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读图能力的培养是工程制图课教学的基本任务之一。一个工程技术人员的读图能力对其工作与工作能力的提高有着决定性作用。所谓的读图就是根据视图想象出它所表达物体的形状、结构的过程。它要求学生从二维平面考虑问题到建立起三维空间进行分析思考,组合体视图的识读是读图教学的重要一环。快速而准确的读图需从三个方面进行学习与训练。首先是制图知识的储备,其次是掌握正确有效的读图方法,事半功倍;再次是多实践勤思考,通过读图实践,不断总结经验进而提高读图能力,丰富空间想象能力。
一、构建合理而完备的基础知识
知识结构的构建需从制图的基本知识、几何元素的投影、基本体的投影、截交线与相贯线等四个方面加以完善。
1. 制图基本知识
工程图样是设计、制造、检验仪器和设备的重要技术资料。正确绘制工程图样,遵照的是国家标准的各项规定,同样在读图时也要掌握相关的标准作为读图的依据。在制图基本知识涉及的相关内容中,首先要明确各种不同形式和不同粗细的线分别表示的不同意义和用途。这样我们在面对繁多的工程图线时才能有主次、有重点地进行分类读图;其次是要熟悉不同行业的制图规范与标准,以促进和提高读图的速度与质量。
2. 熟练掌握几何元素的投影规律
点、直线、平面是构成物体的基本几何元素,掌握它们的投影理论及作图方法,有助于提高对物体投影的分析和空间想象能力,以解决复杂物体画图及读图中问题。牢固掌握不同几何元素的投影特征与规律的要领是在理解概念的基础上,运用物体的投影特性、真实性、积聚性、类似收缩性对不同位置的点、线、面的投影规律逐一进行由一般到理论的总结升华。
3. 有意识储备基本体的投影特征
大部分物体都可以看成是由一些形状规则且简单的形体组成,这样的形体我们称其为基本体。因此掌握基本体的投影特征是读图的基础。可以说不同基本体的投影特征是我们读图时需要加工的原材料。我们所研究的基本体以常见的柱体、锥体、台体和球体为主。
柱体: 其投影特征是一投影为反映物体底面形状特征,其余两投影为矩形线框。底面是几边形,该基本体就是几棱柱。圆柱体及组合柱体也同样具有这一投影特征,即一面投影为反映底面形状特征的圆及组合线框,其他两面投影为矩形线框。通常给出基本体的两个投影(其中一个反映底面实形)。
锥体:锥体的投影特征是一个投影为反映实形,另外两投影为三角形线框。棱锥与圆锥的区别主要在于底面投影特征不同,前者是多边形,后者为圆。读图时可利用上述投影特征,从其中一投影所具有的三角形轮廓来初步确定为锥体,再看其另一投影形状进一步确定是圆锥还是棱锥,是几棱锥的最后判断。
台体:台体是由锥体被平行底面的平面截断后所形成的。因此台体的投影特征为一投影为反映底面实形的大线框套小线框,另两投影为梯形。至于圆台与棱台的区分与判定类似于锥体。
球体: 球体的三个投影都具有圆的特征。在学习中要注意,这三个圆代表的意义不同。在组合体中通常出现的不是以整个圆球作为参与对象的,而是以圆球的切割形式出现。因此在球体投影特征的掌握上需要落实半个、1/4球体及熟悉不同切割方式的球体投影特征。
4. 熟悉不同形体截交线与相贯线视图特征
在学习截交线和相贯线的投影时,我们已经掌握了棱柱、圆柱、圆锥、圆球的截交线和相贯线投影的基本形式,运用这些投影特征可以帮助我们读图时想象形体的形状和结构。
二、采用“三清”读图法具有事半功倍效果
“形体分析法”和“线面分析法”是画图与读图的基本思维方法,在画图时要将物体分解为单个的面(或线)或基本体,单独进行考察,考察它们的几何性质、形状与投影面的相互位置关系及投影图,这是分析的过程。然后再把单个的分析综合起来,画出整个物体的视图。读图是画图的反向思维过程,其方法与画图是相同的。读图的基本方法为形体分析法,遇到难点辅助以线面分析法。
1. 形体分析法的三步走战略
形体分析法读图是以基本体为读图单元,将组合体视图分解为若干简单线框,然后判断各线框所表达的基本体形状,再根据各部分的相对位置及组合关系综合想象出整体形状的一种读图方法。形体分析的关键是做到三清:组成部分清、相对位置清、组合形式清。要做到“三清”必须逐步顺序完成三步走过程。
识视图,分部分。从认识视图出发初步建立图物关系,一般从结构简单的视图出发,根据视图线框的组成特点从上到下或从前到后亦或从左到右的规律进行分解视图。
对投影,想形状。对投影的实质是找对应视图,以确定组合体的每一部分所对应的每一组视图。
综合想整体。运用物体与视图的位置对应关系,将各组成部分“合”为一个整体的过程。综合的过程主要是处理各基本体所处在彼此的上下左右前后六个方位的相对位置,同时还要明确各组成部分之间的组合关系是叠加还是切割。
2. 深度而灵活的线面分析法
线面分析法读图是以线面为读图单元,一个面一个面地去分析,其一般不独立使用。它是针对形体分析法解決不了的读图问题而采取的一种行之有效的辅助方法。其具体方法是,根据视图上的线及线框用对线条找投影的方法找出它们的对应投影,再利用线面投影特性,分析该线面的形状和空间位置,从而综合想象得出该部分的空间形状。
三、基于反复实践的想象能力再培养
想象力是十分重要的,读图和画图需要有丰富的空间想象能力。想象能力的培养可以分两部进行,第一步为训练想象能力的初级阶段,就是根据预定的图形去建立已经见过的形象,可以利用带图形的积木式模型反复练习,或是发给学生一定数量的木模和相对应的图形,引导学生去对照着看和想它们相互的对应、转化关系;第二步是训练想象能力的高级阶段,主要是培养创造想象能力,就是只根据给定的图形去建立未见过的新形象的一种能力,这就要通过大量只给图,而由图想物的训练,必须通过大量的由物看图,由图想物,这样不断的从二维到三维再从三维到二维反复训练,来培养学生丰富的创造性想象能力。
总之,读图就是根据别人以视图的形式描述物体。读图的过程就是一种再造想象、形成真实再造想象的过程。提升学生读图能力主要途径有三:一是对视图形成原理、方法、规律有深刻的了解;二是有较多的立体对象的感性储备;三是有一定思维能力。
(山西水利职业技术学院)
一、构建合理而完备的基础知识
知识结构的构建需从制图的基本知识、几何元素的投影、基本体的投影、截交线与相贯线等四个方面加以完善。
1. 制图基本知识
工程图样是设计、制造、检验仪器和设备的重要技术资料。正确绘制工程图样,遵照的是国家标准的各项规定,同样在读图时也要掌握相关的标准作为读图的依据。在制图基本知识涉及的相关内容中,首先要明确各种不同形式和不同粗细的线分别表示的不同意义和用途。这样我们在面对繁多的工程图线时才能有主次、有重点地进行分类读图;其次是要熟悉不同行业的制图规范与标准,以促进和提高读图的速度与质量。
2. 熟练掌握几何元素的投影规律
点、直线、平面是构成物体的基本几何元素,掌握它们的投影理论及作图方法,有助于提高对物体投影的分析和空间想象能力,以解决复杂物体画图及读图中问题。牢固掌握不同几何元素的投影特征与规律的要领是在理解概念的基础上,运用物体的投影特性、真实性、积聚性、类似收缩性对不同位置的点、线、面的投影规律逐一进行由一般到理论的总结升华。
3. 有意识储备基本体的投影特征
大部分物体都可以看成是由一些形状规则且简单的形体组成,这样的形体我们称其为基本体。因此掌握基本体的投影特征是读图的基础。可以说不同基本体的投影特征是我们读图时需要加工的原材料。我们所研究的基本体以常见的柱体、锥体、台体和球体为主。
柱体: 其投影特征是一投影为反映物体底面形状特征,其余两投影为矩形线框。底面是几边形,该基本体就是几棱柱。圆柱体及组合柱体也同样具有这一投影特征,即一面投影为反映底面形状特征的圆及组合线框,其他两面投影为矩形线框。通常给出基本体的两个投影(其中一个反映底面实形)。
锥体:锥体的投影特征是一个投影为反映实形,另外两投影为三角形线框。棱锥与圆锥的区别主要在于底面投影特征不同,前者是多边形,后者为圆。读图时可利用上述投影特征,从其中一投影所具有的三角形轮廓来初步确定为锥体,再看其另一投影形状进一步确定是圆锥还是棱锥,是几棱锥的最后判断。
台体:台体是由锥体被平行底面的平面截断后所形成的。因此台体的投影特征为一投影为反映底面实形的大线框套小线框,另两投影为梯形。至于圆台与棱台的区分与判定类似于锥体。
球体: 球体的三个投影都具有圆的特征。在学习中要注意,这三个圆代表的意义不同。在组合体中通常出现的不是以整个圆球作为参与对象的,而是以圆球的切割形式出现。因此在球体投影特征的掌握上需要落实半个、1/4球体及熟悉不同切割方式的球体投影特征。
4. 熟悉不同形体截交线与相贯线视图特征
在学习截交线和相贯线的投影时,我们已经掌握了棱柱、圆柱、圆锥、圆球的截交线和相贯线投影的基本形式,运用这些投影特征可以帮助我们读图时想象形体的形状和结构。
二、采用“三清”读图法具有事半功倍效果
“形体分析法”和“线面分析法”是画图与读图的基本思维方法,在画图时要将物体分解为单个的面(或线)或基本体,单独进行考察,考察它们的几何性质、形状与投影面的相互位置关系及投影图,这是分析的过程。然后再把单个的分析综合起来,画出整个物体的视图。读图是画图的反向思维过程,其方法与画图是相同的。读图的基本方法为形体分析法,遇到难点辅助以线面分析法。
1. 形体分析法的三步走战略
形体分析法读图是以基本体为读图单元,将组合体视图分解为若干简单线框,然后判断各线框所表达的基本体形状,再根据各部分的相对位置及组合关系综合想象出整体形状的一种读图方法。形体分析的关键是做到三清:组成部分清、相对位置清、组合形式清。要做到“三清”必须逐步顺序完成三步走过程。
识视图,分部分。从认识视图出发初步建立图物关系,一般从结构简单的视图出发,根据视图线框的组成特点从上到下或从前到后亦或从左到右的规律进行分解视图。
对投影,想形状。对投影的实质是找对应视图,以确定组合体的每一部分所对应的每一组视图。
综合想整体。运用物体与视图的位置对应关系,将各组成部分“合”为一个整体的过程。综合的过程主要是处理各基本体所处在彼此的上下左右前后六个方位的相对位置,同时还要明确各组成部分之间的组合关系是叠加还是切割。
2. 深度而灵活的线面分析法
线面分析法读图是以线面为读图单元,一个面一个面地去分析,其一般不独立使用。它是针对形体分析法解決不了的读图问题而采取的一种行之有效的辅助方法。其具体方法是,根据视图上的线及线框用对线条找投影的方法找出它们的对应投影,再利用线面投影特性,分析该线面的形状和空间位置,从而综合想象得出该部分的空间形状。
三、基于反复实践的想象能力再培养
想象力是十分重要的,读图和画图需要有丰富的空间想象能力。想象能力的培养可以分两部进行,第一步为训练想象能力的初级阶段,就是根据预定的图形去建立已经见过的形象,可以利用带图形的积木式模型反复练习,或是发给学生一定数量的木模和相对应的图形,引导学生去对照着看和想它们相互的对应、转化关系;第二步是训练想象能力的高级阶段,主要是培养创造想象能力,就是只根据给定的图形去建立未见过的新形象的一种能力,这就要通过大量只给图,而由图想物的训练,必须通过大量的由物看图,由图想物,这样不断的从二维到三维再从三维到二维反复训练,来培养学生丰富的创造性想象能力。
总之,读图就是根据别人以视图的形式描述物体。读图的过程就是一种再造想象、形成真实再造想象的过程。提升学生读图能力主要途径有三:一是对视图形成原理、方法、规律有深刻的了解;二是有较多的立体对象的感性储备;三是有一定思维能力。
(山西水利职业技术学院)