期刊简介   About
主管单位:湖北省文学艺术界联合会
主办单位:湖北今古传奇传媒集团有限公司
国内统一刊号:42-1841/I
国际标准刊号:1673-9574
杂志类型:教育类杂志
出版周期:旬刊
出版地:武汉市
语种:中文
开本:大16开
创刊时间:2006年

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工程制图中空间思维能力培养的探索

发表时间:2021-10-13 浏览: 22 次
工程制图中空间思维能力培养的探索
龚利红,潘小兵,袁 征,苏红春   
(陆军工程大学通信士官学校通信电源系动力发电教研室 重庆400035)

[摘要]: 工程制图以培养学生绘图、看图能力为核心目标,而空间思维能力是掌握绘图、看图基本技能的基础。本文探索总结出在生活和社会实践中养成空间思维习惯,利用多媒体资源库和形象化教学培养空间思维能力,通过练习训练和软件实体建模强化空间思维能力。
[关键词]工程制图;空间思维能力;实体建模
[作者简介]:龚利红,1973-,女,重庆,博士,陆军工程大学通信士官学校通信电源系,讲师,工程制图及机械设计。
 
一、工程制图中培养空间思维能力的重要性
   工程制图是本科和高职高专院校普遍开设的一门专业基础课,以培养学生的绘图、看图能力为核心目标,着力提高学生综合工程素养,训练一丝不苟的工匠精神,养成耐心细致的工作作风。[1]在工程制图的学习中始终围绕着根据三维形体画出二维平面图(绘图)和根据平面图想象出三维形体(看图)这两个互逆的思维过程,而这两种思维过程都需要较强的空间思维能力作为支撑。制图学习中要求的空间思维能力是一种精确量化的、主动的、复杂的空间构思造型的能力和对三维形体的形状、结构、位置准确把握的能力。
二、工程制图中培养空间思维能力的探索实践
1.生活体验和社会实践养成空间思维习惯
从古至今,工程制图来源于生活生产的实际需求,而它所表达的对象又是客观存在的空间形体,因此工程制图中空间思维能力培养可以扎根于生活体验和社会实践中。生活中把菜切成块、丁、片,这个过程是对形体进行切割造型的过程;参观游览时,有意识地观察建筑场馆的几何造型,山水景物的形态结构;生活中多观察和思考各种建筑房屋、交通工具、日常用品、公共设施等形状结构,在各种生活场景中训练空间思维习惯符合人的认知心理,效果较好。[2]截交线和相贯线是工程制图的知识难点,通过观察分析建筑屋顶的形状和各种工业、家庭中管道连接处,能深入理解截交线和相贯线空间曲线的形状,利用三维思维来还原空间结构,既使学生体会到制图的现实意义,又强化了形体观察的敏锐力和空间思维能力,养成良好的空间思维习惯。
2.多媒体资源库和形象化教学培养空间思维能力
随着现代教育技术的发展,构建丰富的多媒体资源库有利于培养空间思维能力。多媒体资源库包括多媒体课件、模型库、挂图、动画、视频、微课资源等。[3]教学中采用反应思维过程的多媒体课件有助于空间思维能力的提升。在讲解剖视图的形成时,通过条理化、清晰化动态演示实体剖切过程,生动呈现剖视图的形成过程,即“选剖切面-剖切-移走-投影-标注”,符合学生的认知规律和逻辑思维习惯,提高空间思维能力。建立起典型零部件的三维实体模型库,对三维模型进行动态旋转观察、测绘、绘二维图和分析表达方案,能深入理解形体的空间结构和位置,建立空间立体概念。针对课程的重难点制作微课视频,视频中包含各种三维立体模型,贯穿课程各个知识点。如用不同位置截平面截切三维立体形成不同截断体,得出不同的空间截交线,通过截交线的变化激发空间思维的活跃性,把枯燥抽象的难点内容形象化具体化。学生利用多媒体资源库可随时进行个性化学习,提高了空间构思造型的能力,把空间思维能力的培养从课内延伸到课外,从被动转化为主动,效果较好。形象化教学方式也是培养空间思维能力的有效途径。在讲解点、线、面的投影时,用捏紧的纸团来代表点,用铅笔代表空间直线,用三角板或书本代表空间平面,通过摆放它们在不同的位置,来研究点、直线和平面的投影规律。由于纸、铅笔、三角板、书等学具随手可得,这种形象化教学法实施起来没有任何难度,经过多年教学实践证明,它是一种简单可行又能激发学生动手动脑的好方法。采用这种形象化的比划式的教学模式,学生对于工程制图中抽象的画法几何知识---点、线、面的空间位置关系及对应投影图形呈现都有了清晰的认识,为后续三视图和形体表达方法的教学打下坚实的基础,提高了空间思维能力。除了形象化的教学法外,还可以多采用案例法、小组讨论法、演示法等教学方法来激发空间思维的主动性,促进空间思维能力的提高。
3.针对性训练练习和软件实体建模强化空间思维能力
制图的学习需要大量绘图、看图实践。精心设计挑选锻炼空间思维能力,强化空间想象力的发散性思维问题。如补图、补线练习,正误对比练习,同一形体采用不同切割方法投影练习,只给一面投影找出所有可能形体的练习等等。通过反复训练三维空间物体和二维平面图的相互转化,深入思考形体的内外结构形状,对比相似形体的差异和切割形体的渐进变化,训练出较强的空间思维能力。三维实体建模也有助于强化空间思维能力,通过三维造型方法如拉伸、旋转、扫掠、布尔运算等的讲解和演示、训练,同学们不但掌握了三维实体模型的构造方法,而且强化了空间概念;通过三维动态观察、三维实体编辑等操作运算,更加深对物体空间结构特点和三维尺寸大小的精确把握,让学生的空间思维反应更迅速,构思造型更准确,提高绘图的准确度和速度,绘图读图的能力有了质的飞跃。
三、结语
工程制图课程基于严格的投影理论体系,是以现实客观世界为基础的实践性、技术性课程,它要求良好的空间思维能力和空间分析问题的能力,借助生活体验和社会实践,应用多媒体资源库,采用形象化教学方式,开展针对空间思维能力的训练和三维实体建模,在“教、学、练”各个环节中渗透空间思维能力的培养,促进空间思维能力、空间想象力、构型创新能力的提高,形成绘图、看图的重要技能,为后续专业课程学习和从事专业技术工作奠定良好的思维能力基础。
参考文献
[1] 梁国星,黄永贵,董黎军,等. 工程制图类课程教学改革研究与实践[J].中国大学教学, 2016(11):57-60.
[2] 郭淼现,朱文博. 基于三维思维培养的工程制图课程教学探索与实践[J].机电教育创新, 2020(2):136-137.
[3] 方海燕,李明玲,李宏林,等.新工科人才培养目标下《工程制图》开放式教学内容体系优化研究[J].山东化工, 2019,48(19):187-188.