“投影體系建立及空間想象力培養(yǎng)”教學(xué)方法探討

楊志儒

【摘要】投影理論是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的重要手段。針對(duì)目前投影理論教學(xué)日趨薄弱的現(xiàn)象，指出投影體系建立與空間想象力培養(yǎng)的重要聯(lián)系。結(jié)合日常教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，找到投影理論教學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容和難點(diǎn)，并有針對(duì)性地提出加強(qiáng)實(shí)物模型、三維軟件和軸測(cè)圖教學(xué)的一些教改方案。最后，通過(guò)教學(xué)方式和內(nèi)容的加強(qiáng)和改進(jìn)，得到良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】工程圖學(xué) 空間想象力 投影體系 投影規(guī)律 教學(xué)方法改革

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）50-0042-01

一、引言

近20年來(lái)，圖學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系和教學(xué)方法，逐漸向工程應(yīng)用方向發(fā)展。大部分教材中投影基礎(chǔ)理論的內(nèi)容在逐步消減[1]。對(duì)于這部分內(nèi)容，大部分初學(xué)者會(huì)認(rèn)為它是圖學(xué)課程的先導(dǎo)知識(shí)，并不易引人重視。但是，工程圖學(xué)課程中幾乎全部知識(shí)點(diǎn)的講授都是圍繞著這一知識(shí)點(diǎn)而展開(kāi)的，該部分內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的重要基石[2]。教師唯有引導(dǎo)學(xué)生正確建立三維投影體系，并將投影原理持續(xù)、有效地貫穿到工程圖學(xué)教學(xué)全過(guò)程中，才能真正鍛煉、培養(yǎng)出學(xué)生的空間想象力，達(dá)成本課程的教學(xué)目標(biāo)。

二、投影體系建立

對(duì)于工程圖學(xué)的初學(xué)者來(lái)說(shuō)，用二維平面圖來(lái)表達(dá)三維立體，思維觀念上受到的沖擊比較大，短時(shí)間較難適應(yīng)和接受這種思維方式的轉(zhuǎn)變[3]。因此，必須在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維立體的想象，才能應(yīng)用投影理論去解決未知的問(wèn)題。在教學(xué)中，應(yīng)該盡量讓學(xué)生充分理解三維到二維的投射規(guī)律，進(jìn)而幫助他們跨越空間想象力的這一難關(guān)。

投影理論的內(nèi)容主要包括三視圖的形成及其投影規(guī)律。三視圖中的“三等”關(guān)系，是三視圖中重要的投影對(duì)應(yīng)關(guān)系，是指主、俯視圖長(zhǎng)度方向?qū)R，主、左視圖高度方向?qū)R，俯、左視圖寬寬度方向相等，簡(jiǎn)稱“高平齊，長(zhǎng)對(duì)正，寬相等”?！胺轿弧标P(guān)系的產(chǎn)生是由于每個(gè)視圖是沿物體上下、左右、前后的6個(gè)方向進(jìn)行投影而出現(xiàn)的相對(duì)位置。三視圖的形成及其投影規(guī)律這一知識(shí)點(diǎn)是工程圖學(xué)課的理論基礎(chǔ)，此部分內(nèi)容掌握情況的好壞對(duì)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)至關(guān)重要。因此，應(yīng)該作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容對(duì)待。

三、教學(xué)方法改革

學(xué)生的空間想象力培養(yǎng)不是一朝一夕之功，需要堅(jiān)持不懈的給他們以強(qiáng)化訓(xùn)練和情景帶入。采用以點(diǎn)帶面合理分配投影原理這一知識(shí)點(diǎn)的時(shí)間，并持續(xù)加以強(qiáng)化。投影原理可以統(tǒng)領(lǐng)工程圖學(xué)后續(xù)大部分內(nèi)容，可以將其重復(fù)運(yùn)用到后續(xù)的點(diǎn)線面投影、基本體投影和組合體投影之中。以下從三個(gè)方面提出一些教改建議。

1.重視結(jié)合實(shí)物模型教學(xué)

利用實(shí)物模型可以幫助學(xué)生們建立空間投影體系，并增強(qiáng)其空間想象力。傳統(tǒng)實(shí)物模型具有適合學(xué)生習(xí)慣的、直觀的三維立體表達(dá)，將其用于表達(dá)工程圖學(xué)中投影關(guān)系，可將三維空間位置關(guān)系轉(zhuǎn)化為二維投影。借助于實(shí)物模型，讓學(xué)生通過(guò)觀察思考，分析物體的六個(gè)方位關(guān)系（上下、左右、前后）的位置關(guān)系，并得出三視圖的投影規(guī)律。通過(guò)對(duì)學(xué)生直觀感覺(jué)的引導(dǎo)，大大激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，完成了從空間到平面的轉(zhuǎn)化，為后續(xù)學(xué)習(xí)作好準(zhǔn)備。

2.從三維建模軟件入手引出立體成型的觀點(diǎn)

投影理論本質(zhì)上是三維立體與二維圖形間的相互映射，需要較強(qiáng)的空間想象力。對(duì)于空間想象力的培養(yǎng)和三視圖投影體系的建立，我們可以借助很多界面友好、易于學(xué)習(xí)的三維建模軟件，比如Pro.E，UG，Catia和Solidworks等。在投影理論的學(xué)習(xí)中，涉及的主要是點(diǎn)、線、面、體及其相互關(guān)系，以及在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)常見(jiàn)基本幾何體和組合體的投影視圖的繪制與識(shí)讀。

3.軸測(cè)圖教學(xué)分散化

軸測(cè)圖具有立體感，易于看懂?？?、畫(huà)軸測(cè)圖可以幫助學(xué)生想象物體的形狀，是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的有效手段，是學(xué)習(xí)投影理論的輔助手段。軸測(cè)圖和三視圖投影之間，通過(guò)投影體系建立的坐標(biāo)軸產(chǎn)生對(duì)應(yīng)關(guān)系和內(nèi)在的聯(lián)系，它是實(shí)物與三視圖投影間的過(guò)渡形式。由于目前課時(shí)較少，需要分散教學(xué)，并緊密結(jié)合三視圖投影由點(diǎn)線面到組合體，全面穿插講授軸測(cè)圖的相應(yīng)內(nèi)容。通過(guò)軸測(cè)圖的分散教學(xué)，使學(xué)生即學(xué)到投影理論的知識(shí)和技能，在反復(fù)運(yùn)用中得以鞏固，同樣會(huì)對(duì)學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)起到良好效果。

四、總結(jié)

投影理論是工程圖學(xué)的理論基礎(chǔ)和重要支柱。學(xué)生能否接受“二維視圖表達(dá)三維立體”的這一思維方式，主要取決于他們投影理論掌握得好與差，以及投影體系建立的過(guò)程和方位關(guān)系是否清楚。采用實(shí)物、軸測(cè)圖和三維軟件等手段使學(xué)生對(duì)三維立體產(chǎn)生直觀感覺(jué)，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生理解和認(rèn)識(shí)三視圖的投影規(guī)律，完成了從空間到平面的思維方式轉(zhuǎn)換。充分發(fā)揮投影原理的作用，不僅可以幫助學(xué)生理解點(diǎn)、線面的投影位置關(guān)系，而且對(duì)于組合體的讀圖和繪圖，以及零件圖的合理表達(dá)都具有一定的輔助作用。綜上所述，投影理論在工程圖學(xué)全程教學(xué)中都體現(xiàn)出重要作用，這部分內(nèi)容的講授效果關(guān)乎全局，在今后的教學(xué)工作中應(yīng)予以充分重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]董培蓓， 劉青科. 工程圖學(xué)基礎(chǔ)與提高[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2013.

[2]蔣微蓉. “三視圖的形成及其投影規(guī)律”教學(xué)小議[J]. 中國(guó)電力教育， 2008（23）：80-81.

[3]束建軍. “三視圖的基本投影原理”的教學(xué)之我見(jiàn)[J]. 科技視界， 2014（31）：206-206.endprint