利用計算機繪圖軟件提高學(xué)生空間幾何體構(gòu)建能力的教學(xué)探索

張紅

【摘要】《機械制圖》是一門有著自身系統(tǒng)理論的實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是工程界的技術(shù)語言。在教育教學(xué)環(huán)節(jié)中除了要讓學(xué)生掌握其基本知識和基本技能外，還應(yīng)該運用多種教學(xué)手段培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力和空間想象能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】機械制圖；空間思維能力；空間想象能力；培養(yǎng)

《機械制圖》作為一門實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課，它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的繪制和識讀機械圖樣的能力、空間想象和思維能力以及繪圖的實際技能，它要求學(xué)生有較強的空間想象能力。而就目前現(xiàn)狀而言，在校學(xué)生幾乎從沒接觸過機械零件加工，他們的空間想象能力較弱，因此，在制圖教學(xué)中必須借助大量的實物模型來進行輔助教學(xué)，用以提高學(xué)生的空間想象能力。在實際的操作中，但由于受到多種因素的限制，教師只能選擇到教材中極少部分的零件模型，即便是這樣，演示中位于后排的學(xué)生也看不清。為此，如果使用計算機繪圖軟件在電腦中進行建模，并在教學(xué)中利用多媒體手段運用起來，效果會很好。

一、空間思維能力的培養(yǎng)

所謂空間思維能力，就是在觀察獲得感性認識的過程中對空間問題運用分析和歸納等方法，取得對事物本質(zhì)的規(guī)律性的認識能力。空間思維能力在機械制圖的學(xué)習(xí)中有著重要的作用，它是本課程學(xué)習(xí)的基本要求之一。在教學(xué)法過程中，對于空間思維能力的培養(yǎng)，我們可以采用啟發(fā)式教學(xué)法。以下是我在教學(xué)研究中進行空間思維能力培養(yǎng)采用的幾個過程。

（一）培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

所謂培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，就是培養(yǎng)學(xué)生深入而正確地認識各種空間物體特點的能力。這里所說的觀察能力就是能夠?qū)⒖臻g的物體形象抽象成是由若干個基本形體構(gòu)成的能力，以及將基本形體抽象成由若干個點、線、面組成的能力。這就要求學(xué)生對于點、線、面的特性以及基本形體的結(jié)構(gòu)特性有正確的認識。在培養(yǎng)學(xué)生觀察力時，運用計算機繪圖軟件制作出相應(yīng)的三維立體模型，然后請學(xué)生根據(jù)“三維立體模型”畫出它們的投影三視圖；或教師先畫出物體的三視圖，然后請學(xué)生畫出它的三維立體模型。教學(xué)過程中教師要做到有目的、有要求、有步驟、有指導(dǎo)地讓學(xué)生深入實際，接觸客觀事物，在實踐中掌握觀察物體的方法。在這一過程中要示學(xué)生必須做到：

（1）仔細觀察各類基本形體，清楚構(gòu)成這些基本形體的點、線、面，及各自的特點。

（2）認真觀察組合體，了解各類組合體的形成規(guī)律。

（二）培養(yǎng)學(xué)生對空間物體的形象和它們各自的投影形象的記憶能力

法國大文豪伏爾泰則說：“人，如果沒有記憶，就無法發(fā)明創(chuàng)造和聯(lián)想”。機械制圖被喻為工程界的“技術(shù)語言”，就應(yīng)該有著自己的“詞匯”和“詞組”，如果我們把基本體視圖視為是“詞匯”那么組合體視圖便是“詞組”，如果能在理解的基礎(chǔ)上，通過反復(fù)識記在腦海中儲存人大量基本形體和組合體的圖形特征和它們所反映的空間物體特性，能弄清圖與物之間的特征及其聯(lián)系，那么就算是具有一定的空間想象能力了。在教學(xué)過程中，我會對學(xué)生強調(diào)幾點：

（1）反復(fù)強調(diào)記憶基本體形象特征的重要性，并逐個階段提出需要識記的具體目標(biāo)。

（2）對基本體投影形象特征和基本體空間形象特征的識記必須在理解的基礎(chǔ)上進行。

（3）要有計劃有安排的識記一些簡單的物體空間形象，這點就好比是記英語單詞一樣。

（三）充分利用計算機技術(shù)加強直觀性教學(xué)

在機械制圖課程的教學(xué)中，教師可利用計算機繪圖軟件的建模功能，加強直觀性教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生由物到圖，由圖到物進行多次的轉(zhuǎn)換訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和思維能力。

操作中發(fā)現(xiàn)：借助計算機繪圖軟件進行建模，不管形體有多復(fù)雜，數(shù)量有多少，都能方便迅速地進行制作。制作后的這些形體，都能表達組合體的組合形式和各個面、線的實際形狀以及各部分的連接關(guān)系；還能對局部或整體進行自由縮放，從而使學(xué)生看清重點部分或細小結(jié)構(gòu)的形狀；還可以通過自由旋轉(zhuǎn)實體，看清楚前后、左右、上下六個方位上表面的連接關(guān)系，再使用“三維視圖”確定看圖方向，逐一分析視圖情況，然后畫出三視圖。這樣一來，我們等于在學(xué)生的頭腦中建立了一座二維視圖和三維實物模型之間互通的橋梁。通過計算機繪圖軟件的三維建模，幫助學(xué)生實現(xiàn)了從二維到三維的轉(zhuǎn)換，充分發(fā)揮了學(xué)生的空間想象能力，學(xué)生就能應(yīng)用線面分析法和形體分析法去獨立分析視圖、讀懂視圖了。因此，學(xué)生會覺得制圖課程比以前生動了許多，容易了許多，學(xué)習(xí)興趣也提高了許多。

二、空間想象能力的培養(yǎng)

所謂空間想象能力，就是指人們對客觀事物空間形式進行抽象思維的能力，它是以人的大腦中的過去感知作為基礎(chǔ)，對看不見的事物能夠想出主體形象的能力。而在《機械制圖》的學(xué)習(xí)中，空間想象能力的高低決定著繪圖、識圖、創(chuàng)新的能力。它是人們進行機械改革和改造所必須具備的條件之一。

對空間想象能力的培養(yǎng)不是一下子就能培養(yǎng)出來的，要有一個漸進的過程，一個由簡單到復(fù)雜的積累過程，要經(jīng)歷一個由淺入深的飛躍，最終實現(xiàn)舉一反三，真正形成一種能力。這就要通過反復(fù)和大量的“物轉(zhuǎn)圖”和“圖轉(zhuǎn)物”的訓(xùn)練。這一過程中就要求學(xué)生能夠靜下來，認真的多做練習(xí)。于是我會在教學(xué)中給他們布置相應(yīng)的任務(wù)，以提高他們的識圖能力，培養(yǎng)和提高他們的空間想象和思維能力。

總之，空間思維能力和空間想象能力在《機械制圖》的學(xué)習(xí)和實踐中起著決定性的作用，培養(yǎng)這方面的能力是教學(xué)中需要進一步探討的問題，我們只有在機械制圖課中注重教學(xué)方法，正確運用教具，重視教學(xué)實踐，才能把枯燥、抽象的制圖課講的直觀、生動，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的空間想象和思維能力。以適應(yīng)飛速發(fā)展的現(xiàn)代化科技。