如何培养学生空间想象能力.doc

浅析如何培养学生空间想象能力摘 要： 学生识图难的主要原因是缺乏空间想象能力，为解决这一问题，笔者在创设直观教学、形象积累、开拓思路、综合训练等方面进行探讨。 关键词： 想象 表象积累 直观性 综合训练 积极性想象是人们在感性形象基础上形成新形象的心理过程，就机械制图的教学来说，空间想象就是在原有感性形象的基础上形成几何元素和它们之间相互位置关系以及机件形状的形象的心理过程。想象来源于感性认识，想象的发展要以丰富的感性认识为基础，没有一定的感性表象积累，也谈不上新形象的形成，更谈不上创造性的想象。同时想象又依赖于思维，没有科学的符合逻辑的思维，想象也不能完善和深化。感性认识、表象积累、空间想象和思维这些密切的关系，可以说是机械制图教学中比较突出的特点，也是本课程教学中学生诸多能力培养的核心。对于中专一年级学生来说，对点、线、面以及基本几何体有一定的认识，但对制图中的三维与二维之间的相互转换的思维活动极为陌生，他们在学习过程中对于这种转换也极不适应，这也是我们在教学中培养学生空间想象能力的重点所在。一、增强感性认识，进行表象积累 1、通过观察实物，给学生创造表象积累 我们知道一个人头脑中旧形象的素材越多 ，构成新形象的可能性就越大，想象能力也就越丰富，头脑中旧形象的素材越少 ，想象能力也就越差，可见有效的表象积累是培养想象能力的关键。因此，在机械制图教学法中，我们要注意给学生创造形体表象积累的条件，例如：观看各种实物形体，下厂参观等。要引导学生认真进行观察分析，帮助他们从实物直观到抽象思维，逐步培养空间想象能力，在头脑中实现物与图的转化。2、充分利用直观性教学原则 直观性教学对没学过立体几何，没有实践经验的中专一年级学生尤为重要。这些学生中大多数想象能力差，空间概念模糊，教师尽管在课堂上凭空描述得如何淋漓尽致，但大多数学生总难跟得上教师的思路，收获不大，若采用直观性教学，会得到事半功倍的效果。为此我们尽可能地采用模型教具、实物、多媒体等教学手段进行教学，给学生充分的观察机会，以提高他们的感性认识。3、引导学生动手制作模型 模型的直观性好，容易帮助学生建立空间概念，所以在教学中要善于引导学生用硬纸板、橡皮泥、泡沫塑料等材料自己动手制作一些模型，使他们从制作简单的基本几何体逐步到形状复杂的组合体，同时对着三视图想象物体空间形状，再制作出模型。这样不仅提高了学生空间想象能力，同时也培养了他们动手能力和创造能力。但教师也应特别注意的是，随着教学的深入，应逐步减少模型使用量，使学生摆脱对实物的信赖，作为替代，应加强轴测图作图能力的训练，要求学生在思考空间形体时，养成在草稿纸上勾画轴测图的习惯，帮助学生培养平面图形与空间图形相互转换的能力。4、通过记图来表象积累 伏尔泰说过：“人，如果没有记忆，就无法发明创造和联想。”可见没有记忆想象就很难进行。而进行想象要运用表象作为材料，而表象是借助于记忆的作用来再现过去的感知。因此，记图能为学生贮存进行想象时所需要的素材，对丰富和发展想象能力起着积极作用。在教学中要加强学生识记训练，要求学生分析、理解图与图之间的投影关系，对典型形体结构的投影特征要记存在大脑中。加强学生基本几何体的理解和记忆，因为组合体虽千变万化，但都是由基本体组合而成，学生记忆的基本体投影视图越多，在遇到复杂的组合体视图时，想象速度就越快，就越容易达到见图呈现物的想象效果。二、循序渐进，综合训练培养学生机械制图的空间想象能力，要抓住组合体视图这一核心对学生识图进行严格的训练，如引导学生根据组合体的三视图想象其空间形象并画出轴测图；运用三视图投影规律，抓住组合体特征视图，用形体分析法，逐步想象出各部分形状和相对位置关系，再综合想象整体形状。对于较复杂的图形，宜采用点、线、面分析法与形体分析法相结合的方法。实践证明，点、线、面分析法和形体分析法是识读组合体视图的最有效的方法，也是提高学生空间想象能力的支柱。为此我们的教学要由浅入深，循序渐进，同时对学生加强点线面投影、基本几何体投影和形体分析法的训练。1、由浅入深，循序渐进 任何复杂的图形都是由一系列简单的图形组合变化而来的，因此在教学中应遵循先浅后深，先简后繁，先易后难的原则，从较低的起点起步，最后达到较高的水准。如讲授平面几何体切割投影时，不直接引入课本上较复杂的例题，而是由最基本的几何体投影开始，层层推进，逐渐增加难度。例：如图一所示，分析主、俯视图，补画第三视图。从给出的两个视图可以判断出是圆柱体的切割体，我们可以这样引导学生进行分析，俯视图有四个封闭的线框，最大的轮廓圆分为左、右两部分，参考主视图知左低右高，它实际上是圆柱体左边被切去了一部分，形成了一个台阶（见立体图）；中间的方框所对应的主视图中的部分是虚线，它实际上是圆柱体中间被切去了一个不通的方孔（见立体图）；最小的轮廓圆对应的主视图呈虚线位于方孔下面的圆柱通孔（见立体图）。通过这样的分析，最终弄清楚该视图的形体。这样学生始终不会感到太大的难度压力，避免出现一些学生“越学不进越不想学；越不想学越学不好”的恶性循环。2、加强点线面投影的训练 有些学生在学习由物画三视图时成绩不错，但后来由图画形体时，特别是补视图和补漏线时的能力就不太理想。究其原因，主要是学习点线面投影和几何体时，学生缺乏空间想象能力的培养，学生解题时没有注意在头脑中建立起明确的几何模型，把作点线面投影图只当成平面问题去生搬硬套，头脑中既没有其形状，也没有认真想象其空间位置。又如由立体画三视图后，没有把三面投影再组合起来想一想整体形状，所以常会出现漏线或错画线现象。加强点线面投影的训练目的是建立平面与空间之间的对应关系，培养线面分析能力和空间思维能力。首先学生要熟练记住点线面投影特性，以及视图上的点线面在空间可能的立体形状；其次根据已知投影的点线面，利用投影原理，想出其在空间的可能位置，再检查其是否符合其余的已知投影，若检查出不正确，再去反复地思考，通过不断地训练使学生空间思维能力得到提高。3、加强基本几何体的投影训练 基本几何体是人为规则化的理想形体，机械零件正是这些基本形体的演变和组合。加强学生基本几何体的投影训练目的是建立视图与形体之间的对应关系，培养学生的形体分析能力和空间思维能力。加强基本几何体的投影训练，首先强调学生要记住基本几何体的形状，讲授基本几何体的投影时首先充分利用教学模型、挂图、参观、多媒体等教学手段，让学生耳濡目染来帮助记忆，然后分析立体的线、面，进而使学生能熟练记住立体形状；其次强调学生要熟练掌握基本几何体投影原理，一是要突出“正对着”物体看，二是要突出从三个不同的方向进行投影，使学生学会变换方位来读和画视图；再次学生要记住投影特征，讲授基本几何体投影时，要训练学生记住视图形状和投影特征，如长方体投影特征为三个长方形线框，同时也要训练学生看到投影特征时，能很快想出所对应的立体形状，如看到二个长方形线框，应想到可能是长方体或三棱柱等，如果有中心线时可能是圆柱等。因此，通过对学生加强基本几何体的投影训练，使学生对平面立体的棱柱、棱锥和回转体的圆柱、圆锥、圆锥台、球体等基本几何体由物到图，再由图到物的转换必须了如指掌。平时学生要牢固掌物各种基本形体，由物到图是大脑对信息的“零存”过程，而由图想形体是从大脑信息中“整取”过程，这是对所学知识的检验和进一步深化。如果这一环节基本功不扎实，以后解题时将导致巧妇难为无米之炊。4、加强形体分析法的训练 当学生学习到读图想形体阶段时，普遍感到无从下手，面对一组不全的视图，怎样想象出其形状并补画出所缺的视图来，这是学生面临的新问题。解决这一问题的常采用的方法之一是形体分析法。形体分析法，是把一个复杂的组合体图形，通过化繁为简，化整为零，各个击破地分析投影图及其形状。当然要运用这一方法来读图，必须对线面投影特性，基本几何体的形状特征牢固掌握，运用自如，从而借助大脑中储存的基本形体的图示信息进行反馈，即由抽象思维到具体思维的转化过程，形成不了这一反馈，当然就无法进一步综合想象出整体图形。基本几何体是形体分析法的基础，由于体的直观性强，形体分析法比点线面分析法更容易被学生理解，因此，分析视图时常立足于以形体分析法为主，就是对于视图中难读懂的部分，也主要通过形体进行分析。无论点线面分析法，还是形体分析法都要借助于基本几何体这个基础。三、调动学生学习积极性，促进空间想象能力的提高调动学生学习积极性，激起学生对知识的强烈追求，积极思考、主动探索的课堂教学氛围，使学生能迅速地进入学习角色，积极参与教学过程，愉快高效地完成教学任务，促进学生空间想象能力的提高；反之，学生情绪低落，精神不振，学习被动，把学习当成负担，则学习效果就差，学生空间想象能力的就无法得到培养和提高。因此，教学中应注意以下几个方面：1、组织学生积极思索 教学要“使学生能更多地体会到独立发现的快乐，哪怕是小小的快乐”。教学过程中，我们要善于给学生提供探索、发现和创新的素材和条件，激发学生的兴趣，由其自己发现和提出问题，经过仔细思考而得到解决，使学生从中享受到成功的喜悦。例如，三视图的形成及其投影规律的教学，我们让学生制作简单的三面投影体系，将物体放在三面投影体系中，按正投影法从前向后、从上向下、从左向右分别向三个基本投影面投影，从面得到该物体的主视图、俯视图、左视图。然后再将三个基本投影面展开在同一平面上，讲清物体的度量方向，启迪学生空间思维，引导学生进一步探索三视图之间内在联系，经过分析、讨论、归纳，总结出三视图投影规律：主视图与俯视图长对正；主视图与左视图高平齐；俯视图与左视图宽相等。又如讲授组合体视图的过程中，教师给出组合体的三视图，向学生提出问题，如：（1）视图中图线和线框的含义；（2）封闭图框的含义；（3）找出各种图线和图框在三视图中的对应关系。学生经过充分思考、阅读、集体讨论，最后总结出结论。在上述的教学过程中，学生经历了提出问题分析思考归纳总结得出结论，积极参与了知识探索的全过程。同时教师针对学生的困惑之处，不断揭示其内在矛盾，让学生从心理上处于一种发现问题、解决问题的惊讶和激奋的情绪之中，使学生体验到学习的快乐，获取知识的自豪，从而促进了学生空间想象能力的培养和提高。2、让学生获得成功的满足 教育学家苏霍姆林斯基说过：“教师的任务是要不断地发展学生从学习中得到满足的良好情感，以便从这种情感中产生和形成一种情绪即强烈的学习欲望。”学生在学习过程中，若能经常获得成功，从学习中得到满足，就会增强学习的兴趣和信心，形成强烈的学习欲望；反之，总是失败，学生对学习就会感到枯燥无味，失去学习的信心和热情，最后导致厌学，甚至于弃学。因此教学过程中我们要保持学生内在的求知积极性，给学生创造成功的机会，不断地培育他们从学习中得到成功的良好情感，从而体验到学习的快乐。教师所提出的问题要尽可能地让学生自豪地解决或回答，在课堂练习或测试中，要考虑给绝大多数学生有成功的机会。这就要求教师处理好设置思维障碍的分寸，让学生在“跳一跳能摘桃”中感受到成功的欢乐，从而激发学生对新的、更大的成功的追求，使他们坚定“困难总是可以克服，继续努力就能取得更大的成功”的信念。同时，教师对学生在学习过程中表现出的创新意识，或完成具有一定创造性的学习成果，诸如独特地解决问题的方式、