立足專業(yè)教學(xué)深化空間思維能力培養(yǎng)

摘要：《工程制圖》教學(xué)與空間思維能力的培養(yǎng)是相輔相成，不可偏頗的，學(xué)好《工程制圖》課程需要一定的空間思維能力，而通過學(xué)習(xí)《工程制圖》又可以大大提高空間思維能力，如何立足專業(yè)教學(xué)，深化空間思維能力培養(yǎng)，又是本課程教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)之一。

關(guān)鍵詞：工程制圖空間思維能力培養(yǎng)

《工程制圖》是工科院校必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力、空間想象能力、空間概念等。這是《工程制圖》課程的主要任務(wù)之一，也是工程制圖教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

學(xué)生的空間思維能力是學(xué)好工程制圖必需達(dá)到的一項(xiàng)基本素質(zhì)，是繪圖、識(shí)圖最重要、最直接的一種能力，是一個(gè)復(fù)雜、綜合的心理過程。結(jié)合專業(yè)教學(xué)來說，這種邏輯思維能力是在三維空間中，由空間到平面再由平面到空間、由實(shí)物到投影圖再由投影圖到立體的反復(fù)、雙向的過程中循序漸進(jìn)、螺旋上升達(dá)到的。所以無(wú)論是專業(yè)學(xué)習(xí)還是未來的社會(huì)實(shí)踐，對(duì)學(xué)生來講空間思維能力都具有重要的作用。

一、空間思維能力的重要作用

首先，空間思維能力是學(xué)生識(shí)圖、制圖的基礎(chǔ)。機(jī)械圖樣是機(jī)械工程的通用語(yǔ)言，它分為零件圖和裝配圖。工程制圖就是學(xué)習(xí)識(shí)圖和繪圖原理及方法的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課。學(xué)生要想在機(jī)械行業(yè)立足，需要看懂圖樣，想象零件的空間結(jié)構(gòu)、零件的裝配關(guān)系、相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系等等，這些都離不開空間思維能力。其次，空間思維能力也是學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程的重要的基礎(chǔ)要求。

機(jī)械基礎(chǔ)中螺紋的大徑、小徑；極限配合與技術(shù)測(cè)量中形位公差項(xiàng)目直線度、平面度、圓度、圓柱度等術(shù)語(yǔ)的理解；車工工藝學(xué)中車刀基面、切削平面、主截面三個(gè)輔助平面的建立等內(nèi)容，都涉及到空間思維能力的運(yùn)用。因此，在工程制圖教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程時(shí)有更多的用武之地。

二、培養(yǎng)空間思維能力存在的問題

由于工科學(xué)生相應(yīng)學(xué)識(shí)水平有限，又缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此學(xué)習(xí)時(shí)存在不少問題，主要表現(xiàn)在：

1.缺乏自信心。由于這部分內(nèi)容理解較難，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)存在畏難情緒。

2.空間思維能力不夠。由于學(xué)科本身實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生認(rèn)知能力有限且沒有接觸實(shí)際生產(chǎn)，必須具備的空間思維能力普遍不夠。

3.思維方法單一。學(xué)生只會(huì)順向解決問題，缺乏捕捉重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的能力。

三、如何培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

1.直觀教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的基本手段

工程制圖是以三視圖來表達(dá)形體的，也就是以二維平面圖形來表達(dá)三維空間物體。由于學(xué)生開始學(xué)習(xí)時(shí)有一定困難，因此要借助模型、捏橡皮泥、畫軸測(cè)圖、現(xiàn)場(chǎng)參觀等直觀手段來輔助教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生思維，完成由物到圖的過程。如講圓柱體的三視圖，對(duì)照實(shí)物講解，引導(dǎo)學(xué)生觀察樹木等圓柱形物體的影子，學(xué)生就很容易理解圓柱體的三視圖是一個(gè)圓和兩個(gè)矩形。再如講組合體時(shí)，如果手邊沒有合適的模型，可以引導(dǎo)學(xué)生采用畫軸測(cè)圖的方法增加直觀性，啟發(fā)學(xué)生的空間思維。有條件的話，還可以經(jīng)常帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)車間對(duì)照零件圖和零件成品，從感性認(rèn)識(shí)過渡到理性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)空間思維能力。

2.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是提高空間思維能力的重要手段

多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)憑著它強(qiáng)大的信息處理能力，相關(guān)的二維、三維繪圖技術(shù)也日趨完善和智能化。比如講圓柱體、圓錐體的形成時(shí)，可利用多媒體演示，先畫一矩形旋轉(zhuǎn)360度得到圓柱體，再把矩形旋轉(zhuǎn)360度得到圓錐體。通過多媒體就可以把這種抽象的描述轉(zhuǎn)化成一個(gè)簡(jiǎn)單而有趣的動(dòng)態(tài)演變過程。學(xué)生不但在輕松愉悅中接受了新知識(shí)，拓展了抽象思維能力，而且激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如講組合體的識(shí)讀時(shí)，教師可利用計(jì)算機(jī)獨(dú)特的切割和疊加功能，一邊分析，一邊展示，得出實(shí)體。學(xué)生通過多方位的觀察和動(dòng)態(tài)的演示很容易形成對(duì)空間形體的分析和推理，進(jìn)而提高了學(xué)生的空間思維能力。

3.強(qiáng)化訓(xùn)練是發(fā)展學(xué)生空間思維能力的關(guān)鍵手段

工程制圖是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生在課堂上聽懂教師的講課并不難，但要較好地理解和掌握本課程的內(nèi)容，培養(yǎng)較強(qiáng)的空間思維能力，則需要在教學(xué)活動(dòng)中針對(duì)各教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行以下訓(xùn)練：

①類比訓(xùn)練

所謂類比訓(xùn)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(gè)或兩個(gè)視圖相同，然后由學(xué)生分析總結(jié)視圖所表示的兩個(gè)不同形體各自的投影特點(diǎn)。

②構(gòu)形設(shè)計(jì)訓(xùn)練

構(gòu)形設(shè)計(jì)訓(xùn)練是指根據(jù)給定的一個(gè)（或兩個(gè)）視圖設(shè)計(jì)出各種形體，并補(bǔ)畫出它的另兩個(gè)（或一個(gè)）視圖。通過這種訓(xùn)練，可以豐富想象，培養(yǎng)學(xué)生靈活多變的思維方式。例如可以給定兩個(gè)視圖，補(bǔ)畫出多種可能的第三視圖（即一題多解），也可以進(jìn)行趣味投影構(gòu)形。

③結(jié)點(diǎn)法補(bǔ)圖訓(xùn)練

補(bǔ)圖補(bǔ)線問題以往大多是根據(jù)已知視圖苦思冥想出形體的大致形狀，再來逐步補(bǔ)出未知視圖或缺線。現(xiàn)在，我們可以將視圖視作求點(diǎn)的過程，也就是說第三視圖的形狀是由這些結(jié)點(diǎn)中的某種連線方式所決定的，這就是結(jié)點(diǎn)法的主要解題思路，這就要求學(xué)生對(duì)點(diǎn)、線、面的空間關(guān)系必須掌握得非常透徹。

綜上所述，要通過《工程制圖》課程教學(xué)有效地培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，必須堅(jiān)持“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念，運(yùn)用直觀形象和多媒體教學(xué)方法，并通過手腦并用的多種訓(xùn)練促進(jìn)學(xué)生空間思維能力的發(fā)展，全面提高學(xué)生讀圖、繪圖的技能和綜合素質(zhì)的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]韓滿林《工程制圖》.東南大學(xué)出版社.

[2]王幼龍《機(jī)械制圖》.高等教育出版社.

作者簡(jiǎn)介

呂德芳（1964.07-），女，湖北荊州人，武昌理工學(xué)院信息工程學(xué)院副教授，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造