智能化三面投影教輔模型設(shè)計

李俊奇 尤培圳

摘 要：本文介紹了一種基于單片機進行智能化控制的三面立體投影教輔模型。土建類專業(yè)的《建筑工程制圖》課程，點線面的立體投影是識圖與繪圖的基礎(chǔ)，也是后續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，同時也是土建類相關(guān)教學(xué)的重點和難點之一。在教學(xué)過程中，老師通過對立體的實物投影模型來講解這些點、線和面的投影及投影規(guī)律，學(xué)生就更容易在立體的投影面上看到點線面的投影情況。從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的教學(xué)效果，推動了教育教學(xué)深化改革。

關(guān)鍵詞：建筑工程制圖;點線面的立體投影;智能化控制;實物模型;教育教學(xué)改革

“建筑工程制圖”基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)好壞，直接影響到學(xué)生以后對主干專業(yè)課的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯的發(fā)展。然而一部分學(xué)生學(xué)了一段時間后，覺得制圖這門課比較抽象、逐漸失去了學(xué)習(xí)的熱情和信心?，F(xiàn)在我們將課程內(nèi)容模型化，制造了一種基于單片機進行智能化控制的三面立體投影教輔模型，將抽象的變?yōu)榫呦螅瑢㈦y學(xué)變?yōu)橐锥?。以下是本次三面立體投影教輔模型設(shè)計的幾個重要方面。

（1）建筑工程制圖，作為培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力、學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)課程，建筑模型實體模型設(shè)計是師生進行學(xué)習(xí)討論、幾何分析、等過程的重要手段。

（2）通過對建筑模型的三維立體空間幾何分析，使學(xué)生對建筑實體構(gòu)造得到進一步認(rèn)識;通過立體模型的實體制作，進一步培養(yǎng)學(xué)生在建筑模型的空間思維想象的能力，建立從二維的平面投影到三維的空間立體投影的思想方法的轉(zhuǎn)換。

（3）當(dāng)前教學(xué)模式下對于點線面體的教學(xué)形式存在直觀性差，仿真性差，學(xué)生對于理論知識轉(zhuǎn)化為三維立體圖形的抽象思維能力有待提高，在現(xiàn)實教學(xué)過程中老師很難講明白，目前國內(nèi)很少有基于智能化工程制圖教輔模型的研究和成果，如果將其實現(xiàn)會是一次教學(xué)方式和方法的革新與創(chuàng)造。

綜上所述，教育教學(xué)工作中應(yīng)非常注意運用實體建筑模型展示來加強學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)建筑工程制圖課程的興趣，把建筑模型作為三面立體投影智能化設(shè)計中一個重要的內(nèi)容來看待，智能化三面立體投影設(shè)計將促進學(xué)生理論知識和空間想象能力的平衡發(fā)展。

一、如何對三面立體投影進行智能化控制

“正方體”是一個最特殊的幾何形體，各棱線之間都為90 度，面與面棱與棱兩兩互相垂直。那么現(xiàn)在從“正方體”研究入手，使用單片機。設(shè)想通過單片機編程對點線面的三面立體投影進行智能化的控制，就達到了預(yù)期設(shè)想目標(biāo)。同時也可以由“正方體”的投影逐步向“長方體”組合體進行推演、過渡。由特殊到一般，這樣就可以做到一舉兩得的效果了。

二、利用“正方體”及立體投影模型培養(yǎng)學(xué)生空間想象力

“正方體”的三面空間投影均為正方形，即“口”字形。[2]把正方形、的投影進行其空間形體的實體展示。首先由一點投影到一個平面上，再由一條直線投影到一個平面上，最后一個立體圖形投影到空間平面上，形成一個立體的點線面的空間投影。比傳統(tǒng)的三面立體投影更加的直觀性、形象性、具體性。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是由“基本體”聯(lián)想到“組合體”。但這對于理解能力差和缺乏空間想象能力的學(xué)生來說還是似懂非懂。而利用“正方體”進行智能化控制的三面立體投影教輔模型就可以解決傳統(tǒng)教學(xué)的不足之處。運用實體的教輔模型更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，學(xué)生對常用形體的投影進行靈活記憶、活學(xué)活用。使用實體模型進行教育教學(xué)的方法更大限度的開發(fā)學(xué)生的空間想象能力，適應(yīng)學(xué)生各階段學(xué)習(xí)發(fā)展的歷程，進一步培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)新意識。

三、將“正方體”實體放入三面立體投影模型中，以達到具象化的目的

首先，運用椴木層板制作一個45×45cm，厚5mm的三面立體投影的模型板，使用亞克力板做一個棱長為15cm的正方體實體模型。將正方體通過模型支架放置與三面立體模型投影板三維空間中心位置。通過中間正方體直接投影在模型板上能夠直觀的觀察正方體的各個面在模型板上的投影，在教育教學(xué)過程中，老師通過這樣實體投影模型的展示，學(xué)生能夠更加具體而又形象地觀察投影的全過程。

四、配合單片機智能化控制將枯燥的學(xué)習(xí)的過程變得有趣

在單片機中編寫程序，通過一系列的程序指令控制在投影板上布設(shè)的燈帶以及正方體端點處放置的激光二極管的燈光效果。把單片機和燈帶等相關(guān)設(shè)備燈與實體的“正方體”投影模型進行整合，用單片機的程序?qū)魩Ш图す舛O管的燈光效果進行控制，先是激光二極管的燈亮投影，然后是線和面在模型板上的直接立體投影。通過單片機實現(xiàn)對三面立體投影模型智能化控制。整個投影過程不同與傳統(tǒng)板書教學(xué)方式，只需要打開開關(guān)，三面立體投影便會栩栩如生的自動展示出來。教學(xué)中直接的展示勝過傳統(tǒng)的教課方法，更能打開學(xué)生學(xué)習(xí)思維和提高學(xué)生的空間想象能力。而實體模型配合單片機智能化控制系統(tǒng)將枯燥的學(xué)習(xí)的過程變得更加生動有趣。

五、結(jié)語

在智能化的點、線、面的三面立體投影教學(xué)過程中，學(xué)生通過觀察立體的實物投影模型，更加清楚的了解各種點、線、面的在立體面投影后的實物形狀和位置特征。在后續(xù)建筑識圖教學(xué)中，運用此模型來講解，化抽象為具體，從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識、從投影到實物，實現(xiàn)從“三維—二維—三維”的空間轉(zhuǎn)換。提高學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)習(xí)自信，逐步培養(yǎng)空間想象力，提高課堂的教學(xué)效果，創(chuàng)新教學(xué)模式，推動教學(xué)方式的變革，促進新型化教育教學(xué)的深入發(fā)展。[3]

參考文獻：

[1]楊新田.基于長方體的點線面投影教學(xué)方法探析[J].中國科技信息，2011（24）：222-223.

[2]劉振奮.略談“長方體”在“建筑制圖”教學(xué)中的運用[J].中國電力教育，2010（32）：90-91.

[3]劉良瑞.基于實物模型的點、線、面投影教學(xué)探析[J].湖北農(nóng)機化，2018（9）：20-21.