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培养学生空间思维能力 提高《建筑制图》教学效果
作者：汪贵生
关键词：空间思维；《建筑制图》
《建筑制图》是工民建专业的一门理论性、实践性都很强的专业基础课。它不仅理论严谨，且与工程联系紧密，学生能否学好这门课将直接影响到后续专业课的学习，关系到将来就业竞争力及个人发展空间的大小。中职学生数学基础薄弱，立体几何知识欠缺，空间思维能力较差，要求学生灵活地运用制图语言来表达一个较复杂的形体比较困难。学生普遍认为制图课难学。如何运用教学手段改变传统的教学模式，把学生感到难学的内容生动、形象、直观的展现在他们面前，帮助他们尽快建立空间概念，提高空间思维能力和制图水平。本人在多年的制图教学实践中，针对《建筑制图》教学方法的改革进行了以下探讨。
（一）引入空间坐标概念，强化学生空间想象能力，实现由简单几何元素投影向简单几何形体投影的过渡
画法几何是《建筑制图》的基础。它的教学由投影作图入手，主要叙述投影的基本理论和作图方法，其核心内容是用图示、图解法解决空间几何问题，将空间几何体展现为以三视图为主的平面图形。在投影作图教学过程中，一定要在点的投影上多下工夫，使学生尽快“入门”，顺利实现“二维”与“三维”之间的相互转化，消除学生学习制图课的畏难情绪，使学生以饱满的热情投入到后续章节内容的学习。我们知道，三维立体的视图是由图形要素组成的，图形要素可用量化的坐标来表示，可将几何图形信息化为三维坐标，在三维坐标系中进行分析，将其某一坐标压缩为零，如图1所示，就可以很形象地说明侧立面图的形成过程。这样，通过坐标点阵不但容易理解积聚性概念，而且能更深入地理解长对正、高平齐、宽相等的投影对应关系，从而强化空间概念，帮助学生培养形象思维能力和空间想象能力。
（二）通过视图、轴测图和立体模型三者之间转换练习，培养学生空间形体思维能力
《建筑制图》是一门形象思维很强的课程，要不断地由物画图、由图想物，实现形象、联想、想象、判断、推理等复合思维形式的往复交替。制图是立体思维向平面转化，读图则是平面向立体思维转化。我们知道，轴测图既可以用来表示物体的形状，又可用来表示物体的大小，被广泛地应用于辅助性图样，它的表现效果类似于人们观察物体的视觉角度。因此，轴测图的教学在培养职业学校学生的读图能力方面具有相当重要的作用。由于学生空间概念不强，他们只能识别一些简单的立体图，如长方体、正方体、圆柱体等。针对这一特点，在轴测图教学中，可以通过Solidworks展示一些轴测图形，让那些赏心悦目、颇具美感的作品成为学生学习的目标，使学生愿意带着兴趣、带着目标去学习。由于学生对绘画不陌生，在教学过程中可以利用学生在绘画方面的知识和技能，有意识地引导学生画正等轴测图的草图。这样，利用徒手绘制的轴测图作为沟通视图与空间形体的桥梁，通过画轴测图练习，可让学生做到根据形体画轴测图，再由轴测图画出三视图；或由三视图画出轴测图，再由轴测图想象出实际形状。由此经过从立体图到平面图、再从平面图到立体图的反复训练，他们能通过线条的变化区别不同的面并了解是何种性质的面，对各种基本几何体的轮廓有所了解，初步树立起空间概念。教学中反复将视图、轴测图和立体模型三者对照，使学生对三者的联系熟悉起来，进而用一组不完整的视图（如少一个视图）要学生画出轴测图，再补画所缺的视图。在此基础上逐步深入，引导学生画一些简单叠加或切割的图形，为后面分析组合体打下基础。如图2，通过对基本形体的轴测图进行部分修改的方式，逐步引导学生绘制较为复杂的三视图。
（三）借助基本立体图形，结合形体分析法和线面分析法解决复杂组合体投影问题，提高学生的图形思维能力
组合体从形体角度可以看成是由基本几何体组合而成，其组合形式可以分为叠加式、切割式和综合式三种。
读组合体视图有两种方法：一是形体分析法，二是线面分析法。教学中，把握好基本几何体（棱柱、圆柱、圆锥、球等）组成组合体这一原则，引用立体图分析组合体，把形体分析和线面分析作为理论过渡。读图时，教师要教会学生抓住视图的主要特征，通过总体外围轮廓分析，确定产生图形的基本体，然后从叠加或切割的角度，依据从易到难、从大到小、由浅入深的顺序，逐步逐个剖析，这样物体的结构形状就会借助基本空间概念清晰地浮现出来。
画组合体的视图时，首先对其进行形状分析：对叠加类的组合体，分清其组成部分，分别画出各部分的视图，再依据各组成部分的连接形式（共面、相交、相切）整合各部分视图，从而得到组合体的视图；对切割类的组合体，首先弄清切割前的形状，并先画出切割前形状的三视图，然后逐步切、逐步画，这样物体的三视图就会很快跃然纸上。
（四）充分利用实物及多媒体进行直观教学
讲授制图时，可以挑选一些常见的结构和有代表性的模型，以及含有多种组合体的模型，逐步培养学生的空间思维能力。如演示一些独立基础模型、楼梯模型、梁柱组合模型等，让学生对其进行仔细观察，对物体的形状及外在关系进行分析，在大脑中产生图像记忆，并根据投影法想象出投影后的平面图形。也可以让学生根据投影图想象出物体的结构和形状。
在课堂教学中，灵活运用实物教具教学，特别是尽量使用生活中的示例，如教室桌椅等生活中常见的实物，不但可以使学生的思维能力得到不断发展、想象力更为丰富、更有创造力，还能使理论和实践结合，使学生感到所学的知识和生活有着密切的关系，使教学产生事半功倍的效果。
利用多媒体制作软件对图形进行加工处理，使一些普通条件下无法实现或观察的过程和现象生动、形象地显示出来。在制图教学中，可以针对截交相贯组合体这个难点建立三维模型库，根据讲课需要，随时调用，将模型用投影仪显示出来，并且根据需要旋转任意角度让学生观看，这样可以很形象地说明物体的形状，给学习者以直观形象的立体图形演示，有助于学生空间概念的建立，对他们树立学习信心和培养学习兴趣非常重要，并为后面的画图打下了良好的思维基础。
（五）在制图教学中充实AutoCAD绘图知识，培养学生作图能力和形体变现能力，使学生的空间思维和基本工程技能得到训练
在制图课程内可以将计算机绘图（简称CAD）内容纳入到制图课程教学中，介绍CAD软件的基本功能及操作方法，教会学生使用CAD软件建立组合体的三维模型及投影图、剖面图、断面图和尺寸标注方法，运用CAD软件绘制建筑物的总平面图、平面图、立面图、剖面图、详图、结构施工图等图形。这样，让学生学会了手工绘图和计算机绘图两种技能，既可以培养他们对建筑工程图样的阅读能力、表达能力和实际应用能力，又可以满足他们日后工作的需要。
总之，在建筑制图教学过程中，要抓住制图课程的特点，尽可能地结合学生实际情况，并通过实践给每一位学生提供开拓空间思维能力的机会，培养学生绘图和读图能力，提高建筑制图教学效果。（本文责任编辑：张维佳）