利用计算机绘图软件提高学生空间几何体构建能力的教学探索

张红

【摘要】《机械制图》是一门有着自身系统理论的实践性很强的专业基础课，也是工程界的技术语言。在教育教学环节中除了要让学生掌握其基本知识和基本技能外，还应该运用多种教学手段培养学生的空间思维能力和空间想象能力的培养。

【关键词】机械制图；空间思维能力；空间想象能力；培养

《机械制图》作为一门实践性较强的专业基础课，它的主要目的是培养学生具有一定的绘制和识读机械图样的能力、空间想象和思维能力以及绘图的实际技能，它要求学生有较强的空间想象能力。而就目前现状而言，在校学生几乎从没接触过机械零件加工，他们的空间想象能力较弱，因此，在制图教学中必须借助大量的实物模型来进行辅助教学，用以提高学生的空间想象能力。在实际的操作中，但由于受到多种因素的限制，教师只能选择到教材中极少部分的零件模型，即便是这样，演示中位于后排的学生也看不清。为此，如果使用计算机绘图软件在电脑中进行建模，并在教学中利用多媒体手段运用起来，效果会很好。

一、空间思维能力的培养

所谓空间思维能力，就是在观察获得感性认识的过程中对空间问题运用分析和归纳等方法，取得对事物本质的规律性的认识能力。空间思维能力在机械制图的学习中有着重要的作用，它是本课程学习的基本要求之一。在教学法过程中，对于空间思维能力的培养，我们可以采用启发式教学法。以下是我在教学研究中进行空间思维能力培养采用的几个过程。

（一）培养学生的观察能力

所谓培养学生的观察能力，就是培养学生深入而正确地认识各种空间物体特点的能力。这里所说的观察能力就是能够将空间的物体形象抽象成是由若干个基本形体构成的能力，以及将基本形体抽象成由若干个点、线、面组成的能力。这就要求学生对于点、线、面的特性以及基本形体的结构特性有正确的认识。在培养学生观察力时，运用计算机绘图软件制作出相应的三维立体模型，然后请学生根据“三维立体模型”画出它们的投影三视图；或教师先画出物体的三视图，然后请学生画出它的三维立体模型。教学过程中教师要做到有目的、有要求、有步骤、有指导地让学生深入实际，接触客观事物，在实践中掌握观察物体的方法。在这一过程中要示学生必须做到：

（1）仔细观察各类基本形体，清楚构成这些基本形体的点、线、面，及各自的特点。

（2）认真观察组合体，了解各类组合体的形成规律。

（二）培养学生对空间物体的形象和它们各自的投影形象的记忆能力

法国大文豪伏尔泰则说：“人，如果没有记忆，就无法发明创造和联想”。机械制图被喻为工程界的“技术语言”，就应该有着自己的“词汇”和“词组”，如果我们把基本体视图视为是“词汇”那么组合体视图便是“词组”，如果能在理解的基础上，通过反复识记在脑海中储存人大量基本形体和组合体的图形特征和它们所反映的空间物体特性，能弄清图与物之间的特征及其联系，那么就算是具有一定的空间想象能力了。在教学过程中，我会对学生强调几点：

（1）反复强调记忆基本体形象特征的重要性，并逐个阶段提出需要识记的具体目标。

（2）对基本体投影形象特征和基本体空间形象特征的识记必须在理解的基础上进行。

（3）要有计划有安排的识记一些简单的物体空间形象，这点就好比是记英语单词一样。

（三）充分利用计算机技术加强直观性教学

在机械制图课程的教学中，教师可利用计算机绘图软件的建模功能，加强直观性教学，指导学生由物到图，由图到物进行多次的转换训练，逐步培养学生的空间想象和思维能力。

操作中发现：借助计算机绘图软件进行建模，不管形体有多复杂，数量有多少，都能方便迅速地进行制作。制作后的这些形体，都能表达组合体的组合形式和各个面、线的实际形状以及各部分的连接关系；还能对局部或整体进行自由缩放，从而使学生看清重点部分或细小结构的形状；还可以通过自由旋转实体，看清楚前后、左右、上下六个方位上表面的连接关系，再使用“三维视图”确定看图方向，逐一分析视图情况，然后画出三视图。这样一来，我们等于在学生的头脑中建立了一座二维视图和三维实物模型之间互通的桥梁。通过计算机绘图软件的三维建模，帮助学生实现了从二维到三维的转换，充分发挥了学生的空间想象能力，学生就能应用线面分析法和形体分析法去独立分析视图、读懂视图了。因此，学生会觉得制图课程比以前生动了许多，容易了许多，学习兴趣也提高了许多。

二、空间想象能力的培养

所谓空间想象能力，就是指人们对客观事物空间形式进行抽象思维的能力，它是以人的大脑中的过去感知作为基础，对看不见的事物能够想出主体形象的能力。而在《机械制图》的学习中，空间想象能力的高低决定着绘图、识图、创新的能力。它是人们进行机械改革和改造所必须具备的条件之一。

对空间想象能力的培养不是一下子就能培养出来的，要有一个渐进的过程，一个由简单到复杂的积累过程，要经历一个由浅入深的飞跃，最终实现举一反三，真正形成一种能力。这就要通过反复和大量的“物转图”和“图转物”的训练。这一过程中就要求学生能够静下来，认真的多做练习。于是我会在教学中给他们布置相应的任务，以提高他们的识图能力，培养和提高他们的空间想象和思维能力。

总之，空间思维能力和空间想象能力在《机械制图》的学习和实践中起着决定性的作用，培养这方面的能力是教学中需要进一步探讨的问题，我们只有在机械制图课中注重教学方法，正确运用教具，重视教学实践，才能把枯燥、抽象的制图课讲的直观、生动，从而培养和提高学生的空间想象和思维能力。以适应飞速发展的现代化科技。