中職《機械制圖》教學(xué)中學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)

摘要：空間想象力，是人對頭腦中已有的表象進(jìn)行加工、綜合、重現(xiàn)，創(chuàng)造出一個整體形象的空間想象和思維能力。本文對中職《機械制圖》教學(xué)中學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)進(jìn)行了一些探討，對提高中職制圖教學(xué)的質(zhì)量具有一定的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：中職；機械制圖；三視圖；空間想象力

中職《機械制圖》教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的識圖和畫圖能力，而培養(yǎng)識圖與畫圖能力的關(guān)鍵是空間想象力。從心理學(xué)角度講，“空間想象力”就是人對頭腦中已有的表象進(jìn)行加工、綜合、重現(xiàn)，創(chuàng)造出一個整體形象的空間想象和思維能力。在中職制圖教學(xué)中就是要求學(xué)生實現(xiàn)平面與空間的轉(zhuǎn)換，即三視圖與立體圖的轉(zhuǎn)換、“形”與“體”的轉(zhuǎn)換。但學(xué)生學(xué)習(xí)制圖的一大障礙就是缺乏空間想象力。這使得學(xué)生感到制圖課難學(xué)，從而失去興趣,失去信心。因此培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力是教學(xué)中值得研究探索的問題。

一、搞好初始教學(xué)，培養(yǎng)自信心，幫助克服畏難情緒

中職《機械制圖》是學(xué)生的一門新課，從第一學(xué)期就開設(shè)了。學(xué)生剛從初中升上來，沒有制圖知識的基礎(chǔ)，對概念、內(nèi)容比較陌生，又缺乏生產(chǎn)實踐，由此而產(chǎn)生畏難情緒，影響了學(xué)習(xí)效果。因此，教師在最初的教學(xué)時，要利用學(xué)生所熟悉的生活現(xiàn)象和已有知識進(jìn)行講解，盡量避免專業(yè)性較強的名詞術(shù)語。要加強直觀性，充分運用掛圖、模型和實物等教具進(jìn)行教學(xué)。教師要多作演示，可發(fā)揮多媒體教學(xué)的作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們克服畏難情緒，鼓勵他們大膽想象，從而樹立起學(xué)好制圖課的信心。同時，也便于學(xué)生理解，增強教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。

二、優(yōu)化教學(xué)方法，培養(yǎng)觀察力，增強形象思維能力

目前中職《機械制圖》教學(xué)中普遍而集中采用了由教師進(jìn)行的“復(fù)習(xí)舊課——教授新課——鞏固新課——布置作業(yè)”等幾個環(huán)節(jié)組成的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)形式，自始至終貫穿著“教師中心”、“知識中心”，在教學(xué)實踐中形成“滿堂灌”、“注入式”的教學(xué)格局，學(xué)生自我學(xué)習(xí)時間很少，也就不能主動地及時對有用知識進(jìn)行記憶思考。因而，在課堂上必須留出一定時間來讓學(xué)生及時地對基本概念、基本形體進(jìn)行觀察、記憶。

陶行知說過：“治學(xué)以興趣為主，興趣越多，則從事彌力，從事彌力，則成效顯著?！蓖ㄟ^改革課堂教學(xué)模式，采用有效可行的教學(xué)方式，利用直觀的模型和課件動畫，由淺入深，豐富想象，為以后識圖打下扎實基礎(chǔ)。

1.直觀教學(xué)

教室就是一個三維空間，初學(xué)投影規(guī)律時，應(yīng)用簡單直觀教學(xué)，可以把黑板墻作為正投影面，地面為水平投影面，右邊即為左投影面。直觀教學(xué)的優(yōu)勢在于：教室三面墻壁作為投影面，學(xué)生較為熟悉，因而有親切感，易于想象投影。教具放置面對學(xué)生具有直觀生動特點，有利于直觀經(jīng)驗積累。相近的教具可相互比較演示，“用則明，不用則隱”，指出差異點。比如圓柱開槽與切片比較，應(yīng)注意一投影面上有投影退縮現(xiàn)象；又如組合體表面相貼、相切、相交的三種連接關(guān)系的投影畫法。

培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的途徑有多種，但無論什么方法，首先要嚴(yán)格學(xué)生的基本制圖技能，并從學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律和學(xué)生實際出發(fā)，通過多種途徑入手。教具直觀教學(xué)，可有意識培養(yǎng)學(xué)生空間想象力。例如：教具演示后教師可藏起教具，只描述其特征讓學(xué)生充分想象。直觀教學(xué)是在已有經(jīng)歷和已把握的知識上傳授新知識，易于激發(fā)學(xué)生對制圖的興趣。

2.啟發(fā)分析法教學(xué)

要求學(xué)生對所學(xué)的知識，不是簡單的從老師和書本那里接受現(xiàn)成的解答，而是能自主的學(xué)習(xí)，獨立的探索。因此，在教學(xué)中筆者對教學(xué)內(nèi)容不是平鋪直敘，直接講解，而是將教學(xué)內(nèi)容的重點和難點，精心設(shè)計成一系列問題，讓同學(xué)們自己先構(gòu)思想象或動手做模型，然后在動手畫圖，得出結(jié)論。例如，在講“基本體截割”時，讓同學(xué)們先準(zhǔn)備好蘿卜、黃瓜等易切割的物體，按照預(yù)先設(shè)計的圖示進(jìn)行切割，先從主、左、俯三個方向觀察截交線的形狀，然后再動手畫圖。這樣他們動手又動腦，處在積極思維狀態(tài)，即牢固地掌握了所學(xué)的知識，又大大的提高了空間思維能力和空間想象能力。這種以學(xué)生為中心，強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，能調(diào)動學(xué)生追求個人成功的潛在動機，激發(fā)他們主動思維的興趣，而這種動機和興趣是人們從事創(chuàng)造性活動的重要的內(nèi)在動力。

3.利用多媒體進(jìn)行教學(xué)

多媒體課件的設(shè)計必須要體現(xiàn)先進(jìn)的教學(xué)理念，也就是以人為本的觀點。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，一切教學(xué)活動應(yīng)圍繞學(xué)生展開，教師是課堂教學(xué)的主持人，教學(xué)過程中應(yīng)把教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體有機的結(jié)合。筆者在教學(xué)中通常是讓學(xué)生自主的在教師上課進(jìn)度的情況下操控課件，這樣一來增強了對知識的更多理解，二來可以逐步的提高計算機的操作及制作課件的能力。

同時，多媒體課件的設(shè)計必須能創(chuàng)設(shè)一個合理有效的教學(xué)情境和學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性的積極性充分發(fā)揮，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生自主構(gòu)建學(xué)習(xí)所需的知識概念體系。筆者在課件設(shè)計時，在復(fù)習(xí)時精心準(zhǔn)備了有趣味型的選擇及拼圖題，由學(xué)生自已來操作計算機做題，激發(fā)興趣。

三、加強思維訓(xùn)練，培養(yǎng)想象力，鍛煉空間思維能力

要培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)造性的空間思維能力，必須具備豐厚的看、繪圖的基本功。具體的訓(xùn)練方法有：

1．畫圖移位訓(xùn)練

根據(jù)三視圖想出物體的形狀和空間位置，然后假想把物體沿著平行于某一投影面轉(zhuǎn)動一個角度，想象出物體的新位置，再畫出其三視圖。例：（A）圖是立面的三視圖，（B）圖是該立體水平旋轉(zhuǎn)后的俯視圖，試畫出其另外兩面視圖，

2．形體分析記憶訓(xùn)練

根據(jù)給定的立體圖或模型，讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)觀察好立體的形狀，然后拿走模型或立體圖，要求學(xué)生根據(jù)記憶，把三視圖畫出來。因此，為了把立體形狀牢記，教給學(xué)生必須用“形體分析法”仔細(xì)觀察立體，確定基本體組成的數(shù)量，相對位置及組合形式（相貼、相交或相切），并確定每一部分特征形體的方向，在腦中形成完整的立體表象，然后在沒有實物的情況下，再現(xiàn)立體形狀。通過這樣的訓(xùn)練，可以提高學(xué)生看圖和畫圖的基本技能，為進(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)造性空間思維訓(xùn)練打下扎實的基礎(chǔ)。

四、激發(fā)發(fā)散思維，培養(yǎng)創(chuàng)造性，提升空間想象能力

在讀一面視圖時，物體形狀可能不是唯一的，教師可以讓學(xué)生以競賽的形式充分想象，以多想出形體為榮，調(diào)動學(xué)生積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維。吉爾福特說：“正是在發(fā)散思維中想象力極為豐富，我們看到了創(chuàng)造性思維的最明顯標(biāo)志?！庇纱丝梢姡以谥茍D教學(xué)中讓學(xué)生由單一思維向多向思維、發(fā)散思維拓展，最終通過其它視圖實現(xiàn)發(fā)散思維到收斂思維的轉(zhuǎn)化，確定唯—答案。下面舉一些發(fā)散性、創(chuàng)造性思維的例子。

1.一題多解

“一題多解”為我們提供了一個突破口?！耙活}多解”就是根據(jù)已知視圖想象的立體形狀不限于一種，而是多種。為擴大想象的思路，必須對已知視圖中的線、線框所表示的多種空間含義進(jìn)行分析、歸納，探討已知視圖多解的原因，從而奠定空間的思維基礎(chǔ)和思維方法。它包括“兩面視圖構(gòu)形”及“一面視圖構(gòu)形”。

例1：一面視圖構(gòu)形：根據(jù)主視圖，想象出三種形體，并畫出俯、左視圖。

例2：兩面視圖構(gòu)形：已知主、俯視圖，補畫左視圖。

例1　　　　　　　　　　　　　例2

由于想象的過程以離不開原題為前提，對空間形體進(jìn)行廣泛構(gòu)思和彼此聯(lián)想。因而構(gòu)思具有新穎性、獨特性和創(chuàng)造性，對開動學(xué)生智力，培養(yǎng)發(fā)散性空間想象力、思維能力和圖示能力起著開竅的作用。

2.立體形狀構(gòu)思

要求學(xué)生在形體構(gòu)思的過程，要突破“經(jīng)驗想象”，開闊空間思路。所謂“經(jīng)驗想象”是學(xué)生在看圖想象立體形狀時，一般都以曾接觸過并在腦中留下深刻印象的形體表象來想象立體，從而形成“經(jīng)驗想象”。這種空間思維方法雖然看圖比較快捷，但如果看圖都從這點出發(fā)，就會限制想象的思路，造成形體構(gòu)思的錯誤。在教學(xué)過程中，要求學(xué)生看圖時，必須仔細(xì)分析視圖形狀的差別，搞清楚視圖中每一個點、線、封閉形線框的真實的空間含義，把構(gòu)想出的空間形體進(jìn)行對比分析，從批判錯誤的形體得出正確的立體形狀。例：已知主、俯視圖，想象立體形狀，補畫左視圖。

分析：從主視圖的等腰三角形線框，對應(yīng)的俯視圖為圓形。按看圖經(jīng)驗，很容易想象為圓錐體，但俯視圖圓形中有一豎向粗實線，因此想象成圓錐體顯然是錯誤的。此時應(yīng)換一角度進(jìn)行空間思維，使構(gòu)思的形體符合主、俯視圖。主視圖中的頂點對應(yīng)的是俯視圖中的豎向粗實線，是兩個正垂面截割圓柱的交線，構(gòu)想的形體是被兩個對稱相交的正垂面截割的圓柱體。

開闊空間思路，突破純“經(jīng)驗想象”，可以鍛煉學(xué)生空間思維的敏感性，從而培養(yǎng)空間形體構(gòu)思的創(chuàng)新能力和發(fā)散思維能力。

五、加強動手訓(xùn)練，培養(yǎng)主觀性，鞏固空間感性認(rèn)識

動手練習(xí)的訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力最有效的方法，讓學(xué)生從接觸有形的形體開始再求出無形的投影圖，從求畫投影圖的練習(xí)想象空間形體結(jié)構(gòu)，這樣重復(fù)的練習(xí)，增強感性認(rèn)識，學(xué)生空間想象能力就無形中提高了。

1.掛圖、教具的運用

在點、線、面的教學(xué)中，準(zhǔn)備球、棒、板讓學(xué)生自己擺弄在空間中的位置，根據(jù)位置求投影，并判斷它們的投影特征。在教學(xué)中做過這樣的實驗：在講了線在空間位置后，準(zhǔn)備了一根棒，先示范然后讓學(xué)生拿棒擺弄位置。筆者隨機說出那種位置：如水平線、正垂線……學(xué)生在最短的時間內(nèi)擺出正確的位置，考查學(xué)生的大腦空間思維能力。如果學(xué)生空間思維能力強的，那擺出的位置既準(zhǔn)確時間又短。

結(jié)果分析大部分學(xué)生的空間想象能力較差。因此在這部分教學(xué)中，盡可能利用教具，讓學(xué)生運用教具求解投影。在后來的調(diào)查中，學(xué)生運用教具能力強的，自然空間想象能力就好，學(xué)機械制圖很輕松，教學(xué)效果自然較好。
實驗結(jié)果：

2.讓學(xué)生動手制作組合體模型

在教材及練習(xí)中碰到的組合體，不管是軸測圖還是投影圖，盡可能讓學(xué)生利用橡皮泥、泥土、木頭、羅卜、番薯、馬鈴薯等等材料動手制作，培養(yǎng)學(xué)生動手能力的同時他的空間想象能力和思維能力無形之中提高了。在教學(xué)中做過這樣的實驗：甲、乙同基礎(chǔ)同屆的兩班學(xué)生課外作業(yè)采用兩種方式，甲班以制作組合體模型為主要作業(yè)，只要教材中有的投影圖都讓學(xué)生動手制作，采取各種激勵措施鼓勵學(xué)生動手操作，乙班以完成練習(xí)冊的書面作業(yè)為主，經(jīng)過半個學(xué)期的嘗試，結(jié)果甲班對機械制圖的興趣程度，空間思維能力，形體分析能力，考試的結(jié)果都比乙班好，在統(tǒng)考中，甲班及格率89%，乙班及格率51%，同時甲班學(xué)生對學(xué)習(xí)其它專業(yè)課的興趣比乙班濃，特別是動手和思維能力明顯要高。

3.加強讀圖與畫圖的訓(xùn)練

讀圖與畫圖可激發(fā)學(xué)生的大腦空間思維，促使學(xué)生思考，充分發(fā)揮手、眼、腦的聯(lián)動作用，加速學(xué)生空間想象能力的形成。主要途徑有讀、畫零件圖、裝配圖、產(chǎn)品圖，抄畫產(chǎn)品圖，測繪零件圖，加強大型作業(yè)的訓(xùn)練等等。

4.加強現(xiàn)場教學(xué)

針對學(xué)生中普遍存在的空間想象能力不足的問題，在課堂教學(xué)中注重運用實物、模型等教具幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，化抽象的投影關(guān)系為直觀的視覺印象，降低問題難度。此外，利用課余時間組織學(xué)生到實習(xí)工廠參觀，使學(xué)生有機會了解機械生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，達(dá)到豐富學(xué)生的感性知識、加深對課堂知識的了解。

總之，培養(yǎng)學(xué)生空間的想象能力，有各種各樣措施、手段、方法，以上幾點在教學(xué)實踐中，對現(xiàn)階段學(xué)生培養(yǎng)空間想象力、學(xué)習(xí)機械制圖有一定的幫助，同時取得較好的效果。當(dāng)然，空間想象能力不可能在短時間內(nèi)迅速提高,這就要求教師在精心準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容的同時要恰當(dāng)選擇能提高學(xué)生空間想象力的教學(xué)方法和手段，而學(xué)生應(yīng)在認(rèn)真學(xué)習(xí)正投影的基礎(chǔ)知識和基本理論的基礎(chǔ)上多看、多畫、多想、多練。

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