談《機(jī)械制圖》教學(xué)中對學(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)是教會學(xué)生如何識圖、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、立體思維活動中，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)用直觀形象的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生對空間物體的感覺能力，并通過強(qiáng)化訓(xùn)練來發(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)電類專業(yè)的一門公共基礎(chǔ)課，課程的難點(diǎn)是學(xué)生識圖、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)，而它們都離不開空間想象，都離不開對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、直觀教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的有效措施：
        直觀教學(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、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)生多看一些簡單的基本幾何體的視圖，如長方體、三棱柱、圓柱體、圓錐體的視圖，通過對圖形的認(rèn)識，熟悉這些視圖所對應(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)會將復(fù)雜視圖分解成簡單圖形，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。有了直觀的模型作教具，再加以適當(dāng)講解，繪圖便變得簡單了許多。例如，在講授剖面圖（斷面圖）這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，針對學(xué)生經(jīng)常容易將剖面圖與剖視圖混淆起來這一情況，利用模型在斷開部位畫上剖面線，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)手段無法講清或難于講清的教學(xué)內(nèi)容化難為易、化繁為簡，使抽象的視圖變得直觀，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《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。《機(jī)械制圖》課的核心章節(jié)是通過“投影理論”的教學(xué)和訓(xùn)練，來培養(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，由于空間概念還沒有建立起來，都會感覺到很困難。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)用多媒體生動形象、具體直觀的畫面，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，同時(shí)，將三視圖的“形成”及“展開”過程也生動直觀地展示出來，使學(xué)生一目了然。在此投影圖演示的基礎(chǔ)上，教師只需因勢利導(dǎo)地講解和板書本節(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現(xiàn)出來。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)生通過對剖析后的畫面的觀察分析，對球體所特有的“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”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》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生在課堂上聽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)活動中針對各教學(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，通過反復(fù)識記在腦海中儲存入大量基本體和一些簡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)對于初學(xué)者來說非常重要。
        2、類比訓(xùn)練：
        所謂類比訓(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)畫出它的另兩個(gè)（或一個(gè)）視圖。通過這種訓(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)十分簡單的變化，就會引出難度較高的視圖，經(jīng)常進(jìn)行此類訓(xùn)練，無疑對提高學(xué)生識圖中的應(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)線問題以往大多是根據(jù)已知視圖苦思冥想出形體的大致形狀，再來逐步補(bǔ)出未知視圖或缺線，這其中所花費(fèi)的時(shí)間和精力非常之多。其實(shí)就平面幾何的觀點(diǎn)來看，補(bǔ)出的第三視圖與已知的兩面視圖無論表達(dá)了什么形體，就圖形本身來說都是平面圖形，即由平面圖形的結(jié)構(gòu)要素點(diǎn)、線所組成；而從投影理論來看，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)的過程，通過投影規(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，這些點(diǎn)組成了一個(gè)點(diǎn)陣，再對該點(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的數(shù)量、位置、方向，也就是說第三視圖的形狀是由這些結(jié)點(diǎn)中的某種連線方式所決定的，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)線題，要求學(xué)生對點(diǎn)、線、面的投影規(guī)律必須掌握得非常透徹。
        綜上所述，要通過《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)用直觀形象的教學(xué)方法，并通過手腦并用的多種訓(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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