“投影體系建立及空間想象力培養”教學方法探討

楊志儒

【摘要】投影理論是培養學生空間想象力的重要手段。針對目前投影理論教學日趨薄弱的現象，指出投影體系建立與空間想象力培養的重要聯系。結合日常教學經驗，找到投影理論教學的關鍵內容和難點，并有針對性地提出加強實物模型、三維軟件和軸測圖教學的一些教改方案。最后，通過教學方式和內容的加強和改進，得到良好的教學效果。

【關鍵詞】工程圖學 空間想象力 投影體系 投影規律 教學方法改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）50-0042-01

一、引言

近20年來，圖學課程的教學內容、教學體系和教學方法，逐漸向工程應用方向發展。大部分教材中投影基礎理論的內容在逐步消減[1]。對于這部分內容，大部分初學者會認為它是圖學課程的先導知識，并不易引人重視。但是，工程圖學課程中幾乎全部知識點的講授都是圍繞著這一知識點而展開的，該部分內容是培養學生空間想象力的重要基石[2]。教師唯有引導學生正確建立三維投影體系，并將投影原理持續、有效地貫穿到工程圖學教學全過程中，才能真正鍛煉、培養出學生的空間想象力，達成本課程的教學目標。

二、投影體系建立

對于工程圖學的初學者來說，用二維平面圖來表達三維立體，思維觀念上受到的沖擊比較大，短時間較難適應和接受這種思維方式的轉變[3]。因此，必須在理解的基礎上進行三維立體的想象，才能應用投影理論去解決未知的問題。在教學中，應該盡量讓學生充分理解三維到二維的投射規律，進而幫助他們跨越空間想象力的這一難關。

投影理論的內容主要包括三視圖的形成及其投影規律。三視圖中的“三等”關系，是三視圖中重要的投影對應關系，是指主、俯視圖長度方向對齊，主、左視圖高度方向對齊，俯、左視圖寬寬度方向相等，簡稱“高平齊，長對正，寬相等”。“方位”關系的產生是由于每個視圖是沿物體上下、左右、前后的6個方向進行投影而出現的相對位置。三視圖的形成及其投影規律這一知識點是工程圖學課的理論基礎，此部分內容掌握情況的好壞對學生后續學習至關重要。因此，應該作為重點教學內容對待。

三、教學方法改革

學生的空間想象力培養不是一朝一夕之功，需要堅持不懈的給他們以強化訓練和情景帶入。采用以點帶面合理分配投影原理這一知識點的時間，并持續加以強化。投影原理可以統領工程圖學后續大部分內容，可以將其重復運用到后續的點線面投影、基本體投影和組合體投影之中。以下從三個方面提出一些教改建議。

1.重視結合實物模型教學

利用實物模型可以幫助學生們建立空間投影體系，并增強其空間想象力。傳統實物模型具有適合學生習慣的、直觀的三維立體表達，將其用于表達工程圖學中投影關系，可將三維空間位置關系轉化為二維投影。借助于實物模型，讓學生通過觀察思考，分析物體的六個方位關系（上下、左右、前后）的位置關系，并得出三視圖的投影規律。通過對學生直觀感覺的引導，大大激發了他們的學習興趣，完成了從空間到平面的轉化，為后續學習作好準備。

2.從三維建模軟件入手引出立體成型的觀點

投影理論本質上是三維立體與二維圖形間的相互映射，需要較強的空間想象力。對于空間想象力的培養和三視圖投影體系的建立，我們可以借助很多界面友好、易于學習的三維建模軟件，比如Pro.E，UG，Catia和Solidworks等。在投影理論的學習中，涉及的主要是點、線、面、體及其相互關系，以及在此基礎上學習常見基本幾何體和組合體的投影視圖的繪制與識讀。

3.軸測圖教學分散化

軸測圖具有立體感，易于看懂。看、畫軸測圖可以幫助學生想象物體的形狀，是培養學生空間想象力的有效手段，是學習投影理論的輔助手段。軸測圖和三視圖投影之間，通過投影體系建立的坐標軸產生對應關系和內在的聯系，它是實物與三視圖投影間的過渡形式。由于目前課時較少，需要分散教學，并緊密結合三視圖投影由點線面到組合體，全面穿插講授軸測圖的相應內容。通過軸測圖的分散教學，使學生即學到投影理論的知識和技能，在反復運用中得以鞏固，同樣會對學生空間想象力的培養起到良好效果。

四、總結

投影理論是工程圖學的理論基礎和重要支柱。學生能否接受“二維視圖表達三維立體”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程和方位關系是否清楚。采用實物、軸測圖和三維軟件等手段使學生對三維立體產生直觀感覺，可以大大激發學生的學習興趣，幫助學生理解和認識三視圖的投影規律，完成了從空間到平面的思維方式轉換。充分發揮投影原理的作用，不僅可以幫助學生理解點、線面的投影位置關系，而且對于組合體的讀圖和繪圖，以及零件圖的合理表達都具有一定的輔助作用。綜上所述，投影理論在工程圖學全程教學中都體現出重要作用，這部分內容的講授效果關乎全局，在今后的教學工作中應予以充分重視。

參考文獻：

[1]董培蓓， 劉青科. 工程圖學基礎與提高[M]. 機械工業出版社， 2013.

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

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