中职《机械制图》教学中学生空间想象力的培养

杨国峰

摘要：空间想象力，是人对头脑中已有的表象进行加工、综合、重现，创造出一个整体形象的空间想象和思维能力。本文对中职《机械制图》教学中学生空间想象力的培养进行了一些探讨，对提高中职制图教学的质量具有一定的现实意义。

关键词：中职机械制图三视图空间想象力

中职《机械制图》教学旨在培养学生的识图和画图能力，而培养识图与画图能力的关键是空间想象力。从心理学角度讲，“空间想象力”就是人对头脑中已有的表象进行加工、综合、重现，创造出一个整体形象的空间想象和思维能力。在中职制图教学中就是要求学生实现平面与空间的转换，即三视图与立体图的转换、“形”与“体”的转换。但学生学习制图的一大障碍就是缺乏空间想象力。这使得学生感到制图课难学，从而失去兴趣，失去信心。因此培养学生的空间想象力是教学中值得研究探索的问题。

一、搞好初始教学，培养自信心，帮助克服畏难情绪

中职《机械制图》是学生的一门新课，从第一学期就开设了。学生刚从初中升上来，没有制图知识的基础，对概念、内容比较陌生，又缺乏生产实践，由此而产生畏难情绪，影响了学习效果。因此，教师在最初的教学时，要利用学生所熟悉的生活现象和已有知识进行讲解，尽量避免专业性较强的名词术语。要加强直观性，充分运用挂图、模型和实物等教具进行教学。教师要多作演示，可发挥多媒体教学的作用，提高学生的学习兴趣，帮助他们克服畏难情绪，鼓励他们大胆想象，从而树立起学好制图课的信心。同时，也便于学生理解，增强教学效果，培养学生的空间想象力。

二、优化教学方法，培养观察力，增强形象思维能力

目前中职《机械制图》教学中普遍而集中采用了由教师进行的“复习旧课——教授新课——巩固新课——布置作业”等几个环节组成的课堂教学结构形式，自始至终贯穿着“教师中心”、“知识中心”，在教学实践中形成“满堂灌”、“注入式”的教学格局，学生自我学习时间很少，也就不能主动地及时对有用知识进行记忆思考。因而，在课堂上必须留出一定时间来让学生及时地对基本概念、基本形体进行观察、记忆。

陶行知说过：“治学以兴趣为主，兴趣越多，则从事弥力，从事弥力，则成效显著。”通过改革课堂教学模式，采用有效可行的教学方式，利用直观的模型和课件动画，由浅入深，丰富想象，为以后识图打下扎实基础。

1直观教学

教室就是一个三维空间，初学投影规律时，应用简单直观教学，可以把黑板墙作为正投影面，地面为水平投影面，右边即为左投影面。直观教学的优势在于：教室三面墙壁作为投影面，学生较为熟悉，因而有亲切感，易于想象投影。教具放置面对学生具有直观生动特点，有利于直观经验积累。相近的教具可相互比较演示，“用则明，不用则隐”，指出差异点。比如圆柱开槽与切片比较，应注意一投影面上有投影退缩现象；又如组合体表面相贴、相切、相交的三种连接关系的投影画法。

培养学生空间想象力的途径有多种，但无论什么方法，首先要严格学生的基本制图技能，并从学生的身心发展规律和学生实际出发，通过多种途径入手。教具直观教学，可有意识培养学生空间想象力。例如：教具演示后教师可藏起教具，只描述其特征让学生充分想象。直观教学是在已有经历和已把握的知识上传授新知识，易于激发学生对制图的兴趣。

2启发分析法教学

要求学生对所学的知识，不是简单的从老师和书本那里接受现成的解答，而是能自主的学习，独立的探索。因此，在教学中笔者对教学内容不是平铺直叙，直接讲解，而是将教学内容的重点和难点，精心设计成一系列问题，让同学们自己先构思想象或动手做模型，然后在动手画图，得出结论。例如，在讲“基本体截割”时，让同学们先准备好萝卜、黄瓜等易切割的物体，按照預先设计的图示进行切割，先从主、左、俯三个方向观察截交线的形状，然后再动手画图。这样他们动手又动脑，处在积极思维状态，即牢固地掌握了所学的知识，又大大的提高了空间思维能力和空间想象能力。这种以学生为中心，强调学生自主学习的教学方法，能调动学生追求个人成功的潜在动机，激发他们主动思维的兴趣，而这种动机和兴趣是人们从事创造性活动的重要的内在动力。

3利用多媒体进行教学

多媒体课件的设计必须要体现先进的教学理念，也就是以人为本的观点。学生是学习的主体，一切教学活动应围绕学生展开，教师是课堂教学的主持人，教学过程中应把教师的主导和学生的主体有机的结合。笔者在教学中通常是让学生自主的在教师上课进度的情况下操控课件，这样一来增强了对知识的更多理解，二来可以逐步的提高计算机的操作及制作课件的能力。

同时，多媒体课件的设计必须能创设一个合理有效的教学情境和学习氛围，使学生的学习主动性的积极性充分发挥，同时有利于培养学生自主构建学习所需的知识概念体系。笔者在课件设计时，在复习时精心准备了有趣味型的选择及拼图题，由学生自己来操作计算机做题，激发兴趣。

三、加强思维训练，培养想象力，锻炼空间思维能力

要培养学生具有创造性的空间思维能力，必须具备丰厚的看、绘图的基本功。具体的训练方法有：

1.画图移位训练

根据三视图想出物体的形状和空间位置，然后假想把物体沿着平行于某一投影面转动一个角度，想象出物体的新位置，再画出其三视图。例：（A）图是立面的三视图，（B）图是该立体水平旋转后的俯视图，试画出其另外两面视图，

2.形体分析记忆训练

根据给定的立体图或模型，让学生在规定的时间内观察好立体的形状，然后拿走模型或立体图，要求学生根据记忆，把三视图画出来。因此，为了把立体形状牢记，教给学生必须用“形体分析法”仔细观察立体，确定基本体组成的数量，相对位置及组合形式（相贴、相交或相切），并确定每一部分特征形体的方向，在脑中形成完整的立体表象，然后在没有实物的情况下，再现立体形状。通过这样的训练，可以提高学生看图和画图的基本技能，为进一步进行创造性空间思维训练打下扎实的基础。

四、激发发散思维，培养创造性，提升空间想象能力

在读一面视图时，物体形状可能不是唯一的，教师可以让学生以竞赛的形式充分想象，以多想出形体为荣，调动学生积极性，培养学生发散性思维。吉尔福特说：“正是在发散思维中想象力极为丰富，我们看到了创造性思维的最明显标志。”由此可见，我在制图教学中让学生由单一思维向多向思维、发散思维拓展，最终通过其它视图实现发散思维到收敛思维的转化，确定唯—答案。下面举一些发散性、创造性思维的例子。

1一题多解

“一题多解”为我们提供了一个突破口。“一题多解”就是根据已知视图想象的立体形状不限于一种，而是多种。为扩大想象的思路，必须对已知视图中的线、线框所表示的多种空间含义进行分析、归纳，探讨已知视图多解的原因，从而奠定空间的思维基础和思维方法。它包括“两面视图构形”及“一面视图构形”。

例1：一面视图构形：根据主视图，想象出三种形体，并画出俯、左视图。

例2：两面视图构形：已知主、俯视图，补画左视图。

由于想象的过程以离不开原题为前提，对空间形体进行广泛构思和彼此联想。因而构思具有新颖性、独特性和创造性，对开动学生智力，培养发散性空间想象力、思维能力和图示能力起着开窍的作用。

2立体形状构思

要求学生在形体构思的过程，要突破“经验想象”，开阔空间思路。所谓“经验想象”是学生在看图想象立体形状时，一般都以曾接触过并在脑中留下深刻印象的形体表象来想象立体，从而形成“經验想象”。这种空间思维方法虽然看图比较快捷，但如果看图都从这点出发，就会限制想象的思路，造成形体构思的错误。在教学过程中，要求学生看图时，必须仔细分析视图形状的差别，搞清楚视图中每一个点、线、封闭形线框的真实的空间含义，把构想出的空间形体进行对比分析，从批判错误的形体得出正确的立体形状。例：已知主、俯视图，想象立体形状，补画左视图。

分析：从主视图的等腰三角形线框，对应的俯视图为圆形。按看图经验，很容易想象为圆锥体，但俯视图圆形中有一竖向粗实线，因此想象成圆锥体显然是错误的。此时应换一角度进行空间思维，使构思的形体符合主、俯视图。主视图中的顶点对应的是俯视图中的竖向粗实线，是两个正垂面截割圆柱的交线，构想的形体是被两个对称相交的正垂面截割的圆柱体。

开阔空间思路，突破纯“经验想象”，可以锻炼学生空间思维的敏感性，从而培养空间形体构思的创新能力和发散思维能力。

五、加强动手训练，培养主观性，巩固空间感性认识

动手练习的训练是培养学生空间想象能力最有效的方法，让学生从接触有形的形体开始再求出无形的投影图，从求画投影图的练习想象空间形体结构，这样重复的练习，增强感性认识，学生空间想象能力就无形中提高了。

1挂图、教具的运用

在点、线、面的教学中，准备球、棒、板让学生自己摆弄在空间中的位置，根据位置求投影，并判断它们的投影特征。在教学中做过这样的实验：在讲了线在空间位置后，准备了一根棒，先示范然后让学生拿棒摆弄位置。笔者随机说出那种位置：如水平线、正垂线……学生在最短的时间内摆出正确的位置，考查学生的大脑空间思维能力。如果学生空间思维能力强的，那摆出的位置既准确时间又短。

结果分析大部分学生的空间想象能力较差。因此在这部分教学中，尽可能利用教具，让学生运用教具求解投影。在后来的调查中，学生运用教具能力强的，自然空间想象能力就好，学机械制图很轻松，教学效果自然较好。

实验结果：

2让学生动手制作组合体模型

在教材及练习中碰到的组合体，不管是轴测图还是投影图，尽可能让学生利用橡皮泥、泥土、木头、罗卜、番薯、马铃薯等等材料动手制作，培养学生动手能力的同时他的空间想象能力和思维能力无形之中提高了。在教学中做过这样的实验：甲、乙同基础同届的两班学生课外作业采用两种方式，甲班以制作组合体模型为主要作业，只要教材中有的投影图都让学生动手制作，采取各种激励措施鼓励学生动手操作，乙班以完成练习册的书面作业为主，经过半个学期的尝试，结果甲班对机械制图的兴趣程度，空间思维能力，形体分析能力，考试的结果都比乙班好，在统考中，甲班及格率89%，乙班及格率51%，同时甲班学生对学习其它专业课的兴趣比乙班浓，特别是动手和思维能力明显要高。

3加强读图与画图的训练

读图与画图可激发学生的大脑空间思维，促使学生思考，充分发挥手、眼、脑的联动作用，加速学生空间想象能力的形成。主要途径有读、画零件图、装配图、产品图，抄画产品图，测绘零件图，加强大型作业的训练等等。

4加强现场教学

针对学生中普遍存在的空间想象能力不足的问题，在课堂教学中注重运用实物、模型等教具帮助学生理解教学内容，化抽象的投影关系为直观的视觉印象，降低问题难度。此外，利用课余时间组织学生到实习工厂参观，使学生有机会了解机械生产的各个环节，达到丰富学生的感性知识、加深对课堂知识的了解。

总之，培养学生空间的想象能力，有各种各样措施、手段、方法，以上几点在教学实践中，对现阶段学生培养空间想象力、学习机械制图有一定的帮助，同时取得较好的效果。当然，空间想象能力不可能在短时间内迅速提高，这就要求教师在精心准备教学内容的同时要恰当选择能提高学生空间想象力的教学方法和手段，而学生应在认真学习正投影的基础知识和基本理论的基础上多看、多画、多想、多练。

参考文献：

[1]中华人民共和国、国家质量监督检验检疫总局中华人民共和国国家标准——技术制图[S]北京：中国标准出版社，1997年7月第1版

[2]钱可强机械制图教学与研究[M]昆明：云南科技出版社，1992年

[3]王幼龙机械制图（第三版）[M]北京：高等教育出版社，2007年7月第3版