摘 要:制图课是工科专业一门重要的专业基础课,主要任务是培养学生读图和绘图的能力。本文结合多年制图教学体会,分析了空间思维能力在制图学习中的重要性,以及如何在教学中培养学生的空间思维能力,从学习兴趣、观察力、教学方法等方面进行探讨,为学生的职业技能培养奠定基础。
　　关键词:制图学习;学习兴趣;观察力 ;教学方法;空间思维能力
　　
　　制图课是工科专业一门重要的专业基础课,主要任务是培养学生读图和绘图的能力。职业学校的学生多数来自初中毕业生,初中数学立体几何接触的少,从学校到学校,没有经过实践的锻炼,头脑中的立体概念欠缺,学习中经常感到三维空间与二维平面的转变很难想象,影响正常的学习,根据多年的教学实践,我认为制图学习关键要培养学生的空间思维能力。所谓空间思维能力是对已有表象进行有目的的加工、改造,抽象、概括思维的过程,直至反映出事物表象内在联系的必然性和规律,最后确定一个新的形象。本文从空间思维能力对于制图学习的重要性以及如何培养学生的空间思维能力为着力点,结合教学实践进行如下探讨。
　　
　　一、培养空间思维能力是机械制图教学的基础
　　
　　在机械制图的教学中,对学生的要求主要体现在两个方面:一是读图能力要强;二是绘图能力要过硬。读图能力包括:在平面和立体几何的基础上,熟悉投影关系知识,再通过专项读图训练来重点提高由平面图形转向三维实体的空间想象能力,称为平面二维到空间三维模式。绘图能力包括:在掌握机械制图基础知识与有关国家标准后,通过实物练习等方式来表达三维实体的平面表达能力,称为空间三维模式到平面二维模式。由此可见,空间想象力既是本课程的一个重要培养目标,更是学好本课程的一个重要基础。
　　学生学习《机械制图》课程的第一部分是”投影法的基本理论”,对于职业学校的学生而言,在初中阶段通过平面几何、立体几何的学习,具备一定的空间形象思维能力,通过启发性的教学,掌握、理解、运用投影法的基本理论对简单的空间物体(如棱柱体、圆柱体)的表达都不成问题。例如,讲三视图及其对应关系时,要求学生画出长方体模型在教室里的黑板面、地面、教室门所在的墙面的三面投影,并将它表达在黑板上,学生们一下子就能理解,那么三视图之间有什么关系呢?结合刚才画图过程,学生们很快总结出“长对正、高平齐、宽相等”的规律。但是讲到相贯线、组合体、零件图等内容时,同学们的学习遇到了瓶颈,因为空间结构变复杂了,同学们空间形象思维能力跟不上。其根本的原因在于:学生们对空间几何体的表象贮备不够,学生头脑中储存的原有表象的多少,决定着空间想象能力是否丰富、发达,是否能够进行形体的联想。因此在《机械制图》教学过程的初期,教师一定要有意识地培养学生的“空间想象”,为后续学习打基础。
　　
　　二、制图学习的兴趣是培养空间思维能力的前提
　　
　　教育家陶行知先生认为:“学生有了兴趣,就肯用全副精神去做事,学与乐不可分。”由此可见,兴趣是最好的老师,是求知的原动力。一个人要在某方面有所发展、有所创造,一定要先有兴趣。在教学过程中,教师应着力营造一种轻松愉快的课堂气氛,减轻学生畏惧的心理负担,从“要我学”转变到“我要学”,从乐学、会学到善学。例如,在刚接触投影法的概念时,我向同学提出一个问题:一个物体分别放在白炽灯和太阳光下的影子一样大吗?同学们马上对这个问题展开讨论、发表意见产生了浓厚的兴趣,于是点投影(中心投影)和平行投影的基本知识轻松愉快的引入了。
　　在制图教学中,给学生布置一些要求明确,但给定条件不充分的题目。学生可以根据自己的水平进行自由的设想,得到多种答案。“看图多解”为我们提供了一个突破口,“看图多解”就是根据已知视图想象出立体形状,不限于一种,而是多种,为扩大想象的思路,必须对已知视图中的线、线框所表示的多种空间含义进行分析、归纳,探讨已知视图多解的原因,从而奠定空间的思维基础和思维方法。由于想象的过程以不离开原题为前提,对空间形体进行广泛构思和彼此联想。因而构思具有新颖性、独特性和创造性,对开发学生智力,培养空间思维能力和图示能力起着开窍的作用。例如,在组合体的作图,只给定一个视图,要求补画另两视图,这种题目答案有多种,同学们在做题目的过程中充分调动积极性,展开想象与假设,进行讨论,气氛活跃,学生的空间思维能力无形中得到了提高。
　　只有教师讲,单一的沉闷的课堂教学是学生最烦,最易疲倦,也是最缺乏思维积极性和主动性的一种教学方式,教学效果比较差。在教学中教师既要让学生感到端庄威严,又要感到平易近人、和蔼可亲,使教学在轻松、愉快活泼气氛中进行,使学生处于最佳心理状态。例如,在制图室中测绘画图,让学生讨论,各抒已解,互相学习,互相启发,充分发挥学生的想象力和创造力。这时学生学习兴趣浓厚,学习也最有自觉性、积极性和创造性,还可开展其它教学形式,如组织学生到相关的工厂参观,组织专题讲座,课堂教学中适时进行学生板书与提问,以此调节学习气氛,不断激起学生学习兴趣和学习热情。
　　
　　三、以学生为主体的教学方法是培养空间思维能力的重要途径
　　
　　机械制图是研究形体表述的学科,形体的种类、结构繁多,变化无穷,学生不可能都亲自看过、接触过,必须凭借空间想象力在头脑中再创造出那些没有感知过的新形象。在学生进行空间思维的过程中,创新精神与能力显得尤其重要。而以学生为主体的教学方法,注重启发引导学生,精讲多练,对开发学生智力,打开学生空间思路是一个最佳途径。
　　在教学中我非常注重“启发引导、以学生为主体”的教学方法,对教材内容不是平铺直叙,直接讲解,而是将教学内容的重点和难点,精心设计成一系列问题,让学生们自己进行想象或观察模型,然后再动手画图,得出结论。这种以学生为中心,强调学生自主学习的教学方法,能调动学生追求个人成功的潜在动机,激发他们主动思维的兴趣。在具体的教学中引导学生多想问题,勤用脑。可从以下几方面考虑:
　　(一)设疑引导,开拓思维深度和广度。讲课、辅导或批改作业时,都可以有计划、有目的地提出一些富有思维性的问题,促使学生去思考。例如,讲完投影的基本概念,再讲物体的三视图时,可以用一个视图为矩形线框的图形,提问学生是什么形状物体的投影,这时,课堂里就会活跃起来,学生就会应用新学的投影知识去开动脑筋,积极思考,并出现多种答案。这就说明一个视图不能唯一的反映物体空间的形状和大小,需要用多个视图,一般用三视图来表示。又如,在选择零部件的表达方案的问题,可让每个学生都来设计自己的表达方案,然后在课堂上讨论,比较各种表达方案的特点。采取这种教学方法可以避免“时间+汗水”的现状,变“苦读型”为“巧读型”又能提高学生思维的深度和广度,是培养学生空间思维能力的有效途径。
　　(二)引导学生进行图形分析和综合的思维能力。每个人空间思维能力的强弱,取决于他对事物的综合分析能力。“线面分析法”和“形体分析法”是画图和看图的基本思维方法。“线面分析法”主要根据一个图框一般是立体上一个面的投影原理,把组合体的视图分解为若干个图框,利用投影关系对出每个图框的其余投影,抓住形状特征视图看懂各部分的形状,这就是分析的过程,然后再结合位置特征视图,把各部分组合起来,想像出该组合体的形状,这就是综合的过程。用“形体分析法”读图也是这样。在绘制组合体的视图时,要弄清它由几个基本几何体组成,各基本几何体的形状、位置,相邻两基本几何体的组合形式,这就是分析的过程。然后按照每一个基本几何体的所在位置逐个画出它们的三视图,注意根据组合形式正确画出相邻两基本体视图的交线,这样把单个形体的分析综合起来、从而得到组合体的视图,这就是综合的过程。教师无论在讲授,辅导或批改作业时,都要经常地启发学生去分析和综合。另外,还要注意启发学生进行推理的思维活动。如讲授直线对投影面的各种位置及其投影特性时,对两类特殊位置直线,只要分别讲透其中一种即可,然后启发学生进行推理,得出其余两种特殊位置直线的投影特性。
　　(三)启发学生善于进行归纳总结的思维方式。在教学过程中,我们往往要从已知的知识,推出未知的知识。例如,在讲垂直位置直线的投影特征时,可以引导学生去考察各种位置垂直线(正垂线、铅垂线、侧垂线)的投影特征,然后启发学生由个别到一般采用完全归纳法进行归纳推理,得到所有垂直位置的直线的投影特征,并得出一般结论: 在所垂直的投影面上的投影积聚为一点; 其它两投影面的投影表达线段的实长,且垂直于相应的投影轴。同样这个问题还可以采用归纳法,只讲一种位置的垂直线(如正垂线)的投影特征,然后启发学生去寻找各种位置垂直线的内在联系,都和一个投影面垂直,和另两处投影面平行,得出结果:直线垂直投影面,投影为一点,直线平行投影面,投影为反映实际长度的直线段。只要我们善于引导,发挥以学生探究为主体的课堂教学方式,都可以有效提升学生的空间思维能力,同时有助于创造性思维能力的培养。
　　总之,我认为培养学生的空间思维能力,要求教师在教学中抓住一切有利机会,因势利导,发展和丰富他们观察、想象、思维判断能力,善待学生在学习过程中表现出来的“离奇”和“古怪”的思维,鼓励学生大胆的想象,在课堂教学中,哪怕学生的想法是错误的,教师也要加倍的“爱护”,因为“想象”的过程要比“结果”是否正确更为重要。教师在注重创造性思维方式训练的同时,又要注重专业知识的科学合理结构,通过思维方式的训练有效地提高学生的制图综合能力,使原本抽象、复杂的制图课得以简化,易学,使学生具备一定的读图能力和绘图的能力,为后续专业课的学习奠定基础。