梁庙星，张功学

（1.陕西科技大学，陕西 西安 710021；2.宁夏职业技术学院，宁夏 银川 750000）

1 空间几何体的教学难度

机械制图课程要求学生掌握的基本技能有：绘图时将直观的三维结构转换为点、线和面组成的平面视图；读图时，平面视图应被快速转换为具有特定形状和大小的三维模型，并且可以正确地描述三维模型，因此培养学生的空间想象力对于教学的成功至关重要。学生具有一定的三维空间思维能力，但仍然处于较低的、模糊的水平。因此，学生空间想象力的培养仍有提升空间。

在谈论机械机构时，教师如若无法直观地展示课堂中各种机构的运动过程，通常情况下直到课程结束，学生的空间想象力也无法得到有效的训练。将这种现象简单的归因于学生思维能力的不足是欠妥的，学生的思维能力尚未得到充分发展和培养，有必要加强后续教育。对于需要空间想象力的机械工程课程，思维能力培养应该是整个教学过程的核心任务，是课程教学成败的关键，也是教学的难点。为了提高学生的学习兴趣，应尽快培养学生空间思维能力。

传统机械工程课程普遍具有抽象概念，知识分散，理解记忆困难。从未见过的实体往往不容易理解，学生也就没有学习兴趣，因此教学效果欠佳。例如，教师通常会根据国家规定的二维图形或符号向学生说明螺栓、螺母、轴承等标准零件的类型、特征和注意事项。学生缺乏直觉感受，课后很快就会被遗忘，更不用说在实践中应用。事实上，在教学过程中，平面几何同时结合立体几何的教学方法是分不开的，教授平面几何投影须同时结合立体几何体才能取得良好的效果。

2 空间思维的内涵

空间思维能力是一种普遍的思维能力，是一种复合思维，是一种快速高效的优秀思维。空间思维能力包括理解空间的属性，利用空间的各种属性来形成问题，并提出解决方案，通过可视化空间结构中的各种关系来观察，记录和分析对象之间的静态和动态关系，找到答案。空间思维也是立体思维的代名词，所有人或多或少地拥有空间思维能力。

空间思维应用于机械工程领域表现为抽象思维、形象思维和逻辑思维。提高学生的思考和总结能力是为了提高所学知识的本质特征的能力，并将其概括为概念或图像。在训练中，对已知条件进行重构和重组，并根据丰富的想象力对结果进行判断和推理，有利于丰富学生的空间思维力。例如，机械制图中可以修改已知三个视图的点、线、面，让学生在视图修改后想象相应结构的变化，并绘制相应图纸。

为了使学生积极参与教学活动，在讨论问题时，教师应该激发学生的思维潜能，鼓励他们大胆表达自己的思想，思维能力提高的同时独立学习的能力将也会逐步提高。严谨细致的思维习惯是工程技术人员应具备的基本素质，学生应该深刻认识到培养细致和严谨的绘图习惯作为未来工程师和技术人员的重要性。教师应在分析和解决问题的过程中培养严谨细致的思维习惯，不能将机械制图教学视为简单的知识转移和技能培训。事实上，如果思维训练无效，那么做再多的练习也是徒劳的。在教学过程中，每个环节应围绕培养和加强思维能力中心任务组织材料进行教学。

3 Solidworks 在绘图教学中的应用

在学习机械专业课程之前，学生对视图和形状仍然相对不熟悉，机械部件的知识是空白的，因此学生会感到更无聊和难学，就会厌倦绘图而逐渐失去对绘图的兴趣。Solidworks 的应用，可以使用动态的多角度零件演示来更好地表达零件的内腔结构和外观，可以更充分地展示每个部分的装配关系，使学生在学习过程中更直观地观察图形，有更直观的印象，帮助学生快速建立空间想象力，增强学习乐趣。Solidworks 功能很强大，可以将3D 实体与2D 绘图紧密联系起来，可以任意绘制草图，然后执行基本操作，如旋转，拉伸，放样和扫描，以完成基本绘图。因此，在教学过程中，教师可以根据不同的教学目标改变模型，既降低了教学难度，又提高了教学效率。

在机械制图的教学过程中，实体模型是不可分离的，传统的实体模型，存在资金量大、模型小、需要特殊存储等不足，模型在处理过程中碰撞和丢失，影响教学效果。通过Solidworks 建立的模型可以完全取代物理对象，可以有效克服传统教学的缺点，并可以根据教材的更换进行修改，只需随身携带便携储存设备教学，通过建立模型库，学生可以更好地理解实体，其实用性是传统教育所无法比拟的。

Solidworks 可以在教学过程中直接构建模型，构建的模型不仅高度精确，而且可以通过装配表达复杂的几何体。动画效果演示使学生更容易理解绘图中难以理解的内容。合理使用Solidworks 使学生能够直观地观察三维图形，有利于培养学生的空间思维能力，对提高学生的阅读能力有很大帮助，从而提高学生的学习兴趣和提高绘图效果。

机械专业课程教学过程中，教师可以使用SolidWorks来完成减速器的设计，齿轮，轴承，螺栓，螺钉，键等通用零件可由工具箱直接生成。在完成齿轮箱的所有零部件之后，组件在组装模式下装配，在装配过程中，可以直观地发现设计计算的各种数据是否错误，各部分的结构设计是否合理，还可以使用干涉检查功能对整个装配进行干涉检查，找出设计错误的地方，然后直接修改相应的元件尺寸。最后，在工程制图模块下完成2D 工程图。使用SolidWorks 进行课程设计，学生可以避免花费大量时间绘制和修改绘图，他们可以专注于设计，考虑设计流程，设计方法和设计要点，以提高设计效率和改善学生机械设计空间思维能力。

将SolidWorks 引入课堂教学，让学生与三维物体之间取得联系，激发学生的兴趣，提高学生的空间思维能力。在教学过程中，利用Solidworks 等现代教学方法可以生动地展示空间思维过程，不仅有效缩短了学生的理解时间，提高了教学效率，而且生动逼真，视觉清晰吸引学生对课程学习的兴趣，形象有效地加深学生的记忆，提高教学质量。

4 思维能力培养的实践

利用SolidWorks 优化机械专业课程教学，可以使传统的教学方法不明确或难以解释、难以制作的内容变得简单。抽象视图变得直观，有助于突破教学的关键点和难点。例如，剖面视图的切片过程是动画的，这样学生可以清楚地看到机器的内部和外部结构，容易掌握截面图的绘制方法和装配图，掌握零件的绘图和阅读，使学生产生学习兴趣，多样性提高了学生的空间思维能力。

将SolidWorks 应用于几何投影教学中，思维训练遵循从简单到复杂的规律，从物理对象到平面视图（从图像到抽象），然后从平面视图回到真实对象（从抽象到图像），这样学生的空间思维能力就是在这种反复的转换变化中得到了有效的训练。在分析和想象零件结构时，将这些零件组合在一起，通过有目的设计一系列问题，学生的思维分层次地启动，使学生的思维按照教师预先设想的框架运行，以达到良好的思维训练效果。