淺談機械制圖教學中空間想象力的培養

鄭連福

空間想象力是人們對客觀事物的空間形式（空間幾何形體）進行觀察、分析、認知的抽象思維能力，它主要包括下面三個方面的內容：能根據空間幾何形體或根據表述幾何形體的語言、符號，在大腦中展現出相應的空間幾何圖形，并能正確想象其直觀圖；能根據直觀圖，在大腦中展現出直觀圖表現的幾何形體及其組成部分的形狀、位置關系和數量關系；能對頭腦中已有的空間幾何形體進行分解、組合，產生新的空間幾何形體，并正確分析其位置關系和數量關系。這里所說的“空間想象力”是指工程技術領域對空間形體或幾何元素的形狀、大小、方位及深度等的想象。

機械制圖是中等職業學校機械類專業學生必須掌握的一門實踐性極強的專業基礎課，事實表明，學生走上工作崗位，如果沒有扎實的制圖知識做后盾，就如同斗大的字不識半口袋——“睜眼瞎”一個，就無法勝任機械加工、制造、裝配等工作。要學好制圖首先必須提高學生的空間思維和想象能力，熟練掌握圖紙與零件形狀間的相互轉換關系；要教好制圖的關鍵任務是想辦法培養學生的空間想象力。

一、理解掌握基本概念，學好理論基礎知識

任何一門學科都有其基本理論知識構架和基本指導思想。機械制圖這門課程的關鍵知識點就是正投影理論?？臻g幾何形體是由點、線、面等幾何元素構成，因此空間幾何形體的投影可轉化為點、線、面的投影。在明確正投影的基本概念的基礎上，通過對基本體、組合體及零件的大量觀察與繪圖練習，實施由淺入深、由簡到繁地多看、多畫、多想的教學策略，便能使學生對空間與平面的轉換有更加深入的認識，從而逐步提高學生的空間想象能力。

二、采用直觀教學，提高感性認識

直觀教學即利用教具（實物、模型）作為感官傳遞物，通過一定的方式、方法向學生展示，用來啟發學生思維，達到提高學習的效率或效果的一種教學方式。感性認識是空間想象力形成和發展的基礎，課堂中通過對模型、實物的觀察、分析，學生在頭腦中建立起空間的感性認識，形成空間骨架，進而再抽象為空間形體的平面圖形。如三投影面體系的形成，先把三投影面的體系的模型很直觀地展現在學生的面前，這樣學生很快就認識到三投影面體系的空間位置關系，進而又把實物模型放入三投影面體系中，向三投影面投影得到三視圖，再把三投影面展開，讓學生很快就在看圖時，由圖想面，由面想體，從而形成“一圖為一體”的觀念。這樣學生在思維中儲存的立體信息越多，使用時提取的立體形象就越多，空間想象能力就越強。

三、建立教學反饋機制，活躍作業訓練方式

檢查教學效果主要通過繪圖作業這一實踐性的教學環節來實現的。課堂教學→學生作業→批改作業→課堂評作業→答疑、質疑。通過作業，學生可以自行檢查綜合運用知識的能力；通過作業批改，教師可以掌握每一個學生的學習情況。（1）為了提高學生的空間想象能力，學生必須經過多種形式的作業練習。加強組合體的讀圖與畫圖訓練，要求學生熟記基本形體和中等復雜程度物體的三視圖，要讓學生多看、多想、多練、多記。（2）進行多解題的訓練，看圖多解就是根據已知視圖想象的立體形狀，不限于一種，而是多種，例如，已知主視圖或俯視圖，想象出二、三種形體，畫全三視圖和軸測圖。在求解多種答案過程中，學生可以擴大自己的想象力，從而有效地培養空間思維能力。（3）進行“形體換位”的訓練，從不同主視方向，畫出其三視圖，也可進行“默思畫形”訓練，讓學生在規定時間內觀察好給定的立體圖或模型的形狀，速記立體圖和模型，要求學生根據記憶畫圖。通過多種作業訓練，可以提高學生看圖和畫圖的基本技能，促進學生形象思維活動，提高了其空間想象能力。

四、加強實踐環節訓練，提高動手能力

機械制圖是一門實踐性很強的課程，在教學中重視實踐環節，不但能激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，而且可以提高學生的動手能力，培養空間想象力。如讓學生親自做一些模型并按要求繪制各種視圖；或者帶領學生到實習點，對機器進行拆裝并對零件進行測繪，然后再畫出圖紙。這樣，極富情趣的實踐過程充分調動了學生探求知識的積極性和創造性，在做中學，在樂中學，空間想象能力和空間分析能力必會得到較大提高。

五、運用多媒體技術及制圖軟件教學，拓展知識層面

多媒體教學課件的三維動畫可以清晰、直觀地表達出每個形體的形成過程及其形狀和投影的關系。利用AutoCAD強大的三維構型功能、軸測繪圖功能、二維繪圖功能建立內容豐富的電子教學素材庫，可嵌入制作的課件中，克服了傳統教學模型、掛圖的有限性以及操作的不方便和不精確。如在講解三個投影面的展開，是理解物體空間位置與平面圖形表達的關鍵，教師可將這部分制成課件，在多媒體教室上課，文、聲、形、色結合和借助實物模型等，吸引學生對所學課程的興趣和注意力。這些技術的應用，可大大激發學生追求高新知識的興趣，拓展知識的深度和廣度，使學生在二維和三維空間反復思索加深印象，非常有助于培養空間想象力。

六、重視非智力因素等對想象力的影響

非智力因素是指學生在學習中所具有的需要、動機、興趣、情感、意志等因素。它們往往對學生的想象過程有決定性的影響。因此，教師在教學中要善于把握學生的心理，激發其學習動機，誘導其學習興趣，培養學習情感，增強其學習意志。注意經常指導學生的學習方法。要遵循循序漸進的原則，減小學習梯度，降低難度，使學生感到學有所得，增強其想象思維的積極性，把想象思維貫穿于繪畫與看圖的每一個過程之中。

培養學生空間想象能力可由三步進行訓練：第一步：興趣是前提。學校要組織安排學生先到工廠進行參觀學習，有針對性地參觀鑄造車間和機械加工車間，讓學生對機器零件有較直觀的感性認識，然后再通過組織學生手工制作（玩膠泥），在趣味中讓學生完成形狀在大腦中的雛形。第二步：信心是動力。在教學過程中，加強對形狀的認識，通過教和學促進形狀在學生腦海中的成長。要求學生每天必須畫一個軸測圖，從基本體開始有意識地進行訓練，學生每完成一個軸測圖都有一定的成就感，自信心就會倍增，學習的動力就會隨之而增加，逐步建立空間想象力。第三步：動手是關鍵。要在教學過程中提升學生對形狀的想象，老師可根據實際教學情況，針對性地要求學生完成各種復雜組合體、旋轉體的軸測圖的同時，緊接著完成手工制作模型。運用手工制作與傳統教學相結合的方式在趣味中培養和提升學生的空間想象力。

總之，空間想象能力不可能在短時間內迅速提高，這就要求教師充分利用現代化設備，創造條件，精心設計每堂課、每個教學環節，緊緊圍繞教學中心內容，在有限的課時內實現培養目標；而學生應在掌握基本理論的基礎上勤觀察、勤想象、勤動手、勤探討。

（作者單位：福建省南安職業中專學校）