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如何培养学生提高读图能力
作者：谢瑞春
关键词：制图；空间想象能力；读图能力；途径
《机械制图》是一门研究机械图样的绘制和识读规律的专业技术基础课，培养和提高学生的画图和读图能力是学习该课程的两个主要目的。具体来说，画图就是用平面视图表达立体空间的形状，它是由立体空间到平面视图的转化过程；而读图是画图的逆过程，它是根据平面视图想象出立体空间的形状，是由平面视图到立体空间的转化过程。画图和读图能力的培养是制图教学中的两大难点，尤其是读图的难度更大，因为读图的过程需要很强的空间想象能力，而这恰恰是学生所缺乏的。
正确理解和掌握正投影理论，是培养学生空间想象能力的基础
物体的空间形象可以直接由人的感觉器官感知，但由于投影视图缺乏直观性，难以与空间形象直接联系起来。而投影理论就是二者联系的纽带，是培养空间想象能力的基础。要正确理解和掌握投影理论，须注意以下两点：
正确理解投影原理任何平面都是一个封闭的线框区域，平面在投影面上的投影与平面相对于投影面的位置有关，这是投影的特性。当平面平行于投影面时，其投影具有显实性，也是一个封闭的线框，且边数、顶点数、边长、顶角、面积与空间的平面线框相同。当平面倾斜于投影面时，其投影具有类似性，它也是一个封闭的线框，但这个线框与空间的平面线框只是相类似，是空间平面的类似形，即平面投影线框与空间平面线框的边数、顶点数以及各顶点的连接顺序相同，而它的形状大小却是缩小的。当平面垂直于投影面时，其投影具有积聚性，不再是个封闭的线框，而是一条直线，这是一种很特别也很重要的形态上的转变。
运用投影特性与作视图的关系培养学生的空间想象能力投影特性是作视图的基础和依据，而画图和读图是投影特性的综合运用。作图前必须分析平面与投影面的位置关系（平行、倾斜、垂直），然后确定投影后的图形是直线还是线框。平面的积聚性投影是直线而不是线框，画起来比较容易，平面的显实性投影和类似性投影都是封闭线框，作实形线框较容易，而作非实形线框较难。作图时要充分利用积聚性投影，先易后难，简化做图，提高绘图的速度和准确性。对于显实性和类似性投影，要特别检查是否封闭，是否与空间平面线框的边线、顶点数以及顶点连接顺序一致，另外显实性投影还要检查是否与空间的面线框的边长、顶角、面积一样，从而准确完成整个视图的作图过程。这样的作图要求学生能把抽象思维与形象思维相结合，把投影视图的直观性与空间形象联系起来，从而为培养学生的空间想象能力打下基础。
加强直观性教学，是培养学生空间想象能力的有力手段
读图能力的本质就是怎样把二维的平面视图，在大脑中想象出三维的立体空间结构。其中，空间想象能力是关键。空间想象能力是指把储存在大脑里的“元件”形象，运用投影理论，通过对视图的分析、概括、抽象、综合，最后在大脑中形成完整的三维立体空间的能力。由此可见，丰富的“元件”表象储备，正确分析视图和想象是形成空间想象能力的两个基本条件。任何想象都要以一定的空间表象为基础，大脑中表象储存得越多，想象就越容易。在学习之初，学生的空间表象概念普遍较模糊，对“元件”的空间结构和位置不易理解，因此在讲授这些“元件”的投影时，要加强直观性教学，充分利用轴测图、挂图、实物、模型、计算机多媒体等多种教学形式，使学生不断获取空间形体的表象认识和形象思维，弥补学生空间想象能力弱的不足。
要充分调动学生的学习积极性和主观能动性，提高学习兴趣，这既是培养学生读图能力的有力手段，也符合机械制图课程教学的特点。实践证明，直观性教学运用越多，学生对空间形体的感受和理解就越深，形象储存就越丰富牢固，对形体的分析、加工、处理能力就越强，空间形象的想象就越迅速准确。在采用直观性教学时，应注意做好以下几点：（1）使学生多接触、熟悉各种各样的形体模型及实物，指导学生全方位、有目的地进行观察，增加学生的表象认识，让学生学会按照投影理论确定自己的观察方向，并善于在观察中提出问题、分析问题和解决问题，培养学生的观察能力和思维能力，从而提高学生的空间想象能力。（2）在点、线、面的投影讲解完成之后，根据实际情况安排一定的课时来对形体模型进行测量和绘制三视图，每位学生测绘若干个模型，并标注尺寸。在轴测图讲解完成之后，再根据三视图画轴测图，并与形体模型进行对照，从而提高学生的空间想象能力。（3）随着教学的不断深入，要根据实际情况，逐步摆脱模型或实物，直接由视图来构思形体的空间结构，最终完成由平面视图到立体空间结构的转换过程。（4）对于制图应用部分的标准件与常用件、零件图和装配图，可以让学生自己去观察模型或实物，分析、了解其结构及工作原理，从而达到事半功倍的效果。
强化画图与读图的正逆转换训练是培养读图能力的关键
画图与读图的正逆转换训练要同时进行在讲解正投影理论之初，我们就阐述了由空间形体到平面视图的转化过程，揭示了三视图的特性。而点、线、面等几何元素的投影规律，又进一步揭示了画图的实质，加深了物体由空间到平面转化过程的理解，因此，只要正确掌握了投影规律，画图对学生来说并不困难。而读图正好是画图的逆过程，在整个教学过程中，从几何元素投影开始，一直到组合体的读图阶段，应有意识地对学生进行反求其空间位置（即作轴测图）的训练。在掌握画图规律的同时掌握轴测图的作法，要将由空间到视图和由视图返回空间这两个相反过程有机地揉在一起，也就是说画图与读图的训练从一开始就要同时进行，并要始终抓住这种转化关系，强化逆过程的训练，使学生不知不觉地步入读图之路，逐步提高读图能力，经过多次累积使量变达到质变，一举突破读图难关。
通过识读一面视图，丰富空间想象根据一面视图想象物体的空间形状，可以培养学生的构形能力，丰富读图思路和形象储备。我们通常将主视图作为首要的识读图。主视图是由前向后投影得到的视图，它是将该物体表面的点、线、面沿着单方向径直地“压缩”而成的平面图形，它不反映物体的厚薄，若要想象出结构形状就必须弄清其前后之间的位置关系。因此读图时，要想象将每一线框所表示的形体反向沿投影线“脱影”而出，至于哪些形体凸出、凹下或是挖空？它们究竟凸起多高、凹下多深？仅由一面视图是无法确定的，而必须与其他视图配合才能定形、定位。所以，识读视图可分为两步进行：第一步，分析主视图线框的含义，凭着头脑中已有的形象储备，根据投影的可逆性和投影规律，先想象出物体的可能形状；第二步，根据想象的空间物体形状，结合其他视图，最终确定物体的空间结构。
把好组合体读图关，强化读图方法训练组合体是机件的原型，抓好组合体视图的教学是能否看懂零件或装配图的关键。教学时，要立足概念、搞清实质、明确要求、讲清方法与步骤，要以视图为主，轴测图为辅，结合模型，促进学生对空间结构的想象；作业时，先进行绘图练习，后进行读图练习；读图时，紧紧抓住形体分析法和线面分析法，通过对三视图的分析和想象，画出轴测草图进行验证；最后针对“二求三”和“一求三”这样的题型进行补画视图训练，促进学生多向思维，最终掌握组合体的读图方法。
充分运用形体分析或线面分析是提高读图能力的正确方法
运用形体分析法识读图形体分析法的核心要领是找特征，分形体，想形状，合整体。在实际运用中，先根据线框的特点来判断属于哪一类组合体，要抓住反映形状特征明显的主视图，然后对视图进行拆分，再分析和想象各个线框的结构形状及它们的相互位置，最后综合想象整体结构。在这个过程中，要熟练掌握几何体的三视图，同时还要掌握先主后次、先易后难、先整体后，局部的读图技巧，引导学生勾画出轴测草图，帮助空间形状结构的想象。
运用线面分析法识读图线面分析法是通过对视图中封闭线框的研究、分析，运用投影理论进行空间想象的过程。因此要求熟练掌握空间各种位置平面的投影特征，并总结一些规律性的内容以帮助学生读图。如视图中的线条可以表示为棱线、素线或平面；视图中的封闭线框可以表示为平面、曲面或组合面；封闭线框相邻表示形体上相交或错开的两个面,而不是一个面；若大线框中包含了小线框,则小线框所表示的结构相对于大线框所表示的结构不是凸起就是凹下。
综上所述，读图能力既是制图教学的重点，也是学生学习的难点。但只要正确分析学生的学习心理，采取多种措施，抓住每一个教学环节，教学方法得当，不断地总结和探索，是能够突破读图难关的。因此，加强直观性教学，正确理解和掌握正投影理论，充分运用形体分析法或线面分析法分析视图，强化画图与读图的正逆转换训练，讲练结合，精选习题，加强练习，是培养和提高学生的空间想象能力和读图能力行之有效的途径。
参考文献：
[1]王云清.机械制图教学中直观教学的探索[J].南昌职业技术师范学院学报，1997，（3）.
[2]王彦辉.培养空间想象能力的探索[J].教师论坛，2002，（7）.
作者简介：
谢瑞春（1965—），华东交通大学职业技术学院讲师，研究方向为机械工程类专业教学和专业基础课教学。