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中等职校机械制图教学中空间想象能力的培养研究


中等职校机械制图教学中空间想象能力的培养研究
机电学区 一、课题研究的背景和意义 (一)研究的背景 机械图样是工程界的“技术语言”,是用图线、规定符号、尺寸和技术说明 等手段来表达设计者的意图, 也是生产制造和检验的主要根据。机械制图课程体 系成熟于公元 1345 年的元朝,其代表人物为王祯,代表作为《王祯农书》 。课程 体系的形成是在工业革命之后,随着工业、航海、航天、军械的高速发展,对图 学的要求越来越高,而逐步形成的,世界各地文、理、医、工、农等专业学院和 综合性大学也陆续开设画法几何、工程制图课程,并成立了相应的研究所、研究 院,使得这门学科蓬勃发展,同时也使其形成了系统的技术体系和学术体系。 我国的机械制图的规范化教育起步于建国初期, 成熟于 50 年代末 60 年代初, 主要采用欧洲及前苏联的教学内容及体系,特别是前苏联的一整套图学体系。其 教学内容,课程体系、教学方法和手法,在我国得到了广泛的认可和应用。我国 的图学工作者在其基础上发展了一套适应于我国教学特点的方法理论, 经过图学 工作者几十年的不断探索, 我国的工程图学教育已形成了自己的特点,主要有如 下几种教育模式: 一是强调在教学过程中以培养学生的能力为主即读图和绘图能 力; 二是强调在教学过程中培养学生的绘制机械图样的技能为主;三是把画法几 何、机械制图、公差与配合、机械原理和机械设计等课程有机地结合在一起,建 立机械设计制图课程,减少课程间的内容重复,使理论与实际、机件的形与质更 紧密地结合。90 年代以前,我国的机械图学教育主要以第一和第二种模式为主。 90 年代以后,随着社会的发展以及各个学校的历史、任务、层次、专业师资、 培养目标、学生基础、教学保障条件的不同变化,因而采取了不同的教学模式, 形成了一套适应各校工程图学教育特点的特色教学模式。 郭敬伟

课题执笔:郭敬伟 课题组成员: 黄利明 潘文菁 杭建卫
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(二)目的和意义 机械制图学科学习的目的是能正确的识读和绘制机械图样,工程图样是表 达和交流技术思想的重要工具,是工程技术部门的重要技术文件。所有工程技 术人员都应当熟练地掌握这一技术语言,具备绘制和阅读工程图样的基本能 力。 在中等职业教育中,本课程的教学对象为机械或相关专业的一年级学生, 他们都是初中毕业生,知识体系还不完善。机械制图以几何学为基础,以投影 法为方法,研究几何形体的构成、表达及工程图样绘制、阅读的基础及方法。 本课程作为一门培养技术人才的工程学科的入门课程,肩负着培养学生的基本 工程素质、空间思维与想象能力、动手能力及综合素质的重任,是一门机械或 相关专业都开设的必修的基础课。 (三)问题的提出 制图与读图一直是制图教学的两大任务,而它们都离不开空间想象,都离 不开对空间形体的分析和表达,因此培养制图与读图的实质就是要培养学生对 空间形体的想象能力、分析能力、表达能力,这三种能力是彼此关联、相互促 进的,并以空间想象能力的培养为核心。目前我校学生都是初中毕业生,由于 年龄及知识方面的原因,他们的空间想象及对事物的认识能力较差,要想使学 生用制图语言来表达一个较复杂的机件就比较困难。如何行之有效的培养学生 的空间想象能力,使他们掌握制图理论,为己所用,是摆在我们面前的难题, 这也是本课题要剖析的内容。 二、研究的理论依据 (一)建构主义学习理论 建构主义学习理论强调以学生为中心,不仅要求学生由外部刺激的被动接 受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者;而且 要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进 者。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式(彻底改变以教师 为中心、强调知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教学模式)、全新的

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教学方法和全新的教学设计思想,形成新一代学习理论——建构主义学习理论 的同时,也逐步形成了与建构主义学习理论、建构主义学习环境相适应的新一 代教学模式、教学方法和教学设计思想。 建构主义学习理论提倡的学习方法是教师指导下的、以学生为中心的学习; 建构主义学习环境包含情境、协作、会话和意义建构等四大要素。这样,我们 就可以将与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式概括 为:“以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和 促进者的作用, 利用情境、 协作、 会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、 积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的 目的。”在这种模式中,学生是知识意义的主动建构者;教师是教学过程的组 织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者;教材所提供的知识不再是教师传 授的内容,而是学生主动建构意义的对象;媒体也不再是帮助教师传授知识的 手段、方法,而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流,即作为学生主动 学习、协作式探索的认知工具。显然,在这种场合,教师、学生、教材和媒体 等四要素与传统教学相比,各自有完全不同的作用,彼此之间有完全不同的关 系。但是这些作用与关系也是非常清楚、非常明确的,因而成为教学活动进程 的另外一种稳定结构形式,即建构主义学习环境下的教学模式。 (二)研究性学习理论 研究性学习的开展为了扩大学生的知识,培养能力和其它意志品质等为主 要目的的。研究性学习强调的知识,不限于书本知识,尤其是不仅仅由基本教 科书规定的知识。研究性学习的着眼点不再追求教学大纲上规定的内容,追求 对书本知识的加深和拓宽,而是强调学生把学到的学科知识加以综合并到实践 中去运用。要求学生在分析问题和解决问题的过程中,对学到的知识有更深切 的体验和感受,使之真正成为自己的东西,学生在解决实际问题的过程中建构 起来的知识将是灵活的知识。这样的知识是他们自己的知识,是能够加以迁移 的知识。由此可见,研究性学习要求学生从全部地获得书本知识和间接经验, 同时也总是通过实践活动,体验来获得直接经验并解决问题。

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(三)合作学习理论 合作学习是以小组活动为主体而进行的一种教学活动; 合作学习是一种同伴 之间的合作互助活动; 合作学习是一种目标导向活动;合作学习把个人之间的竞 争转换为小组之间的竞争, 合作学习是由教师设计教学,分配学习任务和控制教 学进程的活动。众所周知,教学是一种双边活动,既有教师的主观能动作用,又 必须要发挥学生的主观能动作用,只有把这两个作用有效地结合起来进行教学, 才能达到良好的教学效果。 合作学习发挥学生的合作精神, 减少两极分化的现象, 大面积提高学习成绩。 三、课题内涵的界定 根据心理学的观点, 所谓“空间想象能力”其实就是形象思维与抽象思维两 种思维活动的分析、综合、加工处理,从而产生新形象的一种综合性能力。空间 想象能力主要由形象思维、 抽象思维、 形象储存、 加工和出现新形象五部分组成, 主要来源于对空间形体的感性认识,因此只有在感性认识的基础上,对形体进行 分析、综合、抽象、概括,达到理性认识,才能建立起正确的空间形体的表象, 从而为形象思维与抽象思维对形体进行加工处理提供所需的素材。 本课题主要针 对于技校、职高等中等职业学校的学生,由于基础差、底子薄、各方面能力普遍 不强, 《机械制图》学科作为一门新型专业基础课,主要以培养学生的空间想象 能力,我们在教学提出一些新思路、新探索,对空间想象能力的培养提出一些新 方法、新模式。 四、研究的目标和主要内容 (一)研究目标 机械制图教学中空间想象能力的培养研究, 是以培养发展学生学习制图识图 为目标,挖掘和建立学生的空间概念,积极提高学生的空间思维能力。 1、理论目标 (1)通过对机械制图学科教学中空间想象能力的探索和研究,探讨新的更为有 效的教育、教学模式。

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(2)应用新的教学理念,运用建构主义学习理论将现代的教学手段和学科的教 学过程紧密地结合起来, 把教学理论融合到机械专业各学科的教学中,促进新的 变革,提高教学质量,逐步实现课堂教学现代化。 (3)形成具有创新特色的教学整合模式,吸取传统教学的长处(如利用教学模 型进行直观教学等) ,为培养学生的空间想象能力探索最佳教学理论。 2、实践目标 (1)专业发展目标 我校机械专业从 20 多年前办学开始就建立起来, 通过许多年的努力和发展, 如今已被确认为省级骨干专业, 机械制图是机械专业的主干课程,在科学技术发 展的今天, 机械制图教学中对学生空间想象能力的培养的方法和过程存在着一些 不足或缺陷。 通过本研究, 摸索一套培养学生空间想象能力的机械制图教学理论, 为其他专业课程的学习作好铺垫,并为学生以后从事的技术工作夯实基础,同时 也推动我们机械专业向新的教学观发展。 (2)教师培养目标 通过本研究,培养教师的创新意识,逐步改善传统教学方法的不足,充分利 用现代化教学工具和教学手段, 应用适应新时代发展的现代教学体系,提高教师 素养,推动学校教师群体敬业、精业、创新精神的发展。 (3)学生培养目标 通过师生互动、 学生协作、 人机交互等形式, 培养学生形成自主性、 协作性、 创造性的心理品质,全面提高学生素质,为社会造就现代化人才。 (二)研究的主要内容 1、空间想象能力的空间平面两个跨度研究 2、空间想象能力培养中形象教学法的研究 3、空间想象能力培养中启发教学法的研究 4、空间想象能力培养中创新教学法的研究 五、研究的基本原则
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1、客观性原则:从职高学生学习心理、知识程度的实际出发,不搞唯心主义, 不搞主观臆断,实事求是,从实践中得出正确的结论。 2、主体性原则:学生是学习、发展、创新的主体,在教师的指导下成为认识学 习的主人,要发挥学生在评价中的主体地位。 3、发展性原则:学生的心理是发展变化的,评价过程也会随着时代的发展在内 容和形式上发展变化,因此学习心理的研究也应该是动态的。 4、合作性原则:现代教学论指出,教学过程是师生交往、生生合作,共同发展 的过程。 合理安排合作活动, 以课堂合作性和课外兴趣合作性交往来达到教学的 认知和情意目标,培养学生的合作精神和交往技能。 5、创造性原则:鼓励学生提出独特、新颖的思路和想象,鼓励质疑求真的探究 精神,并合理安排讨论活动,求证该创造性思维的可取性。另外,教师要以动态 的目光观测评价学生的发展趋势、发展潜力,而不仅是着眼于现有状况。 六、研究过程与方法 (一)研究对象及研究步骤 1、研究对象 本研究对象为我校对 05 级、06、07 级机电及相关专业的 10 个教学班,任教 《机械制图》的教师和学生为参与者,以 07 机械电子技术应用(1)(2)班为 、 实验班,其他各班为参考班,以 07 数控(1)(2)班作为对比班。 、 2、研究步骤 2007 年 9 月:预备阶段。收集相关的理论资料,制定课题计划。 2007 年 10 月-2008 年 6 月:实施阶段。完成教学实践,统计实验数据,得出合 理结论。 2008 年 7 月-2008 年 8 月:收集整理研究资料,总结研究经验,完成结题工作。 2008 年 9 月-2008 年 10 月:完成结题报告,总结成效。 (二)研究的基本框架

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感知

切 入

动 作 技 能

模仿

完善

思 维 开 发

评价

熟练

郭敬伟
识记

理解

应用

提 高

心 智 技 能

分析

拓 宽 想 象

空 间 想 象 能 力

综合

创造

任务

计划

决定

目 标

综 合 技 能

实施

能 力 应 用

检查

评价

图 1 “机械制图教学中空间想象能力的培养研究”基本框架
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1、以动作技能学习为中心 动作技能学习是以模仿、训练为中心,培养学生读图、画图的具体技能、科 学态度和良好的心理品质等,其特征是:重视示范,重视模仿,重视过程,重视 练习。 教学过程结构: 动作技能

感知

模仿

完善

评价

熟练

思维开发

图2 在动作技能课的教学过程中, 首先由教师说明学习活动的目标和进行程序的 心理和生理定向,教师讲解技能并示范或演示,让学生有充分的感知。讲解应主 次分明,抓住要点,教师示范的动作要准确,让学生对所要掌握的技能形成初步 的、直观的印象。然后学生根据讲解的要点和示范动作的要领,进行分步和连续 的模仿和练习。在教师的引导和示范下,学生按照正确的程序模仿规范的动作, 同时教师要及时纠正学生训练中出现的错误。 完善是指把已经掌握的局部动作连 接、贯通。这时要求学生动作系统连贯、协调一致、稳定正确并能根据条件变化 迅速准确地调整。最后教师要注意强调技能的完整性和规范性。教师的指导、评 价与学生的练习相结合,及时反馈,纠正错误,反复训练,达到熟练。 2、以心智技能学习为中心 心智技能学习是借助于内部言语在头脑中进行的认识活动方式,它包括感觉、 知觉、注意、记忆、思维、想象、观察、理解、分析问题和解决问题等心理活动, 但以抽象思维为主。 在认识特定事物、 解决具体问题时, 这些心理活动按一定的、 合理的和完善的方式进行就是心智技能。 这些技能都是在相应的学习过程中积累

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起来的, 是从事相应智力活动方面的经验。心智技能的教学内容有对照模型或轴 测图,补画视图中漏画的线、视图。绘制草图和轴测草图、截交线、相贯线和组 合体三视图的画图、 读图。 组合体模型测绘的方法、 各种图样表示法的综合运用、 各种典型零件测绘的方法、画零件草图和读零件图的方法等。 教学过程结构: 心智技能

识记

理解

应用

分析

综合

创造

拓宽想象 图3 这种学习以理解、应用为中心,培养学生观察、思维、理解和分析的能力, 其特征是:重视观察,重视思维,重视应用,重视综合。 在心智技能的教学过程中,教师主要采用启发式和提问展开式开展教学。如 已知二视图补画第三视图。首先,要根据已给的二视图分析物体的结构特征,尺 寸、位置和方位关系并想象出其空间形状。此时,教师需要给出能够激发学生思 考、观察和比较的行为。可以提出一系列问题来引出思考方向,以便于学生理解 和分析。 在学生理解了形体的结构特征以后, 再按各组成部分逐个作出第三视图。 然后利用学生已有的知识, 进一步分析、 判断其相关结构, 准确表达出第三视图。 形体的表达方法,常常不是唯一的。最后启发学生根据已有的和新获取的知识、 技能和经验制定出若干种不同的表达方案。而在这些方案的制定过程中,学生的 个性得到了发展,创造能力得到了培养。 3、以综合技能学习为中心

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综合技能学习含有较多能力的成分。能力作为活动的稳定调节结构是在获得 知识、动作技能与心智技能的基础上,通过广泛迁移,不断概括化、系统化而实 现的。能力反映个体心理特征,是概括化、系统化了的知识与技能,而知识与技 能是能力结构的基本构成要素,是活动的自我调节系统中不可缺少的构成部分。 要完成任何一种活动,既要有能力又要有知识、技能,是能力与知识、技能共同 作用的结果。综合技能的教学内容有简单部件的测绘方法、零件图的读图、拆画 零件图等。 教学过程结构:

综合技能

任务

计划

决定

实施

检查

评价

能力应用

图4 这种学习以培养综合职业能力为中心,培养学生解决综合问题的方法、读图 和绘图技能,还培养学生的责任心、团结协作等能力。其特征是:重视方法,重 视过程,重视能力,重视创新。 在综合技能课的教学过程中,教学组织形式可选择小组合作学习的方式。如 对已知一个视图或二个视图,要求想象出合理的形体,补画其它视图,可以由小 组的各成员充分想象,各抒已见,得出各种不同的方案,然后小组内总结,各小 组代表按一定的顺序在全班介绍,共同讨论,各小组成果汇集成最终成果。

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(三)研究的具体措施 1、以学生为中心,采用启发式教学 (1)加强直观教学,增强学生对图物的联系 在学习三视图之初, 学生对物体如何画成正确的三视图存在障碍,觉得难度 挺大,在教学过程中,我们充分利用学校模具室的优势,开始找一些简单易表达 的立体,通常以长方体为主,让学生画成三视图,并反复验证它的正确性,总结 规律。从简单的长方体变形到较复杂的长方体截割,再到曲面立体的画法。通过 一个阶段的直观教学, 学生对三视图画法有了一定的认识,物体和三视图的联系 就有了基础。 例 1:补画下面形体的第三视图。

例图 1

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(a)找一长方体截割一斜面:

(b)在底面开一通槽:

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(c)竖直方向打一通孔,并完成第三视图补画。

(2)启发学生兴趣,发挥他们的创造力和想象力 要求学生对所学的知识, 不是简单地从老师和书本那里接受现成的解答,而 是能自主的学习,独立的去探索。对教材内容不是平铺直叙,直接讲解,而是将 教学内容的重点和难点,精心设计成一系列问题,启发学生由自己所见所闻,根 据自己的兴趣,想象出一些模型,搞一些小发明、小创造,让同学们自己先构思 想象或动手做模型,然后再动手画图,得出结论。例如,在讲“基本体截割”时, 让同学们先准备好萝卜、黄瓜等易切割的物体,按照预先设计的图示进行切割, 先从主、左、俯三个方向观察截交线的形状,然后再动手画图。这样他们动手又 动脑,处在积极思维状态,既牢固地掌握了所学的知识,又大大提高了空间思维 能力和和空间想象力。这种以学生为中心,强调学生自主学习的教学方法,能调 动学生追求个人成功的潜在动机,激发他们主动思维的兴趣,而这种动机和兴趣 是人们从事创造性活动的主要的内在动力。

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例 2:开槽四棱台的俯视图的补画。 上一堂课布置好课后作业, 让学生在生活中找一些萝卜等易切物,准备好切 割工具,让学生自己动手进行操作。

萝卜

长方体

四棱台

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开槽四棱台

补画三视图

例图 2

(3)开展讨论活动,总结学习空间想象的捷径 有了探索、尝试、创造,还要掌握好的方法。组织开展一些讨论会,对想象 和创造的模型进行可行性分析, 说明用途或启发原因分析,这样也有利于学生掌 握技术的科学性。对照三视图进行概括分析,总结得失,启发学生想象出更好的 模型和更完善的表达方法。

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例 3:分组讨论下面四个组合体的主视图补线。 (a) 将全班分成四个大组; (b) 准备工作:每组准备可乐瓶一只、硬纸板一块、剪刀、胶水; (c) 按照二视图做成模型。

例图 3.1

例图 3.2

例图 3.3

例图 3.4

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讨论结论: ① 圆柱和底板相贴有交线; ② 圆柱和底板相交有交线; ③ 圆柱和底板相切无交线。 2、涉足空间想象,强化基本功训练 因为要创造就不能没有基础,不仅要有基础,而且要有扎实的基础,许多创 造都是已有知识的变形、 组合、 移植。 深厚的基础知识可以启迪人们创造的灵感。 因此,要培养学生具有创造性的空间思维能力,必须具备丰厚的识图、绘图的基 本功。 (1)记图训练 传统的《机械制图》教学思路将重点放在读图和制图两个方面,这是很不全 面的,笔者认为还应包括记图,这同样是制图教学的基础环节之一。宋代学者张 载说过“不记则思不起” ,法国大文豪伏尔泰则说: “人,如果没有记忆,就无法 发明创造和联想。 既然机械图样被喻为“工程语言” ” ,就应该具有自己的“词 汇”和“词组” ,如果基本体视图是“词汇” ,那么组合体视图便是“词组” ,如 果能在理解的基础上, 通过反复识记在脑海中储存入大量基本体和一些简单组合 体的图形特征和它们所反映的空间实物形状,能弄清图与物之间的特征及其联 系,那就已经具有初步的空间想象能力了。 (2)默思画图训练 根据给定的立体图或模型, 让学生在规定的时间内观察好立体的形状,然后 拿来走模型或立体图,要求学生根据记忆,把三视图画出来。因此,为了把立体 形状记牢,教给学生必须用“形体分析法”仔细观察立体,确定基本体组成的数 量,相对位置及组合形式(相贴,相交或相切) ,并确定每一部分特征形的方向, 在脑中形成完整的立体表象,然后在没有实物的情况下,再现立体形状。通过这 样的训练, 可以提高学生看图和画图的基本技能,为进一步进行创造性空间思维 训练打下扎实的基础。 (3)类比训练

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所谓类比训练,是指给出几组较为雷同的三视图,使每组三视图中有一个或 两个视图相同, 然后由学生分析总结两组视图所表示的两个不同形体各自的投影 特点。通过类比训练,可以使学生更细心地看图,并增强学生的观察力,分析特 征,更确切的想象物体结构形状。 (4)同一形体的变位训练 同一形体,如果变换它的空间位置,则其投影后的三面视图也将随之发生很 大变化,有时一个十分简单的变化,就会引出难度极高的视图,经常进行此类训 练,无疑对提高学生识图中的应变能力和想象力十分有益。 (5)同类形体的变形训练 这是指将各种不同的形体划分类型,再一种一种类型分析其投影特点,为了 加深理解某一类形体的投影特点, 可以将给定的三视图改造变形为同类形体的另 一种形式,再来分析两组三视图变形前后的异同。 3、充分开发学生智力,促进学生空间想象的发展 (1)轴测草图训练 制图有许多时间花在规范绘图上,在训练完绘图技巧后,应加强学生由空间 到平面和由平面到空间之间的图样训练。给学生一些模型和实物,在规定的时间 内以最快的速度完成三视图并作好合理的表达方式;给出一些三视图,画出它们 的轴测图。这种训练只要能基本使三视图“长对正,宽相等,高平齐” ,轴测图 轴线方向能基本符合要求,不要求图线质量,而力求快速正确地绘图,空间思维 反映迅速。反复训练,强化想象。这样才能完成由感性认识到理性认识的质的飞 跃。 (2)构形设计训练 高智能未必就有高的创造力,但智能水平低就一定不会有高创造力。因此, 要实施创造教育,培养学生创造性空间能力,就不能忽视学生智能水平的发展, 而且要充分开发其智力潜能,为创造教育的实施提供必要条件。 构形设计训练是指根据给定的一个(或两个)视图设计出各种形体,并补画 出它的另两个(或一个)视图 ,通过这种训练,可以丰富想象,培养学生灵活

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多变的思维方式。例如可以给定两个视图,补画出多种可能的第三视图(即一题 多解) ,也可以进行趣味投影构形。 “一题多解”为我们提供了一个突破口。 “一题多解”就是根据已知视图想 象的立体形状不限于一种,而是多种。为扩大想象的思路,必须对已知视图中的 线,线框所表示的多种空间含义进行分析,归纳,探讨已知视图多解的原因,从 而奠定空间的思维基础和和思维方法。 它包括 “两面视图构形” 一面视图构形” , “ 。 由于想象的过程以离不开原题为前提,对空间形体进行广泛构思和彼此联 想。因而构思具有新颖性,独特性和创造性,对开发学生智力,培养创造性、空 间想象力、思维能力和图示能力起着开窍的作用。
例 4:已知两面视图,构形左视图五个

例图 4 例 5:已知一面视图,构形俯、左视图四个

例图 5
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4、开阔空间思路,培养空间形体构思的创新能力 (1)突破常规,开阔空间想象 要求学生在形体构思的过程,要突破“经验想象” ,开阔空间思路。所谓“经 验想象” 是学生在看图想象立体形状时,一般都以曾接触过并在脑中留下深刻印 象的形体表象来想象立体,从而形成“经验想象” 。这种空间思维方法虽然看图 比较快捷,但如果看图都从这点出发,就会限制想象的思路,造成成形体构思的 错误。在教学过程中,要求学生看图时,必须仔细分析视图形状的差别,搞清楚 视图中每一个点,线,封闭形线框的真实的空间含义,把构想出的空间形体进行 对比分析,从分析错误的形体得出正确的立体形状。 例 6:分析下列二个视图,想象立体结构,补画第三视图。

例图 6 分析:从主视图的等腰三角形线框,对应的俯视图为图形。按看图经验,很 容易想象为圆锥体, 但俯视图圆形中有一竖向粗实线,因此想象成圆锥体显然是 错误的,违背题意。此时应换一角度进行空间思维,使构思的形体符合主、俯视 图。 主视图中的顶点对应的是俯视图中的竖向粗实线,应是两个正垂面截割圆的 交线,构想的形体是被两个对称相交的正垂面截割的圆柱体。
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开阔空间思路,突破纯“经验想象” ,可以锻炼学生空间思维的敏感性,而 培养空间形体构思的创新能力。 (2)拓展想象,创造教育教学 时代要进步,必须要创造。同样空间想象要飞越,思维也不能经常停留在过 去的经验或固定模式上,也必须有创造意识。在学生空间想象得到了不断训练, 逐步提高过程中要有质的突破, 我们在教学中也要创造教育。如教学中提出了一 种“构形穿孔” ,所谓“构形穿孔”就是根据板上的三个孔形,构想出一个物体 能分别以三个不同方向,不留间隙的通过这三个孔形。 例 7:试设计一物体能分别通过下列不同形状的三种孔。 构形设计:设想长方体能穿过方孔;形体能穿过方孔与三角形孔;形体能分 别穿过方孔,三角形孔及形孔。

例图 7 注重“构形穿孔”的训练,可以达到培养学生空间思维的流畅性,变通性, 从而更富于创造性。 通过这样由浅入深的空间思维训练,不但可以打开学生的空 间思路, 提高学生间的想象力与思维能力, 更重要的是它使学生学会创造性思考, 去创造性解决问题, 同时也启示了学生如何创造性地获性地获取知识和技能。创 造教育教学与传统教学相比, 是一种崭新的教学法实践活动,只要勇于去探索与

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实践, 创造教育在制图课的教学活动中取得更加可喜的成绩,学生的思维更加活 跃,空间想象能力得到了进一步提高。 5、利用现代教学设备,开拓学生思维想象空间 在科学发达的今天,我们充分利用幻灯、投影、计算机和多媒体等现代化教 学设备,形成立体教学氛围,化抽象为具体,减轻认知难度,激发学生兴趣,提 高注意力,使其“双脑并用”,更有效地完成学习任务。 计算机辅助教学作为现代制图的一种重要手段, 对学生的学习兴趣和空间想 象的培养起着非常积极的作用。 由于以往学生因缺乏想象力,对所要描述的对象 缺乏整体印象,因而在画图时无从下笔。而现在,学生只需利用鼠标即可结合相 关的提示, 在屏幕上随意地作图。 由此通过学生自己在屏幕上的反复摸索和理解, 使学生达到了从未知到逐步了解再到完全认识的过程,起到了事半功倍的作用。 传统的制图技巧与现代的 CAD 技术相结合, 使得以往一些复杂难懂的问题变得容 易和一目了然了, 因而学生学制图的积极性也就更高了。充分利用现代化教学手 段不但开阔了学生的视野、 打开了学生的思维和想象空间、激发了学生的求知欲 和学习兴趣、 提高了教学效果, 而且还为学生将来走出校门实际接触这方面的工 作打下了一定的基础。因此制图课的 CAD 教学,不仅仅是教学形式上的更新,更 主要的还是通过此方式, 能引导学生积极地思考, 并开拓其思维想象空间。 无疑, 这对增强学生的空间想象力是非常有益的。 由于学生对计算机的浓厚兴趣,比单一在纸上作图主动性强,学生能更认真 学习制图知识,主动的去探索图物关系,在摸索过程中培养空间想象能力。使掌 握知识程度也有较大幅度的提高。 (四)研究成效 通过实践在机械制图教学中空间想象能力的培养研究的应用取得了较好的 效果:1、从学生问卷和师生座谈等多种形式,可以看出学生对这种教学方法是 积极肯定的。2、学生的学习兴趣非常浓厚,自修课、课余时间在一起讨论制图 问题的情况很多,喜欢这门课程的人数明显高出其它班。3、学生的学习能力, 识图、绘图能力,空间思维和想象能力,发现问题,解决问题的能力,应用知识 的能力较为理想。4、学生的主要看法是“这种教学方法提高了我们的学习能 力”,“现在有点会学了”、“上课积极思考,脑子不闲着”,“爱提问题了” 等等。5、每次的考核成绩均高出其它班。实践证明该项研究的应用对学生空间
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想象能力的培养和机械制图学习的提高是行之有效的方法。 (见附件) 附件: 班别 比较项目 平均分 X 最高分 Xmax 最低分 Xmin 极差 R 59 分以下 60-69 分 70-79 分 80-89 分 90-100 分 及格率 优秀率 一 70.4 99 34 65 6 15 10 10 8 87.8 36.7 表一:2007 学年《机械制图》期末考试数据记录表 实验班 二 72.1 98 42 56 4 16 12 9 10 92.2 37.3 三 65.8 92 21 71 9 16 13 5 5 81.3 20.8 对比班 四 63.2 93 16 77 12 17 9 6 4 75 20.8

备注:80-100 分为优秀。 表二:2007 学年《机械制图》期末考试试卷质量分析表 分值(分) 题号 题型 (总分为 100 分 一 二 三 四 五 六 七 八 平面的第三投影 轴测图 尺寸标注 补第三视图 剖视图的补图 断面图 螺纹画法 零件图 8 8 10 30 10 6 8 20 得分率(%) 实验班 一 72.4 75.3 65.2 74.8 72.5 76.0 62.3 63.2 二 70.6 76.2 68.3 75.8 73.6 75.1 65.3 64.7 对比班 三 四 分析与综合

65.3 66.9 63.5 62.8 65.9 61.9 61.8 60.4 63.1 59.0 66.3 62.5 67.2 63.1 60.4 58.3 在空间 想象的题型 中答题,实 验班的优势 显著。

备注:得分率=学生所有得分÷(分值×学生参考人数)
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七、研究后的启示和思考 通过对机械制图教学中空间想象能力的培养研究, 对学生的学习和能力培养 取得的成效看,主要有以下几点启示: (一)有效教学要尊重学生的主体地位 教学是教与学的双边活动, 教是为教学服务的, 又是为了让学生能学会知识, 提高智能而作出的一种区别于一般性服务活动的特殊行为。 教师以学生学会知识 并提高相应的智能为目的,以达到教学目的为满足,从教学的目的性来看,整个 教学自始至终围绕着学生, 以学生为中心开展活动,所以“学”就必然成为教学 过程中事实上的主体。 从思维活动的特征来看,“学”是指学习,是学习知识的高级思维活动,是 主动认知的过程, 这种学习的思维活动是别人所无法替代的,只有学生处于主动 探索、主动思维的状态下才有可能使其出现成效,思维的这种特征,也就决定了 “学”必须成为教学活动中的主体。 (二)教师要树立创造性教学思想 创造性教学思想的就是以培养学生创新精神为指导思想,积极鼓励和引导学 生在创造思维活动中,利用自己已有的知识、技能,通过比较、分析等思维 活动主动地去发现和获取新知,并在此基础上有所创新。在教学中以激发学 生主动探索、独立思考的欲望和创造热情,培养发现问题和解决问题为原则 来设计和组织教学,以创造性教学机制和教学方法,积极创设教学情境,启 发学生动脑、动手、动口,使教学过程成为主动探索,积极创新的发展过程, 实现“创造性教”和“创造性学” 。 (三)促进现代教育技术的发展 当前信息技术高速发展, 不断席卷世界各个角落的形势下,教育技术也必定 要顺势前进, 现代教学技术就是以现代信息技术为支撑, 以现代教育理论为指导, 以现代化设备为载体, 通过对学习过程和学习资源进行设计、 开发、 利用、 管理、 评价以实现教育的最优化的理论与实践。 2008 年 9 月

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主要参考文献: [1]皮连生, 《学与教的心理学》 华东师范大学出版社 [2]吴雪萍, 《国际职业技术教育研究》 浙江大学出版社 [3]钱可强, 《机械制图教学与研究》 [4]彭红, 《设计制图》 [5]李勇, 《工程制图》 林业出版社 云南科技出版社 1998 年 1997 年 2004 年 1992 年

陕西科技出版社 1999 年 陕西科技出版社 2000 年 1990 年

[6]李勇、谢泳, 《工程制图 CAD 教程》

[7]西安交通大学, 《画法几何及工程制图》 [8]金大鹰, 《绘制识读机械图 250 例》 [9]吕金铎, 《看机械制图十讲》

高等教育出版社

机械工业出版社

1992 年

机械工业出版社

1995 年 1999 年

[10]黄甫全、王本陆, 《现代教学论学程》

经济科学出版社

[11]国家教委职业技术教育中心研究所, 《职业技术教育原理》 经济科学出版社 [12]纪芝信, 《职业技术教育学》 福建教育出版社 1995 年

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