制图课的直观教学

摘 要 ：文章阐述了空间感培养及树立,空间概念的重要性,进而分析了物体的点、线、面到体的投影过程,剖解三视图的绘制过程.

机械制图是机械工程界的技术语言,是技工学校大多数专业的一门重要技术基础课,它具有很强的理论性和实践性.技校学生因其知识结构的差距,学习难度较大.为达到制图课的教学目的,我尝试了用在教学中能灵活应用的立体图来解决实际问题.

一、用立体图树立空间概念

学生真正要掌握的是投影图即视图,视图一般用三个图形来表达一个物体即三视图,三视图能准确表达物体的形状,但直观性较差.立体图是用一个图形表达一个物体的前面、上面和左面的大致形状.虽然它不能表达一个物体的准确形状,但它直观性很强,可以借助它帮助学生树立空间概念,逐步培养空间想象能力.

画图是立体向平面转化,看图是平面向立体思维.无论画图与看图都离不开立体,这就要求学习制图必须具备空间概念.刚入校的技校生因其知识结构的差距,几乎没有什么空间概念,但是他们能看懂一些简单的立体图.在教学中要充分利用这一优势,带领学生画基本几何体的立体图形.开始的时候并不严格按照轴测图的要求画图,这是因为还处于培养学生兴趣阶段,避开理论以后学生更容易接受.但是也不能让他们随心所欲任意发挥,而应在画图过程中有意识地引导学生画比较接近正等测的草图.学生在教师的示范下能迅速画出棱柱体、圆柱体、圆锥体等基本几何体,并能很快掌握这项技能.虽然这时候学生所画的图形还不规范,但是他们能通过线条的变化区别不同的面并了解了是何种性质的面,这时学生对各种基本几何体的轮廓已经有所了解,而且初步树立了空间概念.通过对学生直观感觉的引导,大大激发了学生的学习兴趣,避免单纯理论知识的枯燥难懂,消除对制图课的畏难情绪.在此基础上逐步深入,引导学生画一些简单叠加或切割的图形.

作这些图形,并让学生把视图和立体图反复对照,一方面找出它们的内在关系,逐步树立学生的空间概念,培养了空间想象能力；另一方面使学生懂得：复杂的几何体是由一些基本几何体组合或叠加而成,为后面分析组合体打下基础.

二、用立体图得出投影规律

在进行初步训练培养空间概念之后应及时归入主题——讲授投影作图.为了防止学生过分依赖立体图的心理,应特别指出：立体图不能反映物体真实形状,视图即平面图才是工程技术交流的重要文件.以此激发学生的求知欲,明确学习目的及任务.投影规律是投影作图的精髓,虽然容易记住,但是初学者不能灵活运用.通过画出三视图形成过程的立体直观图来说明三视图的形成：用两两相互垂直的三个平面（正面、侧面、水平面）作为投影面,把物体放在这个空间内,分别向三个平面进行正投影,然后将水平投影绕水平面和正面的交线向下转90°,将侧面投影绕侧面和正面的交线向右转90°,就得到了三视图,这就是投影面的“展开推平”.并让学生分别在立体图和三视图上标明上、下、左、右、前、后六个方位,以及两种图形分别表达三个面的对应关系,找出它们的内在联系.

学生标明六个方位关系后就会发现：主视图、俯视图都表示立体图的左右距离：主视图、左视图都表示立体图的上下距离；俯视图、左视图都表示立体图的前后距离.立体图一经确立,其上下、左右、前后距离就不变.这样,直观得出三视图投影规律：主俯视图长对正,主左视图高平齐,俯左视图宽相等.同时三视图表达物体的前面、上面和左面（准确形状）,立体图也表达物体的前面、上面、和左面（大致形状）,学生就很容易通过视图想象出立体形状.

看图过程是画图的逆过程,即投影面的“旋转归位”,就是把水平投影和侧面投影再绕原来的轴分别反方向转90°（即转回原位）,然后由个视图向空间引投影线,将主视图上各点沿投影线向前拨出,将俯视图上各点沿投影线向上升起,将左视图上各点沿投影线向左横移,则同点的投影必相遇,即物体上所有的点,都将由于过其三个投影所引的返回空间的投影线汇交而得到复原.由于这种投影的可逆性,视图上各点的“旋转复位”就使整个物体的形状“再造”出来,由此可见看图过程是画图的逆过程.通过“旋转归位”就很容易想象出物体形状.通过画图的“展开推平”和看图的“旋转复位”的反复练习,学生的空间想象能力很快得到了提高.

三、用立体图解决几何元素投影

点、线、面等几何元素投影理论性强,为了便于学生的理解掌握,教学实践中仍然用立体图帮助教学.一方面,因为通过前面的学习,学生对立体图已经很熟悉；另一方面,这样可以由感性认识向理性认识转变,便于学生理解.

课程进行到点、线、面投影时,首先让学生画出物体的立体图及其三视图,然后根据教学目的在物体的立体图上给出几何元素,让学生在三视图中指出其投影,最后在教师的引导下归纳为投影特征理论.这样的教学过程既避免单纯讲解理论,又可以使学生领会学习几何元素的目的,使他们不但理解掌握了理论知识,而且知道学习后的作用,避免理论学习中无的放矢的现象,为系统分析立体投影奠定了理论基础.

四、用立体图解决组合体投影难题

学生掌握几何元素投影知识后,就具备了投影作图的理论基础和基本技巧,能够解决一般的组合体投影问题；但是对于比较复杂的组合体问题,他们分析起来还有一定的难度.为此,教学中仍可借助立体图来解决这方面的问题.

课本中读组合体视图介绍了两种方法：一是形体分析法；二是线面分析法.这两种方法对于初学者来说理论性较强,对于分析较复杂的物体学生较难掌握.教学中,除了给学生介绍前面两种方法外,还给学生讲解了借助立体图来分析组合体的方法,解题方法步骤如下：

l、确定产生图形的简单形体

学生在读组合体三视图时,除了分析点、线、面位置关系外,主要是通过补视图、补缺线来培养各种能力,掌握看图技巧.在看图时首先要根据已给出的视图弄清该物体是那类形体,由哪些基本几何体组成.由于学生对基本几何体的投影都已经很熟悉,这一步比较简单,但非常重要.

2.确定切割、叠加步骤

分析该物体切割或叠加顺序.对于切割类物体来说,要弄清物体用了几个平面切割,各个切平面是什么位置面,以及切割顺序；对于组合类物体来说,在弄清由几个基本几何体之后,首先要找出其中哪个几何体是主要形体,再确定其它几何体相对主要几何体的位置,弄清叠加顺序.

3.画立体图并补视图或补缺线

根据上面分析绘制立体图.绘制立体图时要根据上面分析的切割或叠加顺序逐步完成,同时逐步完成补视图或补缺线工作,这样整个物体的形成过程比较清晰,使得作图比较简单.立体图和补图同时逐步完成也解决了不易观察的立体图作图问题.

用立体图解决复杂组合体投影是依据组合体由基本体组成这一原则把复杂图形进行直观化、程序化处理,使其条理清楚且直观易懂,避免初学者因理论基础不牢固导致线面分析混乱这一缺点.用基本立体图解决制图中的问题既是遵循制图教学来源于实践、怎么写作于实践,由易到难、由浅入深的教学规律,也是对机械制图“以读引画、以画助读”原则的认真贯彻执,同时也培养了学生分析问题解决问题的能力.

五、画立体图展示剖视图的剖切过程

剖视图就是检测想用剖切面剖开机件,将处在观察者与剖切面之间的部分移去,而将其余部分向投影面投射所得的图形.在教学时,将剖切过程用立体图绘制出来,就使得这部分内容直观易懂,不再是抽象的检测想,讲解起来非常容易,学生也好接受.

借助立体图来进行直观教学,培养学生空间想象能力,除了具备其它直观教学的特点外,还具有以下特点：借助立体图进行直观教学,能够使得教学内容生动形象、直观易懂.比如在讲点、线、面的投影时,画出物体并标出上面的点、线、面,使得抽象的内容具体化、形象化.再比如补复杂物体的视图或缺线时,在分析的基础上,边绘制立体图边补图,使得内容生动形象、直观易懂,使死板的物体活动化,使复杂的问题简单化.另外,它还具有很强的灵活性.教师可以不受教材、挂图、设备等的限制,可以很灵活的因材施教,较好地完成教学任务.□