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《画法几何》教学新思路探究

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画法几何》是研究空间几何元素(即点、线、面)和几何形体的图示法和图解法的一门学科,它也是《机械制图》的理论基础。《机械制图》则是以《画法几何》的投影理论为基础,并根据工程技术的有关规定,绘制和阅读机械图样的一门学科。如果说《机械制图》是工程技术上的“国际通用语言”,那么《画法几何》就是这种语言的“文法”和“修辞”。基于上述这种关系,很多人就把《画法几何》作为《机械制图》的理论基础来讲授,而忽略了最重要的一点,那就是通过学习《画法几何》来培养学生的空间思维能力和创造性思维能力。

事实上,《机械制图》这门课程所研究的不仅是将三维空间变换为二维图形的画示法,而且还研究了通过在二维平台上作图解决空间几何问题的图解法。因此,只有提高学生的空间思维能力和创造性思维能力,才能激发他们学习《机械制图》的兴趣,从而学好这门课程。这几年来,我对《画法几何》的教学进行了一些摸索和研究,总结了一些新的思路。

一、调整内容安排,将《画法几何》和《机械制图》分开讲授

轴测图教材中属于《画法几何》的部分有第二章几何作图,第三章正投影法和三视图,第四章轴测图,第五章组合体视图,第六章图样的常用表达方法,第十章其他图样中的展开图。这些章节都是研究空间形体的投影问题,学习的目的是增强学生的空间概念,为《机械制图》打下理论投影的基础,它的重要性也就不言而喻。中国工程图学会理事朱福熙教授1981年在全国高校教材编审会议上强调,如果课时不够,宁可将《机械制图》中作图训练部分留待学生毕业后训练,《画法几何》的课时应当保证。根据朱老的精神和内容的分量,我把《画法几何》安排在第一学期讲授,其中讲课为60课时,作业为80课时。

二、解除学生思想负担,激发他们空间想象的欲望

我们的学生有的来自农村,对课本课程涉及的一些问题知之甚少,加之理论基础及思维方式等原因,使他们一开始就对本课程产生了一种迷茫和畏惧的心理。作为教师,要从一开始就给他们解除思想负担,激发他们空间想象的欲望。为此,我在教正投影法和三视图时,只让学生按赵学田教授发明的“长对正,高平齐,宽相等”绘制一些简单基本体的三视图,同学们一下子就觉得本门课程简单易学,对学好本门课程开始有了信心。在这基础上,设置必要的直观环境。如经常让学生参观一些模型,有条件时也到有关工厂去看一看。让学生在每次制图前,都在头脑中进行构想,对培养他们的空间思维能力和逻辑推理能力有很大的帮助。为此,我经常利用课余时间,收集有关工程图学方面的资料,以充实和丰富课堂教学内容。

三、进一步加强对学生空间思维意识的培养

蒙诺创造的“三维画法几何”至今已近三百年,它以强大的作用力而沿用至今,并且还将继续发挥作用。但是,随着科学技术的迅猛发展,计算机辅助设计绘图显示出强大的优势。其实,无论哪一种方法,对《画法几何》的教学都是不可或缺。重要的是,如何通过对教学方法进行研究,达到培养学生空间思维意识的目的。近几年来,天津大学徐宏文教授根据自己的经验,推出了形数结合的教学方法。这个方法最大特点就是把《画法几何》的思维过程用数学的方式表达出来,使学生在学习《画法几何》时,能从形和数的关系上引入投影规律,为计算机绘图铺平道路。几年来,我也对这种教学方法进行了尝试,在培养学生空间思维意识方面收到一定的成效,感觉这种方法必将给《画法几何》教学带来新的曙光。

“多维画法几何”的出现则让人耳目一新。例如,把一只左手戴的手套放到四维空间中去,就会变成右手戴的手套;在四维空间中,过空间一个点可以做四条互相垂直的坐标轴,两个超平面相交于一点等等。这门科学虽然十分玄妙,但其作用是非常惊人的,如果能在课堂上适当地加于运用,就可以对学生空间思维意识的培养起到事半功倍的效果。

四、重视创造性思维能力的培养

(1)观察能力是基础。观察能力是发现问题和培养创造性思维能力的重要基础。科学史证明,观察是一切科学成就的发端。在教学过程中,要求学生能在理解的基础上把某一拆开的系统重新装配成原样。这项工作虽然谈不上什么创造性,但是学生能通过对零件形体的识别来锻炼观察能力。

(2)创造性思维的核心是求异思维。求异思维,或称发散性思维,要求学生凭借自己的智慧和能力,积极独立地思考问题,主动探索知识,创造性地解决问题。例如,在教截交线和相贯线时,可以打破常规的教学方式,让学生自主走上讲台,扮演老师的角色,而老师则在旁边引导,从点的三面投影规律,到求直线的投影和平面投影,直至求“截平面与基本体表面共有点的集合”“两基本体表面共有点”,让学生认识截交线和相贯线的实质。这样,让学生思维处于“开放化”,进而能够“创起来,造出来”。

小结:《画法几何》教学过程中,必须注意两点。首先,要注意培养学生的空间思维能力。其次,要敢于创新,包括教师在“破规”中创新和学生在质疑中创新。同时,教师要鼓励学生质疑,大胆提出经思考后得出的不同见解。要引导学生发现问题,提出问题,然后运用多种教学方法进行释疑,让学生在质疑、释疑过程中培养创新意识和创新能力。

(福建省安溪茶业职业技术学校)