智能化三面投影教辅模型设计

李俊奇 尤培圳

摘 要：本文介绍了一种基于单片机进行智能化控制的三面立体投影教辅模型。土建类专业的《建筑工程制图》课程，点线面的立体投影是识图与绘图的基础，也是后续学习相关专业课程的基础，同时也是土建类相关教学的重点和难点之一。在教学过程中，老师通过对立体的实物投影模型来讲解这些点、线和面的投影及投影规律，学生就更容易在立体的投影面上看到点线面的投影情况。从而提高了学生的学习兴趣，取得了较好的教学效果，推动了教育教学深化改革。

关键词：建筑工程制图;点线面的立体投影;智能化控制;实物模型;教育教学改革

“建筑工程制图”基础课程学习好坏，直接影响到学生以后对主干专业课的学习和职业生涯的发展。然而一部分学生学了一段时间后，觉得制图这门课比较抽象、逐渐失去了学习的热情和信心。现在我们将课程内容模型化，制造了一种基于单片机进行智能化控制的三面立体投影教辅模型，将抽象的变为具象，将难学变为易懂。以下是本次三面立体投影教辅模型设计的几个重要方面。

（1）建筑工程制图，作为培养学生空间想象能力、学习能力的基础课程，建筑模型实体模型设计是师生进行学习讨论、几何分析、等过程的重要手段。

（2）通过对建筑模型的三维立体空间几何分析，使学生对建筑实体构造得到进一步认识;通过立体模型的实体制作，进一步培养学生在建筑模型的空间思维想象的能力，建立从二维的平面投影到三维的空间立体投影的思想方法的转换。

（3）当前教学模式下对于点线面体的教学形式存在直观性差，仿真性差，学生对于理论知识转化为三维立体图形的抽象思维能力有待提高，在现实教学过程中老师很难讲明白，目前国内很少有基于智能化工程制图教辅模型的研究和成果，如果将其实现会是一次教学方式和方法的革新与创造。

综上所述，教育教学工作中应非常注意运用实体建筑模型展示来加强学生的学习能力，激发学生学习建筑工程制图课程的兴趣，把建筑模型作为三面立体投影智能化设计中一个重要的内容来看待，智能化三面立体投影设计将促进学生理论知识和空间想象能力的平衡发展。

一、如何对三面立体投影进行智能化控制

“正方体”是一个最特殊的几何形体，各棱线之间都为90 度，面与面棱与棱两两互相垂直。那么现在从“正方体”研究入手，使用单片机。设想通过单片机编程对点线面的三面立体投影进行智能化的控制，就达到了预期设想目标。同时也可以由“正方体”的投影逐步向“长方体”组合体进行推演、过渡。由特殊到一般，这样就可以做到一举两得的效果了。

二、利用“正方体”及立体投影模型培养学生空间想象力

“正方体”的三面空间投影均为正方形，即“口”字形。[2]把正方形、的投影进行其空间形体的实体展示。首先由一点投影到一个平面上，再由一条直线投影到一个平面上，最后一个立体图形投影到空间平面上，形成一个立体的点线面的空间投影。比传统的三面立体投影更加的直观性、形象性、具体性。

传统的教学模式是由“基本体”联想到“组合体”。但这对于理解能力差和缺乏空间想象能力的学生来说还是似懂非懂。而利用“正方体”进行智能化控制的三面立体投影教辅模型就可以解决传统教学的不足之处。运用实体的教辅模型更能激发学生的学习乐趣，学生对常用形体的投影进行灵活记忆、活学活用。使用实体模型进行教育教学的方法更大限度的开发学生的空间想象能力，适应学生各阶段学习发展的历程，进一步培养学生的发散性思维和创新意识。

三、将“正方体”实体放入三面立体投影模型中，以达到具象化的目的

首先，运用椴木层板制作一个45×45cm，厚5mm的三面立体投影的模型板，使用亚克力板做一个棱长为15cm的正方体实体模型。将正方体通过模型支架放置与三面立体模型投影板三维空间中心位置。通过中间正方体直接投影在模型板上能够直观的观察正方体的各个面在模型板上的投影，在教育教学过程中，老师通过这样实体投影模型的展示，学生能够更加具体而又形象地观察投影的全过程。

四、配合单片机智能化控制将枯燥的学习的过程变得有趣

在单片机中编写程序，通过一系列的程序指令控制在投影板上布设的灯带以及正方体端点处放置的激光二极管的灯光效果。把单片机和灯带等相关设备灯与实体的“正方体”投影模型进行整合，用单片机的程序对灯带和激光二极管的灯光效果进行控制，先是激光二极管的灯亮投影，然后是线和面在模型板上的直接立体投影。通过单片机实现对三面立体投影模型智能化控制。整个投影过程不同与传统板书教学方式，只需要打开开关，三面立体投影便会栩栩如生的自动展示出来。教学中直接的展示胜过传统的教课方法，更能打开学生学习思维和提高学生的空间想象能力。而实体模型配合单片机智能化控制系统将枯燥的学习的过程变得更加生动有趣。

五、結语

在智能化的点、线、面的三面立体投影教学过程中，学生通过观察立体的实物投影模型，更加清楚的了解各种点、线、面的在立体面投影后的实物形状和位置特征。在后续建筑识图教学中，运用此模型来讲解，化抽象为具体，从感性认识到理性认识、从投影到实物，实现从“三维—二维—三维”的空间转换。提高学习兴趣，增强学习自信，逐步培养空间想象力，提高课堂的教学效果，创新教学模式，推动教学方式的变革，促进新型化教育教学的深入发展。[3]

参考文献：

[1]杨新田.基于长方体的点线面投影教学方法探析[J].中国科技信息，2011（24）：222-223.

[2]刘振奋.略谈“长方体”在“建筑制图”教学中的运用[J].中国电力教育，2010（32）：90-91.

[3]刘良瑞.基于实物模型的点、线、面投影教学探析[J].湖北农机化，2018（9）：20-21.