本站原创摘 要：《机械制图》课堂教学中学生学习困难的其中一个重要的原因是缺乏一定的空间想象力,因而造成对所学知识理解上的障碍,容易产生厌学、畏学情绪.因此机械制图课堂教学中培养学生的空间想象能力有着非常重要的现实意义.而利用3dmax等三维软件,可虚拟建立模型,进行动画模拟,将其应用到《机械制图》教学中,非常有利于学生对空间形体的分析,可逐步培养学生的空间想象能力、空间分析能力以及识图读图能力.
关 键 词：机械制图；空间想象力；3dmax
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)04-0000-02
职业院校的学生在接触学习《机械制图》这门课程时,普遍反应比较抽象难懂,虽然各高校在教学过程中,已经采用了传统的黑板作图、挂图展示、实物模型演示、多媒体教学等多种手段辅助教学,但学生空间立体感仍难以建立,厌学、畏学现象仍然普遍存在,因此如何在课程的一开始,就抓住学生的注意力,让学生产生浓厚的学习兴趣,培养学生的空间想象力,建立空间概念,是我们需要思考和探索的.
一、教学内容方面
《机械制图》课程是研究绘制和阅读机械图样的原理和方法的一门专业基础课,是对机械类学生形象思维,对图形的认识、理解以及识读的基础性训练.只有依靠不断的训练和练习,能力才能够得以提高.《AutoCAD》极大地丰富了机械制图的学习内容,改进了机械制图的教学方法,是一场制图教学的革命,顺应了行业的发展.很多院校在《机械制图》课程的基础上开设了《AutoCAD》,培养学生计算机绘图能力,但是在实施过程中不难发现两门课程在某些方面是重复的,因此为更好的提高学习效率,很多院校已将两门课程整合为一门.
两门课程各有其特点,传统的《机械制图》教学主要由学生通过纸张、尺板、铅笔进行手工制图看,能带给学生最直观、最深刻的理解和感受,这种直观视觉上的冲击和亲自动手的体验是仅仅学习CAD所无法获得的.利用CAD绘图可以达到速度快、清晰、尺寸准确,易操作,修改方便等,但只是取代了手工制图方法,起辅助作用,并没有取图理论和制图的一些标准、规范.因此内容设计如何整合才能达到更好的教学效果是我们需要探索和努力的.
二、教学手段方面
机械制图的学习需要建立空间概念,教学的主要任务之一就是培养学生的图示能力和图解能力,培养学生的空间想象力,而空间概念的建立是一个循序渐进的过程,复杂形体是难以用语言完整描述的,因此在教学过程中,要利用一切可以利用的手段来培养学生的空间想象与思维能力.
目前在《机械制图》教学中,授课教师多以课堂教学为主,借助于黑板作轴测图、挂图、实物模型和多媒体教学手段等辅助工具来帮助学生由二维平面图去想象抽象的三维立体图形.这种教学模式对于学生空间想象力的培养效果并不理想,尤其是随着教学的深入,比如在讲解典型零件的加工过程、装配体的工作原理、传动路线和装配过程等内容时,如果没有相应的模拟仿真和动画演示,只怕教师费尽口舌,学生也难以理解.受条件的局限以及学生的认知规律、个体差异等因素的影响,越发显得力不从心.
在传统制图教学中,不难看到这样一个现象：当教师在黑板上将一个形状复杂的轴测图画出来时,学生就从惊奇到钦佩,究其原因,就是老师的空间想象力能力强,基本功扎实.作为制图老师,不具备丰富的空间想象力能力,那么他在教学中就会身处被动.空间想象力可以理解为形象感和空间感.所谓形象感,就是在读图时,学生感知过的表象可以在脑海里很快形成具体的形象；所谓空间感,就是在读图时,通过二维图形在脑海里形成的如见其物的立体画面.按照认识的规律,引导学生建立从空间立体到平面图形,再由平面图形到空间立体的思维方式,在三维空间中去直接认识和感知三维实体,是发展并提高空间想象力和创造力的最好方法,这一点利用三维软件,如利用3dmax是可以轻松实现的.3DAX既能快速创作出简单的规则物体,又能创作出复杂的层次感很强的非规则物体,而且学生在三维空间中建模的同时,可以动态观察模型的多个视图,在三维、二维空间中实现同步制作、分解、组合、旋转、观察,这些三维模型的建立,使学生对三维空间的认知更加直观,更加有利于空间想象力的培养.这也是传统的挂图、模型、实物等直观教具所不能达到的.
三、教学方法方面
（1）注重启发式教学,将机械制图课程与行业实际问题、相关学科知识结合起来,启发学生多向思维.
（2）注重学生的草图手绘能力和三维模型动手参与能力,并遵循从三维模型建立到二维图形表达,再到三维模型建立的知识架构,培养学生空间想象能力,逐步实现二维和三维空间灵活转换.对于简单物体,如在讲授组合体时,组合体的形状千变万化,但无论多么复杂,都可以看成是由基本几何体经过切割挖切、叠加靠齐、相交和相切等方式组合而成.在学习过程中,学生难以想象出空间形状,教师就鼓励学生自己动手用三维软件将物体形状建立、切割、分解、组合.对于复杂组合体,受学习时间限制及软件应用不熟练等因素影响,学生建立模型比较困难,可由教师提前建立好模型,学生对模型内部结构不清楚的地方,可以动手分解、组合,采用不同的剖切方式,从不同角度进行动态观察模型三维视图和二维视图的变化,从而实现教师与学生的教学现场交流.
（3）注重实践教学环节,高效利用上机操作时间.机械制图课程是一门实践性很强的学科,但是传统教学缺乏实践过程,因此,教学过程中必须大力加强,培养学生综合应用所学的理论方法和知识去分析、解决工程实际问题的能力,实际动手能力和观察分析问题的能力.通过绘制简单模型的视图,认识和感知三维实体的结构.课程的进行为普通课堂和上机操作轮流进行,普通课堂主要进行机械制图基本理论、知识、方法的学习和手绘作业的练习,对于学生无法建立空间概念的习题就在上机操作时间解决,让学生动手操作建模观察完毕后,再利用Autocad软件完成图形的二维绘制,使理论知识和实践操作相结合,强化空间想象能力.这样,可以实现教师与学生的教学现场交流,培养学生边学习,边思考,边提出问题的参与式学习方法,避免“满堂灌”教学造成的学生对教师的过分依赖,使学生养成独立思考的良好习惯,逐步提高学生的空间想象能力和空间分析能力,大大提高教与学的效率.
（4）注重建立激励机制,鼓励学生自己动手做一些小设计,同学间相互根据对方的设计完成二维图形或三维模型的建立,激发学生的学习兴趣,培养空间想象能力.
空间想象能力不可能在短时间内迅速提高,这就要求教师在精心准备教学内容的同时要恰当选择能提高学生空间想象力的教学方法和手段,用模拟建模和动态观察等方法,有效地提高学生的学习兴趣,在空间、平面的反复过程中,逐步提高学生的空间想象能力和空间分析能力.