主页 > 技术文章 > 谈《机械制图》教学中对学生空间想象能力的培养 2024-10-13

谈《机械制图》教学中对学生空间想象能力的培养

摘要：《机械制图》课程的难点是教会学生如何识图、如何绘图。在复杂的立体转化为平面和平面转化为立体的空间认识、立体思维活动中，大多数学生都存在难以适应的情况。要实现对学生空间想象能力的培养，关键是要坚持以学生为本的教学理念，运用直观形象的教学方法培养学生对空间物体的感觉能力，并通过强化训练来发展学生的立体思维能力，从而全面提高学生学习《机械制图》课的学习质量。
        《机械制图》课是当前中等职业学校机电类专业的一门公共基础课，课程的难点是学生识图、绘图技能的培养。制图与读图一直是机械制图教学的两大任务，而它们都离不开空间想象，都离不开对空间形体的分析和表达，因此培养制图能力实质上就是要培养学生对空间形体的想象能力、分析能力、表达能力，这三种能力是彼此关联、相互促进的，并以空间想象能力为核心。那么，在教学中应该重点解决好哪些关键因素才能有效地培养学生的空间想象能力呢？
一、直观教学是培养学生空间想象力的有效措施：
        直观教学主要包括实物教学和多媒体教学等方法，把学生不容易理解的抽象理论和复杂空间视图变成形象、具体、易掌握的内容，使学生看得见、摸得着、记得牢，这是培养学生空间想象能力和立体感受能力的有效方法。
        实物教学是在制图教学中学会运用机械，机械陈列柜，机械基础陈列柜，机械制图陈列柜，机械零件陈列柜模型、实物、挂图等直观形象的教学手段，引导学生运用投影规律认识实物与图形之间的关系，使投影要素在学生头脑中得到清晰的印象，这样可以有效地培养学生的空间想象能力，收到事半功倍的教学效果。在教学中，可先让学生多看一些简单的基本几何体的视图，如长方体、三棱柱、圆柱体、圆锥体的视图，通过对图形的认识，熟悉这些视图所对应的空间形体，实现从平面到空间的思维转换；也可以帮助学生学会将复杂视图分解成简单图形，便于提高空间想象能力。在制图中，有很多形体表面有孔、键槽，同时内部还有其它各式各样的结构，初学时单凭想象绘制视图的确有一定难度，此时模型便是一个较好的手段。有了直观的模型作教具，再加以适当讲解，绘图便变得简单了许多。例如，在讲授剖面图（断面图）这一节内容时，针对学生经常容易将剖面图与剖视图混淆起来这一情况，利用模型在断开部位画上剖面线，剖面图与剖视图的区别就一目了然，降低了学生在学习时的难度。
        而运用多媒体的教学手段，可以使那些用传统的教学手段无法讲清或难于讲清的教学内容化难为易、化繁为简，使抽象的视图变得直观，使课堂教学获得最大的效率。多媒体的形象教学还可以激发学生对《机械制图》课程的学习兴趣，有利于发挥学生的主体作用，比较快地培养学生的看图能力和绘图能力，突破教学中的重点和难点。首先，运用多媒体教学可以让学生的空间概念更快地形成。《机械制图》课的核心章节是通过“投影理论”的教学和训练，来培养学生的空间想象能力以及看图与绘图的实际应用能力。初次接触这一学科的学生，由于空间概念还没有建立起来，都会感觉到很困难。例如：讲“三视图的形成及投影规律”，用常规的教学方法很难让学生接受，而运用多媒体生动形象、具体直观的画面，能将“正投影”的投影原理和三视图的“看图方法”有机地结合并清楚地展现出来，同时，将三视图的“形成”及“展开”过程也生动直观地展示出来，使学生一目了然。在此投影图演示的基础上，教师只需因势利导地讲解和板书本节的“学习要点”，就可取得事半功倍的教学效果，普遍提高学生的学习效率。其次，运用多媒体教学可以减小教学难度，提高教学效率。运用多媒体技术辅助教学，可将传统教学方法中无法突破的教学重点和难点内容通过多媒体画面完整清晰直观地展现出来。如：《机械制图》教材“基本几何体的投影”章节中球体的投影及其表面取点也是教材中的一个重点和难点内容。由于球体的立体图形和模型在空间“形”、“位”的准确表达上有局限性，在“球体表面上点的可见性判别”的教学上往往有一定难度。而运用多媒体技术辅助教学，可将重点和难点内容通过多媒体画面完整清晰地表现出来，学生通过对剖析后的画面的观察分析，对球体所特有的“轮廓线”互为“中心线”又互为“分界线”的空间方位关系有了清楚的认识和理解，对“六向”方位的分辨能力也有了进一步的提高。
二、强化训练是发展学生立体思维能力的关键：
        《机械制图》是一门实践性较强的课程，学生在课堂上听懂教师的讲课并不难，但要较好地理解和掌握本课程的内容，培养较强的空间想象能力与一定的表达能力，则需要严格学生的基本作图技能，并从学生的身心发展规律和学生实际出发。在教学活动中针对各教学难点可以进行以下训练：
1、记图训练：
        传统的《机械制图》教学思路将重点放在读图和制图两个方面，这是很不全面的，笔者认为还应包括记图，这同样是制图教学的基础环节之一。既然机械图样被喻为“工程语言”，就应该具有自己的“词汇”和“词组”，如果能在理解的基础上，通过反复识记在脑海中储存入大量基本体和一些简单组合体的图形特征以及它们所反映的空间实物形状，能弄清图与物之间的特征及其联系，你就已经具有初步的空间想象能力了。这一点对于初学者来说非常重要。
        2、类比训练：
        所谓类比训练，是指给出几组较为雷同的三视图，使每组三视图中有一个或两个视图相同，然后由学生分析总结视图所表示的两个不同形体各自的投影特点。
        3、构形设计训练：
        构形设计训练是指根据给定的一个（或两个）视图设计出各种形体，并补画出它的另两个（或一个）视图。通过这种训练，可以丰富想象，培养学生灵活多变的思维方式。例如可以给定两个视图，补画出多种可能的第三视图（即一题多解），也可以进行趣味投影构形。
        4、同一形体的变位训练：
        同一形体，如果变换它的空间位置，则其投影后的三面视图也将随之发生很大变化，有时一个十分简单的变化，就会引出难度较高的视图，经常进行此类训练，无疑对提高学生识图中的应变能力和想象力十分有益。
        5、结点法补图训练：
        补图补线问题以往大多是根据已知视图苦思冥想出形体的大致形状，再来逐步补出未知视图或缺线，这其中所花费的时间和精力非常之多。其实就平面几何的观点来看，补出的第三视图与已知的两面视图无论表达了什么形体，就图形本身来说都是平面图形，即由平面图形的结构要素点、线所组成；而从投影理论来看，给定两面视图，相当于确定了形体在所求投影面上的投影是该形体上点的投影。因此，我们可以将视图视作求点的过程，通过投影规律将已知视图上一切可能在所求投影面上的投影点都连接起来，这些点组成了一个点阵，再对该点阵中结点的连接规律进行分析判断。事实上这些结点不但决定了第三视图的投影范围，也确定了所有可能的连线的数量、位置、方向，也就是说第三视图的形状是由这些结点中的某种连线方式所决定的，这就是结点法的主要解题思路。当然，要熟练地应用结点法完成补图补线题，要求学生对点、线、面的投影规律必须掌握得非常透彻。
        综上所述，要通过《机械制图》课程教学有效地培养学生的空间想象力，必须坚持“以学生为本”的教学理念，运用直观形象的教学方法，并通过手脑并用的多种训练促进学生立体思维能力的发展，全面提高学生读图、绘图的技能。

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