機(jī)械圖樣識(shí)讀教學(xué)中學(xué)員空間思維能力訓(xùn)練方法

摘 要：空間思維能力的培養(yǎng)是《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程教學(xué)的最主要目的，根據(jù)課程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)筆者摸索出一套行之有效的空間思維能力訓(xùn)練方法。實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中采用這些方法能夠明顯提高學(xué)員空間思維能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械圖樣識(shí)讀 空間思維能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2013）34-003-01

《機(jī)械圖樣識(shí)讀》是我院機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，研究閱讀機(jī)械圖樣的基本方法和基本原理。學(xué)習(xí)這門(mén)課的主要任務(wù)之一就是要學(xué)員建立空間思維模式，培養(yǎng)空間想象能力，簡(jiǎn)而言之就是要求學(xué)員通過(guò)看圖能夠想象出物體的空間結(jié)構(gòu)。積極培養(yǎng)空間想象能力是學(xué)好《機(jī)械圖樣識(shí)讀》這門(mén)課的重要環(huán)節(jié)，在多年的實(shí)踐教學(xué)中筆者結(jié)合我院學(xué)員認(rèn)知特點(diǎn)和機(jī)械圖樣識(shí)圖課程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)摸索出一套空間思維能力訓(xùn)練方法，下面我就詳細(xì)介紹《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程機(jī)構(gòu)特點(diǎn)以及各階段適合采用的訓(xùn)練方法。

一、《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程結(jié)構(gòu)劃分

《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程總共由九章組成：第一章為抄畫(huà)平面圖樣；第二章點(diǎn)、線、面的投影及三視圖的形成；第三章為識(shí)讀基本體和截?cái)囿w視圖；第四章為識(shí)讀組合體三視圖；第五章為識(shí)讀視圖和剖視圖；第六章為識(shí)讀軸套類(lèi)零件圖；第七章為識(shí)讀叉架、盤(pán)蓋類(lèi)零件圖；第八章為識(shí)讀箱殼類(lèi)零件圖；第九章為識(shí)讀裝配圖。依照《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程對(duì)學(xué)員空間思維能力需求大致可分為三個(gè)階段：

1、點(diǎn)、線、面的投影及三視圖的形成至基本體三視圖識(shí)讀是由平面世界進(jìn)入三維空間，學(xué)員需要快速建立空間想象的基本框架。

2、組合體和剖視圖是學(xué)習(xí)較復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)及其表達(dá)方式，要求學(xué)員空間想象力的有所發(fā)展和深化，使學(xué)員的空間想象更為細(xì)致、周密和全面。

3、零件圖和裝配圖的識(shí)讀是空間想象力的檢驗(yàn)和運(yùn)用，要求學(xué)員具備將強(qiáng)空間思維能力。《機(jī)械圖樣識(shí)圖》課程各階段對(duì)于學(xué)員空間思維能力的要求是逐步提高的，這就要求教員分階段采用不同的訓(xùn)練方法。

二、空間思維能力訓(xùn)練方法

在學(xué)習(xí)《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程的第一階段，學(xué)員在學(xué)習(xí)初期缺乏一定的空間思維能力，再加上他們對(duì)機(jī)械零部件缺乏感性認(rèn)識(shí)，多數(shù)學(xué)員覺(jué)得枯燥乏味、缺乏興趣，這樣往往使學(xué)員處于被動(dòng)接受狀態(tài)。若按傳統(tǒng)的教學(xué)手段，從抽象的點(diǎn)、線、面投影理論開(kāi)始講授，學(xué)員一時(shí)難以建立起空間概念，這顯然不適合學(xué)員思維發(fā)展的規(guī)律，必然會(huì)給《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程教學(xué)帶來(lái)了一定的難度。為了使學(xué)員迅速建立空間想象的基本框架，也就是能夠在頭腦中建立簡(jiǎn)單視圖與基本形體的直接聯(lián)系。例如能夠快速分區(qū)基本體中圓柱體、楞柱的三視圖。要想建立這種聯(lián)系需要采用直觀的教學(xué)訓(xùn)練方法，例如展示實(shí)物模型與三視圖對(duì)照；參觀采用虛擬仿真技術(shù)建立三維模型庫(kù)；

在學(xué)習(xí)《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程的第二階段，學(xué)員需要閱讀組合體的三視圖。直觀的訓(xùn)練方法很難使學(xué)員分清復(fù)雜的形體。由于所想象的空間物體結(jié)構(gòu)復(fù)雜形象的幾何性強(qiáng)，離開(kāi)圖、閉上眼睛，在大腦中構(gòu)成的只能是不太復(fù)雜的或者是局部的瞬間的形象，不可能在大腦中構(gòu)成顯明、完整和穩(wěn)定的形象.學(xué)員更加需要借助于橡皮泥、紙板以及軸承圖來(lái)幫助想象。組合體根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為疊加型和切割型，采用捏橡皮泥的方法學(xué)員可快速直觀的還原視圖對(duì)應(yīng)的立體結(jié)構(gòu)。對(duì)應(yīng)較復(fù)雜的切割型形體，可以利用紙板制作出物體位于上、下、左、右、前、后六個(gè)方位的表面然后采用拼圖的方法將平面圖形包圍成三維形體。對(duì)于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的組合體采用前兩種辦法相對(duì)麻煩就可以采用畫(huà)軸測(cè)圖的方法。軸測(cè)圖是將物體連同其參考直角坐標(biāo)系沿不平行于任一坐標(biāo)面的方向，采用平行投影法將其投射到單一投影面上所得的圖形。它反映了物體三個(gè)方位的形狀特征，因而具有較強(qiáng)的立體感，近似于學(xué)員觀察物體所得到的形象。教學(xué)實(shí)踐證明，運(yùn)用軸測(cè)圖訓(xùn)練有助于培養(yǎng)和提高學(xué)員的空間思維能力。

在學(xué)習(xí)《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程的第三階段，學(xué)員識(shí)讀的是復(fù)雜的零件圖和裝配圖。此階段要求學(xué)員脫離輔助工具僅依靠想象便能在頭腦中構(gòu)型出圖樣對(duì)應(yīng)的機(jī)械零部件。根據(jù)這一要求需要學(xué)員熟練掌握空間構(gòu)型方法。

1、拉伸構(gòu)型法

柱體識(shí)圖的典型特征就是由“一個(gè)多邊形和兩組矩形框”組成，快速找到矩形框?qū)?yīng)的多邊形，并從投影方向的逆方向不斷增加多邊形的厚度就可用從平面圖形構(gòu)想出立體結(jié)構(gòu)。在實(shí)際使用過(guò)程中拉伸法又演變?yōu)榉謱永臁⒎窒蚶靸煞N構(gòu)想模式。兩種模型操作起來(lái)雖有所差異，但是具體看圖構(gòu)型均可總結(jié)為一下三個(gè)步驟：根據(jù)給定的視圖，通過(guò)對(duì)投影關(guān)系的分析，識(shí)別視圖中的特征形線框；根據(jù)各視圖的特征形線框所示平面形狀和空間位置，沿著該視圖的投影方向逆向拉伸，想象立體形狀；綜合構(gòu)思整體形狀。

2、圍面構(gòu)型法

圍面構(gòu)想類(lèi)似于第二階段的拼圖游戲，但它不需要借助工具，僅僅是一種空間思維構(gòu)想。三維的物體均可以看成是線于面包裹而成。線、面的投影特性學(xué)員已經(jīng)熟悉，單純想象單個(gè)封閉線框?qū)?yīng)的平面（曲面）學(xué)員也已經(jīng)掌握，圍面構(gòu)想的關(guān)鍵是辨別各平面（曲面）彼此間的相對(duì)位置關(guān)系。具體看圖構(gòu)想可歸納如下：從機(jī)件平面的積聚性投影入手分析機(jī)件主要的組成平面，分析圖樣中線框、線段對(duì)應(yīng)關(guān)系，想象線框所表示平面的形狀和空間位置；將這想象出的面根據(jù)其相對(duì)位置進(jìn)行組裝想象，并借助立體概念，綜合想象其立體形狀。