提高空間思維能力的方法探究

馬文娟 王秋香 王冬娜

【摘要】針對學生的空間思維能力較弱，影響工程制圖課程學習效果這一問題，文章對其原因進行了分析，提出了解決方法，并對該方法的實施操作進行了說明，最后對預期達到的效果進行了展望。

【關鍵詞】工程制圖 空間思維能力 三維模型制作

【基金項目】本文為2018年青島理工大學琴島學院教育教學研究項目（2018001A）階段性成果之一。項目名稱：基于應用型人才培養的制圖課程體系優化改革探索。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）08-0242-02

工程制圖是高等院校工程類專業的一門專業基礎課，是后續課程學習、課程設計及畢業設計的基礎，要求學生能夠熟練掌握該門課程。工程制圖的學習內容都圍繞二維投影圖與三維形體之間的轉換問題，即根據二維投影圖確定形體的空間形狀，或根據形體的空間形狀確定其二維投影圖。二維與三維之間的轉換要求學生有較高的空間思維能力，可以說空間思維能力是工程制圖課程學習中重點要鍛煉提高的能力。如何提高空間思維能力便成為了我們重點要討論的問題，本文將對這一問題進行簡單論述。

一、學生現狀

只有具有較好的空間思維能力才能學習好工程制圖這門課程，而大部分學生的空間思維能力較弱。筆者在平時的教學過程中發現，學生在完成根據投影圖確定其空間形體這一類題目時，思路不夠開闊，三維模型的想象范圍局限性大，對投影圖的形成過程及展開規則等掌握不牢固，空間立體感差。而在完成根據三維形體或軸測圖作形體的投影圖這一類題目時，思路混亂，作出的投影圖不遵循“長對正，高平齊，寬相等”的投影規律，排列隨意。這些問題一方面反映出學生對投影的基本知識掌握不熟練，另一方面也說明學生的空間思維能力欠缺，導致在作投影圖時，位置對應混亂。

二、原因分析

在工程制圖的教學過程中，學生大多時候是在跟著老師的思路進行思考，由老師引導著一步步地構建模型，確定投影圖。在進行相應的課后練習時，也沒有有效的提高空間思維能力的相應方法。這樣導致學生的空間思維能力在工程制圖的學習過程中，缺乏相應的鍛煉途徑，提高程度有限。

三、方法尋找

要想提高工程制圖課程的學習效果，需找到提高學生的空間思維能力的有效方法。目前，工程制圖課程教學中，主要是針對具體題目，采用多媒體呈現結合實物模型展示，應用引導式的教學方法，將答案一步步的分析出來。在這個過程中，雖然是以學生為主體，但實際上學生的參與度并不高。學生做起題目來仍然非常吃力，只有大量做練習，才能有所提高，這需要耗費大量的精力和時間。長此以往會使學生喪失學習興趣，所以需要找到一個能夠提高學生的參與度，并能夠激發學生學習興趣的方法，方能有效提高學生的空間思維能力。而在平時的教學過程中，筆者發現，學生對自己動手操作有較濃厚的興趣，所以初步考慮，將三維模型制作加入到工程制圖課程的教學中，作為一個作業模塊，由學生自己動手完成。學生通過三維模型制作，能夠更深入、更牢固的掌握三維形體與二維投影圖之間的對應關系，從而提高空間思維能力，學習好工程制圖這門課程。

四、方法的實施操作

在工程制圖課程的教學中加入三維模型制作這一措施，可先在學習主動性較強的某個專業試點，觀察效果，總結經驗后再決定是否推廣到其他專業中去。考慮到授課課時相對于教學內容較少這一狀況，增加三維模型制作這一模塊，最好是作為學生課后作業去完成，然后再分配幾個課時進行講評。具體地來說，可將每個班級的學生分成若干小組，每次以小組為單位完成三維模型，提交模型后，每個小組對模型的制作過程進行總結說明。這樣既可提高學生的空間思維能力，又可鍛煉學生的動手操作能力和團隊協作能力。

五、預期效果展望

在工程制圖課程的教學中加入三維模型制作，一方面可拓寬學生的做題思路，豐富學生的想象空間，提高其空間思維能力，提高其學習興趣，學習好工程制圖課程；另一方面可培養學生的團隊協作精神，鍛煉學生的動手操作能力，為培養應用型人才奠定基礎。具體來說，期望達到以下兩個目標：

1.提高學生的空間思維能力，學習好工程制圖課程

在學生自己動手制作三維模型的過程中，通過不斷的想象、制作、校正及修改，形成最終模型。這一過程會使學生建立形體的二維投影圖與三維模型轉換的對應關系，拓寬學生做題思路，提高學生的空間想象力，增加學習興趣。

2.提高學生的動手操作能力和團隊協作能力

在制作模型過程中，學生將心里的想法和答案通過模型展現出來，而不只是“紙上談兵”了，鍛煉了動手操作能力，使學生初步了解如何將在課本上學習到的知識在實際中進行應用。

六、總結

在工程制圖課程的教學中加入三維模型制作，可以提高學生的空間思維能力，學習好該門課程，同時可以鍛煉學生的動手操作能力和團隊合作能力。該措施可先試行，待觀察效果后再決定是否推廣以及如何推廣。