小形體在機械制圖教學中的妙用

黃偉?卜民力

摘 要：小形體教學法是以研究小形體特征為基礎，整體和細節并舉的教學方法，通過構建組合體局部結構的整體形象，來降低學生讀圖難度，提高其作圖能力，從而實現提高學科教學質量的教學目標。

關鍵詞：小形體教學法 用途 效果

機械制圖是中職機械類學生的專業核心基礎課程。制圖學科所要追求的教學目標是讓每位學生都學有所成，但差不多每位任教過制圖課的專業教師都有可能會遇到這樣的學生，他想學，卻總也趕不上班里其他學習好的同學，無奈之余，往往會給自己下這樣一個結論：“我的空間思維能力不行”。誠然，對那些空間思維能力強的學生，學習制圖往往能做到事半功倍，但對那些不管怎樣努力卻收效甚微的學生，如何幫助他們擺脫學習上的困境，是擺在每位專業教師面前必須認真思考的問題。

一、造成學生空間思維能力差的原因分析

筆者認為，籠統地將制圖學得不好歸咎為空間想象能力差不夠妥當，所謂的空間想象能力差其實只是人與人之間在認知速度上的差異，教育的最終結果應是使得個體間的差異趨于一致。舉個例子，一個企業的每位員工在認知速度上存在差異，但最終所有的員工都能生產出合格的產品，這難道不是他們受教育后認知趨同的結果嗎？

布魯姆教學理論認為：占90%以上學生的能力傾向差異不過是一種學習速度上的差異，只要提供足夠的時間和適當的幫助，多數學生在學習能力、速度和動機方面的個別差異將消失。所以，要想幫助那些“落伍”的學生，關鍵在于我們選擇什么樣的教學方法。

根據筆者的體會，“空間思維能力差”可能與個人的思維習慣有關，與個人在其成長過程中的認知內容有關。那些平時對周圍事物不太關注，對物體的結構、特征不感興趣的學生，由于在腦子里庫存的“素材”較少，他的空間想象能力往往較為薄弱。還有，通常人的思維會受思維定勢的束縛，習慣用固有的思維模式去思考和處理問題。就制圖而言，有的學生在繪制三視圖時喜歡將一個視圖上所有的圖線畫完再去畫另外的視圖，這樣就割裂了形體間的相互關聯。由于缺乏對形體整體的把握，他的空間想象能力也自然“薄弱”。

據悉，小孩的搭拼圖能力往往高于成年人。因為他們能以點陣的形式來看待周圍物體，他們看事物著眼于局部，他們能通過顏色的變化、圖案特點、邊界特征等具體細節，完成構圖；而成年人更注重直觀地看待問題，把握整體概念，這樣就容易造成細節上的缺失。同樣的，人與人之間認知方式上的差異將直接導致空間想象能力上的差異。制圖課的教學是要幫助學生突破思維定勢的桎梏，想出更有效、更簡便的辦法，通過各種手段去尋找解決問題的新路徑、新方法，在教法上尋找突破口，循序漸進地培養每位學生的空間思維能力。筆者認為，小形體教學法在提高學生空間想象能力，培養學生的空間思維能力上，有較明顯的教學效果。

二、何為小形體教學法

小形體是介于教材所描述的基本體與組合體之間的過渡形體；它以基本體為基礎，兼具組合體的基本幾何特征，如具有挖孔、切角、開槽等簡單結構。

傳統的制圖課，組合體講解常用到形體分析法和線面分析法。通常我們會用補視圖、補缺線、根據立體圖畫三視圖、畫軸測圖等方法來培養學生的空間思維能力。從教學效果來看，學生經常會有漏線、視圖表達不完整、甚至無從下手等情況出現。

分析其原因，是由于我們用通常所說的形體分析法將復雜的幾何體分解成若干個基本形體時，學生受年齡的限制，理性思維不夠成熟，通過個例歸納提煉出共性認知的能力有限，這直接導致學生對組合體的形狀、組合形式、相對位置和表面連接關系等細節上的把握不能到位，從而造成實際繪圖時經常出現少虛線、面面間的交線錯誤、截交線相貫線搞混等問題。

而“小形體”只是簡單的組合體，它只是構成組合體的一個“積木”，因此不必過多關注其組合形式、相對位置和表面連接關系，它更注重個體自身結構特征的把握，更關注于細節，即先直接告訴你：這叫什么，該怎么畫，至于為什么這樣畫，到一定的階段再用投影理論去解釋。

學生讀、識圖能力的培養，是一個漸進的過程。有經驗的老師在教繪制三視圖時，通常會采用先立體再平面圖形的方法。如先在黑板上畫一個立方體，要求學生根據立體圖畫三視圖，再在此基礎上對立方體進行簡單切割，學生則修改自己所畫的三視圖，這樣，既培養了學生分析視圖的能力，又規范了學生作圖的過程。切割后的形體就是一個“小形體”，這樣的教學，有助于學生對“實物”特征的把握，至于方法介紹，可等到學生有了一定的積累后再去歸納、提煉。

對初學者來講，用形體分析法分析就好比是剛教了你筆畫怎么寫就讓你去完成一個句子；而用“小形體”教學法則是先告訴你這個叫什么字，它有什么含義，然后再讓你用所學的字去寫個句子。所以小形體教學法是一種以抓形體特征為主，通過對簡單結構的整體分析、對比，建立起常見形體的整體印象，為以后綜合分析組合體視圖提供素材的一種教學方法。

三、小形體教學法的功用

制圖課的教學，通常采用由淺入深、層層遞進的教學策略，先通過形體特點明顯的模型來建立三視圖各投影間的對應關系，讓學生建立起實物與圖形間的關聯關系。“小形體”的應用有助于對典型圖形投影規律的總結和比較，幫助學生學會區分特征線條，積累想象組合體形狀的實體素材，從而降低學生讀圖的難度。

1.有助于解決教材跨度過大的問題

中職教材選材內容的描述都較為嚴謹，出于教材連貫、完整的角度考慮，不可能在某個章節安排過多的篇幅。譬如組合體一節就存在起點高，跨度大的問題，有些學生就不能很好地適應。習得性的東西對初學者來講，沒弄通的知識點即使他課后看書復習，也很難理會其中的實質，這樣就造成了開學后一兩個月后，學生學習上出現明顯的兩極分化。

其實，制圖課作為一門理論和動手相結合的課程，比較符合學生喜歡動手型、實踐型課程的特點。教學的實踐也證明了興趣是最好的老師，是學生學習的動力。當我們的學生對本課程失去興趣時，教學就會變得十分被動。于是筆者設想，既然學生一步不能跨上臺階，那就通過“小形體”特征講解給他們增設幾個臺階，來解決教材從基本體到組合體講解上跨度大的問題，幫助學生邁過組合體視圖表達這道坎。

2.有助于更好地把握物體的形體特征

通過“小形體”讀圖分析，能有效化解學習上的難點。由于“小形體”教學法是一種抓形體特征記憶為主的教學方法，通過建立常見形體的整體印象，積累了相當的素材，現在的組合體畫圖，僅僅是對一個個“局部整體”的拼接。

在學生繪制三視圖時，一開始并不需要想象出物體整個形狀，不需要先去綜合考慮組合體的整個結構，他們要做的僅僅是通過三視圖的對應關系，尋找各視圖上一些特征明顯的線條，再在圖上找到確定這些特征線條對應各線框的位置，區分出組成組合體的各個“小形體”是什么。而細節部分表達則由學生積累的素材庫提供，在完成繪制三視圖過程中，再慢慢地去建立組合體的整個形象。

實踐中，利用“小形體”開展補圖、補線等訓練，有利于幫助學生建立起實物到圖形，圖形到實物間的聯系，培養和提高學生的空間思維能力。這樣的教學方法，對那些被認為空間想象能力差的學生，有很大的幫助，有效解決了有的學生一看到較為復雜的組合體視圖就無從下手的問題。

四、“小形體”教學法的用法介紹

以圓柱截交線應用為例：先給圓柱的截交線下個定義，圓柱被平面截割所形成的交線叫截交線。在課堂實際的教學中，筆者將截交線概念做了變化，將圓柱切直角、開方槽、挖方孔或圓柱與立方體疊加所形成的交線都稱為“截交線”，教學時只把它當成區分其他類型特征線的一個名稱。簡單地講，只要是“方的”與圓柱的交線就稱為截交線。

用“小形體”進行教學時，老師應盡量做到所用的教學用語簡潔、通俗，讓學生便于記憶，最好以順口溜或口訣的形式把線型特征描述出來。

圖1 圖2

如圖1：立體圖上標有①的位置，反映在主視圖是一個點①，由垂直線的投影特點“一點兩平線”可知，在投影為點的視圖以外的另兩個視圖，該垂直線的投影為兩直線。畫圖時，學生可能存在漏掉左視圖虛線的情況，這時候如果叫學生記住“有點的地方都有線”，按照“高平齊”的對應關系，學生就比較容易畫出左視圖的虛線①。

立體圖上的②處，是由圓柱挖方槽形成的截交線，學生在左視圖②③位置是否有線，輪廓線該怎么畫，經常會搞錯，但如果事先總結過：“截交線的存在改變原輪廓線的位置，截交線的特征線是一內凹的直線”這一特點的話，學生就能知道左視圖中②處截交線向內“凹”，③處輪廓線不保留了。

同樣，利用圖2可講述的有：①處的左視圖交線（“面和面之間有交線”）；利用 ②講述“同一圓柱面無交線”（主、左視圖中的②處）；利用③④可進一步強化視圖間的對應關系“中間的到兩邊，邊上的到中間”，即主視圖③處中間挖切，反映到左視圖③處兩邊被切割，所以無原輪廓線；同理，主視圖④處是邊上被切割，反映在左視圖④處線框的位置在中間（中心線位置）。

由此可見，只要把握住形體的特征線，學生在作圖時就能更好地將細節描述清楚。教師通過類似圖3的“小形體”組合件，可總結得出圓柱體截交線的投影特性，提煉出共性的東西。

即：只要是“方的”與圓柱的交線就是截交線，截交線的形狀是一直線，截交線的存在要改變原輪廓線的位置，所以視圖中原輪廓線不保留，表現為有截交線的地方要畫成“凹進去”。

通過“小形體”能讓學生熟練地實現從立體到圖形或者從圖形到立體間的自由轉換。這樣的講解，我覺得比用對應關系講解更直觀，學生也容易接受。

圖3

五、小形體教學法的教學實效與問題分析

利用“小形體”進行輔助教學，降低了對學生空間想象能力和綜合分析能力的要求，提高了學生學習的積極性。“小形體”教學法在高三的教學效果明顯優于高一初學階段的學生，經過高一系統性的學習，高三的學生對基本投影規律、視圖間的對應關系等都有完整的了解，這時利用“小形體”可起到歸納、比較及糾錯的作用，幫助學生提煉出共性的東西，能有效地減少和避免漏線、畫錯線、形體識別錯誤等方面的問題，對提升學習成績較有幫助。

作為一種輔助的教學手段，“小形體”教學法在實施初期，老師的工作量往往會比較大，尤其對年輕教師，有較大的壓力，其原因有以下幾點。

第一，缺少這方面的專著。現有的關于“小形體”特點分析、教學方法研究中可直接利用的教學資源很少。

第二，對教師基本功的要求較高。它要求教師既要非常熟悉畫法幾何及機械制圖相關標準，領悟教材實質，又要有熟練的作圖技巧，以便在課堂上能快速、準確地將立體展示出來。

第三，教師要有一定的經驗和積累。教師要事前預判學生可能存在的問題，設計好一些特定結構的形體，有針對性地重點進行講解，幫助學生實現從聽懂到學會的轉化。這一點對年輕教師尤為困難。

由于學生制圖能力的養成和提高是一個循序漸進的過程，不存在做幾道綜合性習題就能一通百通的方法，因此教師在實際的教學實踐中要多嘗試，多相互借鑒，找出適合自身特點和符合學情的方法，這樣才能有效地提高學科教學質量。

參考文獻：

[1]浙江省教育廳職成教教研室.機械識圖[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]王幼龍.機械制圖（機械類）第三版[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]勞動和社會保障部教材辦公室.機械制圖（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

（作者單位：海鹽縣技工學校）