浅谈《机械制图》教学中学生空间思维想象能力的培养策略

文/徐晓燕

【摘 要】《机械制图》的基本要求是对表示机械结构、尺寸、形状、工作原理的图样有全面深刻的掌握，达到这一目的的最佳途径是在教学中积极培养学生的空间思维想象能力。本文在大量实践的基础上研究了学生空间想象能力的形成特征，并对《机械制图》教学活动中学生空间思维想象力的培养提出了相关的建议。

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关键词 空间思维想象能力；机械制图；形式转换

一、空间思维想象能力概述

空间思维想象能力是人们对于客观事物的空间形态进行观察、认知、分析的抽象思维能力，它是人们生来具有但是必须经过一定的训练才能发挥巨大作用的能力。从辨证唯物主义的观点出发，世界存在着普遍的联系，任何事物的发生发展都有潜在的规律对其进行支配，空间思维想象能力的提高也具有明显的递进规律，在教学活动中教师应该充分把握这一规律，运用科学的方法激发学生对于空间的思考以及事物形式转换能力的锻炼，有意识、有针对性地将相关理论注入到教学活动中，从而为学生学习《机械制图》打下坚实的基础。

对空间思维想象力关注的对象进行分析，可以将其分成三方面的内容：第一是根据空间几何形体相关的符号、语言，能够在大脑中形成与表述相对应的空间图形，并且能够想象出直观图；第二是在第一方面内容的基础上，也即是通过在大脑中想象空间直观图，可以对几何形体的组成部分、结构、空间相对位置、数量关系有较为明确的理解；第三是空间思维能力的最高阶段，它要求能够在已有空间几何形体的基础上进行创新，通过对几何形体进行分解、组合、转换进而产生新的几何形体，并掌握相同模块不通过程的作用机理以及不同模块之间的有机联系。

二、《机械制图》教学中学生空间思维能力培养存在的问题

空间思维想象能力的培养是《机械制图》教学中的重点，同时也是难点。《机械制图》利用图样表示机械的结构、大小、技术要求以及工作原理，图样通常是由几何图形、符号、文字以及数字等要素构成，是表达和理解机械设计理念的关键技术文件，科学有效地解读这些图样是掌握机械工程理论以及在实践中提高技能的基础。

实际的教学活动中往往会出现很多的问题，这些问题有的是传统教学理念的影响，有的是现代教育改革不成熟的表现。总体来讲，目前《机械制图》教学活动中对于学生空间思维想象能力的培养存在的问题主要有以下几个方面：首先是教学活动很大程度上停留在理解空间思维想象力概念的层面上，而对其理性分析相对不足。这种状况造成的直接后果是少数有悟性的学生能够建立起比较完备的空间思维想象体系，但是多数学生则收益甚少，严重影响整体教学质量的提升；其次是教学方式不合理，空间思维想象能力的培养需要调动多方面的因素共同参与，但是很多教师往往只是抓住某一点进行集中突破，很难实现全局性的进展。这就要求教师对学生学习积极性，平时作图、画图、读图以及实际操作等各个方面综合考虑，协调发展；最后是评价机制的不科学，这是由空间想象能力本身属性所决定的，但同时也是相关领域研究力度不足的外在表现。这一状况的出现使教师难以切实了解学生对于空间思维、平面空间转换等能力的掌握程度，进而不能制定出有针对性的改进措施。

三、加强《机械制图》教学中学生空间思维想象能力培养的有效途径

（一）注重基础知识的教学

任何一种能力的获得都要经过知识的逐渐积累和循序渐进的训练，只有将量变转化为质变才能取得实质性的突破。《机械制图》教学活动要求的空间思维想象能力属于一种高层次的思维能力，坚实的基础是学生建立良好空间思维想象体系的前提条件。《机械制图》课程的开设在中等职业学校中相对较早，多数学校在第一学期就开设了这门课程，由于学生在初中阶段很少接触立体几何知识，对于空间思维能力的锻炼更为短缺，因此在初始教学阶段要抓住两个方面的内容，从起始阶段就打好牢固的基础。这两方面包括基础几何形体知识的教学和帮助学生克服恐惧心理。教师在最初教学阶段要让学生多观察简单的几何体，如球体、长方体、圆锥体、圆柱体、圆锥台、棱锥台等，并通过模型的分解组合让学生了解空间思维的基本原理。在进行教学时注重学习氛围的营造，多引进生活中的实例可使学生对《机械制图》产生亲切感，打消学生对于陌生知识的恐惧心理，从而为后期的学习奠定知识基础和心理基础。

（二）建立系统的思维转换体系

《机械制图》教学活动中空间思维想象能力培养的关键环节是形式的正确转换，这种转换不是死板地套用教材中的理论进行单一化地转换，而是要求学生建立起系统性的转换体系，不但对于接触过的图形能够快速准确地转换，同时在面对陌生的图形时能够发挥将头脑中的程序性知识充分调取出来，达到迅速准确解决问题的效果。转换体系的建立是学生空间思维想象能力达到高层次的表现，但是在建立这种体系的过程中必须以平常的训练和课程教学为依托。《机械制图》教学最先是从投影作图开始的，这一部分的内容是使学生在空间与平面相互转换的重要环节，也是教学能够最大程度发挥现有资源进行教学的阶段。教师可以通过对教室中出现的各种物体进行分析来引导学生建立直观的空间印象，通过对物体构成比例、相对位置的讲解使学生认识到三投影体系的内在联系。在整个《机械制图》教学中，三视图的投影关系是贯穿始终的重要内容，其“三等关系”在读三视图、画三视图、理解三视图的局部与整体都具有非常有效的适用性。教师在教学环节应有意识地增加学生对于三视图知识的练习，逐步实现平面和空间、空间和空间转换体系的构建和完善。

（三）加强画图和读图的联系

空间思维想象能力虽然是一种相对抽象的思维能力，需要不断的领悟才能获得能力的提升，但是这种能力的培养必须要经过不断的实践和经验的积累才能有量变走向质变。在《机械制图》教学过程中，画图和读图本事既是一种能力，同时也是培养空间平面转换的重要方法。在实际的教学活动中，可以加强学生对于轴测图和三视图的画与读，轴测图在工程领域具有很大的实用价值，同时它也是沟通空间和平面的主要桥梁。通过读轴测图可以为学生画出客观的三视图打好基础，画好轴测图可以是学生更好地理解物体的结构特征和形态。在读好与画好轴测图的同时，还要引导学生讲轴测图与三视图进行有机地联系，在教学活动中交叉训练，综合提升学生的画图能力。画好轴测图和三视图是学生应该掌握的基本技能，对于学生空间思维想象能力培养具有重要的意义。从认知规律的角度分析，读图是画图的基础，画图是读图的再现和提升，这两种能力的综合提升可以为学生建立完整的空间思维体系提供帮助，并且能够使学生掌握更为复杂的视图和形体。

（四）开展多样化的教学实践活动

总体来讲《机械制图》课程教学同其他任何学科的教学具有共通的性质，也即是为了提升教学质量必须运用多元化的教学方式，在激发学生兴趣的基础上，引导学生构建科学的空间思维想象体系。随着现代教学理念的转变以及教学资源的优化，中职学校教学活动也要顺应教学改革的总体趋势，积极创新，发展和引进先进的教学方式全面提升教学质量。《机械制图》课程需要运用大量的图形、符号、模型，多媒体教学方式的引进为其提供了极大的便利，特别是讲解投影作图、平面空间转换、物体结构分析以及工作原理时，其动态化的演示效果具有传统教学方式所不可比拟的优势。

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参考文献

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（作者单位：江苏省海安双楼中等专业学校）