機械制圖課教學(xué)中如何教學(xué)生讀組合體視圖

摘要：對機械制圖課讀組合體視圖的傳統(tǒng)方法——形體分析法進行分析，從認(rèn)識論的角度提出讀組合體視圖的新方法——原型法。

關(guān)鍵詞：機械制圖課；組合體視圖；形體分析法；原型法

機械制圖課主要研究立體與平面之間相互轉(zhuǎn)化的問題，講授正投影作圖、零件圖及裝配圖的基本知識，教學(xué)重點是培養(yǎng)學(xué)生讀圖和制圖能力。而在讀圖的過程中如何通過投影分析，想象出空間物體的形狀則是解決問題的關(guān)鍵。因此，正確、有效的讀圖方法尤為重要。

讀組合體視圖的方法和畫組合體視圖的方法的異同

長期以來，形體分析法被認(rèn)為是畫組合體視圖和讀組合體視圖的基本方法，在機械類專業(yè)各種版本的教材中經(jīng)常有這樣的敘述：組合體視圖和制圖一樣，經(jīng)常采用的方法仍然是形體分析法。在教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)該方法存在以下問題：

在邏輯上前后矛盾讀圖的目的是把投影圖上表現(xiàn)為線框和線條的二維圖形還原為三維空間形體。從閱讀線框、線條入手，依據(jù)基本投影特點，通過分析、思維、判斷等過程，將形體還原，由此可見這些線框和線條所代表的空間形體是什么，要經(jīng)過讀圖這一環(huán)節(jié)，弄清楚投影特性之后才能確定。所以，空間形體的確定是讀圖之后的結(jié)果，而不是讀圖前就知道的，把讀圖方法稱為形體分析法是不妥的。

不符合認(rèn)識的客觀規(guī)律畫組合體視圖是把復(fù)雜的組合體視為若干簡單的基本體，并將其按照基本的要求組合起來，先逐個把基本體的投影圖畫出來，再完成組合體的視圖，這個過程是由空間到平面的轉(zhuǎn)化過程，轉(zhuǎn)化的依據(jù)是投影規(guī)律和基本投影的特性。讀組合體視圖的過程是上述過程的逆過程，即由平面圖形轉(zhuǎn)化為空間形體，這個轉(zhuǎn)化過程的依據(jù)雖然也是投影規(guī)律及其基本體的投影特性，但思維方法不同，前者是由空間到平面的轉(zhuǎn)化，后者是由平面到空間的轉(zhuǎn)化，是根據(jù)已完成的投影圖，經(jīng)過深入的分析以后，依據(jù)投影特性最后確定空間形體的。由此可見，畫圖和讀圖在認(rèn)識上是互逆的過程，思維的方法和目的不同，若用同一種方法解決不同的問題，不符合認(rèn)識的客觀規(guī)律。

符合認(rèn)識客觀規(guī)律的讀圖方法——原型法

讀組合體視圖的基本方法是什么呢？筆者根據(jù)形象思維理論提出一種新的方法——原型法。

根據(jù)圖學(xué)思維特點可知，形象思維是圖形思維的主要形式，在圖學(xué)思維過程中，由視覺接受的信息均為物體或圖形的輪廓特征，而要獲得完整的信息，深刻認(rèn)識它們，則必須對整體進行分析、歸納、綜合，這是形象思維的典型過程，是從整體到部分，由表及里，由淺及深，去粗取精，去偽存真的思維過程。這個思維過程雖然也有抽象思維，但思維過程中經(jīng)分解、綜合，創(chuàng)造的是形象，最后被認(rèn)為的仍舊是形象。據(jù)此可知，讀組合體視圖時，二維圖形輸入人腦后，圖形信息被分類并與某一原型的相應(yīng)成分進行搜索匹配。當(dāng)輸入的圖形信息不足或人腦沒有完全接收輸入的信息時，常常是近似匹配。再造想象是根據(jù)圖形或詞匯的描述，在人腦中產(chǎn)生新表象的過程，這種表象可以是沒有直接感知的表象，根據(jù)原型匹配得到的是三維圖像以及二維圖像信息表達三維形體之間的關(guān)系，人腦進行再造想象形成對輸入的二維信息所表達的三維物體的綜合形象。得到三維形象后還需回溯到思維活動的原點，把所得的三維形象與輸入的二維信息進行對照檢驗，以便證實思維結(jié)果的正確性，如果二者不符合還需要再重復(fù)這一過程，直到二者完全符合為止。

筆者認(rèn)為，使用原型法讀圖可從以下幾方面入手：

看視圖，分線框從二維圖形看，組成線框的投影在空間總是代表著一個面，至于是平面還是曲面，從其他與其對應(yīng)的投影中可以得出結(jié)論，而且從投影特性中可以分析這個面是平面立體上的表面投影還是曲面立體上的投影，即把每個線框和線條的含義區(qū)分開來。

對投影，想原型按照投影規(guī)律尋找相應(yīng)線框的其他投影，根據(jù)投影分析，把點、線、面等基本元素，按照原型匹配的法則，想象出物體的原型。

畫原型，定形體把想象出的原型，用軸測圖表示出來。這時得到的原型還是原始的，要把原型與三視圖進行對照檢驗，不斷修改所得到的原型，即不斷重復(fù)以上步驟，直到原型與三視圖完全符合為止。

從認(rèn)識的角度看，原型法更多地體現(xiàn)了從特殊到一般的認(rèn)識規(guī)律，因而更容易為人們所普遍掌握和接受，這主要是由于人們認(rèn)識事物不可能一次完成，認(rèn)識的過程是循序漸進的。而且人們對于事物的描述往往受多種因素的啟發(fā)而不斷完善。原型法將模擬的手段引入讀圖的過程，這有助于解決以往讀圖中難以解決的問題。

在教學(xué)中如何運用原型法

原型法屬于記憶表象是一類客觀物體的基本成分的抽象形式，原型具有直觀性，是在感知的基礎(chǔ)上形成的，反映一類事物共有的、表面的一般形象特征。在制圖學(xué)中原型是指點、線、面、體及其綜合形式。原型是形象思維的基礎(chǔ)，掌握了一定數(shù)量的原型，才能進行有關(guān)圖學(xué)的形象思維活動，即通過分析、比較、綜合、概括得到新的思維結(jié)果。其過程是匹配某一原型，和利用已知原型想象出其他新物體形體，即原型再造的過程。因此，我們在教學(xué)中首先要向?qū)W生頭腦中輸入大量的原型。

在學(xué)生根據(jù)二維圖樣建立三維形象時，為加強空間想象的形象化描述，可以利用軸測圖作為輔助工具，幫助學(xué)生建立空間概念，把讀圖想象過程用立體感較強的軸測圖分步顯示出來，既形象又具體，再檢驗所畫軸測圖與圖樣是否相符，并不斷修改軸測圖，直至完善。我們在教學(xué)中試用了這種方法，使平面圖形和空間物體的對應(yīng)關(guān)系緊密建立起來，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生很容易理解、掌握并應(yīng)用這種讀圖方法。

筆者在教學(xué)中是這樣安排課程的：先講簡單的組合體，再講點、線、面，然后再講復(fù)雜組合體，再講軸測投影。在講軸測投影圖時，把重點放在徒手繪圖訓(xùn)練上，有了這些基礎(chǔ)之后，再進行讀圖的訓(xùn)練，這樣做有明顯的效果。筆者認(rèn)為，機械制圖主要是培養(yǎng)學(xué)生的制圖和讀圖能力，在教材的編排上應(yīng)該依次為中心以符合認(rèn)識的發(fā)展規(guī)律，合理地組織教材內(nèi)容。應(yīng)將畫法幾何的內(nèi)容穿插于制圖的內(nèi)容之中，學(xué)以致用，便于學(xué)生理解和掌握，即先從體入手，再進入到畫法幾何體系，然后再過渡到機械制圖的內(nèi)容，這樣比較理想。原型法作為讀圖的一種方法，符合思維的規(guī)律，在推進制圖教學(xué)的科學(xué)化方面必將起到積極的作用。不過，這種讀圖方法還很粗淺，有待進一步完善和深化。