機械制圖教學中空間想象能力的培養

李培謙 張學臻

山東工業技師學院 山東濰坊 261053

《機械制圖》課的主要任務是培養學生閱讀和繪制機械圖樣的能力。無論是繪圖還是讀圖，實物與圖樣的轉換都要依靠空間想象能力來實現。沒有空間想象能力則無法將實物與圖樣聯系，更無法完成繪圖與讀圖。這就要求教師結合學生實際情況和教學條件,選擇最適合的方法來培養學生學習機械制圖的空間想象能力。

一、學好正投影理論和三面投影理論，是培養空間想象能力的理論基礎

機械制圖課程中,正投影理論揭示了空間物體和其投影的根本關系和投影規律,是讀圖和繪圖過程所依賴的基本理論。因此,學好投影理論是十分重要和必要的。在學習正投影的形成與特性時，可先通過掛圖講解；再使用鐵絲制作一個長方體，利用投影機的光線對其作正投影或是在太陽光下作正投影，展示正投影形成的過程及規律，使學生對正投影有一個直觀的認識，強化正投影的概念。

三投影面體系是繪制三視圖的載體。因此要學好三視圖，首先應在頭腦里形成三投影面體系。三投影面體系的形成過程也正是學生空間概念的形成過程。課堂教學中，教師可通過三投影面體系的教具進行講解；同時將教室里黑板所在墻面、地面、右邊墻面分別比作正面、水平面、側面三個投影面，讓三投影面體系在學生頭腦中形象化；課后作業則要求學生自己用硬紙板制作三投影面體系，并反復進行三投影面體系的展開練習，以進行空間和平面的概念轉換，熟悉空間的上下、左右、前后位置關系。

學生初步掌握了正投影理論、建立了三投影面體系概念后，教師就要帶領學生學習點、線、面這些基本要素的投影，加深學生對正投影理論的理解，強化三面投影的概念,逐步掌握空間想象方法。只有打下牢固的理論基礎，學習后面的知識才能有“法”可依。

二、通過現場和直觀教學幫助學生增強表象儲備，是培養空間想象能力的原始積累

要培養空間想象能力就必須增強學生的表象儲備。表象就是事物不在當前時人們在頭腦中出現的關于事物的形象。想象力是人在已有形象的基礎上，在頭腦中創造出新形象的能力。記憶表象是想象的素材，而想象是對記憶表象的改建、重組。沒有一定的表象儲備，培養空間想象能力只能是空談。因此在機械制圖的教學過程中，一定要注重增強學生的表象儲備。

表象儲備離不開平時的觀察和積累，而模型的展示又是構思形象化的一種有效手段，可以有效地提高學生的感性認識。通過展示教學模型，學生動手制作幾何模型，組織參觀機械設備等教學環節，讓學生反復對比實物模型與投影圖形，逐步熟知各種形體的幾何特征和投影特征。學生頭腦中儲備的幾何形象越多，在想象時能提取的信息就越多，也就越容易由圖紙聯想到形體，再由形體聯想到圖紙，為進一步在腦海中進行形體的組合做好儲備。

在學習過程當中,還有一種幫助學生培養空間想象能力的簡便的方法就是利用學生已經掌握的畫軸測圖和徒手繪圖的本領,繪制出物體的軸測圖以幫助學生建立起空間概念，這同時也增強了學生的表象儲備。在學習了基本體后,教師就應教會學生軸測圖的畫法，還要積極地引導學生掌握徒手繪圖的技能。尤其在學習機械制圖的初期,這種方法簡捷、實用。

三、多媒體教學與傳統教學相結合，是培養空間想象能力的“現代化武器”

運用AutoCAD、3DsMAX等制圖軟件建立三維模型，表達二維平面與三維立體的轉化，以及組合體的形成過程，不僅清晰直觀，而且形象生動，有助于空間想象能力的提高。運用AutoCAD建立三維模型，通過三維動態可視化功能，可將三維模型與主視圖、俯視圖、左視圖等進行反復對比，使學生不斷思考二維和三維的轉換過程，總結各種形體的投影規律，逐步提高觀察能力。在AutoCAD中通過并集、交集、差集3種布爾運算即可進行基本體的疊加和切割，使組合體的形成過程一覽無余。這不僅直觀地表現了形體的形狀和投影的關系，還能夠通過這一過程驗證學生自己的空間想象是否正確，使學習更具有趣味性。

還可以將Inventor和機械制圖教學緊密結合起來，培養空間想象能力。Inventor是 Autodesk公司推出的一款三維參數化實體繪圖軟件，能在不同位置、不同方向進行零件的結構分析，是一項具有三維設計和二維作圖等功能的高效軟件。借助Inventor的三維造型、二維工程圖等技術，可以采用“二維——三維——二維”的制圖教學過程，增強學生的空間想象能力，切實提高學生的看圖、畫圖技能。借助Inventor的裝配約束、表達視圖等功能模塊可以直觀生動地表達裝配原理和裝配關系等制圖教學的重點、難點內容，降低機械制圖教學的難度，培養學生的空間思維能力，顯著提升機械制圖教學質量。

培養空間想象能力的方法還有很多。但無論采用何種方法,都首先要調動學生學習積極性，激發學生學習興趣?，這才是培養空間想象能力的內在動力。空間想象能力的形成沒有捷徑，只有堅持強化訓練，才能不斷積累經驗，逐漸提高效率，從而達到培養學生空間思維和空間想象能力，提高《機械制圖》課程教學質量的目的。