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优化机械制图教学的几点思考
作者：王 岗
[关键词]制图教学 空间思维 形象思维 逆向思维 发散思维
现代教育理论认为：教学过程是教师指导下的认识、发展过程，学生既是教育的对象，又是学习的主体，他们具有较强的主观能动性。教师在教学过程中要强调学生的主体性，即不仅把学生作为认知体，更要把他们作为生命体，真正体现以“学生为本”的思想，使其成为学习的主人。然而，一些职校往往只重视教法研究，而轻视甚至放弃学法指导，这是与现代教育理论格格不入的。在制图教学中，加强学法指导的关键就在于培养学生的思维能力，并使之贯穿于整个教学的始终，激发他们的学习积极性，突出教学效应，优化制图教学，才能使学生变“苦学”为“乐学”。
机械制图是一门专业基础课，以培养学生的读图和画图能力为主要目标，这离不开学生思维能力即空间思维、形象思维、逆向思维、发散思维的能力培养。“思维的本质是表达。表达的核心是创造”，从而形成“思维—表达—创造”的能力链。这就说明机械制图教学应是培养学生画图、读图能力和创新能力的有机融合，两者相辅相成。
一、以直观形象化教学来调动学生的空间思维
形象化教学是启发式教学的重要形式之一。孔子主张：“不愤不启，不悱不发。”“愤”是指学生对某一问题正处于积极思考、急于解决的心理状态。这时，教师必须用各种方法来指导他们打开思路，就是“启”。“悱”是指学生对某一问题已经思考，但却处于欲言而不能表达的心理状态，这时教师应从多方面入手帮助他们用准确的语言表达出来，就是“发”。在制图课教学中，要注重形象化教学，积极为学生创设“愤悱”的情境，使其始终处于积极的思维状态，激发学习兴趣和求知欲望，进而提高教学效率和效果。
魏书生先生精辟概括说：“让知识与能力同步增长，是一种事半功倍的学习方法。”在制图教学过程中，要按照教材内容的新旧联系、纵横联系、理论与实践联系，启发、诱导学生积极思考，让他们自己去寻找、概括图样的表达规律，并以此来解决问题，特别是解决直接来自工厂图纸的识读问题，要最大限度地调动学生思维的主动性。如在讲授正投影时，学生往往对这一重要概念理解不深，从而影响了解情况以后的学习。所以，讲解时可举一个生活例子（如图1）：下列图形是日常生活用具的正投影，想一想这些图形像哪些用具？学生基本上能找到准确答案，同时也激发了学习的积极性。
然后，不依教材顺序罗列各种投影的概念，并指出在机械制图中，要求能完整、准确地表达物体真实形状的投影，启发学生：什么情况下投影才能达到这种要求呢？再用形象的比喻：“日当中午时，在平整的操场上摆平一张桌子，地面上会出现桌面的影子，由于这个影子的形状、大小与桌面完全相同，这个影子就是桌面在操场上的正投影。”通过形象化举例，一方面使学生对理论知识有了较深的理解，通过动脑、动口等一系列活动，锻炼了他们的思维能力，使他们增强了自主意识，从而获得了发展能力的机会；另一方面，指导、启发也增加了教师劳动的智力含量，同样也获得了“发展能力”的机遇。
学生的感性知觉是抽象思维的基础。在接受一种新知识时，他们总是从感性知识上升为理性知识。尤其是在制图教学中，学生的思维由过去的二维平面上升到三维立体空间，是质的飞跃。但学生在以前的学习中形成的习惯思维难以打破，新的空间概念不易建立。分析点、线和面的三面投影确定其空间位置属性，分析一个组合体的三面视图，就可以想象出它的空间结构实体，这是一个识图的过程，也是一个抽象思维的过程。在这一过程中，要先给学生一根帮助学习的“拐杖”，如挂图、模型、实物等教具，并指导他们用好“拐杖”，以学会自己走路。这样，既对帮助学生提高空间思维能力起到积极作用，也会使他们以思考的能动性降低负效应。因此，本着合理使用的原则，当学生入门后，就应要求他们及时甩掉“拐杖”，以培养和发展空间思维能力。有些学生空间想象力差，关键不是模型看得少，而是不善于思考，不善于运用投影规律去激发想象力。因此，教师还要善于帮助学生系统地掌握投影规律，以促进想象力的形成。
在直观形象化教学中，可采用两种方法：一是选取形体在不同组合下的各种类型让学生识记，这是基础；二是让学生观察模型，分析它们的组合，再画出基本投影，以掌握分析问题的方法，这是关键。必要时，还可以让学生用橡皮泥、泡沫塑料等材料制作模型。总之，应尽量多让学生接触基本体实物和组合体模型，以丰富感性认识，提高空间想象力和思考能力，促进其形象思维、创造思维的发展。
二、以指导读图来提高学生的形象思维
对于以具体形象思维为主要思维方式的初中生来说，制图知识领会的起点在于观察。如对投影方法、三投影面体系的建立以及三视图形成的观察，等等，学生只有通过对三维空间体系向二维平面图形的发展、运行以及变化过程进行全面观察，才能掌握投影规律，认识它们的特征。
记图是培养形象思维的又一途径。宋代学者张载说：“不记则思不起。”所谓记图就是在理解的基础上，记住基本体、简单组合体（零件上常见的结构形状）的图形特征与它们所反映的空间实物形状，记住图与物之间的特征及其联系。因此，记图实际上是以理解为基础的意义识记，而不是机械识记。不但要求学生分析、理解图物之间的投影联系，还应要求他们在此基础上记住图物之间的特征及联系。如在基本体的读图中，指导学生观察视图的轮廓线框，让他们自己总结出柱、锥、台、球的视图特征。如柱体的三视图——两个矩形轮廓线框对应一个特征图，其特征图反映什么形状就是什么形状的柱体，无论是完整的还是部分的柱体三视图，都具有此视图特征。学生们结合视图特征，按教师指导的方法分析（图2）所示三视图，就会想象出物体的立体形状。
在组合体的识读中，则可通过教会学生运用分析视图轮廓补齐或叠加的方法，来提高形象思维能力。具体方法是把复杂的视图按线框分成若干形体，通过观察视图的轮廓线框来确定组合体的类型。如果组合体各个视图的轮廓线补齐后具有基本体的投影特征，该视图所表示的就是切割类组合体；如果三个视图中有两个视图的封闭的小线框是相互叠加在一起的，并且第三个视图中的封闭的小线框位于相应视图的轮廓线之内，该视图所表示的就是叠加类组合体。如图3所示，（1）是从叠加的角度分析，组合体是由圆柱孔I、圆柱孔Ⅱ、支撑板Ⅳ和底板Ⅴ叠加而形成的；（2）是从切割的角度分析，组合体是长方体切去左上梯形块Ⅱ、Ⅱ、三角块Ⅰ而形成的；（3）是综合类型，必须结合叠加和切割这两种方法进行分析。在分析组合体的类型后，学生就理解了识图思路，再结合基本体视图特征，并构建出形体的立体形状和相对位置。
三、以练画轴测图来形成学生的逆向思维
把三维实体向投影体系中作各投影面的二维平面视图，即三维降二维的过程，属于正向思维。而读图却正好相反，属逆向思维，它是由二维平面转向三维形体。轴测图的最大优点就是直观，最大缺点则是难画和尺寸不可靠。它是在二维平面中反映三维形体的一种图形，如同“拍照”，可以真正实现图画共享，对表达复杂形体各部件间的位置、形状极为有利。可从整体分割入手，并弄清局部视图所代表的形体，以构画出其三维立体图，通过反复分割、挖切、修补，最终实现正确形体的绘制。如图4所示三个视图唯一构思出物体的形状吗？答案是可以画出两种不同的物体形状。实践证明，这是一种训练逆向形象思维的好方法。同时，也可以检验自己空间想象的正确性。
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