械制圖的初始階段，通過制作模型，學生能較好地建立三維空間概念，拓展空間想象能力。但是這種方式存在較大的缺陷，即花費的時間比較多，效率相對較低。因此，在機械制圖教學中，它只能作為一種輔助方式，只能在初始階段使用。教師要讓學生在較短的時間內獲得大量的三維空間物體表象儲備，從而為提高學生空間想象能力和形象思維能力打下扎實的基礎，必須充分利用教具，即教學模型與掛圖，并且充分利用AutoCAD、Solidworks等軟件和Internet等多媒體手段。

對照教學模型繪制三視圖，是提高學生的空間想象能力和形象思維能力非常重要的一種訓練手段。感性認知是理性思維的基礎，尤其是機械制圖課程，強化感性認知是幫助學生建立理性思維的重要手段。學生通過觀看教學模型繪制三視圖，通過分析點、線、面的三面投影確定其空間位置屬性，是一個從感性認知到理性認知的過程。這個過程能使學生從感性思維突破到抽象的理性思維，達到一種質的飛躍。教師提供給學生大量的教學模型，能讓學生充分感受三維空間形象向二維平面圖形的轉變過程，更好地掌握不同位置的線、面的投影特征，更好地掌握正投影法的投影規律，從而更好地促進學生空間想象能力和思維能力的提高。

在利用教學模型和掛圖的同時，教師還可以利用AutoCAD、Solidworks、Internet等手段幫助學生學習機械制圖。如利用AutoCAD和Solidworks制作2D和3D模型，將2D圖形和3D圖形在多個窗口同時演示;采用自由旋轉觀察形體的六個方位表面的連接關系;采取局部或整體縮放觀察細節處的結構特征等。AutoCAD和Solidworks演示能很好地激發學生的識圖興趣，逐步增加他們對視圖中線框的感性認識，幫助學生實現從二維平面向三維立體的轉換。

另外，教師利用Internet，可以收集大量機械零件、機械設備的三維圖形或三維動畫，為學生學習機械制圖，提高空間想象能力和形象思維能力做好充足的表象儲備。

三、通過補畫第三視圖，強化空間想象能力和形象思維能力的訓練。

通過觀看教學模型，繪制二維平面圖形，是三維空間形象向二維平面圖形的轉變過程，也是從感性思維到理性思維的過程。經過一定數量的繪圖練習，學生能夠獲得一定的空間想象能力和形象思維能力。而通過兩張視圖，補畫第三視圖，則是一個二維平面圖形向三維空間形象的轉變過程，因為要把第三視圖正確繪制出來，學生必須利用兩張視圖把物體的三維空間形象想象出來。這是提高學生空間想象能力和形象思維能力非常有效的訓練方式，但也是難度最大的。剛開始這類訓練的時候，很多學生感覺不適應。因此在開始時，筆者通過輔以一定的三維圖形來降低學習難度，幫助學生實現二維平面圖形向三維空間形象的轉換。同時，更多地利用正投影理論，通過線面分析法和形體分析法，幫助學生進行分析、綜合、記憶、學習，最后繪制出正確的第三視圖。在經過一段時間的訓練以后，逐漸降低學生對三維圖形的依賴性，直到最后能夠不依靠三維圖形，把第三視圖繪制出來。在補畫第三視圖過程中，學生一定要耐心細致，不急不躁，對個別空間想象能力比較弱的學生，教師要采取個別輔導的方式，保證其不掉隊。通過反復的艱苦練習，學生的空間想象能力和形象思維能力一般都能得到很大的提高。

四、在機械制圖教學中，學生創造性思維能力的培養。

隨著社會的發展進步，勞動力市場對勞動本體的素質要求也越來越高，不僅要求勞動本體有較強的專業技能，而且要求他們有科學的思維和行為方法能力，具有新穎地、獨創地、靈活地解決問題的能力，即有創造性思維能力。創造性思維能力是人類思維的高級過程，是人類意識發展水平的標志，它是發散性思維與聚合性思維活動相結合的產物。創造性思維是在一般思維的基礎上發展起來的，它是后天培養與訓練的結果。培養學生的創造性思維能力，是教育的最終目標。在機械制圖的教學中，筆者主要通過以下幾種方法來培養學生的創造性思維能力。

1.一題多解法。只給出一張視圖，讓學生利用記憶表象、想象表象，通過創造性想象，畫出其余兩張視圖。由于只有一張視圖，因此符合這張視圖條件的實際三維空間物體是多種多樣的，其答案是不確定的，學生可以不受固定思維的約束，自由想象，得出自己的具有獨創性的結論，從而培養發散性思維能力。

2.局部改變法。在已有的事物屬性中，改變其局部，即為創造。在機械制圖中，筆者通過改變某一張視圖的線段位置或線型，讓學生更改另外兩張視圖，來培養學生分析、判斷、推理、比較的能力，培養學生的聚合思維能力。

機械制圖課程的教學不僅要使學生掌握該課程的相關知識，更重要的使學生獲得空間想象能力、形象思維能力和創造性思維能力等各種能力。只有以“能力為本位”的教學，才能培養出滿足社會需求的合格技術人才。

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