首页 -> 2007年第4期
浅谈《制图》教学中学生空间想象力的培养
作者：张 群
关键词：空间想象力；制图；画图；识图
《制图》是一门培养学生绘图、读图、图解能力的课程，实践性很强。它需要学生在对平面图形的分析、观察以及对平面位置关系的想象基础上拓展到空间图形和空间位置关系上来，即把空间物体用平面图形来表示。因此在《制图》教学过程中思维训练必须从二维空间向三维空间的思维发展。
运用多种教学媒体，发展学生空间想象力
利用直观模型以利于学生直接感知表象，加深对形体的理解和记忆在讲授“点、线、面的位置关系”时，我从长方体引入，先引导学生从直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系进行思考，同时让学生从直观模型上观察直线、平面固有的位置，进而认识平面、立体的图形结构，然后再启导学生感知身边的教室、教学楼，切身体验屋面与墙面的垂直关系、墙面与墙面的平行关系等。学生在这样创设的形象空间情景里感悟和想象，学生就容易捕捉到点、线、面、体的相互关系，学生对点、线、面的位置关系空间原理弄懂了，空间想象力也得到了培养。制图教学的核心在于让学生学会由实物到图形和由图形到实物的二元转换。学生的思维总是从具体的事物形象展现开始并随着整个过程的进展而发展，为此，我准备了满足教学所需的挂图、模型和实物，在课堂教学中向学生展示，并引导学生一起剖析直观教具，探讨如何把实物“变”到图上和由图想象实物。在教学“三棱锥的三面投影”时，学生最难把握侧面的投影。教学中，教师用模型分别用不同的位置来演示。原来学生的认知难题在直观演示中由难转易求得解读，情景演绎激发了学生的学习兴趣。
采用多媒体辅助教学，加强空间分析能力培养进行大量的空间分析是《制图》课程区别于其他课程的显著特点，因此培养空间想象能力与空间分析能力是《制图》课程的重要任务。AutoCAD实体造型及其编辑功能，成为教师的最佳工具之一。例如，在讲解切割体视图时，在教师的备课图库中选用一个已经“切割”过的基本体打开，对照视图把切去部分移出去放在旁边，然后让学生再观察视图，或者补画其他视图，再移出一个被切部分，再观察视图，直到最后完成。这样，学生在空间—平面—空间的反复过程中，提高了空间想象力和分析能力。
动手切割、拼做，发展空间想象力
认知理论告诉我们：学习形成空间观念的过程中，视觉和触觉起着重要的作用。因此，在几何形体教学过程中，在学生初步感知教材内容的基础上，应设计让学生动手操作的课堂教学环节，达到发展学生的空间想象力的目的。如在讲授组合体的投影这一节时，在学生初步掌握简单组合体投影规律的基础上，要求学生按照教师印发的几何图形用橡皮泥进行削捏，将不同的组合图形进行恰当的分、割、补。通过自己的分、割、补，使平面的图形与空间立体图形对应起来，并归纳出叠加型、切割型、相交型等不同类型的组合体。这样，培养了学生的空间想象力。
让学生自己动手做实验、找结论。如在讲授“点的投影特性”时，为突破“把握点的空间位置”这一难点，课前布置学生准备一个三维立体坐标轴和白纸（作投影面）、橡皮（作空间点）。课上三个学生一组，一人拿（橡皮）点，一人作垂线，一人观察做记录。这样，学生在实验中依据观察到的平面点的坐标就较容易判断出各投影点由哪两个坐标组成。最后教师再稍加点拨。学生对“点的空间位置”的把握也就水到渠成了。
创设多样的画图、识图训练
形式，提高空间想象力
在实际教学中，不少学生作图不规范，错漏较多，还有不少学生画图速度慢等等。于是在课堂活动进程中用多媒体画图演示，开展评析的环节创设；印发常见的基本直观图给学生，让学生反复观摩这样的阶梯铺设；优秀作业的展示；画投影图比赛活动的组织。以上方法的采用，激活了《制图》课，使学生在动手绘图、动脑识图中展开想象，能力得到培养。
无论是借用模型或多媒体课件，引用的目的不是为了说明原形及其基本形状，更主要在于借用模型、课件进行观察、分析，然后抽象概括出规律。在初始阶段，让学生临摹，教师要进行示范，使学生明确画图的顺序、方法。每一次根据物体画出图形之后，应从所画的图想象与原来物体的形状是否相符。随着学习的进展，应减少使用模型，直至掌握规律，应用自己的空间想象力，由图形准确地想象到具体的形状。如临摹长方体、三棱柱后，可引导学生先画出水平面、正面投影，在进一步画出侧面投影，体会形体的不同特征、成图规律，为学习组合体的投影打下了基础。
增加图形动和变的训练，升华空间想象力
为了使学生空间想象能力得到进一步的强化和巩固，还应适当增加图形动和变的训练，让学生在图形变式和运动的研究过程中认识图形的本质特征。如研究圆柱体、圆锥体的投影作图，多数学生会认为，圆锥体其正面和侧面的投影总相同。这时候可引导学生将形体放置方式作些改变，让学生学会在非标准情景中抓主要特征，显然对培养空间想象能力是非常有利的。□