談“先行組織者”策略在《機械制圖》教學中的應用

摘要：教學的基本策略就是為學生搭建由已知通向未知的橋梁，使學生順利獲得新知識。“先行組織者”策略就起這種作用。在《機械制圖》教學中，可以利用計算機繪圖、新穎別致的實際問題、類比（或對比）對象、制圖實驗以及數學知識等作為“先行組織者”來組織教學。

關鍵詞：機械制圖；先行組織者；三視圖

教學的一般策略是循序漸進，由已知領域通過相關知識作引導擴展到未知領域。“先行組織者”就是在正式的學習材料出現之前呈現，利用適當相關的、清晰的和穩定的引導材料作為促進學習和防止干擾的有效策略，并認為原有的適用觀念是學習新知識的關鍵。“先行組織者”最先由美國教育心理學家奧蘇伯爾（David P. Ausubel）提出，它使學習的新材料與學習者認知結構內的原有知識密切聯系起來，同時使學習的新材料更一般、更概括，并使它們同時起著由已知通向未知的溝通作用及整合或重組新知識的作用。

《機械制圖》課程不但要求學生具備一定的數學基礎知識，而且需要有一定的空間想象能力。而這恰恰是中職學生的薄弱之處。經過實踐探索，我們發現利用“先行組織者”策略組織教學可以有效地突破這個難點，收到良好的教學效果。

一般而言，教學中設計的“先行組織者”可以有不同的形式，但其目的都是為了順應學生的認知結構，使之易于同化新材料，掌握新知識。在中職《機械制圖》課程教學中，“先行組織者”可以是計算機繪圖課件、一個實際問題、一個制圖實驗、一種類比（或對比）對象或幾何知識等。

以計算機繪圖為“先行組織者”

近幾年來，中職學校學生的入學成績普遍較低，數學基礎較差，部分學生學習積極性不高，學習復雜的繪圖方法、繪圖技巧困難較大。因此，在中職學校《機械制圖》課程教學中，教師選取與所授內容相關的、用手工操作難以完成的制圖問題，利用計算機繪圖軟件進行引導，可以對學生學習相關的制圖知識起到橋梁作用，也是學生樂于接受的形式。

案例1：用ARRAY（陣列）命令繪制五星紅旗圖案。教師可先將做好的五星紅旗圖案的文件打開，讓學生感知計算機繪圖功能的神奇，從而吸引學生的注意力和調動學習興趣，使他們產生學會作圖方法的欲望，并激活他們的思維。與此同時，教師向學生提出問題：四顆小五角星是怎樣作出來的？并讓學生動手嘗試作出來。最后，教師總結，并向學生介紹四顆小五角星是通過陣列的方法作出來的，再讓學生通過多媒體觀看作圖步驟，并要求學生重做一次。之后要求學生用CAD軟件繪制毛坯聯合圖，并簡化零件圖及簡化毛坯圖。

學生練習：用CAXA電子圖板98繪圖軟件繪制摩擦片圖。

以新穎別致的實際問題為“先行組織者”

機械制圖知識在生產和生活中有廣泛的應用，《機械制圖》課程主要是培養學生的空間思維能力、分析能力、圖形表達能力。《機械制圖》課程中有很多概念、法則、原理都來源于實踐，與日常生產和生活有密切的聯系，但中職學生學習純理論內容困難較大。因此，可以選取一些生產生活中常見的實際例子作為鋪墊來引導學生學習機械制圖知識。這樣，既可以激發學生學習的興趣和動機，又符合學生從實踐到理論、從感性知識到理性知識的認知規律。

案例2：畫螺栓的三視圖

已知一個螺栓是由正六棱柱和圓柱構成的組合體，如圖1，畫出它的三視圖。

分析：該物體是由一個底面為正六棱柱和一個圓柱組合而成的，主視圖反映六棱柱的三個側面和圓柱側面，左（側）視圖反映六棱柱的兩個側面和圓柱側面，俯視圖反映該物體投影后是一個正六邊形和一個圓（中心重合），它的三視圖為圖2所示。

從圖1、圖2可以看出，圓柱與下面棱柱的分界線是主視圖中的線段a′b′、左視圖中的線段c″d″以及俯視圖中的圓。

其中特別要注意體現“長對正、高平齊、寬相等”的投影原則。長對正，即主視圖和俯視圖在左右方向應對正；高平齊，即主視圖和左視圖在上下方向應平齊；寬相等，即俯視圖和左視圖在前后方向的寬度應相等。

評注：在中職學校《機械制圖》課程中所接觸的幾何體大多數是由一些簡單的幾何體組合而成的，因此在繪制它們的三視圖時，必須先分析它的基本結構，也就是說要分析它是由哪幾種簡單的幾何體組合而成的，再由各簡單幾何體的三視圖合成簡單組合體的三視圖。在分析結構時，可以由上到下分析，也可以從左到右或者從外到內分析。在繪制三視圖時，還應注意組合體表面的交線是它們的分界線，分界線和可見輪廓線都應用粗實線畫出。與此同時，教師也可以向學生進行視圖畫法演示。

以類比（或對比）對象為“先行組織者”

如果要學習的新材料與學科知識體系中某些已經學到的內容有相似之處，也就是說學生的認知結構中已經具有了同化新知識的適當觀念的時候，就應該將這些已經學到的內容作為“先行組織者”呈現出來，并與要學習的新材料進行比較或類比，這樣的學習方式就顯得自然、和諧，學習的深刻性就會增強，學習效率也會大大提高。

案例3：由三視圖還原成實物圖

根據三視圖（a）、（b）（如圖3所示）想象物體原形，并畫出物體的實物草圖。

分析：（1）由三視圖3（a）可看出，這個物體是由一個圓柱和一個正四棱柱組合而成，圓柱的下底面圓和正四棱柱的上底面正方形內切，它的實物草圖為圖4（a）。（2）由三視圖3（b）可知，該物體下部分是一個長方體，上部分的表面是兩個等腰梯形和兩個等腰三角形，它的實物草圖為圖4（b）。

評注：從上面的例子不難看出，學習了三視圖后，已知物體三視圖中的兩個還不能完全確定物體的原形，一般說來，必須補充另一個視圖。由于一個視圖不能確定物體的真實形狀和組合體的基本體間的相對位置，因此，在《機械制圖》課程教學中將三視圖還原成實物圖必須將有關視圖聯系起來看，還原成實物圖后應再用三視圖來仔細地進行檢驗。

以制圖實驗為“先行組織者”

《機械制圖》課程教學中的制圖實驗就是讓學生通過觀察演示，動手操作，獲得對制圖原理、方法、結論等的感性認識，再通過加工上升為理性認識，因此屬于一種學生在教師的啟發和引導下對教學發現過程的體驗。顯然，制圖實驗在概念引入教學中是一種詮釋未知、啟迪知識的有力武器。

案例4：“變化形體看圖”實驗

“變化形體看圖”就是在畫完某形體的三視圖后，改變該形體的某視圖，引導學生思考想象出另外兩種視圖的形狀。它是有效培養學生空間想象能力的重要一環，而且容易被學生接受。因此，采用變化形體看圖教學，不僅使一道例題變成了多道例題，解決了大量相關的問題，達到了舉一反三、深層次理解和靈活運用所學知識的目的，而且順應了思維發展規律，促進了學生抽象思維能力的發展。具體示例見如下圖表。

圓柱體平面截割變化形體圖表

通過分析、提問等手段，使問題逐層深入，在形體變化中讓學生充分發揮想象力。用概念的形式進行思維，構筑學科要素，實踐證明效果很好。

以數學知識為“先行組織者”

機械制圖要運用很多數學知識，尤其是運用對稱原理和正投影原理。因此，在教學中，應有意識地以數學知識為“先行組織者”來組織教學，促進知識的正遷移，激發學生學習的興趣和積極性，同時在教學中滲透實物投影分析法。

實物投影分析法就是在對課題的主要內容及所涉及的實物進行簡述后拿出實物，按一定的位置擺放好，讓學生按正投影的原理分析實物在各個投影面上的投影。在實物投影分析中，教師要引導學生運用正投影的原理思考，想象出實物三視圖并讓學生口述，然后利用掛圖或多媒體工具將實物的三視圖呈現在學生眼前，驗證學生想象得是否正確。實物與圖形對照，想象與圖形吻合，不但使學生印象深刻，記憶牢固，而且還能激發學生的學習積極性，培養學生的自信心。

“先行組織者”教學策略的實質是通過師生之間的交流活動，使學生的認知結構自然地由已知發展到未知，從而使得認知結構漸進分化與融會貫通的一種行之有效的教學方法。它作為課堂教學的基本策略，省時高效又有助于正遷移的發生，符合中職學生的認知規律。因此，教師在教學中要根據中職學生及《機械制圖》教材的特點，對教材進行適當的調整、補充或重新組合，選取適合中職學生的教學策略來組織課堂教學，從而取得更好的教學效果。

參考文獻：

[1]魯獻蓉.數學概念學習與“先行組織者”[J].寧波大學學報（教育科學版），2000，（1）.

作者簡介：

丁云峰（1975—），男，湖南沅陵人，廣東省佛山市順德區容桂職業技術學校中學一級教師，主要從事中學機電教學工作。