立足专业教学深化空间思维能力培养

摘要：《工程制图》教学与空间思维能力的培养是相辅相成，不可偏颇的，学好《工程制图》课程需要一定的空间思维能力，而通过学习《工程制图》又可以大大提高空间思维能力，如何立足专业教学，深化空间思维能力培养，又是本课程教学的难点和重点之一。

关键词：工程制图空间思维能力培养

《工程制图》是工科院校必修的专业基础课，重点培养学生空间思维能力、空间想象能力、空间概念等。这是《工程制图》课程的主要任务之一，也是工程制图教学中的一个重点和难点。

学生的空间思维能力是学好工程制图必需达到的一项基本素质，是绘图、识图最重要、最直接的一种能力，是一个复杂、综合的心理过程。结合专业教学来说，这种逻辑思维能力是在三维空间中，由空间到平面再由平面到空间、由实物到投影图再由投影图到立体的反复、双向的过程中循序渐进、螺旋上升达到的。所以无论是专业学习还是未来的社会实践，对学生来讲空间思维能力都具有重要的作用。

一、空间思维能力的重要作用

首先，空间思维能力是学生识图、制图的基础。机械图样是机械工程的通用语言，它分为零件图和装配图。工程制图就是学习识图和绘图原理及方法的一门主干技术基础课。学生要想在机械行业立足，需要看懂图样，想象零件的空间结构、零件的装配关系、相对运动关系等等，这些都离不开空间思维能力。其次，空间思维能力也是学习其他专业课程的重要的基础要求。

机械基础中螺纹的大径、小径；极限配合与技术测量中形位公差项目直线度、平面度、圆度、圆柱度等术语的理解；车工工艺学中车刀基面、切削平面、主截面三个辅助平面的建立等内容，都涉及到空间思维能力的运用。因此，在工程制图教学中培养学生的空间思维能力，可以使学生在学习其他专业课程时有更多的用武之地。

二、培养空间思维能力存在的问题

由于工科学生相应学识水平有限，又缺乏实践经验，因此学习时存在不少问题，主要表现在：

1.缺乏自信心。由于这部分内容理解较难，学生在学习时存在畏难情绪。

2.空间思维能力不够。由于学科本身实践性较强，学生认知能力有限且没有接触实际生产，必须具备的空间思维能力普遍不够。

3.思维方法单一。学生只会顺向解决问题，缺乏捕捉重点、突破难点的能力。

三、如何培养学生的空间思维能力

1.直观教学是培养学生空间思维能力的基本手段

工程制图是以三视图来表达形体的，也就是以二维平面图形来表达三维空间物体。由于学生开始学习时有一定困难，因此要借助模型、捏橡皮泥、画轴测图、现场参观等直观手段来辅助教学，启发学生思维，完成由物到图的过程。如讲圆柱体的三视图，对照实物讲解，引导学生观察树木等圆柱形物体的影子，学生就很容易理解圆柱体的三视图是一个圆和两个矩形。再如讲组合体时，如果手边没有合适的模型，可以引导学生采用画轴测图的方法增加直观性，启发学生的空间思维。有条件的话，还可以经常带领学生进入实习车间对照零件图和零件成品，从感性认识过渡到理性认识，培养空间思维能力。

2.计算机辅助教学是提高空间思维能力的重要手段

多媒体计算机辅助教学技术凭着它强大的信息处理能力，相关的二维、三维绘图技术也日趋完善和智能化。比如讲圆柱体、圆锥体的形成时，可利用多媒體演示，先画一矩形旋转360度得到圆柱体，再把矩形旋转360度得到圆锥体。通过多媒体就可以把这种抽象的描述转化成一个简单而有趣的动态演变过程。学生不但在轻松愉悦中接受了新知识，拓展了抽象思维能力，而且激发了学生的学习兴趣。如讲组合体的识读时，教师可利用计算机独特的切割和叠加功能，一边分析，一边展示，得出实体。学生通过多方位的观察和动态的演示很容易形成对空间形体的分析和推理，进而提高了学生的空间思维能力。

3.强化训练是发展学生空间思维能力的关键手段

工程制图是一门实践性较强的课程，学生在课堂上听懂教师的讲课并不难，但要较好地理解和掌握本课程的内容，培养较强的空间思维能力，则需要在教学活动中针对各教学难点进行以下训练：

①类比训练

所谓类比训练，是指给出几组较为雷同的三视图，使每组三视图中有一个或两个视图相同，然后由学生分析总结视图所表示的两个不同形体各自的投影特点。

②构形设计训练

构形设计训练是指根据给定的一个（或两个）视图设计出各种形体，并补画出它的另两个（或一个）视图。通过这种训练，可以丰富想象，培养学生灵活多变的思维方式。例如可以给定两个视图，补画出多种可能的第三视图（即一题多解），也可以进行趣味投影构形。

③结点法补图训练

补图补线问题以往大多是根据已知视图苦思冥想出形体的大致形状，再来逐步补出未知视图或缺线。现在，我们可以将视图视作求点的过程，也就是说第三视图的形状是由这些结点中的某种连线方式所决定的，这就是结点法的主要解题思路，这就要求学生对点、线、面的空间关系必须掌握得非常透彻。

综上所述，要通过《工程制图》课程教学有效地培养学生的空间思维能力，必须坚持“以学生为本”的教学理念，运用直观形象和多媒体教学方法，并通过手脑并用的多种训练促进学生空间思维能力的发展，全面提高学生读图、绘图的技能和综合素质的提高。

参考文献

[1]韩满林《工程制图》.东南大学出版社.

[2]王幼龙《机械制图》.高等教育出版社.

作者简介

吕德芳（1964.07-），女，湖北荆州人，武昌理工学院信息工程学院副教授，研究方向：机械设计与制造