如何培養學生提高讀圖能力

摘要：培養和提高讀圖能力一直是《機械制圖》教學中的重點和難點。在教學過程中，采用直觀性教學，掌握投影理論，強化畫圖與讀圖的轉換訓練，運用形體分析和線面分析，加強練習是培養和提高學生讀圖能力行之有效的途徑。

關鍵詞：制圖；空間想象能力；讀圖能力；途徑

《機械制圖》是一門研究機械圖樣的繪制和識讀規律的專業技術基礎課，培養和提高學生的畫圖和讀圖能力是學習該課程的兩個主要目的。具體來說，畫圖就是用平面視圖表達立體空間的形狀，它是由立體空間到平面視圖的轉化過程；而讀圖是畫圖的逆過程，它是根據平面視圖想象出立體空間的形狀，是由平面視圖到立體空間的轉化過程。畫圖和讀圖能力的培養是制圖教學中的兩大難點，尤其是讀圖的難度更大，因為讀圖的過程需要很強的空間想象能力，而這恰恰是學生所缺乏的。

正確理解和掌握正投影理論，是培養學生空間想象能力的基礎

物體的空間形象可以直接由人的感覺器官感知，但由于投影視圖缺乏直觀性，難以與空間形象直接聯系起來。而投影理論就是二者聯系的紐帶，是培養空間想象能力的基礎。要正確理解和掌握投影理論，須注意以下兩點：

正確理解投影原理任何平面都是一個封閉的線框區域，平面在投影面上的投影與平面相對于投影面的位置有關，這是投影的特性。當平面平行于投影面時，其投影具有顯實性，也是一個封閉的線框，且邊數、頂點數、邊長、頂角、面積與空間的平面線框相同。當平面傾斜于投影面時，其投影具有類似性，它也是一個封閉的線框，但這個線框與空間的平面線框只是相類似，是空間平面的類似形，即平面投影線框與空間平面線框的邊數、頂點數以及各頂點的連接順序相同，而它的形狀大小卻是縮小的。當平面垂直于投影面時，其投影具有積聚性，不再是個封閉的線框，而是一條直線，這是一種很特別也很重要的形態上的轉變。

運用投影特性與作視圖的關系培養學生的空間想象能力投影特性是作視圖的基礎和依據，而畫圖和讀圖是投影特性的綜合運用。作圖前必須分析平面與投影面的位置關系（平行、傾斜、垂直），然后確定投影后的圖形是直線還是線框。平面的積聚性投影是直線而不是線框，畫起來比較容易，平面的顯實性投影和類似性投影都是封閉線框，作實形線框較容易，而作非實形線框較難。作圖時要充分利用積聚性投影，先易后難，簡化做圖，提高繪圖的速度和準確性。對于顯實性和類似性投影，要特別檢查是否封閉，是否與空間平面線框的邊線、頂點數以及頂點連接順序一致，另外顯實性投影還要檢查是否與空間的面線框的邊長、頂角、面積一樣，從而準確完成整個視圖的作圖過程。這樣的作圖要求學生能把抽象思維與形象思維相結合，把投影視圖的直觀性與空間形象聯系起來，從而為培養學生的空間想象能力打下基礎。

加強直觀性教學，是培養學生空間想象能力的有力手段

讀圖能力的本質就是怎樣把二維的平面視圖，在大腦中想象出三維的立體空間結構。其中，空間想象能力是關鍵。空間想象能力是指把儲存在大腦里的“元件”形象，運用投影理論，通過對視圖的分析、概括、抽象、綜合，最后在大腦中形成完整的三維立體空間的能力。由此可見，豐富的“元件”表象儲備，正確分析視圖和想象是形成空間想象能力的兩個基本條件。任何想象都要以一定的空間表象為基礎，大腦中表象儲存得越多，想象就越容易。在學習之初，學生的空間表象概念普遍較模糊，對“元件”的空間結構和位置不易理解，因此在講授這些“元件”的投影時，要加強直觀性教學，充分利用軸測圖、掛圖、實物、模型、計算機多媒體等多種教學形式，使學生不斷獲取空間形體的表象認識和形象思維，彌補學生空間想象能力弱的不足。

要充分調動學生的學習積極性和主觀能動性，提高學習興趣，這既是培養學生讀圖能力的有力手段，也符合機械制圖課程教學的特點。實踐證明，直觀性教學運用越多，學生對空間形體的感受和理解就越深，形象儲存就越豐富牢固，對形體的分析、加工、處理能力就越強，空間形象的想象就越迅速準確。在采用直觀性教學時，應注意做好以下幾點：（1）使學生多接觸、熟悉各種各樣的形體模型及實物，指導學生全方位、有目的地進行觀察，增加學生的表象認識，讓學生學會按照投影理論確定自己的觀察方向，并善于在觀察中提出問題、分析問題和解決問題，培養學生的觀察能力和思維能力，從而提高學生的空間想象能力。（2）在點、線、面的投影講解完成之后，根據實際情況安排一定的課時來對形體模型進行測量和繪制三視圖，每位學生測繪若干個模型，并標注尺寸。在軸測圖講解完成之后，再根據三視圖畫軸測圖，并與形體模型進行對照，從而提高學生的空間想象能力。（3）隨著教學的不斷深入，要根據實際情況，逐步擺脫模型或實物，直接由視圖來構思形體的空間結構，最終完成由平面視圖到立體空間結構的轉換過程。（4）對于制圖應用部分的標準件與常用件、零件圖和裝配圖，可以讓學生自己去觀察模型或實物，分析、了解其結構及工作原理，從而達到事半功倍的效果。

強化畫圖與讀圖的正逆轉換訓練是培養讀圖能力的關鍵

畫圖與讀圖的正逆轉換訓練要同時進行在講解正投影理論之初，我們就闡述了由空間形體到平面視圖的轉化過程，揭示了三視圖的特性。而點、線、面等幾何元素的投影規律，又進一步揭示了畫圖的實質，加深了物體由空間到平面轉化過程的理解，因此，只要正確掌握了投影規律，畫圖對學生來說并不困難。而讀圖正好是畫圖的逆過程，在整個教學過程中，從幾何元素投影開始，一直到組合體的讀圖階段，應有意識地對學生進行反求其空間位置（即作軸測圖）的訓練。在掌握畫圖規律的同時掌握軸測圖的作法，要將由空間到視圖和由視圖返回空間這兩個相反過程有機地揉在一起，也就是說畫圖與讀圖的訓練從一開始就要同時進行，并要始終抓住這種轉化關系，強化逆過程的訓練，使學生不知不覺地步入讀圖之路，逐步提高讀圖能力，經過多次累積使量變達到質變，一舉突破讀圖難關。

通過識讀一面視圖，豐富空間想象根據一面視圖想象物體的空間形狀，可以培養學生的構形能力，豐富讀圖思路和形象儲備。我們通常將主視圖作為首要的識讀圖。主視圖是由前向后投影得到的視圖，它是將該物體表面的點、線、面沿著單方向徑直地“壓縮”而成的平面圖形，它不反映物體的厚薄，若要想象出結構形狀就必須弄清其前后之間的位置關系。因此讀圖時，要想象將每一線框所表示的形體反向沿投影線“脫影”而出，至于哪些形體凸出、凹下或是挖空？它們究竟凸起多高、凹下多深？僅由一面視圖是無法確定的，而必須與其他視圖配合才能定形、定位。所以，識讀視圖可分為兩步進行：第一步，分析主視圖線框的含義，憑著頭腦中已有的形象儲備，根據投影的可逆性和投影規律，先想象出物體的可能形狀；第二步，根據想象的空間物體形狀，結合其他視圖，最終確定物體的空間結構。

把好組合體讀圖關，強化讀圖方法訓練組合體是機件的原型，抓好組合體視圖的教學是能否看懂零件或裝配圖的關鍵。教學時，要立足概念、搞清實質、明確要求、講清方法與步驟，要以視圖為主，軸測圖為輔，結合模型，促進學生對空間結構的想象；作業時，先進行繪圖練習，后進行讀圖練習；讀圖時，緊緊抓住形體分析法和線面分析法，通過對三視圖的分析和想象，畫出軸測草圖進行驗證；最后針對“二求三”和“一求三”這樣的題型進行補畫視圖訓練，促進學生多向思維，最終掌握組合體的讀圖方法。

充分運用形體分析或線面分析是提高讀圖能力的正確方法

運用形體分析法識讀圖形體分析法的核心要領是找特征，分形體，想形狀，合整體。在實際運用中，先根據線框的特點來判斷屬于哪一類組合體，要抓住反映形狀特征明顯的主視圖，然后對視圖進行拆分，再分析和想象各個線框的結構形狀及它們的相互位置，最后綜合想象整體結構。在這個過程中，要熟練掌握幾何體的三視圖，同時還要掌握先主后次、先易后難、先整體后，局部的讀圖技巧，引導學生勾畫出軸測草圖，幫助空間形狀結構的想象。

運用線面分析法識讀圖線面分析法是通過對視圖中封閉線框的研究、分析，運用投影理論進行空間想象的過程。因此要求熟練掌握空間各種位置平面的投影特征，并總結一些規律性的內容以幫助學生讀圖。如視圖中的線條可以表示為棱線、素線或平面；視圖中的封閉線框可以表示為平面、曲面或組合面；封閉線框相鄰表示形體上相交或錯開的兩個面，而不是一個面；若大線框中包含了小線框，則小線框所表示的結構相對于大線框所表示的結構不是凸起就是凹下。

綜上所述，讀圖能力既是制圖教學的重點，也是學生學習的難點。但只要正確分析學生的學習心理，采取多種措施，抓住每一個教學環節，教學方法得當，不斷地總結和探索，是能夠突破讀圖難關的。因此，加強直觀性教學，正確理解和掌握正投影理論，充分運用形體分析法或線面分析法分析視圖，強化畫圖與讀圖的正逆轉換訓練，講練結合，精選習題，加強練習，是培養和提高學生的空間想象能力和讀圖能力行之有效的途徑。

參考文獻：

[1]王云清.機械制圖教學中直觀教學的探索[J].南昌職業技術師范學院學報，1997，（3）.

[2]王彥輝.培養空間想象能力的探索[J].教師論壇，2002，（7）.

作者簡介：

謝瑞春（1965—），華東交通大學職業技術學院講師，研究方向為機械工程類專業教學和專業基礎課教學。