机械图样识读教学中学员空间思维能力训练方法

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摘 要：空间思维能力的培养是《机械图样识读》课程教学的最主要目的，根据课程结构特点笔者摸索出一套行之有效的空间思维能力训练方法。实践教学过程中采用这些方法能够明显提高学员空间思维能力。

关键词：机械图样识读 空间思维能力

中图分类号：G642.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）34-003-01

《机械图样识读》是我院机械类专业的一门专业基础课程，研究阅读机械图样的基本方法和基本原理。学习这门课的主要任务之一就是要学员建立空间思维模式，培养空间想象能力，简而言之就是要求学员通过看图能够想象出物体的空间结构。积极培养空间想象能力是学好《机械图样识读》这门课的重要环节，在多年的实践教学中笔者结合我院学员认知特点和机械图样识图课程结构特点总结摸索出一套空间思维能力训练方法，下面我就详细介绍《机械图样识读》课程机构特点以及各阶段适合采用的训练方法。

一、《机械图样识读》课程结构划分

《机械图样识读》课程总共由九章组成：第一章为抄画平面图样；第二章点、线、面的投影及三视图的形成；第三章为识读基本体和截断体视图；第四章为识读组合体三视图；第五章为识读视图和剖视图；第六章为识读轴套类零件图；第七章为识读叉架、盘盖类零件图；第八章为识读箱壳类零件图；第九章为识读装配图。依照《机械图样识读》课程对学员空间思维能力需求大致可分为三个阶段：

1、点、线、面的投影及三视图的形成至基本体三视图识读是由平面世界进入三维空间，学员需要快速建立空间想象的基本框架。

2、组合体和剖视图是学习较复杂空间结构及其表达方式，要求学员空间想象力的有所发展和深化，使学员的空间想象更为细致、周密和全面。

3、零件图和装配图的识读是空间想象力的检验和运用，要求学员具备将强空间思维能力。《机械图样识图》课程各阶段对于学员空间思维能力的要求是逐步提高的，这就要求教员分阶段采用不同的训练方法。

二、空间思维能力训练方法

在学习《机械图样识读》课程的第一阶段，学员在学习初期缺乏一定的空间思维能力，再加上他们对机械零部件缺乏感性认识，多数学员觉得枯燥乏味、缺乏兴趣，这样往往使学员处于被动接受状态。若按传统的教学手段，从抽象的点、线、面投影理论开始讲授，学员一时难以建立起空间概念，这显然不适合学员思维发展的规律，必然会给《机械图样识读》课程教学带来了一定的难度。为了使学员迅速建立空间想象的基本框架，也就是能够在头脑中建立简单视图与基本形体的直接联系。例如能够快速分区基本体中圆柱体、楞柱的三视图。要想建立这种联系需要采用直观的教学训练方法，例如展示实物模型与三视图对照；参观采用虚拟仿真技术建立三维模型库；

在学习《机械图样识读》课程的第二阶段，学员需要阅读组合体的三视图。直观的训练方法很难使学员分清复杂的形体。由于所想象的空间物体结构复杂形象的几何性强，离开图、闭上眼睛，在大脑中构成的只能是不太复杂的或者是局部的瞬间的形象，不可能在大脑中构成显明、完整和稳定的形象.学员更加需要借助于橡皮泥、纸板以及轴承图来帮助想象。组合体根据结构特点可分为叠加型和切割型，采用捏橡皮泥的方法学员可快速直观的还原视图对应的立体结构。对应较复杂的切割型形体，可以利用纸板制作出物于上、下、左、右、前、后六个方位的表面然后采用拼图的方法将平面图形包围成三维形体。对于结构较复杂的组合体采用前两种办法相对麻烦就可以采用画轴测图的方法。轴测图是将物体连同其参考直角坐标系沿不平行于任一坐标面的方向，采用平行投影法将其投射到单一投影面上所得的图形。它反映了物体三个方位的形状特征，因而具有较强的立体感，近似于学员观察物体所得到的形象。教学实践证明，运用轴测图训练有助于培养和提高学员的空间思维能力。

在学习《机械图样识读》课程的第三阶段，学员识读的是复杂的零件图和装配图。此阶段要求学员脱离辅助工具仅依靠想象便能在头脑中构型出图样对应的机械零部件。根据这一要求需要学员熟练掌握空间构型方法。

1、拉伸构型法

柱体识图的典型特征就是由“一个多边形和两组矩形框”组成，快速找到矩形框对应的多边形，并从投影方向的逆方向不断增加多边形的厚度就可用从平面图形构想出立体结构。在实际使用过程中拉伸法又演变为分层拉伸、分向拉伸两种构想模式。两种模型操作起来虽有所差异，但是具体看图构型均可总结为一下三个步骤：根据给定的视图，通过对投影关系的分析，识别视图中的特征形线框；根据各视图的特征形线框所示平面形状和空间位置，沿着该视图的投影方向逆向拉伸，想象立体形状；综合构思整体形状。

2、围面构型法

围面构想类似于第二阶段的拼图游戏，但它不需要借助工具，仅仅是一种空间思维构想。三维的物体均可以看成是线于面包裹而成。线、面的投影特性学员已经熟悉，单纯想象单个封闭线框对应的平面（曲面）学员也已经掌握，围面构想的关键是辨别各平面（曲面）彼此间的相对位置关系。具体看图构想可归纳如下：从机件平面的积聚性投影入手分析机件主要的组成平面，分析图样中线框、线段对应关系，想象线框所表示平面的形状和空间位置；将这想象出的面根据其相对位置进行组装想象，并借助立体概念，综合想象其立体形状。