如何培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力

宋奎華

摘 要： 在中等職業(yè)教育中，機(jī)械制圖是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要是培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力和識圖能力，影響這兩方面能力的主要因素是空間想象能力。因此，在教學(xué)過程中要采取科學(xué)有效的方法培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，這一點(diǎn)在教學(xué)中要貫穿始終。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械制圖 空間想象能力 識圖技能

機(jī)械制圖是技工學(xué)校機(jī)械專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，與其他技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)課有密切的聯(lián)系，技術(shù)工人必須掌握識圖技能，具備空間想象能力是掌握識圖技能的前提和基礎(chǔ)，為了培養(yǎng)上述能力，在教學(xué)中可采取如下措施。

一、對學(xué)生加強(qiáng)基礎(chǔ)投影理論的學(xué)習(xí)和應(yīng)用

制圖課是用投影理論研究空間形體與平面圖形的相互關(guān)系和轉(zhuǎn)換的學(xué)科。將空間形體用平面圖形表示，這本身就是一個(gè)矛盾。初次接觸這一問題的學(xué)生，由于空間概念還沒建立起來，一般都會感到困難。而基礎(chǔ)投影理論則是空間形體與平面圖形相互轉(zhuǎn)換的紐帶，用基礎(chǔ)投影理論分析形體與圖形的能力，就成了制圖能力培養(yǎng)與形成的中心環(huán)節(jié)。

空間物體的形狀不管多么復(fù)雜，都可以看做是由若干個(gè)簡單形體經(jīng)若干次挖切或疊加而形成，而這些簡單形體又是由點(diǎn)線面等基本幾何元素組成的。因此，在學(xué)習(xí)過程中，要有目的地訓(xùn)練學(xué)生善于運(yùn)用形體分析和線面分析的方法，將空間形體分解為各種基本幾何體，再進(jìn)一步分解為面、線、點(diǎn)，然后按照基本投影規(guī)律轉(zhuǎn)換為平面圖形。反過來，使學(xué)生理解平面圖形上的點(diǎn)、線、面等幾何元素在空間形體上的具體位置和在投影體系中的相對位置及特點(diǎn)，并根據(jù)“長對正、高平齊、寬相等”的三等對應(yīng)關(guān)系，以及“量左右、比高低、分前后”的六向方位關(guān)系，找出各視圖的內(nèi)在聯(lián)系，從而想象出空間形體的形狀?？傊ㄟ^基礎(chǔ)投影理論的反復(fù)運(yùn)用，訓(xùn)練并培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和思維能力。

二、對學(xué)生加強(qiáng)“形”的儲存

要加強(qiáng)學(xué)生的空間概念，必須加強(qiáng)對空間形體的積累，在上課過程中采用實(shí)物模型教學(xué)，列舉生活中的實(shí)物，讓學(xué)生對“形”加以認(rèn)識，激勵(lì)他們積極地“觀察——思考，再觀察——再思考”，促使他們在大腦里對“形”有所記憶，形成表象，通過投影規(guī)律的運(yùn)用，利用三維投影體系引導(dǎo)學(xué)生先分析簡單物體的投影，觀察其投影效果，如此反復(fù)演示立體放在三維投影面中的投影過程，讓學(xué)生直接觀察由三維立體向二維平面轉(zhuǎn)化的過程，弄清轉(zhuǎn)化過程的本質(zhì)和原理，在大腦中建立起初步的空間概念。在此基礎(chǔ)上教師出示抽象的實(shí)物圖形，通過各種不同簡單立體的投影，還原物體的形狀，進(jìn)而加強(qiáng)學(xué)生的空間概念。其次，通過一定數(shù)量的練習(xí)，更進(jìn)一步鞏固對形體的立體形象的直觀記憶。再次，經(jīng)常讓學(xué)生觀察模型、實(shí)物和直觀圖，加強(qiáng)對形體的直觀印象和記憶，在思維中儲存一定的信息。如此這樣，立體信息儲存得越多，作圖時(shí)提取的立體形象越多，空間想象思維能力就越強(qiáng)。立體信息的積累和儲存過程是豐富學(xué)生感性認(rèn)識的過程，也是形象思維培養(yǎng)的過程。比如，在學(xué)習(xí)根據(jù)立體圖畫三視圖學(xué)習(xí)階段，除了讓學(xué)生完成習(xí)題集上的作業(yè)外，還要經(jīng)常拿出許多模型和立體圖，讓學(xué)生多觀察、多練習(xí)、多思考，這樣由簡單到復(fù)雜的形體見得多了，練得多了，想得多了，由立體到平面再由平面到立體的兩次轉(zhuǎn)變就會被學(xué)生熟練地掌握，也就是讓學(xué)生具有空間分析能力和想象能力。

三、使學(xué)生注重“位”的分析

要建立空間概念、培養(yǎng)空間想象能力，僅有“形”的想象是不夠的，還應(yīng)具有“位”的判斷，也就是說要處理好立體的形狀和方位兩者的關(guān)系。首先，在課程內(nèi)容和習(xí)題中，對幾何體的元素點(diǎn)、線、面的分析及幾何體表面上點(diǎn)的分析應(yīng)主要突出六向方位的分析，使學(xué)生在思維中逐漸搭起“空間架子”。比如，在介紹求基本幾何體表面上點(diǎn)的投影時(shí)，按照點(diǎn)的三面投影規(guī)律，就能很容易求得點(diǎn)的某一投影的位置。但是如果不對點(diǎn)的六向方位進(jìn)行正確的分析、可見性進(jìn)行判斷，解題就會出現(xiàn)錯(cuò)誤。在組合體的補(bǔ)視圖中應(yīng)突出立體的“形”和“位”的統(tǒng)一化訓(xùn)練，在訓(xùn)練中不僅要認(rèn)清組合體中各組成部分的形狀，而且要認(rèn)清它們之間所處的相對位置關(guān)系，只有“形”與“位”結(jié)合，才能產(chǎn)生“體”的想象。這種想象的訓(xùn)練可反復(fù)進(jìn)行，用實(shí)物由淺入深，由簡單到復(fù)雜，由表及里，由部分到整體循序漸進(jìn)，這樣能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。其次，在教學(xué)過程中，讓學(xué)生動手切割出立體物體，然后讓學(xué)生畫出三視圖，再讓學(xué)生看著圖，對照實(shí)物分析物體表面的線、面在投影中的位置，這樣可明顯地讓學(xué)生懂得從立體到平面，再由平面到立體的轉(zhuǎn)化過程，點(diǎn)、線、面的“位”，從而形成“體”想象。再次，運(yùn)用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)，可將傳統(tǒng)教學(xué)方法中無法突破的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容通過多媒體畫面完整清晰、直觀地展示出來。如《機(jī)械制圖》“基本幾何體的投影”章節(jié)中球體的投影及表面去點(diǎn)是教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。由于球體的立體圖形和模型在空間“形”與“位”的準(zhǔn)確表達(dá)上有局限性，在“球體表面上點(diǎn)的可見性判別”的教學(xué)上往往有一定的難度。而運(yùn)用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)，可以將重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容通過多媒體畫面完整清晰地表現(xiàn)出來，學(xué)生通過對剖析后的觀察分析，對球體特有的“輪廓線”互為“中心線”又互為“分界線”的空間方位關(guān)系有了清楚的認(rèn)識和理解，對“六向”范圍的分辨能力也有了進(jìn)一步提高。由此可以確信，只要在思維中有了豐富的空間形狀的積累和儲存，認(rèn)清各組成部分的形狀，且能辨清各組成部分所處的位置關(guān)系，要具有一定的空間想象能力，并非難事。

四、加強(qiáng)練習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)

機(jī)械制圖是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，必須邊學(xué)邊練。在課堂講授之后，要留有一定時(shí)間讓學(xué)生做多種形式的課堂練習(xí)，以檢驗(yàn)對所學(xué)內(nèi)容的掌握情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。對于課外作業(yè)，由老師明確提出本次作業(yè)的目的、涉及哪些理論知識、哪些地方是難點(diǎn)、應(yīng)該注意什么問題，要對學(xué)生感到比較難的問題加以必要的提示，對作業(yè)中普遍存在的問題，一定要在下一次上課之前講解，分析出差錯(cuò)的原因，并示范正確的解題方法，以加深學(xué)生的印象。此外，還要讓學(xué)生自己動手自制各種教學(xué)所用的實(shí)物模型，對照模型反復(fù)分析立體表面的點(diǎn)、線、面，這樣對物體有更直觀的感性認(rèn)識，若條件許可，帶學(xué)生參加工廠的實(shí)習(xí)訓(xùn)練，這樣從理性和感性上讓他們對“體”產(chǎn)生認(rèn)知。如此這般，通過反復(fù)的識圖、繪圖等實(shí)踐活動，就能夠達(dá)到預(yù)期效果。

總之，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力，有各種各樣的措施、手段、方法，以上幾點(diǎn)在教學(xué)實(shí)踐中，對現(xiàn)階段培養(yǎng)學(xué)生空間想象力、學(xué)習(xí)機(jī)械制圖有一定的幫助，能取得較好的教學(xué)效果。當(dāng)然，空間想象能力不可能在短時(shí)間內(nèi)迅速提高，這就要求教師在精心準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)恰當(dāng)選擇能提高學(xué)生空間想象力的教學(xué)方法和手段。