淺談如何在《機(jī)械制圖》課程中培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

摘要：在《機(jī)械制圖》課程中，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)三維形狀的空間邏輯思維能力和形象思維能力是學(xué)習(xí)中的重要組成部分，通過(guò)多種形式的教學(xué)方法和教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

關(guān)鍵詞：培養(yǎng)空間想象能力；學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)手段；教學(xué)方法

《機(jī)械制圖》是研究繪制和閱讀工程圖樣的原理和方法的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力，機(jī)械圖部分培養(yǎng)圖解簡(jiǎn)單空間幾何問(wèn)題的能力。閱讀常見(jiàn)機(jī)器或部件的零件圖和裝配圖的基本能力。在教學(xué)過(guò)程中的體現(xiàn)是上課時(shí)老師講課內(nèi)容都能聽(tīng)懂，下課做作業(yè)時(shí)就出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者無(wú)從下手，為解決這樣的問(wèn)題，筆者做了以下幾個(gè)方面的嘗試。

一、通過(guò)記圖、讀圖、繪圖，幫助學(xué)生培養(yǎng)空間思維能力

培養(yǎng)空間思維能力，首先要認(rèn)真的學(xué)習(xí)點(diǎn)、線、面的基本投影原理，逐步提高對(duì)三維形狀與相關(guān)位置的邏輯思維能力和形象思維能力，掌握正投影的基本作圖方法及其作用。在這期間，老師要經(jīng)常利用掛圖、模型幫助學(xué)生建立實(shí)體空間概念，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)模型，畫(huà)出組合體三視圖，再由三視圖想象出空間立體概念，指導(dǎo)學(xué)生反復(fù)感知，反復(fù)觀察總結(jié)出三視圖的投影特性，主、俯視圖長(zhǎng)對(duì)正；主、左視圖高平齊；俯、左視圖寬相等，前后對(duì)應(yīng)這個(gè)特性。應(yīng)用這個(gè)特性不僅適用于物體整體的投影，也適用于物體局部結(jié)構(gòu)的投影。記圖就是在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上記住基本體的圖形特征和基本體的空間實(shí)體特征。學(xué)生學(xué)過(guò)點(diǎn)線面的投影原理后，引入各個(gè)簡(jiǎn)單基本體的投影，通過(guò)模型畫(huà)出這些基本體的三視圖，如棱柱、棱錐、棱臺(tái)的投影三視圖。圓柱，圓錐，圓球、圓環(huán)的投影三視圖。并在理解的基礎(chǔ)上要求學(xué)生記住這些簡(jiǎn)單基本體的投影，也就是像學(xué)習(xí)語(yǔ)言中的詞匯一樣，是構(gòu)成語(yǔ)言的基本單位。在機(jī)械制圖這個(gè)機(jī)械工程師的語(yǔ)言里，基本體的三視圖投影就是后續(xù)學(xué)習(xí)組合體，機(jī)械零部件的基本單位，在腦海里積累大量簡(jiǎn)單基本體的圖形特征，由圖想象出空間形體，由簡(jiǎn)單的基本體疊加挖切綜合成復(fù)雜的組合體、機(jī)器零件，引導(dǎo)學(xué)生明確圖與物之間的特征及其聯(lián)系。簡(jiǎn)單的基本體的投影掌握熟練后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入組合體的學(xué)習(xí)，組合體是由各基本體進(jìn)行疊加，挖切，綜合形成的。可以先觀察模型，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)組合體進(jìn)行形體分析，分析組合體是由幾個(gè)基本體疊加，挖切組成，它們之間的相對(duì)位置，相鄰表面之間關(guān)系，相切，相交還是共面。并確定每一個(gè)基本體的特征方向。然后離開(kāi)模型讓學(xué)生根據(jù)記憶，把三視圖畫(huà)出來(lái)。畫(huà)圖的過(guò)程也是增強(qiáng)記憶的過(guò)程。讀圖也是培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力的一個(gè)重要方面，利用線面分析法，把組合體三視圖分解成若干個(gè)基本線框，根據(jù)基本線框?qū)φ胀队跋氤龈鱾€(gè)基本體，先想主要部分，后想次要部分。先看容易理解的部分，后看難以確定的部分，根據(jù)各基本體的相對(duì)位置綜合起來(lái)想象出整體。先想整體形狀，后想細(xì)節(jié)形狀。教學(xué)過(guò)程中由簡(jiǎn)單基本體到復(fù)雜組合體逐步加深學(xué)習(xí)難度。讓學(xué)生在潛移默化中提高空間想象能力，通過(guò)大量的例題引導(dǎo)學(xué)生積極思考。讀懂三視圖，會(huì)做已知組合體的二個(gè)投影補(bǔ)全第三投影，補(bǔ)全圖中所缺圖線等問(wèn)題。通過(guò)多次的記圖，讀圖，畫(huà)圖訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)上課聽(tīng)懂了，可回去做作業(yè)卻總是想不出來(lái)，出現(xiàn)錯(cuò)誤。這就要求教師在講課時(shí)，例題的選擇好上要有的放矢，精講多練，先易后難，先大后小，逐步加深理解，克服學(xué)生畏難情緒，反復(fù)練習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生利用軸測(cè)草圖來(lái)幫助理解。

二、調(diào)整教學(xué)順序，把軸測(cè)圖部分先引入再逐步加深

由于軸測(cè)圖畫(huà)法比基本視圖畫(huà)法復(fù)雜，標(biāo)注尺寸也不方便，所以軸測(cè)圖作為工程圖的輔助圖樣，在現(xiàn)行的《機(jī)械制圖》教學(xué)中，不論是大綱，教材以及教師的授課計(jì)劃和實(shí)際教學(xué)中往往只是從課程本身的理論系統(tǒng)來(lái)考慮安排，把軸測(cè)圖作為工程圖中的輔助圖樣放在畫(huà)法幾何完全學(xué)完之后來(lái)講授，沒(méi)有把軸測(cè)圖的作用更好的發(fā)揮出來(lái)。實(shí)際上，軸測(cè)圖在教學(xué)中能夠幫助學(xué)生建立空間概念，根據(jù)投影圖想象出立體圖。我們把軸測(cè)圖投影的內(nèi)容提前到組合體之前講解。而且分散到以后講課的有關(guān)章節(jié)中，在講授了基本幾何體之后，緊接著把軸測(cè)投影基本知識(shí)和畫(huà)法這一章節(jié)進(jìn)行講授，給學(xué)生建立比較清晰、完整的軸測(cè)投影的概念和畫(huà)圖技能，學(xué)生在學(xué)習(xí)隨后安排的組合體這一章節(jié)時(shí)，遇到閱讀投影圖時(shí)，按照以往的線面分析法，形體分析法，還是想象不出空間立體概念時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生勾畫(huà)出軸測(cè)草圖，就會(huì)收到立竿見(jiàn)影的效果，學(xué)生用形象逼真的軸測(cè)草圖來(lái)補(bǔ)畫(huà)第三視圖，或者補(bǔ)全視圖中所缺的圖線時(shí)就會(huì)得心應(yīng)手，對(duì)所做的題目也比較有把握。在教學(xué)中充分發(fā)揮軸測(cè)圖在教學(xué)中的作用，以幫助學(xué)生想象一些較抽象，難理解的組合體視圖，組合體剖視圖。對(duì)提高學(xué)生的空間想象能力很有幫助。

三、利用AutoCAD進(jìn)行輔助教學(xué)

利用AutoCAD的實(shí)體功能建立出實(shí)體來(lái)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)理解這些組合體，學(xué)生就有一個(gè)比較直觀的概念，這時(shí)候再布置一些體現(xiàn)組合體讀圖的問(wèn)題，已知組合體的二面投影，求第三面投影。已知組合體的投影的一部分，請(qǐng)補(bǔ)全圖中所缺圖線。學(xué)生們就會(huì)很快的做出這類題目，學(xué)生又快又好的做出這樣的題目，就很有成就感。對(duì)于一些復(fù)雜的零件，尤其是裝配體，實(shí)物模型不容易展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)CAD可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活地進(jìn)行剖切，仿真。學(xué)生們可以直觀地看到裝配體中各零件之間的裝配關(guān)系，有助于學(xué)生進(jìn)一步了解裝配體的工作原理。因此，合理應(yīng)用AutoCAD進(jìn)行輔助教學(xué)對(duì)提高學(xué)生空間想象能力很有幫助。

四、帶領(lǐng)學(xué)生到工廠去認(rèn)識(shí)機(jī)器零件，提高感性認(rèn)識(shí)

針對(duì)《機(jī)械制圖》課程是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程，帶領(lǐng)學(xué)生到工廠去認(rèn)識(shí)機(jī)器零件，提高感性認(rèn)識(shí)。也是培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的重要部分。了解零件的加工常識(shí)，了解各零件的實(shí)際功用，對(duì)學(xué)生理解機(jī)械制圖中零件畫(huà)法的有關(guān)規(guī)定很有作用。例如，外螺紋的加工，先加工外圓，后加工螺紋部分，學(xué)生就能更好的理解，在螺紋的畫(huà)法中，外螺紋大徑畫(huà)粗細(xì)線，小徑畫(huà)細(xì)實(shí)線，因?yàn)榇髲娇梢悦弥矫恢W(xué)生在看到鑄件時(shí)，課堂教學(xué)中講到的鑄造圓角，拔模斜度的作用，鑄造圓角是在鑄件轉(zhuǎn)角處做成的圓角，是為了避免砂型在尖角處容易落砂，金屬在冷卻時(shí)工收縮，在尖角處容易產(chǎn)生裂紋或縮孔。拔模斜度是鑄件在砂箱中起模用的，學(xué)生就會(huì)很快理解。另外學(xué)生到工廠學(xué)習(xí)后，都能感覺(jué)到學(xué)習(xí)知識(shí)的重要性，更能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，變被動(dòng)、消極的學(xué)習(xí)為主動(dòng)有興趣的學(xué)習(xí)。

空間想象能力的提高是一個(gè)長(zhǎng)期訓(xùn)練的過(guò)程，教師在教學(xué)過(guò)程中要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律合理的組織教學(xué)，重視對(duì)學(xué)生空間思維能力的培養(yǎng)，在教學(xué)中要利用各種教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)，每次課有講有練，有看有想，有想有記，循序漸進(jìn)地引領(lǐng)學(xué)生提高空間想象能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為培養(yǎng)出更多更好的機(jī)械設(shè)計(jì)人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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基金項(xiàng)目：注塑模具脫模裝置吉林省教育廳“十一五”科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目，吉科教合字（2010）第495號(hào)