中職《機(jī)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(duì)頭腦中已有的表象進(jìn)行加工、綜合、重現(xiàn)，創(chuàng)造出一個(gè)整體形象的空間想象和思維能力。本文對(duì)中職《機(jī)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(duì)提高中職制圖教學(xué)的質(zhì)量具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：中職；機(jī)械制圖；三視圖；空間想象力

中職《機(jī)械制圖》教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖和畫(huà)圖能力，而培養(yǎng)識(shí)圖與畫(huà)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(duì)頭腦中已有的表象進(jìn)行加工、綜合、重現(xiàn)，創(chuàng)造出一個(gè)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(shí)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(wèn)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(jī)械制圖》是學(xué)生的一門(mén)新課，從第一學(xué)期就開(kāi)設(shè)了。學(xué)生剛從初中升上來(lái)，沒(méi)有制圖知識(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)概念、內(nèi)容比較陌生，又缺乏生產(chǎn)實(shí)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(shí)，要利用學(xué)生所熟悉的生活現(xiàn)象和已有知識(shí)進(jìn)行講解，盡量避免專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的名詞術(shù)語(yǔ)。要加強(qiáng)直觀性，充分運(yùn)用掛圖、模型和實(shí)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(lì)他們大膽想象，從而樹(shù)立起學(xué)好制圖課的信心。同時(shí)，也便于學(xué)生理解，增強(qiáng)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(qiáng)形象思維能力

目前中職《機(jī)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(gè)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(shí)中心”，在教學(xué)實(shí)踐中形成“滿(mǎn)堂灌”、“注入式”的教學(xué)格局，學(xué)生自我學(xué)習(xí)時(shí)間很少，也就不能主動(dòng)地及時(shí)對(duì)有用知識(shí)進(jìn)行記憶思考。因而，在課堂上必須留出一定時(shí)間來(lái)讓學(xué)生及時(shí)地對(duì)基本概念、基本形體進(jìn)行觀察、記憶。

陶行知說(shuō)過(guò)：“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^(guò)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(dòng)畫(huà)，由淺入深，豐富想象，為以后識(shí)圖打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

1.直觀教學(xué)

教室就是一個(gè)三維空間，初學(xué)投影規(guī)律時(shí)，應(yīng)用簡(jiǎn)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(shì)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(duì)學(xué)生具有直觀生動(dòng)特點(diǎn)，有利于直觀經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)。比如圓柱開(kāi)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(huà)法。

培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的途徑有多種，但無(wú)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(shí)際出發(fā)，通過(guò)多種途徑入手。教具直觀教學(xué)，可有意識(shí)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(shí)上傳授新知識(shí)，易于激發(fā)學(xué)生對(duì)制圖的興趣。

2.啟發(fā)分析法教學(xué)

要求學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)，不是簡(jiǎn)單的從老師和書(shū)本那里接受現(xiàn)成的解答，而是能自主的學(xué)習(xí)，獨(dú)立的探索。因此，在教學(xué)中筆者對(duì)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(diǎn)和難點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)成一系列問(wèn)題，讓同學(xué)們自己先構(gòu)思想象或動(dòng)手做模型，然后在動(dòng)手畫(huà)圖，得出結(jié)論。例如，在講“基本體截割”時(shí)，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(jì)的圖示進(jìn)行切割，先從主、左、俯三個(gè)方向觀察截交線的形狀，然后再動(dòng)手畫(huà)圖。這樣他們動(dòng)手又動(dòng)腦，處在積極思維狀態(tài)，即牢固地掌握了所學(xué)的知識(shí)，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(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，能調(diào)動(dòng)學(xué)生追求個(gè)人成功的潛在動(dòng)機(jī)，激發(fā)他們主動(dòng)思維的興趣，而這種動(dòng)機(jī)和興趣是人們從事創(chuàng)造性活動(dòng)的重要的內(nèi)在動(dòng)力。

3.利用多媒體進(jìn)行教學(xué)

多媒體課件的設(shè)計(jì)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(diǎn)。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，一切教學(xué)活動(dòng)應(yīng)圍繞學(xué)生展開(kāi)，教師是課堂教學(xué)的主持人，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)把教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體有機(jī)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(lái)增強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的更多理解，二來(lái)可以逐步的提高計(jì)算機(jī)的操作及制作課件的能力。

同時(shí)，多媒體課件的設(shè)計(jì)必須能創(chuàng)設(shè)一個(gè)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(dòng)性的積極性充分發(fā)揮，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生自主構(gòu)建學(xué)習(xí)所需的知識(shí)概念體系。筆者在課件設(shè)計(jì)時(shí)，在復(fù)習(xí)時(shí)精心準(zhǔn)備了有趣味型的選擇及拼圖題，由學(xué)生自已來(lái)操作計(jì)算機(jī)做題，激發(fā)興趣。

三、加強(qiáng)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(huà)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(dòng)一個(gè)角度，想象出物體的新位置，再畫(huà)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(huà)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(shí)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(huà)出來(lái)。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(duì)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(méi)有實(shí)物的情況下，再現(xiàn)立體形狀。通過(guò)這樣的訓(xùn)練，可以提高學(xué)生看圖和畫(huà)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(shí)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(shí)，物體形狀可能不是唯一的，教師可以讓學(xué)生以競(jìng)賽的形式充分想象，以多想出形體為榮，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維。吉爾福特說(shuō)：“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?jiàn)，我在制圖教學(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(guò)其它視圖實(shí)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(gè)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(kuò)大想象的思路，必須對(duì)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(huà)出俯、左視圖。

例2：兩面視圖構(gòu)形：已知主、俯視圖，補(bǔ)畫(huà)左視圖。

例1　　　　　　　　　　　　　例2

由于想象的過(guò)程以離不開(kāi)原題為前提，對(duì)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(dú)特性和創(chuàng)造性，對(duì)開(kāi)動(dòng)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(kāi)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(guò)程，要突破“經(jīng)驗(yàn)想象”，開(kāi)闊空間思路。所謂“經(jīng)驗(yàn)想象”是學(xué)生在看圖想象立體形狀時(shí)，一般都以曾接觸過(guò)并在腦中留下深刻印象的形體表象來(lái)想象立體，從而形成“經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)出發(fā)，就會(huì)限制想象的思路，造成形體構(gòu)思的錯(cuò)誤。在教學(xué)過(guò)程中，要求學(xué)生看圖時(shí)，必須仔細(xì)分析視圖形狀的差別，搞清楚視圖中每一個(gè)點(diǎn)、線、封閉形線框的真實(shí)的空間含義，把構(gòu)想出的空間形體進(jìn)行對(duì)比分析，從批判錯(cuò)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(bǔ)畫(huà)左視圖。

分析：從主視圖的等腰三角形線框，對(duì)應(yīng)的俯視圖為圓形。按看圖經(jīng)驗(yàn)，很容易想象為圓錐體，但俯視圖圓形中有一豎向粗實(shí)線，因此想象成圓錐體顯然是錯(cuò)誤的。此時(shí)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的是俯視圖中的豎向粗實(shí)線，是兩個(gè)正垂面截割圓柱的交線，構(gòu)想的形體是被兩個(gè)對(duì)稱(chēng)相交的正垂面截割的圓柱體。

開(kāi)闊空間思路，突破純“經(jīng)驗(yàn)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(qiáng)動(dòng)手訓(xùn)練，培養(yǎng)主觀性，鞏固空間感性認(rèn)識(shí)

動(dòng)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(kāi)始再求出無(wú)形的投影圖，從求畫(huà)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(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生空間想象能力就無(wú)形中提高了。

1.掛圖、教具的運(yùn)用

在點(diǎn)、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(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：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(jī)說(shuō)出那種位置：如水平線、正垂線……學(xué)生在最短的時(shí)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(qiáng)的，那擺出的位置既準(zhǔn)確時(shí)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(yùn)用教具求解投影。在后來(lái)的調(diào)查中，學(xué)生運(yùn)用教具能力強(qiáng)的，自然空間想象能力就好，學(xué)機(jī)械制圖很輕松，教學(xué)效果自然較好。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

2.讓學(xué)生動(dòng)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(cè)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(dòng)手制作，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)他的空間想象能力和思維能力無(wú)形之中提高了。在教學(xué)中做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：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(dòng)手制作，采取各種激勵(lì)措施鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，乙班以完成練習(xí)冊(cè)的書(shū)面作業(yè)為主，經(jīng)過(guò)半個(gè)學(xué)期的嘗試，結(jié)果甲班對(duì)機(jī)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(shí)甲班學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)其它專(zhuān)業(yè)課的興趣比乙班濃，特別是動(dòng)手和思維能力明顯要高。

3.加強(qiáng)讀圖與畫(huà)圖的訓(xùn)練

讀圖與畫(huà)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(dòng)作用，加速學(xué)生空間想象能力的形成。主要途徑有讀、畫(huà)零件圖、裝配圖、產(chǎn)品圖，抄畫(huà)產(chǎn)品圖，測(cè)繪零件圖，加強(qiáng)大型作業(yè)的訓(xùn)練等等。

4.加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

針對(duì)學(xué)生中普遍存在的空間想象能力不足的問(wèn)題，在課堂教學(xué)中注重運(yùn)用實(shí)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(jué)印象，降低問(wèn)題難度。此外，利用課余時(shí)間組織學(xué)生到實(shí)習(xí)工廠參觀，使學(xué)生有機(jī)會(huì)了解機(jī)械生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，達(dá)到豐富學(xué)生的感性知識(shí)、加深對(duì)課堂知識(shí)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(diǎn)在教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)現(xiàn)階段學(xué)生培養(yǎng)空間想象力、學(xué)習(xí)機(jī)械制圖有一定的幫助，同時(shí)取得較好的效果。當(dāng)然，空間想象能力不可能在短時(shí)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(shí)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(shí)和基本理論的基礎(chǔ)上多看、多畫(huà)、多想、多練。

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