談《機(jī)械制圖》教學(xué)中對(duì)學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)

摘要：《機(jī)械制圖》課程的難點(diǎn)是教會(huì)學(xué)生如何識(shí)圖、如何繪圖。在復(fù)雜的立體轉(zhuǎn)化為平面和平面轉(zhuǎn)化為立體的空間認(rèn)識(shí)、立體思維活動(dòng)中，大多數(shù)學(xué)生都存在難以適應(yīng)的情況。要實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)，關(guān)鍵是要堅(jiān)持以學(xué)生為本的教學(xué)理念，運(yùn)用直觀(guān)形象的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)空間物體的感覺(jué)能力，并通過(guò)強(qiáng)化訓(xùn)練來(lái)發(fā)展學(xué)生的立體思維能力，從而全面提高學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械制圖》課的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
        《機(jī)械制圖》課是當(dāng)前中等職業(yè)學(xué)校機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)公共基礎(chǔ)課，課程的難點(diǎn)是學(xué)生識(shí)圖、繪圖技能的培養(yǎng)。制圖與讀圖一直是機(jī)械制圖教學(xué)的兩大任務(wù)，而它們都離不開(kāi)空間想象，都離不開(kāi)對(duì)空間形體的分析和表達(dá)，因此培養(yǎng)制圖能力實(shí)質(zhì)上就是要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)空間形體的想象能力、分析能力、表達(dá)能力，這三種能力是彼此關(guān)聯(lián)、相互促進(jìn)的，并以空間想象能力為核心。那么，在教學(xué)中應(yīng)該重點(diǎn)解決好哪些關(guān)鍵因素才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力呢？
一、直觀(guān)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的有效措施：
        直觀(guān)教學(xué)主要包括實(shí)物教學(xué)和多媒體教學(xué)等方法，把學(xué)生不容易理解的抽象理論和復(fù)雜空間視圖變成形象、具體、易掌握的內(nèi)容，使學(xué)生看得見(jiàn)、摸得著、記得牢，這是培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和立體感受能力的有效方法。
        實(shí)物教學(xué)是在制圖教學(xué)中學(xué)會(huì)運(yùn)用機(jī)械，機(jī)械陳列柜，機(jī)械基礎(chǔ)陳列柜，機(jī)械制圖陳列柜，機(jī)械零件陳列柜模型、實(shí)物、掛圖等直觀(guān)形象的教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用投影規(guī)律認(rèn)識(shí)實(shí)物與圖形之間的關(guān)系，使投影要素在學(xué)生頭腦中得到清晰的印象，這樣可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，收到事半功倍的教學(xué)效果。在教學(xué)中，可先讓學(xué)生多看一些簡(jiǎn)單的基本幾何體的視圖，如長(zhǎng)方體、三棱柱、圓柱體、圓錐體的視圖，通過(guò)對(duì)圖形的認(rèn)識(shí)，熟悉這些視圖所對(duì)應(yīng)的空間形體，實(shí)現(xiàn)從平面到空間的思維轉(zhuǎn)換；也可以幫助學(xué)生學(xué)會(huì)將復(fù)雜視圖分解成簡(jiǎn)單圖形，便于提高空間想象能力。在制圖中，有很多形體表面有孔、鍵槽，同時(shí)內(nèi)部還有其它各式各樣的結(jié)構(gòu)，初學(xué)時(shí)單憑想象繪制視圖的確有一定難度，此時(shí)模型便是一個(gè)較好的手段。有了直觀(guān)的模型作教具，再加以適當(dāng)講解，繪圖便變得簡(jiǎn)單了許多。例如，在講授剖面圖（斷面圖）這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，針對(duì)學(xué)生經(jīng)常容易將剖面圖與剖視圖混淆起來(lái)這一情況，利用模型在斷開(kāi)部位畫(huà)上剖面線(xiàn)，剖面圖與剖視圖的區(qū)別就一目了然，降低了學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)的難度。
        而運(yùn)用多媒體的教學(xué)手段，可以使那些用傳統(tǒng)的教學(xué)手段無(wú)法講清或難于講清的教學(xué)內(nèi)容化難為易、化繁為簡(jiǎn)，使抽象的視圖變得直觀(guān)，使課堂教學(xué)獲得最大的效率。多媒體的形象教學(xué)還可以激發(fā)學(xué)生對(duì)《機(jī)械制圖》課程的學(xué)習(xí)興趣，有利于發(fā)揮學(xué)生的主體作用，比較快地培養(yǎng)學(xué)生的看圖能力和繪圖能力，突破教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。首先，運(yùn)用多媒體教學(xué)可以讓學(xué)生的空間概念更快地形成�！稒C(jī)械制圖》課的核心章節(jié)是通過(guò)“投影理論”的教學(xué)和訓(xùn)練，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力以及看圖與繪圖的實(shí)際應(yīng)用能力。初次接觸這一學(xué)科的學(xué)生，由于空間概念還沒(méi)有建立起來(lái)，都會(huì)感覺(jué)到很困難。例如：講“三視圖的形成及投影規(guī)律”，用常規(guī)的教學(xué)方法很難讓學(xué)生接受，而運(yùn)用多媒體生動(dòng)形象、具體直觀(guān)的畫(huà)面，能將“正投影”的投影原理和三視圖的“看圖方法”有機(jī)地結(jié)合并清楚地展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)，將三視圖的“形成”及“展開(kāi)”過(guò)程也生動(dòng)直觀(guān)地展示出來(lái)，使學(xué)生一目了然。在此投影圖演示的基礎(chǔ)上，教師只需因勢(shì)利導(dǎo)地講解和板書(shū)本節(jié)的“學(xué)習(xí)要點(diǎn)”，就可取得事半功倍的教學(xué)效果，普遍提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。其次，運(yùn)用多媒體教學(xué)可以減小教學(xué)難度，提高教學(xué)效率。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(wú)法突破的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容通過(guò)多媒體畫(huà)面完整清晰直觀(guān)地展現(xiàn)出來(lái)。如：《機(jī)械制圖》教材“基本幾何體的投影”章節(jié)中球體的投影及其表面取點(diǎn)也是教材中的一個(gè)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”、“位”的準(zhǔn)確表達(dá)上有局限性，在“球體表面上點(diǎn)的可見(jiàn)性判別”的教學(xué)上往往有一定難度。而運(yùn)用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)，可將重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容通過(guò)多媒體畫(huà)面完整清晰地表現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生通過(guò)對(duì)剖析后的畫(huà)面的觀(guān)察分析，對(duì)球體所特有的“輪廓線(xiàn)”互為“中心線(xiàn)”又互為“分界線(xiàn)”的空間方位關(guān)系有了清楚的認(rèn)識(shí)和理解，對(duì)“六向”方位的分辨能力也有了進(jìn)一步的提高。
二、強(qiáng)化訓(xùn)練是發(fā)展學(xué)生立體思維能力的關(guān)鍵：
        《機(jī)械制圖》是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生在課堂上聽(tīng)懂教師的講課并不難，但要較好地理解和掌握本課程的內(nèi)容，培養(yǎng)較強(qiáng)的空間想象能力與一定的表達(dá)能力，則需要嚴(yán)格學(xué)生的基本作圖技能，并從學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律和學(xué)生實(shí)際出發(fā)。在教學(xué)活動(dòng)中針對(duì)各教學(xué)難點(diǎn)可以進(jìn)行以下訓(xùn)練：
1、記圖訓(xùn)練：
        傳統(tǒng)的《機(jī)械制圖》教學(xué)思路將重點(diǎn)放在讀圖和制圖兩個(gè)方面，這是很不全面的，筆者認(rèn)為還應(yīng)包括記圖，這同樣是制圖教學(xué)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。既然機(jī)械圖樣被喻為“工程語(yǔ)言”，就應(yīng)該具有自己的“詞匯”和“詞組”，如果能在理解的基礎(chǔ)上，通過(guò)反復(fù)識(shí)記在腦海中儲(chǔ)存入大量基本體和一些簡(jiǎn)單組合體的圖形特征以及它們所反映的空間實(shí)物形狀，能弄清圖與物之間的特征及其聯(lián)系，你就已經(jīng)具有初步的空間想象能力了。這一點(diǎn)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)非常重要。
        2、類(lèi)比訓(xùn)練：
        所謂類(lèi)比訓(xùn)練，是指給出幾組較為雷同的三視圖，使每組三視圖中有一個(gè)或兩個(gè)視圖相同，然后由學(xué)生分析總結(jié)視圖所表示的兩個(gè)不同形體各自的投影特點(diǎn)。
        3、構(gòu)形設(shè)計(jì)訓(xùn)練：
        構(gòu)形設(shè)計(jì)訓(xùn)練是指根據(jù)給定的一個(gè)（或兩個(gè)）視圖設(shè)計(jì)出各種形體，并補(bǔ)畫(huà)出它的另兩個(gè)（或一個(gè)）視圖。通過(guò)這種訓(xùn)練，可以豐富想象，培養(yǎng)學(xué)生靈活多變的思維方式。例如可以給定兩個(gè)視圖，補(bǔ)畫(huà)出多種可能的第三視圖（即一題多解），也可以進(jìn)行趣味投影構(gòu)形。
        4、同一形體的變位訓(xùn)練：
        同一形體，如果變換它的空間位置，則其投影后的三面視圖也將隨之發(fā)生很大變化，有時(shí)一個(gè)十分簡(jiǎn)單的變化，就會(huì)引出難度較高的視圖，經(jīng)常進(jìn)行此類(lèi)訓(xùn)練，無(wú)疑對(duì)提高學(xué)生識(shí)圖中的應(yīng)變能力和想象力十分有益。
        5、結(jié)點(diǎn)法補(bǔ)圖訓(xùn)練：
        補(bǔ)圖補(bǔ)線(xiàn)問(wèn)題以往大多是根據(jù)已知視圖苦思冥想出形體的大致形狀，再來(lái)逐步補(bǔ)出未知視圖或缺線(xiàn)，這其中所花費(fèi)的時(shí)間和精力非常之多。其實(shí)就平面幾何的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，補(bǔ)出的第三視圖與已知的兩面視圖無(wú)論表達(dá)了什么形體，就圖形本身來(lái)說(shuō)都是平面圖形，即由平面圖形的結(jié)構(gòu)要素點(diǎn)、線(xiàn)所組成；而從投影理論來(lái)看，給定兩面視圖，相當(dāng)于確定了形體在所求投影面上的投影是該形體上點(diǎn)的投影。因此，我們可以將視圖視作求點(diǎn)的過(guò)程，通過(guò)投影規(guī)律將已知視圖上一切可能在所求投影面上的投影點(diǎn)都連接起來(lái)，這些點(diǎn)組成了一個(gè)點(diǎn)陣，再對(duì)該點(diǎn)陣中結(jié)點(diǎn)的連接規(guī)律進(jìn)行分析判斷。事實(shí)上這些結(jié)點(diǎn)不但決定了第三視圖的投影范圍，也確定了所有可能的連線(xiàn)的數(shù)量、位置、方向，也就是說(shuō)第三視圖的形狀是由這些結(jié)點(diǎn)中的某種連線(xiàn)方式所決定的，這就是結(jié)點(diǎn)法的主要解題思路。當(dāng)然，要熟練地應(yīng)用結(jié)點(diǎn)法完成補(bǔ)圖補(bǔ)線(xiàn)題，要求學(xué)生對(duì)點(diǎn)、線(xiàn)、面的投影規(guī)律必須掌握得非常透徹。
        綜上所述，要通過(guò)《機(jī)械制圖》課程教學(xué)有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，必須堅(jiān)持“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念，運(yùn)用直觀(guān)形象的教學(xué)方法，并通過(guò)手腦并用的多種訓(xùn)練促進(jìn)學(xué)生立體思維能力的發(fā)展，全面提高學(xué)生讀圖、繪圖的技能。

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