在CAD教学中如何培养学生的空间想象能力

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机械cad绘图具有很强的实用性，我们要充分利用CAD这一课程培养学生的作图、读图、绘图以及空间想象能力。

一、认识三维空间

在学习正投影和三视图之前，我们先利用AutoCAD提供的三维实体命令画出一些基本形体，用三维动态观察器使学生很容易看懂其上下、前后、左右的形状结构，然后切换到三视图，进行对照分析，其间可将形体进行多种多样的切割，给学生演示形体上面的变化引起三视图中线条的变化，让他们可以初步了解立体轮廓与三视图线条的对应。大量的看立体图练习可以引发学生的好奇心，让他们有兴趣面对机械制图这门课。通过这种方式，首先在每个学生头脑中形成一个三维空间，让他们认识到每个形体都有上下方位、前后方位和左右方位，并且如何来判断这些方位，那么他们自然就会找到三个参照面，也就是我们要认识的三个投影面V面、H面和W面，可以分别用教室黑板面、地平面和教室侧面代替。同时也理解到了什么是正投影法，只要有准确的方位感并清楚三个投影面的位置，然后我们再来学习三视图就显得简单而又轻松有趣，再来介绍三视图“长对正、高平齐、宽相等”的关系，就容易让学生接受和理解。

二、双重训练，培养学生的空间想象力

在一次测试中，笔者要求学生用CAD画一个螺丝刀和一个支座。还有一题：X、Y、Z三轴互相垂直、要求学生在XY平面、XZ平面、YZ平面分别画一个圆（如图）。

结果80%的同学前两个都做好了，第三题很多同学画错了，螺丝刀和支座在课堂上我们都可以让学生看到模型，在生活中也接触过这些物体。而第三题就是训练学生的空间想象能力，比较抽象。

画好CAD三维图形的基础是掌握一定的机械制图知识，首先要会手工绘制一些基本图形，比如，可以先让学生绘制手柄、扳手、起重钩的平面图，然后要求学生用CAD绘制一字螺丝刀、扳手、起重钩的立体图，通过这些训练学生就会产生很多想象能力。把绘制好的立体图进行渲染，立体感很强。以体作为教学切入点，在三维空间中去认识和感知空间几何元素的强化体的教学，直观、形象，易于被学生接纳。充分利用AutoCAD画一些立体图供学生观看，并让学生模拟画一些简单的、比较接近正等测的草图。这样，通过教师的示范，学生能很快画出棱柱、圆柱、圆锥等基本几何体的轴测图。通过练习，学生对各种基本体的轮廓有了了解，初步树立了空间概念。

从体的认识再逆向思维到点、线、面，将抽象的二维转化为形象的三维，从而实现物与图的熟练转换，可有效地提高和发展学生的空间想象力和创造力，促进课程教学核心目标(即识图和绘图能力)的实现。

三、让学生多练、多看、多想

要让学生具有较强的空间想象能力，画好三维图形，离不开实操，比如我们要学生在一个正方体的六个面上分别画一个圆，学生很容易画好。而如上面提到的要求学生在XY平面、XZ平面、YZ平面这些虚拟的平面上分别画一个圆，这时有的学生就不知道怎样去切换UCS坐标，只有一个空间存在，而不存在实实在在的面或体，在CAD画图中学生就要想象这相空间，画好以后我们可以通过三维动态观察器观察到这个空间。

在制图课上所用的模具和挂图都是很少的，教学资源是有限的，对学生的吸引力也不够，而在CAD教学中可以让学生自己画出物体的三维模型。比如我们在讲剖视图、半剖视图、局剖视图时，先在CAD中让学生画出图形，然后再进行剖切，利用CAD进行观察，这样学生学起来也觉得轻松些，掌握知识也觉得容易些。大大降低了学习三维知识的难度。

四、让学生在学习中充分发挥自己的想象力

让学生摆脱课本教学的枯燥，在实例模型和图样设计的引导下自发地感觉这门课程的重要性，并且从中发现它的趣味性，从而提高他们地学习兴趣，使“让我学”变成“我要学”。让学生主动积极地参与到课堂教学中，在学习中逐步形成自己的空间思维模式。当实体的三维模型摆放在课堂上，学生能凭借实体模型和自己的空间想象能力在电脑上画出来，在教学过程中逐步让学生深入到想象和设计阶段，慢慢地形成一种独立的三维空间思维模式，从而充分发挥自己的空间想象能力。

（作者单位：广东省工业高级技工学校）