論機械制圖中如何培養學生的空間想象能力

摘 要:機械制圖是一門培養學生具有一定的繪圖和看圖能力的技術基礎課。在學習中必須邊學、邊想、邊分析，還要多畫、多識圖，這就要求學生具有一定的空間想像能力。在《機械制圖》教學中培養學生的空間想象力是非常重要的。在分析空間想象的特點的基礎上提出了學生空間想象力的培養方法。

關鍵詞:機械制圖;空間想象力;培養

中圖分類號:G4

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)17-0297-02

《機械制圖》是一門培養學生繪圖、讀圖的課程，需要實現平面圖形和空間物體的相互轉換的課程，既有抽象的投影理論又有很強的實踐性。因此學生空間想象力的培養是《機械制圖》教學的一項重要

任務。

1 培養空間想象力的重要性

《機械制圖》課程是通過正投影原理研究空間到平面(繪圖)和平面到空間(讀圖)相互轉化的關系、規律和方法。而讀圖和繪圖都離不開空間想象，都離不開對空間物體的分析與表達。只有不斷地通過由物到圖、由圖到物的反復實踐，逐步提高空間想象力和空間分析能力，才能掌握投影理論及其應用。學習該課程的主要目的就是培養學生較強的空間想象能力、空間分析能力和熟練的繪圖、讀圖技能。

“想象”不是簡單地再現以往已經感知過的形象，而是在人腦中對已有表象進行加工改造而創造新形象的過程。這里所說的“空間想象”是指工程技術領域對空間形體或幾何元素的形狀、大小、方位及深度等的想象。

在讀圖和繪圖的過程中，人們進行著復雜的心理活動。讀圖時，人們根據圖中視圖、尺寸和其他符號、文字對物體形狀、大小的描述和示意，想象物體的空間形象，這是再造想象。設計繪制產品圖紙時，人們對已有的表象進行選擇、加工、改造，獨立地創造出新的形象，這是創造想象。在繪圖和讀圖過程中，需要邊畫邊想，邊想邊畫，或者邊看邊想，邊想邊看，使想象的形體逐步具體、完善、清晰起來，在這當中需要運用形象思維和抽象思維。

2 培養空間想象力的方法

培養學生空間想象能力的方法很多，但無論用何種方法，都要注意夯實制圖知識基礎，熟練掌握基本技能，養成細致認真的工作作風和態度，并結合學生實際情況選擇適用的培養方法。

2.1 情境教學法，激發創新思維，培養學生的空間想像力

思維通常是由問題情境產生的，而且以解決問題為目的。教師在傳授知識的過程中，不能簡單地直接向學生灌輸，而應該不斷提出問題，為學生創設問題情境，從而喚起學生的思維，激發其內動力，讓學生進入問題探索者的角色，真正參與到學習活動中，從而達到掌握知識、訓練思維能力的目的。《機械制圖》這門課程的精髓就是正投影理論。空間幾何形體是由點、線、面等幾何元素構成，因此空間幾何形體的投影可轉化為點、線、面的投影。在明了正投影的基本概念的基礎上，通過對基本體、組合體及零件的大量觀察與繪圖練習，實施由淺入深、由簡到繁地多看、多畫、多想的教學策略，便能使學生對空間與平面的轉換有更加深入的認識，從而逐步提高學生的空間想象能力。因此，使用情境教學方法首先要創設問題情境。老師根據教學內容和學生所掌握的程度，在課堂上向學生提出一些啟迪思維的問題，問題要“半生不熟”、“高而可攀”。在教師的啟發誘導下，通過討論的形式解決問題，這樣既可以活躍課堂氣氛，又可以調動學生的主動性和積極性，激發學生的學習興趣，并可培養學生的創造性思維。例如老師給出某個機件后提問: 為了表達機件上的結構，怎樣選擇視圖更合理?這個問題提出后，立即引起了爭論，經過激烈的討論分析，最后總結各自特點，從而得出最佳的表達方案，通過這樣的討論，讓學生更加明確各種表達方式的特點和用處。

2.2 采用直觀教學，提高感性認識，培養學生的空間想像力

直觀教學就是利用一些實物、模型來啟發學生思維的一種方法。感性認識是空間想象力形成和發展的基礎，課堂中通過對模型、實物的觀察、分析，學生在頭腦中建立起空間的感性認識，形成空間骨架，進而再抽象為空間形體的平面圖形。在看圖時，由“圖”想到“面”，由“面”想到“體”，從而形成“一圖為一體”的概念，這樣學生在思維中存儲的立體信息多了，空間思維能力也隨之增強了。

創設直觀情境，使學生在看得見、摸得著的情境之中留下深刻印象，引發學生更深入地思考，例如“點的投影特性”這部分內容很抽象，學生學起來感覺到很吃力。特別是對點的距離比較，學生很難理解，為了解決這一難題，在講授這部分內容時，可用桌面模型展示給學生看，讓學生觀察幾個頂點，然后再將這幾個頂點投影，進行比較。這樣學生理解起來就容易多了，收到了良好的教學效果。在課堂上充分利用直觀教具，還能幫助學生形成和提高空間想象能力。如在講三視圖的概念、投影規律時，用紙板自制的三投影面體系演示展開過程從而得出投影規律。在講圓柱的截交線時，用實物蘿卜進行切割演示，邊切割邊分析，與后面的重點講授相結合，能極大地提高教學的效率和學生的學習興趣，以達到降低教學難度的目的。

2.3 學、練、畫立體圖有助于空間想像力的培養

立體圖是發展空間想像力的關鍵，而立體圖最大的優點是直觀，能在二維平面中反映三維形體，可以幫助學生增強思維能力。對初學者來說，因其知識結構的差距，幾乎沒有什么空間概念，但他們能憑借自己的直覺識別一些簡單的立體圖，如長方體、正方體、圓柱體等。針對這一特點，帶領學生畫基本體的立體圖，進而畫出棱柱體、圓錐體等基本體。這樣通過線條的變化，對各種基本幾何體的輪廓有所了解，初步樹立了空間概念。在此基礎上逐步深入，引導學生畫一些復雜的圖形，通過對學生直觀感覺的引導，大大激發了學生的學習興趣，避免了單純理論知識的晦澀難懂，消除了對制圖的畏難情緒。

2.4 加強實踐環節，提高動手能力

機械制圖是一門實踐性很強的課程，在教學中重視實踐環節，不但能激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，而且可以提高學生的動手能力，培養空間想象力。如“直線的投影特性”在講授這部分內容時，讓學生對桌面上的棱線、對角線進行觀察，作圖，進而認識到直線的投影特性，即真實性、積聚性、收縮性。這樣既能使學生對直線的投影有很直觀的認識，又能對直線投影特性有較深刻的理解。或者讓學生親自做一些模型并按要求繪制各種視圖，或者帶領學生到實習點，對機器進行拆裝并對零件進行測繪，然后再畫出圖紙。這樣，極富情趣的實踐過程充分調動了學生探求知識的積極性和創造性，在做中學，在樂中學，空間想象能力和空間分析能力必會得到較大提高。

2.5 運用多媒體技術及制圖軟件教學，拓展知識層面

多媒體教學課件的三維動畫可以清晰、直觀地表達出每個形體的形成過程及其形狀和投影的關系。而AutoCAD等制圖軟件在制圖過程中更能給學生帶來空間感受，二維圖形與三維立體間的轉化關系更為直觀、生動。這些技術的應用，可大大激發學生追求高新知識的興趣，拓展知識的深度和廣度，使學生在二維和三維空間反復思索加深印象，非常有助于培養空間想象力。

總之，空間想像力的培養不是一朝一夕的事。在教學過程中講練結合，以循序漸進的方式進行培養，可以使每一個學生頭腦中樹立起一座“空間骨架”，逐步增強學生的空間想像能力。

參考文獻

[1]夏華生.機械制圖[M].北京:高等教育出版社，2004.

[2]劉琦.教育心理學[M].北京:高等教育出版社，2005.