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基于实践性的三面视图形成教学

  
  为了更好地适应中等职业学校机械类专业的教学要求,力求给学生营造一个更加直观的认知环境,笔者在使用全国中等职业技术学校机械类通用教材《机械制图》(第五版)的教学过程中,针对第二章正投影作图基础的内容,以实验课的形式组织教学取得良好效果,也为拓展本门课的教学提供了一个良好的案例。
  一、对本章知识重要性的认识
  1.本章知识是为学生学好本课程打基础的,它是培养学生空间思维和想象能力的起点。
  2.投影和作图方法是本章的重点,而认识投影规律则是重点之中的重点。
  3.点、线、面和基本形体的投影是本章研究的对象。点是基础,线是关键,面是重点,形体是归宿。
  4.空间思维和想象能力两者的关系,空间思维是想象能力形成的基础。本章通过实验的形式帮助学生建立空间思维。
  二、本章知识教学设计
  为了突出实践的认知规律,本章知识的教学设计是这样的:笔者将投影法概述、三面视图的形成及其投影规律、基本体的投影作用和点、直线、平面的投影等章节总成一个模块,变为两组实验。实验一:点的投影、直线的投影、平面的投影;实验二:基本体(正四面体、圆柱体、圆锥体、正三棱锥)的投影。在整个实验过程中,对投影规律的探究贯穿始终,并辅助草图完成教学任务。
  三、教学的组织形式
  1.以引导课文指导学生实验。
  2.以分组形式形成小组探究式学习的氛围。
  3.以边实验边绘制草图,最后归纳总结规律的过程完成学习任务。
  四、教学模型的建立
  1.三维空间的建立:本次教学建立的三维空间是由正后平面、右侧平面和水平面组成。实物为一个六面体纸箱去除掉前面、左侧平面和顶面等三部分后所剩下的三个面,如图一所示。
  2.点、线、面的模型:(小组自行建立)
  3.基本体模型:正四面体、圆柱体、圆锥体、正三棱锥(小组自行建立)
  五、辅助用具
  1.中间带有透射孔的细筛网,如图二所示。(图二)带有透射孔的细筛网
  2.一定数量的细线绳、长尾夹、白纸和铅笔、透明胶。
  六、投影物体的安装(如图三所示)
  在实验过程中,线的位置调节、面的位置调节或是调正基本体可通过调节各悬挂线绳的长短和改变悬挂网孔位置予以完成。
  七、实验步骤
  1.先完成实验一,再做实验二。
  2.选择投射光线并按照由前向后向正面投射、由左向右向侧面投射、由上向下向水平面投射的顺序依次投射投影物体。
  3.按照向正面投射、向右侧面投射、向水平面投射的顺序依次用铅笔在投影面的白纸上绘制四出投影的草图。
  4.小组讨论,进行点、线、面投影的分析。
  (1)将三维空间模型展开,如图四所示。
  (2)将点、线、面和基本体的投影草图按照正面投影、水平投影和侧面投影的情况正确放置在展开的三维空间模型的三个投影面上。
  然后,分析长、宽、高的对应关系,
  如图五所示。
  八、各小组实验的完成情况
  第一组:选择正午的太阳光线作为投射光线,两个实验均只完成了水平投影,而正面投影和侧面投影没能完成。
  第二组:选择烛光作为投射光线,两个实验基本完成。
  第三组:选择手电筒的光线作为投射光线,两个实验均完成。
  九、小组对实验结果分析
  第一组的同学对实验的结果分析后得出本组结论:物体上平行于水平投影面的平面,其投影反映了实形;物体上垂直于水平投影面的平面,其投影积聚成了一条直线;垂直于水平投影面的直线,其投影积聚成了一点;物体上倾斜于水平投影面的平面,其投影与原图形相类似,而倾斜于水平投影面的直线,其投影要比实长短,实验结果符合正投影法中实形性、积聚性和类似性。不足之处,小组成员还没能想出解决太阳光线从左向右和从前向后的投射的办法,没能完成正面投影和侧面投影的草图绘制。
  第二组的同学认为,他们选择烛光作为投射光线,操作方便,实验进度快,但对正三棱锥的投影时三个投影面的投影都不能反映出物体的实形,可能是用白板纸建立模型的思路不对。另外,对其他投影物体的三个投影面的投影进行分析后发现都比实物的尺寸大,其原因成为了小组成员争论的焦点。
  第三组的同学认为,他们选择手电筒照射光线作为投射光线也同样存在了第二组的问题,投影都比实物的尺寸大。另外,他们在对正三棱锥模型投影时,在第一次用白板纸建立模型的投影实验失败之后,集思广义,改用细铁线绕制建模而解决了问题。
  十、教师的总结评述及要求
  1.笔者充分肯定了各组同学通过实验发现问题、分析问题和解决问题的能力。比如,第一组同学对在生活中的平行光线观察是仔细的,实验所用投射光线选择正午太阳光线是正确的;第二组和第三组的同学分析问题比较全面,发现了实验结果与真实物体的误差问题。尤其需要肯定的是,第三组的同学能够集思广义解决实验中遇到的问题。
  2.笔者分析了各组实验结果。第一组同学之所以能够得出正确的结论,关键是正确选择了投射光线,太阳光线为无穷远时就可以近似地看成平行光线,而这种光线正是平行投影法所需要的投射线;选择正午阳光,这时阳光正好垂直照射大地,符合正投影法的要求。第二组和第三组的实验结果之所以出现投影都比实物尺寸大的问题,是由于在选择投射光线时不正确,烛光和手电筒的光线属于点光源发出的光,用来投射物体自然是出现了投影比实物大的情况。其实,第二、第三组同学的实验是误把中心投影法当做了平行投影法。
  3.笔者指出平行投影法和正投影法的用途。由于正投影法具有实形性、积聚性和类似性的基本特性,符合机械图样的绘制要求,所以被广泛运用在工程图样中;而中心投影法与人的视觉习惯相符,因而被广泛用作绘制建筑、机械产品等方面的效果图,这样的图形立体感强。
  4.笔者提出共同帮助第一组同学完成实验的设想。在笔者的提示下,三个小组的同学为利用正午太阳光线投射物体得到正面投影、水平投影和侧面投影的问题而群策群力,最终得出了以下的解决方案。
  (1)思路:在正午阳光垂直照射这一条件不变的情况下,通过转换物体的被投影面来获得物体的正面投影、水平投影和侧面投影。(2)方法:将三块带有透射孔的细筛网组合成如图六所示的投射物体悬挂架,并用细线绳在物体的前后、左右和上下方位拉扯定位。
  (3)操作:按照向正面投影、向水平面投影和向侧面投影的顺序依图所示调转投射物体悬挂架的放置,完成被投射物体各面的投影并绘制出投影草图。
  (图六)转换物体被投影面得到正面、水平、侧面投影的方法
  十一、对实践性教学的思考
  在平时的教学中教师有感专业基础课难教的莫过于《机械制图》,原因是学好这门课对学生的空间思维和想象能力提出了较高要求。为此,笔者在教学实践中也有这样的思考,是教师没教好,还是学生没学好?这里暂且不去讨论。笔者仅从知识的认识规律去谈谈个人的教学体会:事物规律的探寻都要经过一个从实践到理论再实践再到理论的过程,而且有些规律的把握是要如此往复循环很多次,越是抽象的事物往往它的实践性也是越强的。面对中等职业学校的学生而言,也许他(她)们缺少对抽象知识的理解能力,但并不缺乏对直观现象的发现能力。据此,作为教师就要善于进行教学设计,让学生多一些动手实践的机会,以便给学生多一些的发现和认知,教师形成了去抽象为直观的教学理念无疑对帮助学生逐步提高想象能力是有益的,它会不断地给学生注入学习的动力,增强学生的信心。其实,在《机械制图》这门课的教学中,还有许多可挖掘的实践性的教学内容。
  

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