机械制图教学中如何加强对学生能力的培养

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摘要: 机械制图是机电类专业一门重要的专业基础课程。本文作者在机械制图教学过程中,通过多种形式的教学手段,提高了学生的空间想象能力、形象思维能力和创造性思维能力。

关键词: 机械制图课程空间想象能力形象思维能力创造性思维能力培养

机械制图是机电类专业一门比较重要的专业基础课,是机电类专业学生的必修课。机械制图的教学目的是使学生掌握正投影法的基本理论,提高空间想象能力和形象思维能力,使学生能够阅读和绘制二维平面图样。机械制图课程的难点是提高学生的空间想象能力和形象思维能力,使学生能实现三维空间形象与二维平面图样的转换。这也是机械制图课程的教学重点。在机械制图的教学实践中,笔者就如何让学生学好机械制图课程,提高空间想象能力和形象思维能力,并培养学生的创造性思维能力,作了一些探索。

一、通过自制模型,增加学生三维空间物体的表象储备,拓展学生的空间想象能力。

机械制图是一门研究绘制机械图样的科学,要学好这一门课程,学生要有比较强的空间概念和空间想象能力。学生拥有这些能力的前提是具备丰富的三维空间物体的表象储备,但学生对三维空间物体的认知普遍比较匮乏,学习机械制图所需的表象储备远远不足,空间想象能力也比较差。因此在学习过程中,部分空间想象能力较差的学生很快就会因为听不懂课、想不出图形而对机械制图课产生畏学、厌学情绪,从而影响后续内容的学习。

为了改善这种情况,在机械制图教学的初始阶段,笔者组织学生分组自制模型,用橡皮泥、硬纸板等材料,制作一些比较简单的基本体,如长方形、三棱锥、圆锥等。通过动手制作模型,学生激发了学习机械制图的兴趣,调动了学习的积极性、主动性,变被动学习为主动学习。同时,学生在自制模型的过程中,通过触摸、观看、思考,逐渐对三维模型有了一个比较直观的感性的认识,增加了对于三维空间物体的表象储备,拓展了空间想象能力。在讲授点、线、面投影时,笔者让学生拿着自制的模型绘制三视图,效果比较好。学生对三维空间物体到二维平面视图的转变有了较为直接的感性认识,为后续内容的学习打下了良好的基础。

二、充分利用教学模型、挂图、多媒体等手段,充实三维物体表象储备,提高学生的空间想象能力和形象思维能力。

在学习机械制图的初始阶段,通过制作模型,学生能较好地建立三维空间概念,拓展空间想象能力。但是这种方式存在较大的缺陷,即花费的时间比较多,效率相对较低。因此,在机械制图教学中,它只能作为一种辅助方式,只能在初始阶段使用。教师要让学生在较短的时间内获得大量的三维空间物体表象储备,从而为提高学生空间想象能力和形象思维能力打下扎实的基础,必须充分利用教具,即教学模型与挂图,并且充分利用AutoCAD、Solidworks等软件和Internet等多媒体手段。

对照教学模型绘制三视图,是提高学生的空间想象能力和形象思维能力非常重要的一种训练手段。感性认知是理性思维的基础,尤其是机械制图课程,强化感性认知是帮助学生建立理性思维的重要手段。学生通过观看教学模型绘制三视图,通过分析点、线、面的三面投影确定其空间位置属性,是一个从感性认知到理性认知的过程。这个过程能使学生从感性思维突破到抽象的理性思维,达到一种质的飞跃。教师提供给学生大量的教学模型,能让学生充分感受三维空间形象向二维平面图形的转变过程,更好地掌握不同位置的线、面的投影特征,更好地掌握正投影法的投影规律,从而更好地促进学生空间想象能力和思维能力的提高。

在利用教学模型和挂图的同时,教师还可以利用AutoCAD、Solidworks、Internet等手段帮助学生学习机械制图。如利用AutoCAD和Solidworks制作2D和3D模型,将2D图形和3D图形在多个窗口同时演示;采用自由旋转观察形体的六个方位表面的连接关系;采取局部或整体缩放观察细节处的结构特征等。AutoCAD和Solidworks演示能很好地激发学生的识图兴趣,逐步增加他们对视图中线框的感性认识,帮助学生实现从二维平面向三维立体的转换。

另外,教师利用Internet,可以收集大量机械零件、机械设备的三维图形或三维动画,为学生学习机械制图,提高空间想象能力和形象思维能力做好充足的表象储备。

三、通过补画第三视图,强化空间想象能力和形象思维能力的训练。

通过观看教学模型,绘制二维平面图形,是三维空间形象向二维平面图形的转变过程,也是从感性思维到理性思维的过程。经过一定数量的绘图练习,学生能够获得一定的空间想象能力和形象思维能力。而通过两张视图,补画第三视图,则是一个二维平面图形向三维空间形象的转变过程,因为要把第三视图正确绘制出来,学生必须利用两张视图把物体的三维空间形象想象出来。这是提高学生空间想象能力和形象思维能力非常有效的训练方式,但也是难度最大的。刚开始这类训练的时候,很多学生感觉不适应。因此在开始时,笔者通过辅以一定的三维图形来降低学习难度,帮助学生实现二维平面图形向三维空间形象的转换。同时,更多地利用正投影理论,通过线面分析法和形体分析法,帮助学生进行分析、综合、记忆、学习,最后绘制出正确的第三视图。在经过一段时间的训练以后,逐渐降低学生对三维图形的依赖性,直到最后能够不依靠三维图形,把第三视图绘制出来。在补画第三视图过程中,学生一定要耐心细致,不急不躁,对个别空间想象能力比较弱的学生,教师要采取个别辅导的方式,保证其不掉队。通过反复的艰苦练习,学生的空间想象能力和形象思维能力一般都能得到很大的提高。

四、在机械制图教学中,学生创造性思维能力的培养。

随着社会的发展进步,劳动力市场对劳动本体的素质要求也越来越高,不仅要求劳动本体有较强的专业技能,而且要求他们有科学的思维和行为方法能力,具有新颖地、独创地、灵活地解决问题的能力,即有创造性思维能力。创造性思维能力是人类思维的高级过程,是人类意识发展水平的标志,它是发散性思维与聚合性思维活动相结合的产物。创造性思维是在一般思维的基础上发展起来的,它是后天培养与训练的结果。培养学生的创造性思维能力,是教育的最终目标。在机械制图的教学中,笔者主要通过以下几种方法来培养学生的创造性思维能力。

1.一题多解法。只给出一张视图,让学生利用记忆表象、想象表象,通过创造性想象,画出其余两张视图。由于只有一张视图,因此符合这张视图条件的实际三维空间物体是多种多样的,其答案是不确定的,学生可以不受固定思维的约束,自由想象,得出自己的具有独创性的结论,从而培养发散性思维能力。

2.局部改变法。在已有的事物属性中,改变其局部,即为创造。在机械制图中,笔者通过改变某一张视图的线段位置或线型,让学生更改另外两张视图,来培养学生分析、判断、推理、比较的能力,培养学生的聚合思维能力。

机械制图课程的教学不仅要使学生掌握该课程的相关知识,更重要的使学生获得空间想象能力、形象思维能力和创造性思维能力等各种能力。只有以“能力为本位”的教学,才能培养出满足社会需求的合格技术人才。

参考文献:

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