如何培养学生的空间想象力

如何培养学生的空间想象力 北仑职业高级中学 李建科 在机械制图教学过程中，空间想象能力始终贯穿着整个制图的教学过程。是学生对事物 型体不可缺少的方法，这个过程也是学生在接触型体到接受型体的思维工作的过程。 空间想象是描述型体在空间（三维）到平面（二维）的一个互逆的想象过程。这个想象 过程是在人脑中进行的，具有抽象性和逻辑性。所以学生在接受过程中有难度，而且在学习 过程中和运用过程中都感无从下手，或者说难以领会其关键的地方。找到空间想象的要领， 关键在于能够熟练运用，在于把型体分析透彻。本人把在教学过程中碰到的结合自己的理解， 以及在型体分析过程中自身思维工作过程，谈以下空间想象过程中的几个要点。 一、从感性认识到理性认识 学生在学习机械制图过程中，首先接触的是型体，然后把型体（立体）通过空间想象投 入到图形中，也就是零件图。其分析问的过程主要表现为： 1、 从表面到内部 首先接触的型体，我们看到的是这个型体的表面，是我们日常生活中用眼睛接受物体的一个 感性表面，首先接受的是型体的主要特点，也就是如果这个事物是方的表面表现的就是折线。 如果是圆的，表面表现就是曲线。而且我们可以知道它的存在方式。我们可以通俗地理解它 的存在方式，一座方形的或者圆形的建筑。但是我们只有看到其外形，而没看到这个建筑中 具体存在的方式，形象地讲，建筑内部是有人还是没有人，里面是什么样子的。我们从形体 的表面看到的只是一部分，还有一部分也是存在的。型体当中的具体结构的存在形状，即内 部结构方式。 2、 从前面到后面，从左面到右面，从上面到底面。 我们在第一点中谈到从表面到内部，制图中的投影方法是正投影，我们看到的真实的形 状，且表面方法主要是在三方面进行的，所以我们主要来讨论从前后、左右、上下来进 行观察，从前面看有什么特点，后面有什么特点，左右有什么特点，上下有什么特点。 掌握了六个方面的特点，也就把整个型体掌握了。这里关键是三个方向的观察顺序，一 般情况下为前后、左右、上下。这主要看每个人的观察方式，在接受每个面的形状大小 特点后，应理性的接受各个表面的结构形状，然后把三个方向的结构统一的结合起来， 在我们的脑子中间形成了一个完整的型体，并把其主要的结构特点记下来。 3、 针对型体的结构进行分类，主要有切割、叠加及杂合三种类型。 在我们日常生产中间，主要采用的机械零件中，其结构是多种多样的，我们把型体分为 切割、叠加及杂合三类，主要是有利于型体的分析，这里我们来分析一下各个类型型体 在空间想象中的思维过程。 切割体是通过某个基本型体在假想的情况下，切割其表面或内容而形成的，而我们 的想象的过程也同样围绕这个型体的形成过程进行的，从一个基本的几何型体，通过切 割、挖掘形成的。在我们的思维过程中，只要要注意到其基本形体的形状特点，其切割 的顺序，还有其每切割一次所形成的形状特点，这里重要的是分配好每次切割的顺序， 把其次切割完成好，就形成了整个型体的切割过程，也就完成了型体的结构过程，同样 我们的思维过程随之完成。 例： 叠加形型体的特点是几个基本几何体通过叠加的方式形成的。我们大家都理解叠加的 含义，叠加往往是从底到上的，所以说底面的型体往往是为上面的型体作铺垫的，就好象高楼是一层一层造上去的，叠加型体同样是一层一层叠加上去的，而我们的思维同样是从底向上一层一层向上的，把型体的各个叠加过程中的各个型体分别进行叠加，这里主要要注意的是这个叠加过程是一个假想过程，叠加以后的型体是一个不可分割的整体，叠加面是一个假想过程中的过度面，实际是不存在的，这个在视图中是不体现的。整个思维的想象过程是整个型体的叠加过程，其中主要要抓住个别基本型体的主要特点，并围绕其进行思维的想象过程，分析各个型体之间的互相关系，分析各个叠加体与主要特殊型体的互相关系，这相互关系主要包括前后、左右、上下的方位关系，内外关系、结构关系等，弄清楚了各个型体之间的互相关系，我们就完成了整个型体的结构分析。 例： 杂合形型体的特点是综合前二种型体的特点，就是把前二中型体的特点进行组合形成的。或者是一些不规则的型体结构，主要有叉架、轮盘类等。杂合形型体的分析过程主要是切割型和叠加型二种分析过程的综合分析过程。首先在型体面前要把其分开，先考虑哪一部分，然后考虑另外一部分。其中不会脱离前二种类型切割型和叠加型，对每一种类别分别进行型体分析，这个分析过程我们已经在上部分讲述。在这不再重复。把二种类型的分析分别完成后。然后进行的是把这二种分析结果综合起来，这里同样要注意各个部分的互相关系，各个类型的结合是一个人为的思维想象过程，是实际不存在的，因为我们有假想是我们分析问题的一种需要，实际上的型体是一个不可分割的整体，因而在视图上其结合处是不表现线条的，只反映各类型体间的互相关系。同样整个思维的过程要抓住型体中的主要特点，围绕其作整体分析。对于不规则体，我们主要是抓住其主要底型体特征，再围绕其作结合时的型体分析，最后是一个完善过程。 例： 二、从立体（三维）到平面（二维），从平面到立体的思维顺逆过程。 我门对型体的分析的主要目的是能够正确清楚表达型体，表达型体的主要手段是视图，也就 是回到了我们制图的主要目的，通过视图（零件图）的表达，使我们理解型体的结构。从型 体到表达的图形之间，我们一般要经过型体的分析，从图形到型体的过程，我们同样要进行 从点、线、面到空间型体的分析过程。 在这个分析过程中，我们采用的方法很多，但是这些方法都是在思想中，具体的讲是在 人脑中进行的。同样我们进行的是空间想象的分析方法，着两处的空间想象过程是思维的互 相顺逆过程，在立体（三维）到平面（二维）的思维过程中，我们主要要掌握的是，首先理 解整个型体型体特征，及各个结构的组成的互相关系。针对这些型体的理解，抓住其主要的 特征，结合视图的投影方法（正投影）及各个投影体的投影特征，在脑子中够出整个型体的 基本轮廓，表现在视较中的基本型体特点，然后，根据型体的这些主要特点，把组成整个型 体的各个部分。围绕型体的主要特征，反别确定其在整个型体当中的位置即互相关系，这里 主要要注意的是对各个部分在投影时的投影特征的理解，并把这些部分的投影特征与主要结 构投影特征联系并结合起来。或者说，把每个部分特征逐个进行勾，然后，进行整体分析， 完成这个视图，从而完成了整个型体从三维到二维的表达过程，也就完成了型体的表达。 从视图到立体的过程是以上分析的互逆过程，我们从反之这一面完全可以理解。从点、 线、面到型体轮廓的分析过程。 从试图到型体的思维过程中，我们同样要理解型体分析的主要特点，要理解投影特征和规律。 在这个思维过程中，首先从视图开始，分析方法有线面分析法、分割法等方法。我们主要讨 论其过程中的思维想象过程，我们的思维要从视图的各个部分出发，根据各线条在投影中的 特点，确定其是否具有特征，是一般性质特性，还是具有特殊性。从类似性、积聚性、收缩 性等性质特征中分析其与型体投影时特征之间的关系，在分析过程中，我们要注意分析顺序， 一般从视图的外轮廓出发，或者从自己理解的特性处出发，这要根据各人而言选择不同的方 法。从而能够得出其基本体的形状，或者是某个明显型体部分的形状，再根据这些已知的条 件，逐步分析各个组成要素，直至完成整个视图的型体分析为止。 分析过程示意图： 型体（三维立体）<===>{轮廓要素平面（视图）} 从立体到平面或者从平面到立体的过程，是一个在机械制图中经常运行的过程。理解这 个过程建立在较强的空间想象力的基础上，当中关键还要讲究方法。这个过程还是一个互逆 过程，要熟练运用这个过程，需要经过大量的练习，对各种型体的投影特征有一个较为深刻 的理解。 总之，空间想象是一个思维空间的分析过程，我们主要理解的是其分析型体的逻辑过程。 通过教学和自身的理解，主要的思维过程是： 型体（三维立体）—{空间想象}—平面{视图} | 思维空间至型体表面—内部 至型体前后、左右、上下 从感性认识到理性认识的过程 型体至视图 视图至型体 当中经历投影规律、投影特征到型体轮廓素线形成互逆过程 （市职成教教学二等奖）