淺談機(jī)械制圖教學(xué)中空間想象力的培養(yǎng)

鄭連福

空間想象力是人們對(duì)客觀事物的空間形式（空間幾何形體）進(jìn)行觀察、分析、認(rèn)知的抽象思維能力，它主要包括下面三個(gè)方面的內(nèi)容：能根據(jù)空間幾何形體或根據(jù)表述幾何形體的語(yǔ)言、符號(hào)，在大腦中展現(xiàn)出相應(yīng)的空間幾何圖形，并能正確想象其直觀圖；能根據(jù)直觀圖，在大腦中展現(xiàn)出直觀圖表現(xiàn)的幾何形體及其組成部分的形狀、位置關(guān)系和數(shù)量關(guān)系；能對(duì)頭腦中已有的空間幾何形體進(jìn)行分解、組合，產(chǎn)生新的空間幾何形體，并正確分析其位置關(guān)系和數(shù)量關(guān)系。這里所說(shuō)的“空間想象力”是指工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)臻g形體或幾何元素的形狀、大小、方位及深度等的想象。

機(jī)械制圖是中等職業(yè)學(xué)校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，事實(shí)表明，學(xué)生走上工作崗位，如果沒(méi)有扎實(shí)的制圖知識(shí)做后盾，就如同斗大的字不識(shí)半口袋——“睜眼瞎”一個(gè)，就無(wú)法勝任機(jī)械加工、制造、裝配等工作。要學(xué)好制圖首先必須提高學(xué)生的空間思維和想象能力，熟練掌握?qǐng)D紙與零件形狀間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系；要教好制圖的關(guān)鍵任務(wù)是想辦法培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。

一、理解掌握基本概念，學(xué)好理論基礎(chǔ)知識(shí)

任何一門(mén)學(xué)科都有其基本理論知識(shí)構(gòu)架和基本指導(dǎo)思想。機(jī)械制圖這門(mén)課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)就是正投影理論?？臻g幾何形體是由點(diǎn)、線、面等幾何元素構(gòu)成，因此空間幾何形體的投影可轉(zhuǎn)化為點(diǎn)、線、面的投影。在明確正投影的基本概念的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)基本體、組合體及零件的大量觀察與繪圖練習(xí)，實(shí)施由淺入深、由簡(jiǎn)到繁地多看、多畫(huà)、多想的教學(xué)策略，便能使學(xué)生對(duì)空間與平面的轉(zhuǎn)換有更加深入的認(rèn)識(shí)，從而逐步提高學(xué)生的空間想象能力。

二、采用直觀教學(xué)，提高感性認(rèn)識(shí)

直觀教學(xué)即利用教具（實(shí)物、模型）作為感官傳遞物，通過(guò)一定的方式、方法向?qū)W生展示，用來(lái)啟發(fā)學(xué)生思維，達(dá)到提高學(xué)習(xí)的效率或效果的一種教學(xué)方式。感性認(rèn)識(shí)是空間想象力形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，課堂中通過(guò)對(duì)模型、實(shí)物的觀察、分析，學(xué)生在頭腦中建立起空間的感性認(rèn)識(shí)，形成空間骨架，進(jìn)而再抽象為空間形體的平面圖形。如三投影面體系的形成，先把三投影面的體系的模型很直觀地展現(xiàn)在學(xué)生的面前，這樣學(xué)生很快就認(rèn)識(shí)到三投影面體系的空間位置關(guān)系，進(jìn)而又把實(shí)物模型放入三投影面體系中，向三投影面投影得到三視圖，再把三投影面展開(kāi)，讓學(xué)生很快就在看圖時(shí)，由圖想面，由面想體，從而形成“一圖為一體”的觀念。這樣學(xué)生在思維中儲(chǔ)存的立體信息越多，使用時(shí)提取的立體形象就越多，空間想象能力就越強(qiáng)。

三、建立教學(xué)反饋機(jī)制，活躍作業(yè)訓(xùn)練方式

檢查教學(xué)效果主要通過(guò)繪圖作業(yè)這一實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。課堂教學(xué)→學(xué)生作業(yè)→批改作業(yè)→課堂評(píng)作業(yè)→答疑、質(zhì)疑。通過(guò)作業(yè)，學(xué)生可以自行檢查綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；通過(guò)作業(yè)批改，教師可以掌握每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。（1）為了提高學(xué)生的空間想象能力，學(xué)生必須經(jīng)過(guò)多種形式的作業(yè)練習(xí)。加強(qiáng)組合體的讀圖與畫(huà)圖訓(xùn)練，要求學(xué)生熟記基本形體和中等復(fù)雜程度物體的三視圖，要讓學(xué)生多看、多想、多練、多記。（2）進(jìn)行多解題的訓(xùn)練，看圖多解就是根據(jù)已知視圖想象的立體形狀，不限于一種，而是多種，例如，已知主視圖或俯視圖，想象出二、三種形體，畫(huà)全三視圖和軸測(cè)圖。在求解多種答案過(guò)程中，學(xué)生可以擴(kuò)大自己的想象力，從而有效地培養(yǎng)空間思維能力。（3）進(jìn)行“形體換位”的訓(xùn)練，從不同主視方向，畫(huà)出其三視圖，也可進(jìn)行“默思畫(huà)形”訓(xùn)練，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)觀察好給定的立體圖或模型的形狀，速記立體圖和模型，要求學(xué)生根據(jù)記憶畫(huà)圖。通過(guò)多種作業(yè)訓(xùn)練，可以提高學(xué)生看圖和畫(huà)圖的基本技能，促進(jìn)學(xué)生形象思維活動(dòng)，提高了其空間想象能力。

四、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，提高動(dòng)手能力

機(jī)械制圖是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在教學(xué)中重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)空間想象力。如讓學(xué)生親自做一些模型并按要求繪制各種視圖；或者帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)習(xí)點(diǎn)，對(duì)機(jī)器進(jìn)行拆裝并對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪，然后再畫(huà)出圖紙。這樣，極富情趣的實(shí)踐過(guò)程充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生探求知識(shí)的積極性和創(chuàng)造性，在做中學(xué)，在樂(lè)中學(xué)，空間想象能力和空間分析能力必會(huì)得到較大提高。

五、運(yùn)用多媒體技術(shù)及制圖軟件教學(xué)，拓展知識(shí)層面

多媒體教學(xué)課件的三維動(dòng)畫(huà)可以清晰、直觀地表達(dá)出每個(gè)形體的形成過(guò)程及其形狀和投影的關(guān)系。利用AutoCAD強(qiáng)大的三維構(gòu)型功能、軸測(cè)繪圖功能、二維繪圖功能建立內(nèi)容豐富的電子教學(xué)素材庫(kù)，可嵌入制作的課件中，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模型、掛圖的有限性以及操作的不方便和不精確。如在講解三個(gè)投影面的展開(kāi)，是理解物體空間位置與平面圖形表達(dá)的關(guān)鍵，教師可將這部分制成課件，在多媒體教室上課，文、聲、形、色結(jié)合和借助實(shí)物模型等，吸引學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的興趣和注意力。這些技術(shù)的應(yīng)用，可大大激發(fā)學(xué)生追求高新知識(shí)的興趣，拓展知識(shí)的深度和廣度，使學(xué)生在二維和三維空間反復(fù)思索加深印象，非常有助于培養(yǎng)空間想象力。

六、重視非智力因素等對(duì)想象力的影響

非智力因素是指學(xué)生在學(xué)習(xí)中所具有的需要、動(dòng)機(jī)、興趣、情感、意志等因素。它們往往對(duì)學(xué)生的想象過(guò)程有決定性的影響。因此，教師在教學(xué)中要善于把握學(xué)生的心理，激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，誘導(dǎo)其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)情感，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)意志。注意經(jīng)常指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。要遵循循序漸進(jìn)的原則，減小學(xué)習(xí)梯度，降低難度，使學(xué)生感到學(xué)有所得，增強(qiáng)其想象思維的積極性，把想象思維貫穿于繪畫(huà)與看圖的每一個(gè)過(guò)程之中。

培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力可由三步進(jìn)行訓(xùn)練：第一步：興趣是前提。學(xué)校要組織安排學(xué)生先到工廠進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，有針對(duì)性地參觀鑄造車(chē)間和機(jī)械加工車(chē)間，讓學(xué)生對(duì)機(jī)器零件有較直觀的感性認(rèn)識(shí)，然后再通過(guò)組織學(xué)生手工制作（玩膠泥），在趣味中讓學(xué)生完成形狀在大腦中的雛形。第二步：信心是動(dòng)力。在教學(xué)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)形狀的認(rèn)識(shí)，通過(guò)教和學(xué)促進(jìn)形狀在學(xué)生腦海中的成長(zhǎng)。要求學(xué)生每天必須畫(huà)一個(gè)軸測(cè)圖，從基本體開(kāi)始有意識(shí)地進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)生每完成一個(gè)軸測(cè)圖都有一定的成就感，自信心就會(huì)倍增，學(xué)習(xí)的動(dòng)力就會(huì)隨之而增加，逐步建立空間想象力。第三步：動(dòng)手是關(guān)鍵。要在教學(xué)過(guò)程中提升學(xué)生對(duì)形狀的想象，老師可根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，針對(duì)性地要求學(xué)生完成各種復(fù)雜組合體、旋轉(zhuǎn)體的軸測(cè)圖的同時(shí)，緊接著完成手工制作模型。運(yùn)用手工制作與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的方式在趣味中培養(yǎng)和提升學(xué)生的空間想象力。

總之，空間想象能力不可能在短時(shí)間內(nèi)迅速提高，這就要求教師充分利用現(xiàn)代化設(shè)備，創(chuàng)造條件，精心設(shè)計(jì)每堂課、每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，緊緊圍繞教學(xué)中心內(nèi)容，在有限的課時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)；而學(xué)生應(yīng)在掌握基本理論的基礎(chǔ)上勤觀察、勤想象、勤動(dòng)手、勤探討。

（作者單位：福建省南安職業(yè)中專(zhuān)學(xué)校）