机械制图教学中空间想象能力的培养

机械制图教学中空间想象能力的培养

李培谦张学臻

山东工业技师学院山东潍坊261053

【摘要】《机械制图》课的主要任务是培养学生阅读和绘制机械图样的能力。无论是绘图还是读图，实物与图样的转换都要依靠空间想象能力来实现。培养空间想象能力，应学好正投影理论和三面投影理论，通过现场和直观教学帮助学生增强表象储备，采取多媒体教学与传统教学相结合的教学方式。还必须调动学生学习积极性，激发学生学习兴趣；只有坚持强化训练，才能不断积累经验，从而达到培养学生空间思维和空间想象能力，提高《机械制图》课程教学质量的目的。

【关键词】空间想象能力；投影理论；空间概念；表象储备；多媒体教学；学习积极性；学习兴趣

《机械制图》课的主要任务是培养学生阅读和绘制机械图样的能力。无论是绘图还是读图，实物与图样的转换都要依靠空间想象能力来实现。没有空间想象能力则无法将实物与图样联系，更无法完成绘图与读图。这就要求教师结合学生实际情况和教学条件,选择最适合的方法来培养学生学习机械制图的空间想象能力。

一、学好正投影理论和三面投影理论，是培养空间想象能力的理论基础

机械制图课程中,正投影理论揭示了空间物体和其投影的根本关系和投影规律,是读图和绘图过程所依赖的基本理论。因此,学好投影理论是十分重要和必要的。在学习正投影的形成与特性时，可先通过挂图讲解；再使用铁丝制作一个长方体，利用投影机的光线对其作正投影或是在太阳光下作正投影，展示正投影形成的过程及规律，使学生对正投影有一个直观的认识，强化正投影的概念。

三投影面体系是绘制三视图的载体。因此要学好三视图，首先应在头脑里形成三投影面体系。三投影面体系的形成过程也正是学生空间概念的形成过程。课堂教学中，教师可通过三投影面体系的教具进行讲解；同时将教室里黑板所在墙面、地面、右边墙面分别比作正面、水平面、侧面三个投影面，让三投影面体系在学生头脑中形象化；课后作业则要求学生自己用硬纸板制作三投影面体系，并反复进行三投影面体系的展开练习，以进行空间和平面的概念转换，熟悉空间的上下、左右、前后位置关系。

学生初步掌握了正投影理论、建立了三投影面体系概念后，教师就要带领学生学习点、线、面这些基本要素的投影，加深学生对正投影理论的理解，强化三面投影的概念,逐步掌握空间想象方法。只有打下牢固的理论基础，学习后面的知识才能有“法”可依。

二、通过现场和直观教学帮助学生增强表象储备，是培养空间想象能力的原始积累

要培养空间想象能力就必须增强学生的表象储备。表象就是事物不在当前时人们在头脑中出现的关于事物的形象。想象力是人在已有形象的基础上，在头脑中创造出新形象的能力。记忆表象是想象的素材，而想象是对记忆表象的改建、重组。没有一定的表象储备，培养空间想象能力只能是空谈。因此在机械制图的教学过程中，一定要注重增强学生的表象储备。

表象储备离不开平时的观察和积累，而模型的展示又是构思形象化的一种有效手段，可以有效地提高学生的感性认识。通过展示教学模型，学生动手制作几何模型，组织参观机械设备等教学环节，让学生反复对比实物模型与投影图形，逐步熟知各种形体的几何特征和投影特征。学生头脑中储备的几何形象越多，在想象时能提取的信息就越多，也就越容易由图纸联想到形体，再由形体联想到图纸，为进一步在脑海中进行形体的组合做好储备。

在学习过程当中,还有一种帮助学生培养空间想象能力的简便的方法就是利用学生已经掌握的画轴测图和徒手绘图的本领,绘制出物体的轴测图以帮助学生建立起空间概念，这同时也增强了学生的表象储备。在学习了基本体后,教师就应教会学生轴测图的画法，还要积极地引导学生掌握徒手绘图的技能。尤其在学习机械制图的初期,这种方法简捷、实用。

三、多媒体教学与传统教学相结合，是培养空间想象能力的“现代化武器”

运用AutoCAD、3DsMAX等制图软件建立三维模型，表达二维平面与三维立体的转化，以及组合体的形成过程，不仅清晰直观，而且形象生动，有助于空间想象能力的提高。运用AutoCAD建立三维模型，通过三维动态可视化功能，可将三维模型与主视图、俯视图、左视图等进行反复对比，使学生不断思考二维和三维的转换过程，总结各种形体的投影规律，逐步提高观察能力。在AutoCAD中通过并集、交集、差集3种布尔运算即可进行基本体的叠加和切割，使组合体的形成过程一览无余。这不仅直观地表现了形体的形状和投影的关系，还能够通过这一过程验证学生自己的空间想象是否正确，使学习更具有趣味性。

还可以将Inventor和机械制图教学紧密结合起来，培养空间想象能力。Inventor是Autodesk公司推出的一款三维参数化实体绘图软件，能在不同位置、不同方向进行零件的结构分析，是一项具有三维设计和二维作图等功能的高效软件。借助Inventor的三维造型、二维工程图等技术，可以采用“二维——三维——二维”的制图教学过程，增强学生的空间想象能力，切实提高学生的看图、画图技能。借助Inventor的装配约束、表达视图等功能模块可以直观生动地表达装配原理和装配关系等制图教学的重点、难点内容，降低机械制图教学的难度，培养学生的空间思维能力，显著提升机械制图教学质量。

培养空间想象能力的方法还有很多。但无论采用何种方法,都首先要调动学生学习积极性，激发学生学习兴趣?，这才是培养空间想象能力的内在动力。空间想象能力的形成没有捷径，只有坚持强化训练，才能不断积累经验，逐渐提高效率，从而达到培养学生空间思维和空间想象能力，提高《机械制图》课程教学质量的目的。