制图教学大门的创新方法

摘要：《机械制图》它主要培养学生看图、画图、空间想象和应用的能力。而职专生素质普遍较差，缺乏空间想象力和形象思维。结合多年的教学经验，认为要提高学生学习制图的兴趣和能力，应从提高空间想象能力入手。
　　关键词：空间想象能力 提高 机械制图教学 效果
　　中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0189-02
　　我们知道在机械行业，平时工厂里加工零件都是凭借图纸作为依据的，眼睛看到的是平面图形，而事实上零件是立体的。所以我们需要去思考零件的具体形状、各部分的位置关系等，这种思维就是空间想象。根据要求在机械制图教学中对学生空间想象力的培养应达到以下几个要求：（1）对基本几何图形非常熟悉，能正确画图；（2）能反映并思考事物的空间形状、数量关系及位置关系；（3）有熟练的识图能力，能从复杂的图形中区分出基本图形。弄清了制图教学的目标和空间想象力的培养方向，我们还应明白职专生素质普遍较差，缺乏空间想象力和形象思维，学生视制图为天书，普遍不愿学。笔者通过自己多年的教学体会，认为要改变这种现状，我们应从以下几个方面来着手提高学生的空间想象能力。
　　1 首先要培养学生的空间观念
　　空间想象能力的基础是空间观念，而空间观念基于我们对所生活的现实世界的直接感知和认识，所以应帮助学生把具体现实空间和抽象空间概念统一起来，培养发展空间观念。具体措施有如下几个方面。
　　（1）加强制图教学和实物的联系以培养空间观念。
　　在课堂上应尽量多的利用实物模型，采用直观教学使那些抽象的理论性的东西变得更加具体，感性，直观。例如：在讲到三投影面体系的生成和展开，基本视图的六个投影面时可以利用粉笔盒拆开演示；在讲到点、线、面投影时，可以把黑板面、地面、墙面看成三面投影体系，把三角板、粉笔等实物作为点、线、面等几何要素放置其中，并摆出各种空间位置，让学生观察其投影效果，并通过自己的观察分析，画出它们的三面投影。这种以常见事物为例，通过眼、手、脑并用使学生看得见，摸得着，有身临其境的感觉。经常通过这样的锻炼从而让学生的空间观念得到提高。
　　（2）给学生动手操作，实践活动的机会，以发展空间观念。
　　通过学生自己动手设计和制作一些模型，对培养学生的空间想象能力是一项非常有益的活动。模型的制作应由简单到复杂，这既能用以帮助想象，又能提高学生参与学习的积极性，一举两得。比如用作业纸或用橡皮擦制作一些长方体或正方体，并可进行切割，叠加等，通过观察模型中的点、线、面之间的位置关系，逐步培养学生对空间观念的感知，进而提高对空间图形的想象力和识别能力。
　　2 培养学生由模型出发的空间想象能力
　　比如先观察简单模型—— 基本几何体，仔细观察其形状后，闭上眼睛，在脑海里想象出它的样子，用不同几何体反复练习；接着拿起基本几何体，摆好一个位置不动，再从上下前后左右六个方向观察其形状，然后闭上眼睛，在脑海中想象从各个方向看过去时几何体的不同形状，也就是想象各个面的形状，并让学生延伸想象看不见的部分，这有助于培养学生的空间想象力.用不同几何体练习，由简单到复杂；然后把基本几何体置于投影空间（可用教室的墙和地面作为投影空间模型），闭上眼睛，连同投影空间、平行光线一起想象，平行光线从上往下投射，从前往后投射，从左往右投射，得到的平面图形是什么样子。用以上方法，从简单模型到复杂模型（也可用身边的各种物体或机械零件）反复练习，这对培养空间想象能力十分有利。
　　但是笔者也认为在教学过程中使用模型并不是最终目的，过分依赖于模型的使用可能会引起不良后果。在刚接触视图时，借助各种模型帮助学生理解图形是非常有益的，但这种模型的直观性应逐步让位于图形的“直观性”，否则会阻碍空间想象力的进一步发展。
　　3 加强学生作图能力以提高空间想象能力
　　重视作图的教学是培养学生空间想象能力一个重要环节。在教学过程中如果注意先通过模型演示，利用长对正、高平齐、宽相等的投影原理并根据模型画出图形，再由图形想象空间形状和位置。或者在大脑中构思图形，依据视图所表达的形状画出轴测图。只有经过这样不断的训练才能提高空间想象能力。通过多年的教学实践，笔者认识到多做类似下面的练习，对提高学生空间想象力有事半功倍的效果。试想象三棱锥S—ABC中（如图1）：
　　（1）各顶点在三视图中的投影在哪里？
　　（2）SAB面上任一点如D在三视图中的投影在哪里？
　　（3）线SA、SB、SC、AB、BC、CA在三视图中的投影在哪里？
　　（4）若用一个截面去截三棱锥S—ABC，则截断面在三视图中的投影是什么样？
　　（5）在上题中若截面的方向改变，则截断面在三视图中的投影又是怎样？
　　很多学生认为这个题目有一定的难度，但是只要他们紧紧围绕投影原理努力钻研，都会对作图有不同程度的理解和体会；还有经常做一些把三视图中的遗漏线补充完整的题目也会对作图能力的提高有很好的作用，从而空间想象能力也会在这潜移默化中不断提高。
　　4 培养学生看图的能力
　　看图主要是培养学生由直观图出发的空间想象能力，它和作图是两个互逆的过程，它们都要通过空间想象力来完成。这一过程要分两步练习：第一步是先根据平面图找模型，再依据模型反过来想平面图。特别是相似的图形或一图多解的题目要多做练习。当第一步达到一定熟练程度之后，便实施了第二步，即直接根据三视图出发进行空间图形（体）的直观形象的想象。这里也先从简单的基本几何体出发，主视图是物体从前面往后面投射得到的形状，俯视图是物体从上往下投射得到的形状，左视图是物体从左往右投射得到的形状，综合起来，就可想象出几何体的立体形状了。在上课时笔者一般是先从正方体这一基本几何体进行练习，从而逐渐过渡到较复杂的图形。这样循序渐进地练习也符合学生的心理，对他们看图能力的提高有很好的作用。对一些较复杂图形我们可利用画轴侧草图帮助理解。经过这样不断的练习和巩固，学生的空间想象能力就会不断地提高。
　　5 培养学生对空间图形（体）的分解，组合和变形
　　将抽象问题形象化的直觉能力是空间想象能力结构中的最高层次，常被视为创造力之源。这一能力的实质是对空间图形中点、线、面的位置关系与数量关系的认识与想象。精选例题，精选练习，特别是相似图形，一题多解的题目要引导学生大胆思考，深入探索，对提高学生这方面的能力十分重要。
　　现在计算机作图又为我们提供了一个很好平台，我们可利用它做出图形，并可对图形进行旋转，翻转，作截面等，使学生更容易看图。如用3D制作的三维动画，可以任意摆放物体的位置，并可将物体任意拆装和组合，使学生对物体的结构能一目了然。利用其中的正交和对象捕捉等手段，引导学生进一步理解和掌握投影中的“长对正，高平齐，宽相等”这一基本特性。借助现代化的教学工具，让抽象的立体图形变得更加直观，从而使我们的教学达到事半功倍的效果，有助于培养学生空间想象能力。
　　以上培养学生空间想象能力的五个过程也不是彼此孤立的，而是相互交错、相辅相成的。在每一个过程中，都要力求做好两件工作：其一是对空间图形中点、线、面的位置关系的认识与想象；其二是对空间图形的直观形象的想象。我们明白任何事物的变化发展都有其内在规律，空间想象力的提高也是如此，它是逐级向上的，即有明显的层次性。在平时的练习中我们应紧紧以投影规律为依据，以基本几何体为依托，这样就会给空间想象力插上翱翔的翅膀，从而增加了学习机械制图的兴趣和能力。
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