工科学生立体思维能力薄弱的原因分析

陈柯 冯羽

【摘要】立体思维能力是工科学生进行设计创作、工程图绘制以及施工图读图等专业素质的基础性素质，在学生专业课程学习中发挥着重要的作用，然而目前有众多工科学生在学习中的立体思维能力有所欠缺，对其专业课程的学习造成了障碍，因此如何帮助工科生提高立体思维能力的问题研究十分重要。本文针对工科生立体思维能力薄弱的原因进行了研究，并重点分析了学生自身的原因以及教学对学生立体思维能力的影响，对提高工科学生立体思维能力具有一定参考价值。

【关键词】工科学生  立体思维  薄弱  原因

【基金项目】课题项目名称：《培养工科学生立体思维能力课程模块探索》，项目编号：17BZ056，立项单位：西安建筑科技大学华清学院。

【中图分类号】G64     【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）43-0213-02

引言

立体思维能力是进行设计创作、工程图绘制以及施工图读图等专业素质培养的基础，对于工科学生而言，掌握良好的立体思维能力对其专业课程学习至关重要。但由于现在工科学生的立体思维能力普遍不高，使其对许多课程的理解造成了障碍，因而立体空间思维的培养成为了使学生更好掌握专业课程的基础性能力[1]。从学生角度来讲，要认识到立体思维能力的重要性，并找出立体思维能力薄弱的原因，对自己的立体思维能力进行训练和提升，使自己更好地对工程图学等专业课程进行理解和掌握。另一方面，从学校和教师角度来讲，深入研究学生立体思维能力薄弱的根源十分重要，并针对造成学生立体思维能力薄弱的原因进行教学方法和内容上的调整，使学生对空间的想象能力增强，从而真正理解和掌握相关课程[2]。本文针对工科学生立体思维能力薄弱的原因进行了详细的分析，并主要从学生自身以及学校和教师教育等角度进行了剖析。

1.立体思维的概述

基本的立体思维能力一般来讲包括图形记忆、形象记忆、图形搜索以及图形推理等多种空间能力，立体思维能力是针对空间中的相关问题进行研究，通过对其中问题进行分析推理以及几何认定等来获得空间事物的本质。立体思维既包括了立体逻辑思维能力又包括了立体形象思维能力[3]。其中立体形象思维能力是对形象作为对象的一种整体性思维能力，通常需要以一定的经验为基础，并且依赖于人类的感觉和知觉。逻辑思维使人类将对象与各种现象之间的关联进行提取，并对相应的属性进行分门别类，从而找出事物的规律以及本质特征。工科学生在专业课学习过程中时常会用到立体思维能力，例如，在进行建筑学相关课程的学习时，经常需要借助二维图形进行三维图形的构建，这便是一种立体抽象思维能力以及立体想象能力，因此立体思维能力是工科学生必备的基础性能力之一。

2.工科学生立体思维能力薄弱原因

在工科学生学习过程中，立体思維能力薄弱会造成对平面图形和立体图形的转换能力不足，使学生不能对专业课程进行深入理解和灵活应用[4]。因此为了全面提高工科学生的专业课程理解能力，首先要对其立体思维能力薄弱的原因进行分析。

2.1立体思维知识结构缺乏广博性

学生在学习过程中，通常更擅长对理论知识进行记忆和推导，而对于空间立体部分等需要立体思维能力的部分掌握相对困难，从学生角度来说，对立体思维的知识结构理解不够全面，缺乏广博性。从词语角度来分析立体思维，立体即为空间，通过对物体的测量和描述中进行抽象提取，对物体的描述可能包括物体位置、形状以及运动的方向等多种特性，这些物体的大小形状以及方向位置等可以称作物体的空间形式。在认识到物体的空间形式后还需进行思维想象，即利用大脑中收集的物体状态为基础进行想象，以构建新形象的一系列心理活动。因此，想要培养良好的立体思维能力，首先要对立体思维知识结构进行更广博的理解。

2.2对立体思维整体认识倾向片面

立体思维能力是工科学生专业课学习的基础，但从另一方面来说，立体思维的培养不仅有利于自然科学的学习，也是多种社会科学研究所必要的思维能力。学生通常将立体思维与某种课程学习直接相联系，却忽视了立体思维能力对自己发展的多种影响。研究表明立体思维能力是学生学业成就的重要影响因素之一，并且曾有心理学家指出视觉空间智能可以作为一种人类的智力，这种智力相对其他种类的智力而言相对独立，使人可以合理的进行思考、行动以及应对困境。还有学者指出，立体思维是任何生物生存的必要条件之一。可以看出，立体思维能力的培养，不仅可以提高工科相关专业课程的学习成绩，更会使学生一生受益匪浅，而学生对立体思维的认识通常过于片面，不能全面重视对立体思维进行培养。

2.3对空间概念理解缺乏常态化联系

在学习过程中，通常要求学生在所学理论方法的指导下进行联想和与实际理论的结合，再通过想象能力来得到同时符合理论要求和实际要求的空间实体。对于一般的工科学生来说，所接触的图样往往是陌生的图样，由于缺乏工程设计、制造方面的实践经验，并且对空间概念的理解不充分，因而在联想和想象方面具有较大的难度，并且很难将平面图形和与之相对应的空间实体联系起来。

2.4对平面延展为立体的能力不足

一般来讲，学生习惯于将立体转化为平面，而对于平面延展为立体的能力却有所欠缺。以工程图学为例，该学科通常以三维立体图形作为研究对象，用正投影的理论来解决高位空间的低维表达问题，即将三维立体问题和二维平面问题进行相互转化和解决。在教学过程中，通常遵循点-线-面-体的学习模式，看似为由易到难的进行学习，然而对于初次接触课程的学生来说并非如此，由于学生对平面延展为立体的能力有待提高，因而这种学习模式是一种从抽象到具体的学习，接受起来困难较大，易对学生产生心理上的障碍，产生畏难情绪。因此，学生对由二维到三维的转换能力薄弱限制了其立体思维的发展。

2.5忽视想象力和创造力的自我提升

在发挥立体思维能力的过程中，离不开学生的想象力和创造力。人类出生便具有一定的思维能力，其中就包括形象思维能力。这种能力会随着人的成长而不断增长，增长的关键在于如何发掘这种潜力，并使它上升到更高的层次。工科学生在学习中，一般更注重理论的理解，而对于想象力和创造力的培养方面相对欠缺。立体思维需要将二维平面和三维平面进行转化和联系，在掌握了基本的识图能力后，更重要的是想象能力，具有良好的想象力才能做到将抽象问题具体化研究。因此，从学生角度而言，自身的想象力和创造力是发挥立体思维能力的关键因素。

3.教學对学生立体思维能力的影响

工科学生的立体思维能力薄弱的原因除了学生自身原因之外，同样离不开教学对学生立体思维培养的影响。掌握了适当的教育方法才能使学生不断在学习中提高自己的逻辑思维能力以及想象能力，从而不断提升自己的立体思维能力。

3.1教学内容先进性对学生立体思维能力的影响

传统教学往往重视对学生基本理论知识的讲授以及公式的推导，使学生在理论知识掌握方面较为扎实，而在空间想象能力上有所不足，当涉及到进行空间想象时，更多的需要学生发挥自己的立体思维能力，而不和理论部分一样有章可循。对于学生来讲，往往缺乏立体思维能力的培养和空间想象的训练，并且学生天生的立体思维能力也各不相同，因此，在设计立体思维的课程学习上会自然遇到较大的困难。学生立体思维能力薄弱和教育过程中缺少关于立体思维的训练息息相关，培养学生的空间想象能力应该成为教师教学的重要任务之一。在教学过程中，不仅应当只是提到立体思维这个名词，更多的应当进行相关的训练和空间想象方法的分析，把握其中的规律，加强对学生的训练，这样才可以使部分想象能力较为薄弱的同学也得到立体思维能力的提高，将思维方法教育融入到更具有先进性的教学内容中有利于对学生的立体思维能力进行后天培养。

3.2 教学手段多样性对学生立体思维能力的影响

立体思维涉及二维和三维的相互转化，有些空间想象能力较差的同学只根据教师的语言描述很难做到在头脑中进行图像的构建，因此在涉及到立体思维的课程学习中，只采用传统的讲授式教学很难提高学生的立体思维能力。只有多利用多媒体等更直观的教学手段，对教学素材进行丰富化和实际化，才能将抽象的概念为学生做到具体化，便于辅助学生进行立体思维的训练，此外，还可以调动学生的学习积极性，克服对抽象概念的畏难情绪，使学生更好地完成对抽象物体再生、组合和改造的随意性想象，培养出更加灵活开放的立体思维。除了多媒体教学外还能多借助于教学工具，使学生将抽象概念和实物进行联系，加强学生脑海中二维平面和三维立体的关联性。

3.3 强化思维联系对学生立体思维能力的影响

合理的教学方法可以培养学生的立体思维能力，并且加强学生的逻辑思维能力和想象能力。因此教学过程中必须强化学生的思维联系能力，做到启发式的教学，使学生在启发下可以将二维平面与三维立体建立起良好的关联性，正确认识其中的关联要素及规律，做到举一反三的立体性思维。由于多数学生对于所学知识比较陌生，教学过程中教师需要引导学生进行直观概念和抽象概念进行联系对比分析，使学生能够主动构建脑海中的实体模型，从而养成自发发挥空间想象能力的学习习惯。

总结

工科学生的立体思维能力是学习诸多专业课程的基础性能力，然而大多数学生对于抽象的立体化想象具有畏难情绪，本文从学生自身以及教师教学两个方面对目前工科生立体思维能力薄弱的现象进行了原因的分析。因此，为了提升学生的立体思维能力，要从学生自身做到重视空间想象能力以及逻辑思维能力的培养并积极主动加强相关联系，同时学校教学过程也应加强对学生立体思维能力的训练，使学生在掌握理论知识的同时能够不断提高自己的立体思维能力，从而促进相关课程的学习，并提升学生的综合素质。

参考文献：

[1]卢福德，王超良.培养学生立体思维能力的实践[J].物理通报，2008（5）：23-27.

[2]姚桂玲.工程制图CAD教学中学生立体思维能力的培养[J].职教论坛，2011（35）：65-66.

[3]周桂平.兴趣·空间想象力·立体思维能力——浅析“机械制图”教学法[J].交通职业教育，2008（3）：11-12.

[4]李淑玲.充分调动学生立体思维能力突破工程制图课程教学难点[J].理论观察， 2011（1）：144-145.

作者简介：

陈柯（1989.12-），汉族，陕西咸阳人，西安建筑科技大学华清学院讲师，硕士研究生，研究方向：建筑空间。