在《机械制图》教学中培养学生的空间想象力

在现代工业生产中,机械、化工或建筑工程都是根据图样进行制造和施工的.设计者通过图样了解设计要求,组织制造和指导生产,使用者通过图样了解机器和设备的结构和性能,进行操作维修和保养.因此,图样是交流传递技术信息、思想的媒介和工具,是工程界通用的技术语言.作为现代技能型人才的技校生必须掌握这种语言,所以目前在机械工程类专业课程设置中,《机械制图》是一门重要的专业基础课,教师要注重培养学生识读和绘制工程图样的基本能力.但是这些能力的培养都受约于一个重要因素,就是学生对物体的空间想象力.空间想象力贯穿于整个机械制图的教学过程.每个学生都存在自身个性的差异,有的学生天生对形体的观察、分析、构形能力较强,但是有的学生天生对这一块敏感性较差,分析基本形体的组成能力也较差,图和物,物和图之间相互转换比较慢,所以学生识读绘制图纸的能力较低.随着课程的不断深入,看不懂、不想学的厌学情绪也就随之产生了.但是空间想象力是可以通过培养逐步提高的,所以如何通过现代化的教育手段,提高学生学习兴趣,培养学生的空间想象力也一直是机械制图老师们探讨和研究的课题.那么就目前的教学设施,如何能有效提高学生的空间想象力,达到能简单识读图纸的能力,我结合自身上课经验简单地总结三个方面.

1模型实物教学

模型实物教学是机械制图教学中非常直观实用的一种教学方式,优点是可以让学生通过模型实物来了解机件的形状,通过老师的讲解避开一些看不见摸不着的抽象思维,直接在实物上找到问题的答案.在机械制图前期的教学中,学生的空间想象力还比较薄弱,所以从三视图的基本体投影开始,包括在基本体表面找点的投影,可以利用长方体、圆柱体、球体、锥体、棱柱等木制教具,直观地给学生演示三视图的形成,让学生可以通过实物训练锻炼平面到空间、空间到平面的图形转换能力.通过这种模型的反复运用,给学生造成一种视觉上的刺激,久而久之,在头脑中形成一定的物体形状,培养学生的空间想象力.同时可以启发学生在课堂上亲自动手,对简单的基本体实物模型进行叠加组合,产生复杂机件,不但增加了课程的趣味性,提高了学习兴趣,也为后续的组合体三视图学习打下了基础.

2多媒体教学

多媒体技术现在已经普遍应用于现代化的教学中,投影仪结合课件利用计算机上课,使很多问题更加直观化、清晰化,使教学中的一些难点和难讲的问题变得简单化,化繁为易,化难为简.在机械制图的教学中也要充分利用好这个工具,使机械制图课程变得生动化、形象化,同时也能很好地培养学生的空间想象力.在讲授三视图形成过程时,如何将三视图的投影展开在同一平面上,一直是很多学生难以理解的难点,所以,利用多媒体技术做一个动画课件,把Y轴剪开,左视图绕着OZ轴向右旋转90°,俯视图沿着OX轴向下旋转90°,整个空间到平面展开的过程清晰明了,有助于学生理解,也同时为后面学习三视图投影规律做好了铺垫,使原先的教学难点变得通俗易懂,大大提高了学习效率.

3绘图软件教学

随着计算机技术日新月异的发展,各种计算机辅助绘图软件也应运而生,Autocad、Solidworks、Pro/E、UG等是目前应用较多的绘图软件.Autocad是一款用于二维绘图、设计文档和基本三维设计的绘图软件,现在各大院校的机械工程专业都普遍开设了《Autocad操作》课程.一般是在学完手工绘图以后再开设计算机辅助绘图,但是在教学过程中发现,计算机辅助绘图中的一些功能我们如能提前借用,帮助我们解决机械制图中出现的一些难点问题,会使我们的教学效果起到事半功倍的效果.举例一,在讲授两个不等径的圆柱体正交产生相贯线这个知识点的时候,学生经常抱怨这个知识点听不懂,不能想象出相贯线是前后、左右对称的一条封闭的空间曲线,所以这时候我一般会选择到机房上课,利用Autocad三维实体造型功能,先绘两个独立圆柱体,再进行并集,打开三维线框模式,利用三维动态观察器,使空间曲线一目了然.如图a所示.

举例二,在讲授机械制图剖视图这个知识点时,同样是在机房上课,先做好三维实体造型,结合Autocad三维中的剖切功能,可以将零件内部型腔清晰地展示出来,同时在切到实体的地方利用图案填充功能打上剖面线,如图b所示.在解决教学难点的同时又使整个教学过程生动形象.这样的教学例子还有很多,不但可以积极提升学习效果,培养学生的空间想象力,又使机械制图课程由枯燥乏味变得生动有趣,而且可以让学生提前领略CAD软件的强大造型功能,激发学生学习CAD的积极性.

学生的空间想象力培养是一个点滴积累的过程,需要老师的耐心指导和自身的不断汲取,才能达到一种比较好的教学效果.