工科學生立體思維能力薄弱的原因分析

陳柯 馮羽

【摘要】立體思維能力是工科學生進行設計創作、工程圖繪制以及施工圖讀圖等專業素質的基礎性素質，在學生專業課程學習中發揮著重要的作用，然而目前有眾多工科學生在學習中的立體思維能力有所欠缺，對其專業課程的學習造成了障礙，因此如何幫助工科生提高立體思維能力的問題研究十分重要。本文針對工科生立體思維能力薄弱的原因進行了研究，并重點分析了學生自身的原因以及教學對學生立體思維能力的影響，對提高工科學生立體思維能力具有一定參考價值。

【關鍵詞】工科學生 ?立體思維 ?薄弱 ?原因

【基金項目】課題項目名稱：《培養工科學生立體思維能力課程模塊探索》，項目編號：17BZ056，立項單位：西安建筑科技大學華清學院。

【中圖分類號】G64 ? ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）43-0213-02

引言

立體思維能力是進行設計創作、工程圖繪制以及施工圖讀圖等專業素質培養的基礎，對于工科學生而言，掌握良好的立體思維能力對其專業課程學習至關重要。但由于現在工科學生的立體思維能力普遍不高，使其對許多課程的理解造成了障礙，因而立體空間思維的培養成為了使學生更好掌握專業課程的基礎性能力[1]。從學生角度來講，要認識到立體思維能力的重要性，并找出立體思維能力薄弱的原因，對自己的立體思維能力進行訓練和提升，使自己更好地對工程圖學等專業課程進行理解和掌握。另一方面，從學校和教師角度來講，深入研究學生立體思維能力薄弱的根源十分重要，并針對造成學生立體思維能力薄弱的原因進行教學方法和內容上的調整，使學生對空間的想象能力增強，從而真正理解和掌握相關課程[2]。本文針對工科學生立體思維能力薄弱的原因進行了詳細的分析，并主要從學生自身以及學校和教師教育等角度進行了剖析。

1.立體思維的概述

基本的立體思維能力一般來講包括圖形記憶、形象記憶、圖形搜索以及圖形推理等多種空間能力，立體思維能力是針對空間中的相關問題進行研究，通過對其中問題進行分析推理以及幾何認定等來獲得空間事物的本質。立體思維既包括了立體邏輯思維能力又包括了立體形象思維能力[3]。其中立體形象思維能力是對形象作為對象的一種整體性思維能力，通常需要以一定的經驗為基礎，并且依賴于人類的感覺和知覺。邏輯思維使人類將對象與各種現象之間的關聯進行提取，并對相應的屬性進行分門別類，從而找出事物的規律以及本質特征。工科學生在專業課學習過程中時常會用到立體思維能力，例如，在進行建筑學相關課程的學習時，經常需要借助二維圖形進行三維圖形的構建，這便是一種立體抽象思維能力以及立體想象能力，因此立體思維能力是工科學生必備的基礎性能力之一。

2.工科學生立體思維能力薄弱原因

在工科學生學習過程中，立體思維能力薄弱會造成對平面圖形和立體圖形的轉換能力不足，使學生不能對專業課程進行深入理解和靈活應用[4]。因此為了全面提高工科學生的專業課程理解能力，首先要對其立體思維能力薄弱的原因進行分析。

2.1立體思維知識結構缺乏廣博性

學生在學習過程中，通常更擅長對理論知識進行記憶和推導，而對于空間立體部分等需要立體思維能力的部分掌握相對困難，從學生角度來說，對立體思維的知識結構理解不夠全面，缺乏廣博性。從詞語角度來分析立體思維，立體即為空間，通過對物體的測量和描述中進行抽象提取，對物體的描述可能包括物體位置、形狀以及運動的方向等多種特性，這些物體的大小形狀以及方向位置等可以稱作物體的空間形式。在認識到物體的空間形式后還需進行思維想象，即利用大腦中收集的物體狀態為基礎進行想象，以構建新形象的一系列心理活動。因此，想要培養良好的立體思維能力，首先要對立體思維知識結構進行更廣博的理解。

2.2對立體思維整體認識傾向片面

立體思維能力是工科學生專業課學習的基礎，但從另一方面來說，立體思維的培養不僅有利于自然科學的學習，也是多種社會科學研究所必要的思維能力。學生通常將立體思維與某種課程學習直接相聯系，卻忽視了立體思維能力對自己發展的多種影響。研究表明立體思維能力是學生學業成就的重要影響因素之一，并且曾有心理學家指出視覺空間智能可以作為一種人類的智力，這種智力相對其他種類的智力而言相對獨立，使人可以合理的進行思考、行動以及應對困境。還有學者指出，立體思維是任何生物生存的必要條件之一。可以看出，立體思維能力的培養，不僅可以提高工科相關專業課程的學習成績，更會使學生一生受益匪淺，而學生對立體思維的認識通常過于片面，不能全面重視對立體思維進行培養。

2.3對空間概念理解缺乏常態化聯系

在學習過程中，通常要求學生在所學理論方法的指導下進行聯想和與實際理論的結合，再通過想象能力來得到同時符合理論要求和實際要求的空間實體。對于一般的工科學生來說，所接觸的圖樣往往是陌生的圖樣，由于缺乏工程設計、制造方面的實踐經驗，并且對空間概念的理解不充分，因而在聯想和想象方面具有較大的難度，并且很難將平面圖形和與之相對應的空間實體聯系起來。

2.4對平面延展為立體的能力不足

一般來講，學生習慣于將立體轉化為平面，而對于平面延展為立體的能力卻有所欠缺。以工程圖學為例，該學科通常以三維立體圖形作為研究對象，用正投影的理論來解決高位空間的低維表達問題，即將三維立體問題和二維平面問題進行相互轉化和解決。在教學過程中，通常遵循點-線-面-體的學習模式，看似為由易到難的進行學習，然而對于初次接觸課程的學生來說并非如此，由于學生對平面延展為立體的能力有待提高，因而這種學習模式是一種從抽象到具體的學習，接受起來困難較大，易對學生產生心理上的障礙，產生畏難情緒。因此，學生對由二維到三維的轉換能力薄弱限制了其立體思維的發展。

2.5忽視想象力和創造力的自我提升

在發揮立體思維能力的過程中，離不開學生的想象力和創造力。人類出生便具有一定的思維能力，其中就包括形象思維能力。這種能力會隨著人的成長而不斷增長，增長的關鍵在于如何發掘這種潛力，并使它上升到更高的層次。工科學生在學習中，一般更注重理論的理解，而對于想象力和創造力的培養方面相對欠缺。立體思維需要將二維平面和三維平面進行轉化和聯系，在掌握了基本的識圖能力后，更重要的是想象能力，具有良好的想象力才能做到將抽象問題具體化研究。因此，從學生角度而言，自身的想象力和創造力是發揮立體思維能力的關鍵因素。

3.教學對學生立體思維能力的影響

工科學生的立體思維能力薄弱的原因除了學生自身原因之外，同樣離不開教學對學生立體思維培養的影響。掌握了適當的教育方法才能使學生不斷在學習中提高自己的邏輯思維能力以及想象能力，從而不斷提升自己的立體思維能力。

3.1教學內容先進性對學生立體思維能力的影響

傳統教學往往重視對學生基本理論知識的講授以及公式的推導，使學生在理論知識掌握方面較為扎實，而在空間想象能力上有所不足，當涉及到進行空間想象時，更多的需要學生發揮自己的立體思維能力，而不和理論部分一樣有章可循。對于學生來講，往往缺乏立體思維能力的培養和空間想象的訓練，并且學生天生的立體思維能力也各不相同，因此，在設計立體思維的課程學習上會自然遇到較大的困難。學生立體思維能力薄弱和教育過程中缺少關于立體思維的訓練息息相關，培養學生的空間想象能力應該成為教師教學的重要任務之一。在教學過程中，不僅應當只是提到立體思維這個名詞，更多的應當進行相關的訓練和空間想象方法的分析，把握其中的規律，加強對學生的訓練，這樣才可以使部分想象能力較為薄弱的同學也得到立體思維能力的提高，將思維方法教育融入到更具有先進性的教學內容中有利于對學生的立體思維能力進行后天培養。

3.2 教學手段多樣性對學生立體思維能力的影響

立體思維涉及二維和三維的相互轉化，有些空間想象能力較差的同學只根據教師的語言描述很難做到在頭腦中進行圖像的構建，因此在涉及到立體思維的課程學習中，只采用傳統的講授式教學很難提高學生的立體思維能力。只有多利用多媒體等更直觀的教學手段，對教學素材進行豐富化和實際化，才能將抽象的概念為學生做到具體化，便于輔助學生進行立體思維的訓練，此外，還可以調動學生的學習積極性，克服對抽象概念的畏難情緒，使學生更好地完成對抽象物體再生、組合和改造的隨意性想象，培養出更加靈活開放的立體思維。除了多媒體教學外還能多借助于教學工具，使學生將抽象概念和實物進行聯系，加強學生腦海中二維平面和三維立體的關聯性。

3.3 強化思維聯系對學生立體思維能力的影響

合理的教學方法可以培養學生的立體思維能力，并且加強學生的邏輯思維能力和想象能力。因此教學過程中必須強化學生的思維聯系能力，做到啟發式的教學，使學生在啟發下可以將二維平面與三維立體建立起良好的關聯性，正確認識其中的關聯要素及規律，做到舉一反三的立體性思維。由于多數學生對于所學知識比較陌生，教學過程中教師需要引導學生進行直觀概念和抽象概念進行聯系對比分析，使學生能夠主動構建腦海中的實體模型，從而養成自發發揮空間想象能力的學習習慣。

總結

工科學生的立體思維能力是學習諸多專業課程的基礎性能力，然而大多數學生對于抽象的立體化想象具有畏難情緒，本文從學生自身以及教師教學兩個方面對目前工科生立體思維能力薄弱的現象進行了原因的分析。因此，為了提升學生的立體思維能力，要從學生自身做到重視空間想象能力以及邏輯思維能力的培養并積極主動加強相關聯系，同時學校教學過程也應加強對學生立體思維能力的訓練，使學生在掌握理論知識的同時能夠不斷提高自己的立體思維能力，從而促進相關課程的學習，并提升學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]盧福德，王超良.培養學生立體思維能力的實踐[J].物理通報，2008（5）：23-27.

[2]姚桂玲.工程制圖CAD教學中學生立體思維能力的培養[J].職教論壇，2011（35）：65-66.

[3]周桂平.興趣·空間想象力·立體思維能力——淺析“機械制圖”教學法[J].交通職業教育，2008（3）：11-12.

[4]李淑玲.充分調動學生立體思維能力突破工程制圖課程教學難點[J].理論觀察， 2011（1）：144-145.

作者簡介：

陳柯（1989.12-），漢族，陜西咸陽人，西安建筑科技大學華清學院講師，碩士研究生，研究方向：建筑空間。