谢文婷

【摘 要】本文以《机械制图》为例，论述基于核心素养的中职生空间思维能力培养，提出搭建观察支架、加强图形比较、注重动手实践等策略，以帮助学生树立空间概念、丰富表象储备量、促进物图转化，有效培养学生的空间思维能力，提高学生的专业能力和就业竞争力。

【关键词】中职生 《机械制图》 空间思维能力 培养策略

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2021）22-0085-03

《机械制图》是中职学校的一门专业基础课程，主要培养学生识图和绘图的能力，教会学生用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求。其学科核心素养主要涵盖工程思维、理性思维、国家认同与国际理解、科学探究与社会责任四个方面。而空间思维能力包含在工程思维与理性思维里，是形成识图和绘图能力的关键要素。空间思维能力指大脑对空间几何形体进行观察、分析和认知的抽象思维能力。人们对空间几何体的形状、大小、位置及各部分的外在关系的判断能力，体现其空间思维能力的强弱。本文以《机械制图》为例，论述基于核心素养的中职生空间思维能力培养策略。

一、搭建观察支架，树立空间概念

学生普遍认为《机械制图》学习难在空间投影体系的建立，他们无法准确勾画出点、线、面、体等基本几何元素在空间的形状和位置，更无法正确判断事物经过变化后的投影图形。康德认为：“人类的一切都是从直观开始，从那里进到概念，而以理念结束。因为教育必然涉及具体学科，那么，就教育而言，可以将‘直观理解为学科的想象。”也就是说，直观能力就是基于学科的空间想象能力。直观是人们认识世界的基础，也是重要途径。而直观的基础是“观察”，是对空间几何形体点、线、面、体之间关系的观察与联想。在《机械制图》课程教学中，培养学生的空间想象能力，先要引导学生学会观察各种立体几何图形的形状特征，获得最为直观的感觉，懂得分析物体之间的相互位置，从上、下、左、右等不同角度描述物体的形状，并想象出物体被遮掩的部分，这样才能透过表层看到内里，进而将物体的空间形象抽象为点、线、面，为绘图奠定良好的基础。基于中职学生基础薄弱、已有经验缺乏的实情，教师应遵循“从易到难、由浅入深”的原则，引导学生在观察的过程中善于抓住物体的基本特征，在思考的过程中逐步搭建“空间架子”，进而形成空间概念。

以《视图的选取》一课教学为例，该课要求学生利用“线面分析法”和“形体分析法”识读基本体和组合体视图（如图1），掌握点、线、面的投影特性，并形成较强的空间想象能力，而这正是中职学生的薄弱之处。要学会识读视图，合理地选取视图是关键。只有根据零件的复杂程度，合理地选取视图方法和视图数量，才能完整、清晰地表达零件的全部内、外部结构特征。通过纯粹的理论教学培养学生的视图能力，学生不易接受。对此，观察是基础，也是学生积累表象的重要途径。结合学生学情，笔者将AutoCAD应用到课堂教学中，将立体模型、三维动画和AutoCAD相结合，制作出三维形体并在学生面前动态演示，清晰地呈现形体各个点、线、面的实际形状以及各个部分的投影关系，使学生可以从不同角度直观地观察到形体前后、左右、上下各个方向的连接情况，且可以对图形进行自由缩放操作来观察形体的内部情况、重点部分或一些局部细小结构的形状。同时，利用AutoCAD中“图块”的功能，将三维实体块装配在一起形成装配体，让学生通过装配体的模拟过程，清晰地观察到每一个装配体的真实情况，准确地了解各个零件之间的连接关系。

机械零件的种类比较繁多且各有特点，而教学模型的缺乏及教学模型的固定性质，很难让学生通过观察模型来了解形体结构。借助信息技术和AutoCAD，搭建观察支架，将教学内容变得丰富、生动、形象和直观，增强学生的感性认知和对空间物体的识别能力，帮助学生合理地选择视图，如此循环反复训练，使学生在潜移默化中建立空间概念。

二、加强图形比较，促进物图转化

观察虽然有利于丰富学生的表象储备，但培养学生空间想象能力仅依靠观察是远远不够的。空间物体属于一种立体图形，将立体图形准确地转化为平面图形是《机械制图》课程教学的最终目的。在数学学科中，学生之所以感觉立体几何难学，是因为学生未能熟练地掌握立体几何和平面几何之间的转换方法。同样的，在《机械制图》课程中学生也很难在头脑中建立“物”与“图”之间的对应关系，以致很难建立空间概念。因此，教师在课堂教学中应充分利用学生已有的感性认知，引导学生对物体进行比较，在比较中弄清楚形体的基本特征，认识“物”与“图”之间的转化关系，进而提升空间想象能力。

以《几何体的投影及尺寸标准》教学为例，图2为一个正六棱柱的几何体，要想画出其平面图形，掌握几何形体的投影规则及方法是关键，而这也正是《机械制图》课程教学中的重难点，是培养学生空间想象能力的决定性因素。在课堂中，教师可以采用对比方法进行教学，帮助学生弄清楚“物”与“图”之间的转换关系。笔者首先从简单的几何形体入手，带领学生对比分析“物”与“图”之间的对应关系：图2中的正六棱柱是由两个底面和棱面组合而成，而两个底面分别为正六边形、棱面均为长方形，将其放置成上、下底面与水平投影面平行且有两个棱面平行于正投影面后，可以看到上、下两个六边形在水平面的投影均为正六边形且它们的投影重合，并能反映出几何体的真实形状，但是在正面和侧面的投影都变成了一条直线，且为两条相互平行的直线。通过对六个棱面的分析、对实物图和投影图进行比较可以发现，在六个棱面中，只有前、后两个棱面的正面投影能反映实形，而侧面投影和水平的投影变成了一条直线。在此基础上，再对比分析图2和图3，学生就能清晰地掌握“物”与“图”之间的转换关系，建立起空間立体与投影图的对应关系，了解“物”的要素与“图”的要素的对应规则，进而在比较中理解投影概念，在比较中建立空间概念、掌握读图的方法。

三、注重动手实践，提升空间思维能力

学生经过观察、比较储存了丰厚的理论知识，在头脑中有了准确的空间概念，但将“物”精准地转化为“图”或由“图”转化为“物”，还需要通过大量的实践教学为学生提供将理论知识转化为实践经验的机会和平台，促进学生的知行合一，才能切实提高学生的动手能力和空间想象能力。然而，传统的教学采用“满堂灌”的形式，在课堂上将机械制图的知识一股脑地灌输给学生，学生的理解能力和接收能力有限，在课堂上无法有效地理解和吸收知识;动手实践则通常让学生以课后作业的形式完成，在未能吸收内化的情况下，大部分学生不得不通过抄袭的方式来完成作业，其学习效果可想而知，更不用谈及空间想象能力的培养。想象源于实践，在课堂上只有坚持讲练结合，强化学生的动手实践，巩固与检验学生在课堂上所学的知识，才能让学生所掌握的绘图技巧得以迁移应用，同时也能让教师及时了解学生的学习情况，以便有针对性地进行指导，帮助学生及时地查漏补缺，促进学生对机械制图理论知识与实践技巧的掌握。学生动手实践的过程，也是训练学生空间想象能力的过程。

以“第一角画法和第三角画法”的教学为例，笔者在课堂中引入项目教学法，将理论学习与实践学习相结合，让学生在做中学、在学中做，在动手绘图的过程中培养空间想象能力。以项目“第三视角”为主题开展教学，在实践中将项目细化为两个子任务：任务1，绘制定位块的基本视图;任务2，读第三角画法视图，要求学生用第三角画法画出图4定位的基本视图。学生以小组合作的形式进行探究，发现相比于第一角绘法，第三角绘法也是采用正投影法，只是物体所放置的位置不同。接着，在学生掌握了投影规律的基础上，再要求学生动手绘制图4的六个基本视图（图5）。

之后，再引出任务：图6为形体第三角画法时的前视图与顶视图，请想象形体的形状结构，并补绘其右视图。

学生按照视图形成的规律，反复识读第三视角图，通过观察图形，第三角投影后形体的前视图和顶视图的外框均为矩形，推断出形体的外形为长方体，然后按照轴测的方向依次画出主视图、俯视图、左视图（右视图）相对应的轴测投影，再根据前视图和顶视图中的线条，构造形体的前面和顶面线条投影，最后结合想象推理进行拼凑后根据三视图轻松地勾勒出对应形体的形状（如图7）。

通过看图形、用理论、想形体的反复实践和训练，促使学生充分运用投影理论和抽象思维对图形进行分析、想象和加工，从而使得形体的结构变得逐渐清晰，最终促进学生空间想象能力的提升。

总而言之，《机械制图》课程的学习需要学生具备较强的空间想象能力，而空间想象能力除了天赋因素，还需要后天的训练来培养和提升。教师在教学中应注重“讲练结合”，充分调动学生的积极性和主动性，循序渐进地培养学生的空间想象能力，使学生更好地掌握《机械制图》课程，从而增强学生的专业能力和就业竞争力。

【参考文献】

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[2]杨国峰.中职《机械制图》教学中学生空间想象力的培养[J].现代企业教育，2014（4）.

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[5]滕瑜.中職汽修专业《汽车机械识图》课程教学改革初探[J].吉林教育，2010（1）.

（责编 罗汝君）