提高空間想象能力，開(kāi)啟制圖教學(xué)大門

陳秀霞

摘要：《機(jī)械制圖》它主要培養(yǎng)學(xué)生看圖、畫圖、空間想象和應(yīng)用的能力。而職專生素質(zhì)普遍較差，缺乏空間想象力和形象思維。結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為要提高學(xué)生學(xué)習(xí)制圖的興趣和能力，應(yīng)從提高空間想象能力入手。

關(guān)鍵詞：空間想象能力提高機(jī)械制圖教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0189-02

我們知道在機(jī)械行業(yè)，平時(shí)工廠里加工零件都是憑借圖紙作為依據(jù)的，眼睛看到的是平面圖形，而事實(shí)上零件是立體的。所以我們需要去思考零件的具體形狀、各部分的位置關(guān)系等，這種思維就是空間想象。根據(jù)要求在機(jī)械制圖教學(xué)中對(duì)學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)要求：（1）對(duì)基本幾何圖形非常熟悉，能正確畫圖；（2）能反映并思考事物的空間形狀、數(shù)量關(guān)系及位置關(guān)系；（3）有熟練的識(shí)圖能力，能從復(fù)雜的圖形中區(qū)分出基本圖形。弄清了制圖教學(xué)的目標(biāo)和空間想象力的培養(yǎng)方向，我們還應(yīng)明白職專生素質(zhì)普遍較差，缺乏空間想象力和形象思維，學(xué)生視制圖為天書，普遍不愿學(xué)。筆者通過(guò)自己多年的教學(xué)體會(huì)，認(rèn)為要改變這種現(xiàn)狀，我們應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)著手提高學(xué)生的空間想象能力。

1首先要培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念

空間想象能力的基礎(chǔ)是空間觀念，而空間觀念基于我們對(duì)所生活的現(xiàn)實(shí)世界的直接感知和認(rèn)識(shí)，所以應(yīng)幫助學(xué)生把具體現(xiàn)實(shí)空間和抽象空間概念統(tǒng)一起來(lái)，培養(yǎng)發(fā)展空間觀念。具體措施有如下幾個(gè)方面。

（1）加強(qiáng)制圖教學(xué)和實(shí)物的聯(lián)系以培養(yǎng)空間觀念。

在課堂上應(yīng)盡量多的利用實(shí)物模型，采用直觀教學(xué)使那些抽象的理論性的東西變得更加具體，感性，直觀。例如：在講到三投影面體系的生成和展開(kāi)，基本視圖的六個(gè)投影面時(shí)可以利用粉筆盒拆開(kāi)演示；在講到點(diǎn)、線、面投影時(shí)，可以把黑板面、地面、墻面看成三面投影體系，把三角板、粉筆等實(shí)物作為點(diǎn)、線、面等幾何要素放置其中，并擺出各種空間位置，讓學(xué)生觀察其投影效果，并通過(guò)自己的觀察分析，畫出它們的三面投影。這種以常見(jiàn)事物為例，通過(guò)眼、手、腦并用使學(xué)生看得見(jiàn)，摸得著，有身臨其境的感覺(jué)。經(jīng)常通過(guò)這樣的鍛煉從而讓學(xué)生的空間觀念得到提高。

（2）給學(xué)生動(dòng)手操作，實(shí)踐活動(dòng)的機(jī)會(huì)，以發(fā)展空間觀念。

通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和制作一些模型，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力是一項(xiàng)非常有益的活動(dòng)。模型的制作應(yīng)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，這既能用以幫助想象，又能提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，一舉兩得。比如用作業(yè)紙或用橡皮擦制作一些長(zhǎng)方體或正方體，并可進(jìn)行切割，疊加等，通過(guò)觀察模型中的點(diǎn)、線、面之間的位置關(guān)系，逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)空間觀念的感知，進(jìn)而提高對(duì)空間圖形的想象力和識(shí)別能力。

2培養(yǎng)學(xué)生由模型出發(fā)的空間想象能力

比如先觀察簡(jiǎn)單模型—— 基本幾何體，仔細(xì)觀察其形狀后，閉上眼睛，在腦海里想象出它的樣子，用不同幾何體反復(fù)練習(xí)；接著拿起基本幾何體，擺好一個(gè)位置不動(dòng)，再?gòu)纳舷虑昂笞笥伊鶄€(gè)方向觀察其形狀，然后閉上眼睛，在腦海中想象從各個(gè)方向看過(guò)去時(shí)幾何體的不同形狀，也就是想象各個(gè)面的形狀，并讓學(xué)生延伸想象看不見(jiàn)的部分，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力.用不同幾何體練習(xí)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜；然后把基本幾何體置于投影空間（可用教室的墻和地面作為投影空間模型），閉上眼睛，連同投影空間、平行光線一起想象，平行光線從上往下投射，從前往后投射，從左往右投射，得到的平面圖形是什么樣子。用以上方法，從簡(jiǎn)單模型到復(fù)雜模型（也可用身邊的各種物體或機(jī)械零件）反復(fù)練習(xí)，這對(duì)培養(yǎng)空間想象能力十分有利。

但是筆者也認(rèn)為在教學(xué)過(guò)程中使用模型并不是最終目的，過(guò)分依賴于模型的使用可能會(huì)引起不良后果。在剛接觸視圖時(shí)，借助各種模型幫助學(xué)生理解圖形是非常有益的，但這種模型的直觀性應(yīng)逐步讓位于圖形的“直觀性”，否則會(huì)阻礙空間想象力的進(jìn)一步發(fā)展。

3加強(qiáng)學(xué)生作圖能力以提高空間想象能力

重視作圖的教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在教學(xué)過(guò)程中如果注意先通過(guò)模型演示，利用長(zhǎng)對(duì)正、高平齊、寬相等的投影原理并根據(jù)模型畫出圖形，再由圖形想象空間形狀和位置。或者在大腦中構(gòu)思圖形，依據(jù)視圖所表達(dá)的形狀畫出軸測(cè)圖。只有經(jīng)過(guò)這樣不斷的訓(xùn)練才能提高空間想象能力。通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)識(shí)到多做類似下面的練習(xí)，對(duì)提高學(xué)生空間想象力有事半功倍的效果。試想象三棱錐S—ABC中（如圖1）：

（1）各頂點(diǎn)在三視圖中的投影在哪里？

（2）SAB面上任一點(diǎn)如D在三視圖中的投影在哪里？

（3）線SA、SB、SC、AB、BC、CA在三視圖中的投影在哪里？

（4）若用一個(gè)截面去截三棱錐S—ABC，則截?cái)嗝嬖谌晥D中的投影是什么樣？

（5）在上題中若截面的方向改變，則截?cái)嗝嬖谌晥D中的投影又是怎樣？

很多學(xué)生認(rèn)為這個(gè)題目有一定的難度，但是只要他們緊緊圍繞投影原理努力鉆研，都會(huì)對(duì)作圖有不同程度的理解和體會(huì)；還有經(jīng)常做一些把三視圖中的遺漏線補(bǔ)充完整的題目也會(huì)對(duì)作圖能力的提高有很好的作用，從而空間想象能力也會(huì)在這潛移默化中不斷提高。

4培養(yǎng)學(xué)生看圖的能力

看圖主要是培養(yǎng)學(xué)生由直觀圖出發(fā)的空間想象能力，它和作圖是兩個(gè)互逆的過(guò)程，它們都要通過(guò)空間想象力來(lái)完成。這一過(guò)程要分兩步練習(xí)：第一步是先根據(jù)平面圖找模型，再依據(jù)模型反過(guò)來(lái)想平面圖。特別是相似的圖形或一圖多解的題目要多做練習(xí)。當(dāng)?shù)谝徊竭_(dá)到一定熟練程度之后，便實(shí)施了第二步，即直接根據(jù)三視圖出發(fā)進(jìn)行空間圖形（體）的直觀形象的想象。這里也先從簡(jiǎn)單的基本幾何體出發(fā)，主視圖是物體從前面往后面投射得到的形狀，俯視圖是物體從上往下投射得到的形狀，左視圖是物體從左往右投射得到的形狀，綜合起來(lái)，就可想象出幾何體的立體形狀了。在上課時(shí)筆者一般是先從正方體這一基本幾何體進(jìn)行練習(xí)，從而逐漸過(guò)渡到較復(fù)雜的圖形。這樣循序漸進(jìn)地練習(xí)也符合學(xué)生的心理，對(duì)他們看圖能力的提高有很好的作用。對(duì)一些較復(fù)雜圖形我們可利用畫軸側(cè)草圖幫助理解。經(jīng)過(guò)這樣不斷的練習(xí)和鞏固，學(xué)生的空間想象能力就會(huì)不斷地提高。

5培養(yǎng)學(xué)生對(duì)空間圖形（體）的分解，組合和變形

將抽象問(wèn)題形象化的直覺(jué)能力是空間想象能力結(jié)構(gòu)中的最高層次，常被視為創(chuàng)造力之源。這一能力的實(shí)質(zhì)是對(duì)空間圖形中點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系與數(shù)量關(guān)系的認(rèn)識(shí)與想象。精選例題，精選練習(xí)，特別是相似圖形，一題多解的題目要引導(dǎo)學(xué)生大膽思考，深入探索，對(duì)提高學(xué)生這方面的能力十分重要。

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)作圖又為我們提供了一個(gè)很好平臺(tái)，我們可利用它做出圖形，并可對(duì)圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，作截面等，使學(xué)生更容易看圖。如用3D制作的三維動(dòng)畫，可以任意擺放物體的位置，并可將物體任意拆裝和組合，使學(xué)生對(duì)物體的結(jié)構(gòu)能一目了然。利用其中的正交和對(duì)象捕捉等手段，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握投影中的“長(zhǎng)對(duì)正，高平齊，寬相等”這一基本特性。借助現(xiàn)代化的教學(xué)工具，讓抽象的立體圖形變得更加直觀，從而使我們的教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果，有助于培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力。

以上培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力的五個(gè)過(guò)程也不是彼此孤立的，而是相互交錯(cuò)、相輔相成的。在每一個(gè)過(guò)程中，都要力求做好兩件工作：其一是對(duì)空間圖形中點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系的認(rèn)識(shí)與想象；其二是對(duì)空間圖形的直觀形象的想象。我們明白任何事物的變化發(fā)展都有其內(nèi)在規(guī)律，空間想象力的提高也是如此，它是逐級(jí)向上的，即有明顯的層次性。在平時(shí)的練習(xí)中我們應(yīng)緊緊以投影規(guī)律為依據(jù)，以基本幾何體為依托，這樣就會(huì)給空間想象力插上翱翔的翅膀，從而增加了學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的興趣和能力。

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