三环三设提高机械制图中的空间思维

汪怡青

（浙江省杭州市富阳区富阳学院，浙江 杭州 311400）

[摘 要] 分析了中职学校数控专业的机械制图在传统的教学过程中遇到的问题，在三个环节通过不同方法以建立学生的空间思维，从本质上解决机械制图教学过程的重点和难点。

[关 键 词] 微课；三维软件；实物切割；工厂实训

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）03-0068-02

机械制图是一门既有理论而又有较强实践性的课程，是工程技术界的共同语言。每个学生的基础各不相同这就造成了学习结果悬殊，而取决于此的正是空间思维。张载曾说：“教之而不受，虽强告之无益。譬之以水投石，必不纳也，今夫石田虽水润沃，其干可立待者，以其不纳故也。”只有培养好学生的三维空间思维，才能真正建立学习信心，培养学习兴趣，进一步提高职业素养。

机械制图是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的学科。它的学科属性决定了学好这门课关键是要培养空间思维，所以在不同的教学阶段应采用不同的方法以提高学生的空间思维。

一、认知阶段

认知阶段是从无到有的知识构建，这个阶段的学习难点是知道行业标准和规范，了解零件的组成方式和典型特征及画法。采用的方法是信息化教学和个性化学习，载体是微课和三维软件。

（一）微课播放，提高素养

以画尺寸箭头为例，教学上要求箭头长宽比为1：6，学生画的箭头往往是接近1：1，而且刚学制图学生对美的要求不是很敏感，画得粗糙。传统的PPT虽然展示了标准画法，但毕竟一个机器画一个手工画没有借鉴作用。经过几年的思考摸索，最终我找到了新方法，就是将演示的过程做成微视频，利用铅笔的柔软，三笔画出完美箭头，学生一下子就明白了，与之前相比正确率由14%上升到80%。通过绘制箭头学生明白了完成一项任务不仅要正确还要高效、美观，这已经潜移默化地培养了他们的职业素养。

微视频还可以解决剖面线乱画的问题。金属剖面线要求与水平呈45°或135°，同一材质剖面线相互之间间隔均匀。学生在画图过程中往往会出现角度不准确，间隔不均匀等问题。通过微视频展示，充分利用45°三角板本身自带的角度，将任一直角边与作业本边界平齐，45°斜边就可以用来画剖面线。解决间距均匀同样也用三角板，三角板刻度的长度就是间距，由该方法画出的剖面线间距均匀美观。

微课视频虽然很短，但它就像一根杠杆用小小的力解决了大大的难题。

（二）软件辅助，实体转换

组合体在机械制图课程中既是重点又是难点，也是培养学生空间想象力的重要章节。空间想象力是人们对客观事物的空间几何形体进行观察、分析、认知的抽象思维能力。对于简单的切割，学生通过自身的空间想象力还是能够完成的，但遇到比较复杂的切割组合，学生完成的时间就比较长。在做题过程中会产生“为什么会有这条线”，“新切割出来的平面我画的对不对”“真希望看看立体图”这样的想法。不同班级、不同届的学生能力不同，教师又不可能准备好每一个组合体的模型，此时，随时可以制造的三维软件就派上用场了。

三维软件可以呈现不同角度的形态，与传统模型每年要进行维护、维修、生产费用较高相比，三维软件维护成本低并且不会因为尺寸的大小而受限制，三维图可以随时随地生产。

通过软件上的立体图全方位展示，画错的学生能明白错误的原因，画对的学生能更好地构建他们的空间感。软件还有一个优点，就是可以随时进行改变，让学生观察实体的改变对应三视图的改变。比如，两圆柱相贯的时候学生不理解曲线的形成，终于理解了以后，两圆柱直径相同相贯线的投影又变成直线。此时通过三维软件将圆柱直径的变化展现出来，学生才能真正说服自己去理解。而三维图对零件内部进行切割，更能让学生明白剖视图。

我将两个平行班做了对比，A班只是教师讲解分析，B班教师讲解分析的同时利用三维软件进行辅助教学。对同样的题目两班的正确率统计如上表。

由此可以看出，通过三维软件的辅助，学生的空间分析能力明显增强，能够比较容易地构建零件的空间造型。随着计算机技术的发展，将三维软件应用到机械制图课中能大大提高学生的学习兴趣，对培养学生的空间思维能力有着很大的作用，势必起到事半功倍的教学效果。同时，为学生就业或者深造奠定了基础，可以更加轻松地达到培养技能型专业人才的目标。

二、体验阶段

这个阶段是联系阶段，是知识的内化。从做中学，学中做。无论是微课还是软件，对学生来说只是单一的视觉刺激。人的感觉器官有很多，触觉与视觉相比更能激发神经元的刺激。如果条件充足，实物接触才是真正意义的理论和实践相结合，学生如果没有对实物的训练实践过程，没有对实物进行观察、分析和感性认识，那课程也只是纸上谈兵。当然实物有其优点也有不足，主要表现在这几方面：（1）模型太大不方便携带，太小学生看不清；（2）数量有限，不能让人人都能全方位观察；（3）价格高昂，一旦损坏难以修补。所以在一些教学内容的处理上我尽量避免以上缺点。

（一）圆柱切割

在进行圆柱切割时，我选择了当季的红皮甘蔗，经济实惠并且皮和果肉颜色明显区分，便于观察。让学生进行不同切割，观察切大半和切小半时主视图的变化。课堂上引导学生重点观察容易犯错的地方，整堂课下来，学生提高了学习积极性，错误率大大下降。对圆柱切割有个深刻的理解。

（二）其他

除了圆柱，对長方体的组合体我推荐用白萝卜的切割或乐高积木的组装，圆筒组合体用竹筒，球体切割用篮球、乒乓球……积极调动学生的手、眼、口、脑，将生活经验导入课堂，再进一步由课堂的系统学习到专业性。

教学发现，通过“实物化”的模型接触，学生在后期学习过程中，如果再出现类似的图形或结构，就很容易想象出来。随着实物模型数量的增加，学生头脑中感性认识的模型越来越多，空间想象力就一步步建立起来了。通过实体让学生融入环境中，可以激发学生思考，让其成为知识的主人，以有限的课堂学习解决无限的专业问题。

三、实训阶段

这个阶段是职业实践。在讲授零件图与装配图时，专业性非常强。学生在以前的生产生活中很少甚至碰不到这些复杂零件。单纯在教室里靠教师的讲解，学生一知半解，最多将答案背下来应付考试，所以我把这一阶段的学习放到实训工厂，给学生一个平台对零部件进行拆装、观察、测绘。通过这个阶段的学习，实现了从学科知识向职业能力的转化，从局部向综合，从能力到策略的全方位提升。

以机用台虎钳为例，在教学过程中，我先让学生接触装配体，讲解机用虎钳的工作原理和零部件的拆卸。拆卸的目的是了解虎钳的内部结构，思考如何才能清楚地表达各个视图；认识每一個零件并区别哪些是标准件；感受配合的紧密度，理解配合的三种方式。整个教学过程采用学生分组讨论，教师引导的方式。由于实训教学直观性较强，容易调动学生的学习积极性。以学生为主导自助探索更能提高学生的竞争意识，培养综合能力，落实能力本位。“理实一体”与传统的课堂型职业教育相比体现了以实践为主的原则，以职业能力为本位，使学生在学习的同时获得职业工作的经验，引导教与学向生产技术与生产岗位的实际需求方向靠拢。

几年来，在专业课的教学过程中，我重视学生的阶段性和多样性，从学生角度出发调整上课方式，将职业教育以生为本的思想融入每一堂课。学生是教育的根本目的，职业教育的根本任务是为社会和经济发展培养高素质的劳动者和高技能的实用型人才，使学生获得在合适的职业岗位上工作所需要的各种能力。职业能力培养是职业教育实施素质教育的核心。古希腊哲学家德谟克利特曾经说：“头脑不是一个要被填满的容器，而是一支需要被点燃的火把”。教育作为一门创造的艺术，就是要做学生头脑里火种的点燃者，就是要激发学生的潜能。作为一个机械制图教师，我能做的就是培养好学生的三维空间思维，真正建立学生的学习信心，培养学习兴趣，进一步提高职业素养，精益求精，为我国走向制造强国输送优秀人才。

参考文献：

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[2]刘艳敏.利用三维软件提高中职学生机械识图空间思维能力的实践[J].现代教育教学导刊，2014（2）.

[3]陈文昀.在中职机械制图教学中运用Solidworks三维造型软件的改革实践[J].职业技术，2011（5）：47-48.

[4]孙玉新，闫思江，赵剑波.浅谈机械制图“实物化”教学[J].职教通讯，2015（21）.