機(jī)械制圖教學(xué)中空間想象能力的培養(yǎng)

李培謙 張學(xué)臻

山東工業(yè)技師學(xué)院 山東濰坊 261053

《機(jī)械制圖》課的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生閱讀和繪制機(jī)械圖樣的能力。無論是繪圖還是讀圖，實(shí)物與圖樣的轉(zhuǎn)換都要依靠空間想象能力來實(shí)現(xiàn)。沒有空間想象能力則無法將實(shí)物與圖樣聯(lián)系，更無法完成繪圖與讀圖。這就要求教師結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況和教學(xué)條件,選擇最適合的方法來培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的空間想象能力。

一、學(xué)好正投影理論和三面投影理論，是培養(yǎng)空間想象能力的理論基礎(chǔ)

機(jī)械制圖課程中,正投影理論揭示了空間物體和其投影的根本關(guān)系和投影規(guī)律,是讀圖和繪圖過程所依賴的基本理論。因此,學(xué)好投影理論是十分重要和必要的。在學(xué)習(xí)正投影的形成與特性時，可先通過掛圖講解；再使用鐵絲制作一個長方體，利用投影機(jī)的光線對其作正投影或是在太陽光下作正投影，展示正投影形成的過程及規(guī)律，使學(xué)生對正投影有一個直觀的認(rèn)識，強(qiáng)化正投影的概念。

三投影面體系是繪制三視圖的載體。因此要學(xué)好三視圖，首先應(yīng)在頭腦里形成三投影面體系。三投影面體系的形成過程也正是學(xué)生空間概念的形成過程。課堂教學(xué)中，教師可通過三投影面體系的教具進(jìn)行講解；同時將教室里黑板所在墻面、地面、右邊墻面分別比作正面、水平面、側(cè)面三個投影面，讓三投影面體系在學(xué)生頭腦中形象化；課后作業(yè)則要求學(xué)生自己用硬紙板制作三投影面體系，并反復(fù)進(jìn)行三投影面體系的展開練習(xí)，以進(jìn)行空間和平面的概念轉(zhuǎn)換，熟悉空間的上下、左右、前后位置關(guān)系。

學(xué)生初步掌握了正投影理論、建立了三投影面體系概念后，教師就要帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)點(diǎn)、線、面這些基本要素的投影，加深學(xué)生對正投影理論的理解，強(qiáng)化三面投影的概念,逐步掌握空間想象方法。只有打下牢固的理論基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)后面的知識才能有“法”可依。

二、通過現(xiàn)場和直觀教學(xué)幫助學(xué)生增強(qiáng)表象儲備，是培養(yǎng)空間想象能力的原始積累

要培養(yǎng)空間想象能力就必須增強(qiáng)學(xué)生的表象儲備。表象就是事物不在當(dāng)前時人們在頭腦中出現(xiàn)的關(guān)于事物的形象。想象力是人在已有形象的基礎(chǔ)上，在頭腦中創(chuàng)造出新形象的能力。記憶表象是想象的素材，而想象是對記憶表象的改建、重組。沒有一定的表象儲備，培養(yǎng)空間想象能力只能是空談。因此在機(jī)械制圖的教學(xué)過程中，一定要注重增強(qiáng)學(xué)生的表象儲備。

表象儲備離不開平時的觀察和積累，而模型的展示又是構(gòu)思形象化的一種有效手段，可以有效地提高學(xué)生的感性認(rèn)識。通過展示教學(xué)模型，學(xué)生動手制作幾何模型，組織參觀機(jī)械設(shè)備等教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生反復(fù)對比實(shí)物模型與投影圖形，逐步熟知各種形體的幾何特征和投影特征。學(xué)生頭腦中儲備的幾何形象越多，在想象時能提取的信息就越多，也就越容易由圖紙聯(lián)想到形體，再由形體聯(lián)想到圖紙，為進(jìn)一步在腦海中進(jìn)行形體的組合做好儲備。

在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中,還有一種幫助學(xué)生培養(yǎng)空間想象能力的簡便的方法就是利用學(xué)生已經(jīng)掌握的畫軸測圖和徒手繪圖的本領(lǐng),繪制出物體的軸測圖以幫助學(xué)生建立起空間概念，這同時也增強(qiáng)了學(xué)生的表象儲備。在學(xué)習(xí)了基本體后,教師就應(yīng)教會學(xué)生軸測圖的畫法，還要積極地引導(dǎo)學(xué)生掌握徒手繪圖的技能。尤其在學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的初期,這種方法簡捷、實(shí)用。

三、多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，是培養(yǎng)空間想象能力的“現(xiàn)代化武器”

運(yùn)用AutoCAD、3DsMAX等制圖軟件建立三維模型，表達(dá)二維平面與三維立體的轉(zhuǎn)化，以及組合體的形成過程，不僅清晰直觀，而且形象生動，有助于空間想象能力的提高。運(yùn)用AutoCAD建立三維模型，通過三維動態(tài)可視化功能，可將三維模型與主視圖、俯視圖、左視圖等進(jìn)行反復(fù)對比，使學(xué)生不斷思考二維和三維的轉(zhuǎn)換過程，總結(jié)各種形體的投影規(guī)律，逐步提高觀察能力。在AutoCAD中通過并集、交集、差集3種布爾運(yùn)算即可進(jìn)行基本體的疊加和切割，使組合體的形成過程一覽無余。這不僅直觀地表現(xiàn)了形體的形狀和投影的關(guān)系，還能夠通過這一過程驗(yàn)證學(xué)生自己的空間想象是否正確，使學(xué)習(xí)更具有趣味性。

還可以將Inventor和機(jī)械制圖教學(xué)緊密結(jié)合起來，培養(yǎng)空間想象能力。Inventor是 Autodesk公司推出的一款三維參數(shù)化實(shí)體繪圖軟件，能在不同位置、不同方向進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)分析，是一項(xiàng)具有三維設(shè)計(jì)和二維作圖等功能的高效軟件。借助Inventor的三維造型、二維工程圖等技術(shù)，可以采用“二維——三維——二維”的制圖教學(xué)過程，增強(qiáng)學(xué)生的空間想象能力，切實(shí)提高學(xué)生的看圖、畫圖技能。借助Inventor的裝配約束、表達(dá)視圖等功能模塊可以直觀生動地表達(dá)裝配原理和裝配關(guān)系等制圖教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，降低機(jī)械制圖教學(xué)的難度，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，顯著提升機(jī)械制圖教學(xué)質(zhì)量。

培養(yǎng)空間想象能力的方法還有很多。但無論采用何種方法,都首先要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?，這才是培養(yǎng)空間想象能力的內(nèi)在動力。空間想象能力的形成沒有捷徑，只有堅(jiān)持強(qiáng)化訓(xùn)練，才能不斷積累經(jīng)驗(yàn)，逐漸提高效率，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生空間思維和空間想象能力，提高《機(jī)械制圖》課程教學(xué)質(zhì)量的目的。