制圖教學中培養學生空間想象能力的一些思考

【摘要】 本文就《建筑制圖》教學中培養學生的空間想象能力進行了深入的探討，對提高制圖教學質量有一定的現實意義。

【關鍵詞】 建筑制圖;教學;培養;建議

【中圖分類號】 G71

【文獻標識碼】 B

【文章編號】 1005-1074(2008)08-0217-01

1 問題的提出

《建筑制圖》課程幾乎可以說是各職業學校建筑類專業的一門公共基礎課，但當它作為一門嶄新的學科出現在學生的面前時，除了新奇外也會有些許陌生，雖然新的課程不會由于學生以往的成績而導致起點上的差異，但當學生從平面圖形繪制跨入點、線、面等投影理論特別是補圖補線階段時，同樣會由于空間想象能力的不足導致同一批學生學習能力上的巨大差距，從而影響《建筑制圖》的整體教學效果。

2 空間想象能力的內涵

制圖與讀圖一直是制圖教學的兩大任務，而它們都離不開空間想象，都離不開對空間形體的分析和表達，因此培養制圖能力實質上就是要培養學生對空間形體的想象能力、分析能力、表達能力，這三種能力是彼此關聯、相互促進的，并以空間想象能力為核心。根據心理學的觀點，所謂“空間想象能力”其實就是形象思維與抽象思維兩種思維活動的分析、綜合、加工處理，從而產生新形象的一種綜合性能力?？臻g想象能力主要由形象思維、抽象思維、形象儲存、加工和出現新形象五部分組成，主要來源于對空間形體的感性認識，因此只有在感性認識的基礎上，對形體進行分析、綜合、抽象、概括，達到理性認識，才能建立起正確的空間形體的表象，從而為形象思維與抽象思維對形體進行加工處理提供所需的素材。

2.1 空間想象能力的兩個跨度 在《建筑制圖》課程中，空間形體由點、線、面等基本元素等組成，因此空間形體的投影可以轉化為點、線、面的投影，這是所有投影理論的基礎。簡單的說，我們可以將空間想象能力的培養分為兩個跨度：

2.1.1 第一跨度：從空間到平面 就本質上而言，這一跨度是使空間形體在某投影面的投影轉化為點、線、面在某投影面上的投影，主要任務是解決組成空間形體基本元素的投影規律，主要功能是完成物→圖的轉換，即空間→平面的轉換。

2.1.2 第二跨度：從平面到空間 就本質上而言，這一跨度是將視圖中各種及其組成圖形在某投影面上的投影轉化為空間形體各元素在某投影面的投影，主要任務是解決由投影規律所制約的各元素在投影面上的投影組合關系，主要功能是完成圖→物的轉換，即平面→空間的轉換，該跨度比較抽象，必須通過形象思維才能完成。當然，這兩個跨度在本質上是完全一致的，即都是圍繞基本元素的投影而展開，以“長對正、高平齊、寬相等”三等關系為基礎，但第二跨度的難點在于必須通過對第一跨度的完整認識之后才能完成和提高，因此這兩個跨度雖然各有特點，但卻是一個不可分割的完整過程，教學時必須相輔相成，這樣才能完成由感性認識到理性認識的質的飛躍。

2.2 空間想象能力的兩層含義 根據《建筑制圖》的教學實踐，我們可以對空間想象能力從兩方面來理解：

2.2.1 第一層含義 在制圖教學中，培養學生的識圖和繪圖能力是依據投影原理的基本規律，把空間形體的物理、化學方面的質、量、色、光等特性忽略不計，而保留其形狀、大小、虛實等特性，轉換為由點、線、面組成的純幾何特征圖形，從而實現平面與空間的轉換。

2.2.2 第二層含義 在制圖教學中要通過投影圖→運動聯系→空間形體的轉換過程中體現出來，這些過程本身都是在人的大腦活動中顯現，經綜合、發展形成的。

3 培養學生空間想象能力的途徑

3.1 記圖訓練 傳統的《建筑制圖》教學思路將重點放在讀圖和制圖兩個方面，這是很不全面的，筆者認為還應包括記圖，這同樣是制圖教學的基礎環節之一。

宋代學者張載說過“不記則思不起”，法國大文豪伏爾泰則說：“人，如果沒有記憶，就無法發明創造和聯想?！奔热唤ㄖD樣被喻為“工程語言”，就應該具有自己的“詞匯”和“詞組”，如果基本體視圖是“詞匯”，那么組合體視圖便是“詞組”，如果能在理解的基礎上，通過反復識記在腦海中儲存入大量基本體和一些簡單組合體的圖形特征和它們所反映的空間實物形狀，能弄清圖與物之間的特征及其聯系，你就已經具有初步的空間想象能力了。

3.2 類比訓練 所謂類比訓練，是指給出幾組較為雷同的三視圖，使每組三視圖中有一個或兩個視圖相同，然后由學生分析總結兩組視圖所表示的兩個不同形體各自的投影特點。

3.3 構形設計訓練 構形設計訓練是指根據給定的一個（或兩個）視圖設計出各種形體，并補畫出它的另兩個（或一個）視圖，通過這種訓練，可以豐富想象，培養學生靈活多變的思維方式。例如可以給定兩個視圖，補畫出多種可能的第三視圖（即一題多解），也可以進行趣味投影構形。

3.4 同一形體的變位訓練 同一形體，如果變換它的空間位置，則其投影后的三面視圖也將隨之發生很大變化，有時一個十分簡單的變化，就會引出難度極高的視圖，經常進行此類訓練，無疑對提高學生識圖中的應變能力和想象力十分有益。

3.5 同類形體的變形訓練 這是指將各種不同的形體劃分類型，再一種一種類型分析其投影特點，為了加深理解某一類形體的投影特點，可以將給定的三視圖改造變形為同類形體的另一種形式，再來分析兩組三視圖變形前后的異同。

3.6 結點法補圖訓練 補圖補線問題一直是《建筑制圖》課程中的老大難問題，以往大多是根據已知視圖苦思冥想出形體的大致形狀，再來逐步補出未知視圖或缺線，這其中所花費的時間和精力非常之多。

其實就平面幾何的觀點來看，補出的第三視圖與已知的兩面視圖無論表達了什么形體，就圖形本身來說都是平面圖形，即由平面圖形的結構要素點、線所組成，而從投影理論來看，給定兩面視圖，相當于確定了形體在所求投影面上的投影是點的坐標。因此，我們可以將補圖視作求點的過程，通過投影規律將已知視圖上一切可能在所求投影面上的投影點都連接起來，這些點組成了一個點陣，對該點陣中結點的連接規律進行分析判斷，事實上這些結點不但決定了第三視圖的投影范圍，也確定了所有可能的連線的數量、位置、方向，也就是說第三視圖的形狀是由這些結點中的某種連線方式所決定，這就是結點法的主要解題思路。當然，要熟練地應用結點法完成補圖補線題，要求學生對點、線、面的投影規律必須掌握的非常透徹。

3.7 圖感培養

3.7.1 圖的形象感與空間感 所謂形象感，就是指讀圖時將特征比重特殊的圖與感知過的表象進行形象聯系，這樣就能在短時間內形成具體的形象，具體成形象感和空間感兩個方面。如果說形象感是讀圖過程中是感性階段，那么空間感則是理性階段，即圖感先經過圖形表象的形象感覺，然后進入腦海形成空間感知，也就是一種高級的空間想象能力。

3.7.2 圖感培養的途徑 培養學生的圖感能力，是一個相當艱巨的任務，要求制圖教師有豐富的圖感能力的多樣化的教學方法。筆者認為，多進行軸測圖的基本功訓練是一個比較好的手段，例如多畫長方體、圓柱體、錐體等基本體的軸測圖，然后逐步過渡到組合體軸測圖，可以是由軸測圖畫三視圖、由實物畫三視圖、由三視圖切制泥模等；在組合體識圖中，可以通過分層還原法、分項還原法、各項繪圖法對復雜的疊加類形體、切割類形體進行“折零件”與“還原”訓練，這樣可以一方面增強分析讀圖的能力，另一方面也增強了圖感。

3.8 技能培養 在制圖教學中同樣必須加強技能培養，在進行補圖、補線練習時，可以嘗試讓學生做一些有難度的動作類練習，例如剪接練習（教師給出三視圖，由學生用剪刀、紙板裁剪拼接出實物）、鐵絲彎折練習（教師給出在空間多處彎折的鐵絲的兩視圖，由學生邊彎邊補畫第三視圖）、手工制模習（教師給出兩視圖，由學生使用橡皮泥、粘土、蘿卜、土豆等材料切制模型），這樣一方面可以激發學生的學習興趣，另一方面也可以從一定程度上培養空間想象能力。

空間想象能力的培養必須在傳統教學手段的基礎上進行大膽拓寬，運用現代化的教學媒體與技術，通過教模、畫軸測圖、計算機三維動畫等方法，從而獲得滿意的教學效果。