在制圖教學(xué)中培養(yǎng)中職生抽象思維能力的實踐研究

周萍

摘要：培養(yǎng)學(xué)生空間想象力和抽象思維能力是工程制圖教學(xué)的關(guān)鍵，點、線面教學(xué)是制圖教學(xué)的第一道難關(guān)。在教學(xué)中可充分利用職校生形象思維能力強的特點，進行分解基本體、物圖轉(zhuǎn)換和圖物轉(zhuǎn)換訓(xùn)練，培養(yǎng)空間想象力和抽象思維能力。實物演示和語言敘述兩種方法的運用，有助于學(xué)生完成點、線、面學(xué)習(xí)中的畫圖與讀圖訓(xùn)練，為組合體畫圖和讀圖以及專業(yè)制圖的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：制圖教學(xué)；畫圖；讀圖；訓(xùn)練

中圖分類號：G642.4 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）14-0256-03

點、線、面是構(gòu)成幾何形體最基本的元素，點、線、面投影（畫圖）和讀圖知識，是組合體畫圖和讀圖的基礎(chǔ)。在《道路工程制圖》教學(xué)中，因職業(yè)院校學(xué)生在中學(xué)教育學(xué)習(xí)階段，立體幾何的知識儲備較少，缺乏空間想象力，所以點、線、面畫圖和讀圖知識的學(xué)習(xí)往往成為課程教學(xué)的第一道難關(guān)。在教學(xué)中，可充分利用職校生形象思維能力強的特點，借助實物演示和語言表述方法，幫助學(xué)生完成物圖轉(zhuǎn)換和圖物轉(zhuǎn)換的過程，對學(xué)生進行畫圖和讀圖訓(xùn)練。通過訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，從而完成點、線、面的畫圖和讀圖知識的學(xué)習(xí)。

一、將點、線、面與基本體緊密結(jié)合，增強感性認(rèn)識

點、線、面與基本體是局部與整體的關(guān)系，不可孤立看待。在點、線、面的教學(xué)中，首先將點、線、面從基本體上“分離”出來，然后又將點、線、面“組合”到基本體上去。

（一）從基本體上分解點、線、面的訓(xùn)練

在講點、線、面之前，首先訓(xùn)練從投影體系中觀察基本體，從基本體上“分離”出組成體的點、線、面基本元素，并分析點、線、面的數(shù)量和各自的空間位置，我們把這個過程叫做對基本體的分解。通過分解基本體的組成結(jié)構(gòu)，對基本體在投影體系中的位置情況進行仔細(xì)觀察、認(rèn)真分析，容易幫助學(xué)生對投影知識形成感性認(rèn)識。

對于基本體的選擇，一般由簡到繁，先選擇四棱柱，其次選擇三棱柱，然后選擇三棱錐，最后選擇圓錐和球體。

以四棱柱為例，對基本體進行觀察和分析，完成對基本體的分解訓(xùn)練。

將四棱柱置于三面投影體系中，師生做問答式訓(xùn)練。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和進度，設(shè)計不同的問題。比如，在講面的投影時，從四棱柱基本體中“分解”面，老師可設(shè)計下面四個問題，學(xué)生口述作答：

1.說出組成四棱柱的所有點和線的名稱（點和線的內(nèi)容在面之前，講解面的投影知識時，學(xué)生能準(zhǔn)確表述出點和線的名稱）、面的數(shù)量，指出線與線的交點、面與面的交線；

2.說出各條線和各個面所處的前后、上下、左右空間位置，以及相互間的位置關(guān)系；

3.說出各線、面與三個投影面的平行或垂直關(guān)系；

4.說出線、面相互間垂直、平行或傾斜關(guān)系。

然后用相同的方法分解、分析三棱柱和三棱錐。三棱柱和三棱錐上的線、面空間位置比四棱柱稍微復(fù)雜一些，教師應(yīng)特別注意引導(dǎo)學(xué)生分析出在四棱柱中尚未出現(xiàn)過的線、面與投影面的平行、垂直和傾斜關(guān)系。

四棱柱、三棱柱和三棱錐是平面立體，組成元素都是點、直線和平面；而圓錐和球體是曲面立體，組成元素是點、曲線和曲面。完成了對平面立體的訓(xùn)練，曲面立體的訓(xùn)練就可迎刃而解了。本文以平面立體訓(xùn)練為例談訓(xùn)練方法。

（二）引導(dǎo)學(xué)生用實物演示、用語言敘述進行訓(xùn)練

通過對基本體分解的訓(xùn)練，可幫助學(xué)生增強點、線、面投影的感性認(rèn)識，逐步建立空間概念，為講解點、線、面的投影打下了基礎(chǔ)，也為講基本體的投影作了準(zhǔn)備，可謂一舉兩得。

在上面的訓(xùn)練中，我們運用了實物演示和語言敘述兩種方法，如果將兩種方法一起運用，效果會更好。

1.實物演示法。實物演示法是在點、線、面投影的教學(xué)中，教師和學(xué)生用實物代替從基本體中“取出”的點、線和面，演示出點、線、面在投影體系中的具體位置，從而增強學(xué)生的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力的方法。在訓(xùn)練中學(xué)生可用粉筆頭、鉛筆、作業(yè)本或三角板代表從體中“取出”的點、線、面，在三面投影體系中將這些“學(xué)具”擺放成各種空間位置，再對照直觀圖講解，最后作其三面投影圖。

這種訓(xùn)練方法幫助學(xué)生完成了四個過程：操作過程、學(xué)習(xí)過程、思維過程和認(rèn)識過程，如圖1所示。從空間的實物演示，到平面上看立體圖，再到平面上畫出投影圖，這個操作過程使學(xué)生思維從形象思維上升到了抽象思維，完成了從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的認(rèn)識過程，從而讓學(xué)生學(xué)會了三種技能：

（1）學(xué)會在空間擺放實物的各種位置。點、線、面結(jié)構(gòu)簡單，學(xué)生容易把它放在平面上，不容易把它擺放在空間。它在投影體系中的不同位置，其投影有其特殊性，要反復(fù)訓(xùn)練點、線、面在投影體系中的各種位置的擺放，這種技能對于中職生空間概念的培養(yǎng)很有必要。對中職生的學(xué)習(xí)，我們強調(diào)實際動手能力的培養(yǎng)，在《道路工程制圖》教學(xué)中，要一直貫穿始終，這樣既能增進學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能活躍課堂氛圍。

（2）學(xué)會看直觀圖。直觀圖也叫立體圖?？捎脙煞N方式給學(xué)生展示直觀圖，一是用PPT畫直觀圖，用多媒體展示。二是用掛圖展示。從演示實物到看直觀圖，完成了從空間到平面的轉(zhuǎn)換。這種看圖技能，為徒手畫立體圖打下了堅實的基礎(chǔ)，也為畫投影圖做了準(zhǔn)備。

（3）學(xué)會畫投影圖。前面兩種技能的訓(xùn)練，目的是建立學(xué)生的空間概念。

有了兩種技能的基礎(chǔ)，學(xué)生畫投影圖就簡單易會了。

用實物演示的訓(xùn)練，直觀地呈現(xiàn)了點、線、面元素的空間位置，符合中職生形象思維能力較強的特點，學(xué)生容易接受。

2.語言敘述法。學(xué)生跟著老師演示的同時，還要跟著老師用語言敘述，把點、線、面的位置用自己的語言說出來，表述清楚，這個訓(xùn)練我們把它叫做語言敘述法。

語言敘述法的訓(xùn)練步驟：

（1）老師邊演示邊敘述；

（2）學(xué)生跟著老師敘述；

（3）學(xué)生獨立敘述。

語言敘述訓(xùn)練的幾個注意之點：

（1）老師在敘述時，要語音純正，表達清楚，不重復(fù)，無口頭禪，語速適度，這是對老師表達能力的檢驗。為了訓(xùn)練學(xué)生，教師務(wù)必要求自己：普通話語音純正；敘述內(nèi)容言簡意賅，備課時反復(fù)推敲；說話不拖泥帶水，有輕重緩急，重點突出；語速適度，太慢學(xué)生容易倦怠，太快學(xué)生聽不清楚，也聽不明白。

（2）學(xué)生跟著老師敘述時，題意可作些微小變化，學(xué)生邊演示邊敘述，要說出聲音，語意表達清楚。

（3）學(xué)生獨立敘述時，題意要作較大變化，舉一反三；抽學(xué)生上講臺演示和敘述；老師要及時發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生在獨立敘述中的錯誤或不足。

語言敘述法可增強學(xué)生的感性認(rèn)識，增進師生相互交流，課堂氛圍比較活躍。

二、在點的投影教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和抽象思維能力

點是組成線、面和體的最基本的元素，點的投影是線、面和體教學(xué)的基礎(chǔ)。在點的投影教學(xué)中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和抽象思維能力，課堂中的物圖轉(zhuǎn)換和圖物轉(zhuǎn)換訓(xùn)練有助于學(xué)生這兩種能力的培養(yǎng)。

（一）點的物圖轉(zhuǎn)換訓(xùn)練

用實物演示法完成這個訓(xùn)練。

第一步，實物演示。用點的模型（可用彩色塑料小球代替）擺放點的各種空間位置：在空間任意位置（x.y.z），在投影面上（x.y.0或x.0.z或0.y.z），在坐標(biāo)軸上（x.0.0或0.y.0或0.0.z），在原點上（0.0.0）。

第二步，看直觀圖。展示點的多媒體直觀圖或掛圖，建立感性認(rèn)識。

第三步，畫投影圖。引導(dǎo)學(xué)生在觀察、分析和討論中完成點的三面投影圖。

第四步，總結(jié)點的投影規(guī)律，標(biāo)記點的坐標(biāo)。

完成了物圖轉(zhuǎn)換就完成了畫圖過程，同時完成了從感性知識到理性知識的過渡。

（二）點的圖物轉(zhuǎn)換訓(xùn)練

將點從投影圖回到空間位置的過程，稱之為圖物轉(zhuǎn)換。其實質(zhì)就是點的讀圖，是點的投影的逆過程，是從抽象的理性知識回到具體的感性知識的轉(zhuǎn)移，是建立空間想象的關(guān)鍵過程。我教會學(xué)生用點的坐標(biāo)徒手畫點的直觀圖，幫助學(xué)生完成點的圖物轉(zhuǎn)換訓(xùn)練。

第一，根據(jù)點的三面投影圖，寫出點的坐標(biāo)值。投影圖在三個軸上的截距，就是點的坐標(biāo)，標(biāo)記為A（x，y，z），如A（20，15，30）。

第二，說出該點與各投影面的距離。這個過程是讓學(xué)生通過抽象思維理解圖或標(biāo)識的意義，這個訓(xùn)練要充分運用語言敘述和實物演示方法，讓學(xué)生邊敘述邊演示，表述清楚后，再進行下一步。這個過程的訓(xùn)練有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。

第三，徒手畫點的直觀圖。在理解點的投影圖或坐標(biāo)意義的基礎(chǔ)上，畫點的直觀圖。這是訓(xùn)練學(xué)生在讀懂該點位置的情況下的畫圖能力，將抽象的圖轉(zhuǎn)化為具體的物的形象。

根據(jù)點的空間位置或直觀圖畫點的三面投影圖的訓(xùn)練是完成從立體到平面的轉(zhuǎn)換，根據(jù)點的三面投影圖擺放點的空間位置和畫點的直觀圖的訓(xùn)練，是完成從平面到立體的轉(zhuǎn)換。這兩個互為逆過程的訓(xùn)練，完成了形象與和抽象的轉(zhuǎn)換。在訓(xùn)練中，教師應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生通過訓(xùn)練來完成兩個過程。用語言敘述到用簡易模型演示，再到完成三面投影圖，最后到完成它的逆過程，這是學(xué)生完成物圖轉(zhuǎn)換和圖物轉(zhuǎn)換訓(xùn)練的關(guān)鍵步驟，是形成空間想象的關(guān)鍵所在。

（三）幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在點的投影教學(xué)中，畫圖與讀圖訓(xùn)練有幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)不可忽視：

1.根據(jù)點的二面投影說出該點的空間位置，并完成它的第三面投影。教師在黑板上畫出點的二面投影，讓學(xué)生討論它的空間位置，并完成點的第三面投影。這個訓(xùn)練也叫點的知二補一。

2.根據(jù)點的一面投影討論點的位置。教師在黑板上畫出點的一面投影，引發(fā)學(xué)生討論，其余兩面投影有哪些可能性？然后試畫它們另外兩個投影。再用模型演示物與圖的轉(zhuǎn)換過程，以證實投影結(jié)果的正確與否。

3.訓(xùn)練兩個點的投影。用語言敘述A、B兩個點的方位，有三個步驟。首先，教師在投影體系中演示A、B兩個點的位置。其次，在直觀圖中標(biāo)出A、B兩個點的位置（直觀圖可以用ppt展示，但在課堂訓(xùn)練中要教會學(xué)生畫直觀圖），讓學(xué)生說出A、B兩點的具體方位。第三，畫出A、B兩點的投影圖，讓學(xué)生說出兩點的方位。這三個過程可訓(xùn)練學(xué)生從直觀到抽象、循序漸進地理解兩點的位置關(guān)系。

4.演示重影點。重影點是點的投影教學(xué)中的一個難點。在訓(xùn)練口述A、B兩點的擺放位置后，將兩點演示成重影點位置，由學(xué)生完成該兩點的三面投影，最后教師總述兩點的方位。通過這些訓(xùn)練，初步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和抽象思維能力。

三、結(jié)束語

點、線、面的教學(xué)是制圖教學(xué)的基礎(chǔ)，通過對點的畫圖與讀圖的訓(xùn)練，完成了從形象思維到抽象思維的過渡，建立起空間概念。有了點的基礎(chǔ)，兩點連成線，多條線連成體，對基本體切割或組合形成組合體，由簡到繁，學(xué)生學(xué)習(xí)制圖知識就不感覺困難了。

在教學(xué)中，物圖轉(zhuǎn)換和圖物轉(zhuǎn)換訓(xùn)練有助于培養(yǎng)學(xué)生空間想象力和抽象思維能力，實物演示和語言敘述兩種方法的運用有助于學(xué)生完成兩種轉(zhuǎn)換。我在教學(xué)實踐中長期運用這些教學(xué)方法，符合職業(yè)院校學(xué)生學(xué)習(xí)特點，培養(yǎng)了制圖學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)習(xí)效果，供同行借鑒。

參考文獻：

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