浅谈机械制图教学中空间想象力的培养

郑连福

空间想象力是人们对客观事物的空间形式（空间几何形体）进行观察、分析、认知的抽象思维能力，它主要包括下面三个方面的内容：能根据空间几何形体或根据表述几何形体的语言、符号，在大脑中展现出相应的空间几何图形，并能正确想象其直观图；能根据直观图，在大脑中展现出直观图表现的几何形体及其组成部分的形状、位置关系和数量关系；能对头脑中已有的空间几何形体进行分解、组合，产生新的空间几何形体，并正确分析其位置关系和数量关系。这里所说的“空间想象力”是指工程技术领域对空间形体或几何元素的形状、大小、方位及深度等的想象。

机械制图是中等职业学校机械类专业学生必须掌握的一门实践性极强的专业基础课，事实表明，学生走上工作岗位，如果没有扎实的制图知识做后盾，就如同斗大的字不识半口袋——“睁眼瞎”一个，就无法胜任机械加工、制造、装配等工作。要学好制图首先必须提高学生的空间思维和想象能力，熟练掌握图纸与零件形状间的相互转换关系；要教好制图的关键任务是想办法培养学生的空间想象力。

一、理解掌握基本概念，学好理论基础知识

任何一门学科都有其基本理论知识构架和基本指導思想。机械制图这门课程的关键知识点就是正投影理论。空间几何形体是由点、线、面等几何元素构成，因此空间几何形体的投影可转化为点、线、面的投影。在明确正投影的基本概念的基础上，通过对基本体、组合体及零件的大量观察与绘图练习，实施由浅入深、由简到繁地多看、多画、多想的教学策略，便能使学生对空间与平面的转换有更加深入的认识，从而逐步提高学生的空间想象能力。

二、采用直观教学，提高感性认识

直观教学即利用教具（实物、模型）作为感官传递物，通过一定的方式、方法向学生展示，用来启发学生思维，达到提高学习的效率或效果的一种教学方式。感性认识是空间想象力形成和发展的基础，课堂中通过对模型、实物的观察、分析，学生在头脑中建立起空间的感性认识，形成空间骨架，进而再抽象为空间形体的平面图形。如三投影面体系的形成，先把三投影面的体系的模型很直观地展现在学生的面前，这样学生很快就认识到三投影面体系的空间位置关系，进而又把实物模型放入三投影面体系中，向三投影面投影得到三视图，再把三投影面展开，让学生很快就在看图时，由图想面，由面想体，从而形成“一图为一体”的观念。这样学生在思维中储存的立体信息越多，使用时提取的立体形象就越多，空间想象能力就越强。

三、建立教学反馈机制，活跃作业训练方式

检查教学效果主要通过绘图作业这一实践性的教学环节来实现的。课堂教学→学生作业→批改作业→课堂评作业→答疑、质疑。通过作业，学生可以自行检查综合运用知识的能力；通过作业批改，教师可以掌握每一个学生的学习情况。（1）为了提高学生的空间想象能力，学生必须经过多种形式的作业练习。加强组合体的读图与画图训练，要求学生熟记基本形体和中等复杂程度物体的三视图，要让学生多看、多想、多练、多记。（2）进行多解题的训练，看图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，例如，已知主视图或俯视图，想象出二、三种形体，画全三视图和轴测图。在求解多种答案过程中，学生可以扩大自己的想象力，从而有效地培养空间思维能力。（3）进行“形体换位”的训练，从不同主视方向，画出其三视图，也可进行“默思画形”训练，让学生在规定时间内观察好给定的立体图或模型的形状，速记立体图和模型，要求学生根据记忆画图。通过多种作业训练，可以提高学生看图和画图的基本技能，促进学生形象思维活动，提高了其空间想象能力。

四、加强实践环节训练，提高动手能力

机械制图是一门实践性很强的课程，在教学中重视实践环节，不但能激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，而且可以提高学生的动手能力，培养空间想象力。如让学生亲自做一些模型并按要求绘制各种视图；或者带领学生到实习点，对机器进行拆装并对零件进行测绘，然后再画出图纸。这样，极富情趣的实践过程充分调动了学生探求知识的积极性和创造性，在做中学，在乐中学，空间想象能力和空间分析能力必会得到较大提高。

五、运用多媒体技术及制图软件教学，拓展知识层面

多媒体教学课件的三维动画可以清晰、直观地表达出每个形体的形成过程及其形状和投影的关系。利用AutoCAD强大的三维构型功能、轴测绘图功能、二维绘图功能建立内容丰富的电子教学素材库，可嵌入制作的课件中，克服了传统教学模型、挂图的有限性以及操作的不方便和不精确。如在讲解三个投影面的展开，是理解物体空间位置与平面图形表达的关键，教师可将这部分制成课件，在多媒体教室上课，文、声、形、色结合和借助实物模型等，吸引学生对所学课程的兴趣和注意力。这些技术的应用，可大大激发学生追求高新知识的兴趣，拓展知识的深度和广度，使学生在二维和三维空间反复思索加深印象，非常有助于培养空间想象力。

六、重视非智力因素等对想象力的影响

非智力因素是指学生在学习中所具有的需要、动机、兴趣、情感、意志等因素。它们往往对学生的想象过程有决定性的影响。因此，教师在教学中要善于把握学生的心理，激发其学习动机，诱导其学习兴趣，培养学习情感，增强其学习意志。注意经常指导学生的学习方法。要遵循循序渐进的原则，减小学习梯度，降低难度，使学生感到学有所得，增强其想象思维的积极性，把想象思维贯穿于绘画与看图的每一个过程之中。

培养学生空间想象能力可由三步进行训练：第一步：兴趣是前提。学校要组织安排学生先到工厂进行参观学习，有针对性地参观铸造车间和机械加工车间，让学生对机器零件有较直观的感性认识，然后再通过组织学生手工制作（玩胶泥），在趣味中让学生完成形状在大脑中的雏形。第二步：信心是动力。在教学过程中，加强对形状的认识，通过教和学促进形状在学生脑海中的成长。要求学生每天必须画一个轴测图，从基本体开始有意识地进行训练，学生每完成一个轴测图都有一定的成就感，自信心就会倍增，学习的动力就会随之而增加，逐步建立空间想象力。第三步：动手是关键。要在教学过程中提升学生对形状的想象，老师可根据实际教学情况，针对性地要求学生完成各种复杂组合体、旋转体的轴测图的同时，紧接着完成手工制作模型。运用手工制作与传统教学相结合的方式在趣味中培养和提升学生的空间想象力。

总之，空间想象能力不可能在短时间内迅速提高，这就要求教师充分利用现代化设备，创造条件，精心设计每堂课、每个教学环节，紧紧围绕教学中心内容，在有限的课时内实现培养目标；而学生应在掌握基本理论的基础上勤观察、勤想象、勤动手、勤探讨。

（作者单位：福建省南安职业中专学校）