利用經(jīng)典模型在機(jī)械制圖教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的空間想象力

摘 要： 《機(jī)械制圖》是機(jī)電類專業(yè)的主要基礎(chǔ)課，也是職業(yè)學(xué)校機(jī)電專業(yè)新生入學(xué)后接觸到的第一門專業(yè)課程。該課程的兩大任務(wù)是繪圖和讀圖，而它們都離不開空間想象，如何培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力成了我們?cè)诮虒W(xué)過程中遇到的最大難題。本文結(jié)合《機(jī)械制圖》課的教學(xué)實(shí)際，從采用經(jīng)典模型入手，探究如何培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。

關(guān)鍵詞： 經(jīng)典模型 機(jī)械制圖教學(xué) 空間想象力

《機(jī)械制圖》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究繪制和識(shí)讀機(jī)械圖樣的基本原理和方法。這幾年來我一直從事該課程的教學(xué)工作，通過教學(xué)積累的經(jīng)驗(yàn)，我個(gè)人認(rèn)為學(xué)生在掌握該課程的知識(shí)中重點(diǎn)應(yīng)突出在“練”與“想”。學(xué)習(xí)繪圖重在“練”，練習(xí)繪圖的標(biāo)準(zhǔn)和技巧，從而達(dá)到“熟能生巧”的目的。學(xué)習(xí)識(shí)圖重在“想”，“想”形狀，“想”立體，從而在腦海中勾勒出各種零件的實(shí)際特征，兩者是相輔相成的。所謂空間想象力是指形象思維與抽象思維兩種思維活動(dòng)的分析、綜合、加工處理，從而產(chǎn)生新形象的一種綜合性能力。對(duì)于學(xué)生而言，空間觀念是在經(jīng)驗(yàn)活動(dòng)的過程中逐步建立起來的。學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)是他們發(fā)展空間觀念的基礎(chǔ)。“練”相對(duì)“想”要簡(jiǎn)單些，那么如何在制圖的學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)去“想”呢？我們可以從最基本的經(jīng)典模型入手，通過簡(jiǎn)單的實(shí)物模型直觀展示，結(jié)合計(jì)算機(jī)虛擬模型的動(dòng)態(tài)演示，以及學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐來制作模型，培養(yǎng)學(xué)生的空間立體感和想象力。

本文提到的經(jīng)典模型是指在機(jī)械制圖教學(xué)中用來幫助學(xué)生理解空間位置關(guān)系的一些基本形體，既可以是手工制作的實(shí)物模型，又可以是用計(jì)算機(jī)繪制的虛擬模型。

下面我將從以下三方面來談一下如何幫助學(xué)生提高空間想象力。

一、改革傳統(tǒng)的空間想象力培養(yǎng)模式，利用實(shí)物模型進(jìn)行直觀教學(xué)。

在傳統(tǒng)教學(xué)中，我們習(xí)慣把空間想象能力、空間邏輯思維能力主要放在了畫法上，通過點(diǎn)線面的投影及其相互位置關(guān)系，作圖直觀性差，學(xué)生難掌握，效果又不好，而且與繪制和閱讀機(jī)械工程圖樣的聯(lián)系又不是很緊密。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中倍感困難，由此產(chǎn)生厭學(xué)、畏懼的情緒，阻礙了學(xué)生想學(xué)習(xí)的信心。為了改變這種狀況，我個(gè)人認(rèn)為可以改革這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分地利用現(xiàn)有的教學(xué)模型，將實(shí)物盡量與課程內(nèi)容相配套，展現(xiàn)實(shí)物，直觀教學(xué)。用觀察及提問的方式啟發(fā)學(xué)生思考，變被動(dòng)為主動(dòng)地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。例如：在“點(diǎn)的投影”學(xué)習(xí)中，空間“點(diǎn)”很抽象，學(xué)生無法理解其“三等對(duì)應(yīng)”關(guān)系，從而不會(huì)繪制點(diǎn)的三面投影圖。我們?cè)趯W(xué)習(xí)的時(shí)候可以將“點(diǎn)”理解為“頂點(diǎn)”，在掌握了長(zhǎng)方體三視圖的繪制方法以后，把空間抽象的“點(diǎn)”放到長(zhǎng)方體當(dāng)中去理解其“頂點(diǎn)”的投影，這樣就要容易得多。在利用長(zhǎng)方體模型的同時(shí)我們不僅可以觀察其三視圖的形成，而且可以把位于其上的直線及頂點(diǎn)的投影也掌握，可以說是“一物多學(xué)”，可見實(shí)物模型教學(xué)在授課過程中有著舉足輕重的作用，直觀地展現(xiàn)可以促進(jìn)學(xué)生空間想象力的形成。

二、用計(jì)算機(jī)繪制三維實(shí)體，借助虛擬模型變靜為動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。

利用CAD技術(shù)建立的三維模型，由于其精度高、形象逼真、色彩豐富，可以根據(jù)實(shí)際所需將形體放置在不同的視野下觀察，還可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，變靜為動(dòng)，方便學(xué)生進(jìn)行觀察和分析，使教學(xué)內(nèi)容清晰生動(dòng)，大大縮短了學(xué)生認(rèn)知及感知過程，以此技術(shù)來輔助制圖的教學(xué)可取得良好的教學(xué)效果。如截交線、相貫線這部分內(nèi)容很抽象，需要較多的空間思維與想象，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。我們可以借助CAD三維造型來突破難點(diǎn)。借助CAD軟件先由老師繪制出圓柱體和圓錐體，再截切、挖孔、開槽，并自由地轉(zhuǎn)動(dòng)這些三維立體圖，觀察通過截切命令后產(chǎn)生的截切形體的截交線的形狀及兩個(gè)物體相交產(chǎn)生的相貫線的形狀。總結(jié)截交線、相貫線的投影規(guī)律，增強(qiáng)了感性認(rèn)識(shí)，可以為求截交線、相貫線的三視圖打下良好的基礎(chǔ)。而且學(xué)生們通過立體形成的直觀展示，認(rèn)識(shí)到截交線、相貫線的形狀是由物體的形狀、大小及相對(duì)位置決定的，所以在標(biāo)尺寸時(shí)就不會(huì)對(duì)截交線、相貫線直接標(biāo)尺寸，而對(duì)形成它的立體及其相對(duì)位置標(biāo)尺寸。因此，學(xué)生普遍覺得制圖課比以前生動(dòng)、易學(xué)。由此可激發(fā)學(xué)生的興趣，加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，幫助其建立空間概念，有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。

三、堅(jiān)持圖物轉(zhuǎn)換訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)空間想象力的培養(yǎng)。

俗話說：“三個(gè)臭皮匠賽過諸葛亮”，集體合作意識(shí)很重要。一個(gè)人的力量是有限的，要合大家之力量才能創(chuàng)新，拓展自己的發(fā)散性思維。我們?cè)谑谡n過程中應(yīng)主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手參與模型的制作。組合體試圖的識(shí)讀常常以“形體分析法”為主，其分析步驟為：（1）畫線框，分形體；（2）對(duì)投影，想形狀；（3）合起來，想整體。我們可以從簡(jiǎn)單形體入手，將其分解為某些基本體，讓學(xué)生分組參與用橡皮泥制作模型比賽，先給出組合體的三視圖，讓學(xué)生自己動(dòng)手去切割和組合橡皮泥形狀，通過不同的組合方式來想象不同的形體。每個(gè)學(xué)生都是不同的個(gè)體，想法自然也不同，經(jīng)過這樣一題多變、一題多解的訓(xùn)練，可以開闊學(xué)生的思維，鍛煉學(xué)生的空間想象力，再給出一個(gè)組合體實(shí)物，讓學(xué)生觀察其形狀對(duì)應(yīng)的三視圖，經(jīng)過這樣的對(duì)比訓(xùn)練，不斷地由圖到物，再由物到圖，讓學(xué)生逐漸熟悉從立體到平面再由平面到立體的轉(zhuǎn)化過程，有助于學(xué)生培養(yǎng)空間想象力。