打開想象思維，破解識圖難題

段德鈞

在《機械制圖》課程中,組合體是教學中一個重要內容,也是后續識讀和繪制零件圖的重要基礎。但是學生普遍反應這部分內容比較抽象,學習上有困難。為了讓學生學會識讀組合體,掌握基本的作圖方法,筆者結合多年的教學經驗,利用形體分析法和面形分析法,培養學生的看圖能力和畫圖能力,把培養學生空間想象思維能力作為教學的重點,從而去破解識圖和繪圖之難題。

一、分析了解組合體,識讀繪圖直觀化

組合體是在基本體(如柱體、錐體、球體等)的基礎上組合起來的復合體。它分為疊加式組合體、切割式組合體,以及同時具有疊加和切割的綜合式組合體。根據相對位置的不同,疊加式組合體分為共面、不共面、相交、相切、相貫幾種連接形式,構成一個個變化多樣的組合體。在畫圖和讀圖的過程中,常把復雜的組合體視為若干個基本體的組合,對其形狀和相對位置進行分析,想象它們的空間形狀,畫出三視圖,這種方法稱為形體分析法。而面形分析法,是以四棱柱為原形,進行各個方位的切割,分析切割后形狀和圖形的變化,畫出三視圖,這種方法稱為面形分析法。兩個方法各具特色,互相聯系,互相對應,是組合體教學中不可缺少的兩把鑰匙。

二、形體分析抓特征,想象立體畫投影

在教學中,如果運用形體分析法,把組合體的特點特征、連接形式、圖形構思、立體想象,進行分析講解,就能達到事半功倍的效果。首先按照讀圖的基本方法訓練學生的思維能力,即:劃線框,分形體;對投影,想形狀;合起來,想整體。在課堂教學上,充分運用語言表達、圖文板書、電腦繪圖、教具演示、動畫模擬等多種教學手段,幫助學生打開思路,激活思維,引導學生把復雜的組合體,看成單個基本體的組合,深入分析其形狀特征,再根據投影原理,繪出三視圖,這就是形體分析法的思維過程。例如支座組合體,學生初看比較復雜,不知如何分解和繪圖。運用形體分析法,現場拆解模型,邊分析邊講解,將支座分解空心圓柱體、底板、肋板、凸臺、耳板五個部分,分解成比較簡單的基本體。在教學上,這個變復雜為簡單的分解過程,對轉變引導學生的思維很重要。這一步引導成功后,再進行第二步的教學工作。即將分解的基本體合成整體。經過由表及里、深入淺出、引人入勝的分析,在思維中形成整體形狀。然后按照連接關系和投影關系,畫出每部分的投影,再結合教學模型的展示,電化教學逼真的演繹,使學生加深了對組合體的認識。從而形成了獨特的整體分解、想象思維、合成投影、繪制圖形的教學模式。

三、面形分析想形體,切割變化繪圖形

對于切割式組合體,一般以四棱柱為原形,進行各個方位的切割。通過運用面形分析法,分析切割變化后的圖形,想象切割后的立體形狀。為改變學生對切割式組合體作圖感到困難的狀況,針對學生喜歡動手的特點,可讓學生備一塊膠泥,揉成四棱柱形狀,用小刀邊切割、邊觀察、邊想象形狀的變化。學生的動手切割,得到眼睛觀察、頭腦想象、練習畫圖,訓練了學生的思維能力,有了初步空間想象概念。此時,作為教師,抓住時機,因勢利導進行講解,融會貫通地邊切割邊作圖,運用點線面的投影特性,分析切割后四棱柱的面形變化和投影變化。對于切割面(包括各種平行面、垂直面、傾斜面)或切割幾何形狀(包括凹槽、凸槽、梯形槽、燕尾槽、半圓槽),采取邊切割邊補投影線的方法,找出切割后面形的變化規律和投影規律,準確畫出組合體三視圖。

總之,在運用面形分析法講解切割式組合體時,不管是模型切割還是繪圖切割,在教學上要掌握兩點:一是結合點線面的投影特性進行講解,二是嚴格按照“長對正、高平齊、寬相等”的投影規律作圖。熟練運用面形分析法教學,再靈活采用討論式、啟發式、講練結合式等教學方法,不僅提高學生學習興趣,重要的是使學生加深對物與圖轉化的理解,訓練了學生的思維能力,從而提高教學效果。

綜上所述,對于組合體的識讀,就是深入了解其相對位置、連接關系、投影變化。作圖,就是運用投影規律,將空間立體轉化為平面圖形,將空間想象力轉化為活生生的可視投影,上升為理性認識。總之,對組合體的教學,應自始至終把物體的投影與物體的形狀緊密結合,既要想象物體形狀,又要思考作圖的投影規律。在教學中,應貫徹以識圖為主,以繪圖促進識圖,遵循因材施教、循序漸進的原則,不斷提高學生的識讀和繪制機械圖樣的能力,大力培養空間想象能力和空間思維能力,讓學生真正學到機械制圖知識。

(作者單位:廣西輕工高級技校)