小形體在機(jī)械制圖教學(xué)中的妙用

黃偉?卜民力

摘 要：小形體教學(xué)法是以研究小形體特征為基礎(chǔ)，整體和細(xì)節(jié)并舉的教學(xué)方法，通過(guò)構(gòu)建組合體局部結(jié)構(gòu)的整體形象，來(lái)降低學(xué)生讀圖難度，提高其作圖能力，從而實(shí)現(xiàn)提高學(xué)科教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：小形體教學(xué)法 用途 效果

機(jī)械制圖是中職機(jī)械類學(xué)生的專業(yè)核心基礎(chǔ)課程。制圖學(xué)科所要追求的教學(xué)目標(biāo)是讓每位學(xué)生都學(xué)有所成，但差不多每位任教過(guò)制圖課的專業(yè)教師都有可能會(huì)遇到這樣的學(xué)生，他想學(xué)，卻總也趕不上班里其他學(xué)習(xí)好的同學(xué)，無(wú)奈之余，往往會(huì)給自己下這樣一個(gè)結(jié)論：“我的空間思維能力不行”。誠(chéng)然，對(duì)那些空間思維能力強(qiáng)的學(xué)生，學(xué)習(xí)制圖往往能做到事半功倍，但對(duì)那些不管怎樣努力卻收效甚微的學(xué)生，如何幫助他們擺脫學(xué)習(xí)上的困境，是擺在每位專業(yè)教師面前必須認(rèn)真思考的問題。

一、造成學(xué)生空間思維能力差的原因分析

筆者認(rèn)為，籠統(tǒng)地將制圖學(xué)得不好歸咎為空間想象能力差不夠妥當(dāng)，所謂的空間想象能力差其實(shí)只是人與人之間在認(rèn)知速度上的差異，教育的最終結(jié)果應(yīng)是使得個(gè)體間的差異趨于一致。舉個(gè)例子，一個(gè)企業(yè)的每位員工在認(rèn)知速度上存在差異，但最終所有的員工都能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，這難道不是他們受教育后認(rèn)知趨同的結(jié)果嗎？

布魯姆教學(xué)理論認(rèn)為：占90%以上學(xué)生的能力傾向差異不過(guò)是一種學(xué)習(xí)速度上的差異，只要提供足夠的時(shí)間和適當(dāng)?shù)膸椭鄶?shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、速度和動(dòng)機(jī)方面的個(gè)別差異將消失。所以，要想幫助那些“落伍”的學(xué)生，關(guān)鍵在于我們選擇什么樣的教學(xué)方法。

根據(jù)筆者的體會(huì)，“空間思維能力差”可能與個(gè)人的思維習(xí)慣有關(guān)，與個(gè)人在其成長(zhǎng)過(guò)程中的認(rèn)知內(nèi)容有關(guān)。那些平時(shí)對(duì)周圍事物不太關(guān)注，對(duì)物體的結(jié)構(gòu)、特征不感興趣的學(xué)生，由于在腦子里庫(kù)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(huì)受思維定勢(shì)的束縛，習(xí)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(xué)生在繪制三視圖時(shí)喜歡將一個(gè)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(guān)聯(lián)。由于缺乏對(duì)形體整體的把握，他的空間想象能力也自然“薄弱”。

據(jù)悉，小孩的搭拼圖能力往往高于成年人。因?yàn)樗麄兡芤渣c(diǎn)陣的形式來(lái)看待周圍物體，他們看事物著眼于局部，他們能通過(guò)顏色的變化、圖案特點(diǎn)、邊界特征等具體細(xì)節(jié)，完成構(gòu)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(xì)節(jié)上的缺失。同樣的，人與人之間認(rèn)知方式上的差異將直接導(dǎo)致空間想象能力上的差異。制圖課的教學(xué)是要幫助學(xué)生突破思維定勢(shì)的桎梏，想出更有效、更簡(jiǎn)便的辦法，通過(guò)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(jìn)地培養(yǎng)每位學(xué)生的空間思維能力。筆者認(rèn)為，小形體教學(xué)法在提高學(xué)生空間想象能力，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力上，有較明顯的教學(xué)效果。

二、何為小形體教學(xué)法

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

傳統(tǒng)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(huì)用補(bǔ)視圖、補(bǔ)缺線、根據(jù)立體圖畫三視圖、畫軸測(cè)圖等方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。從教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)生經(jīng)常會(huì)有漏線、視圖表達(dá)不完整、甚至無(wú)從下手等情況出現(xiàn)。

分析其原因，是由于我們用通常所說(shuō)的形體分析法將復(fù)雜的幾何體分解成若干個(gè)基本形體時(shí)，學(xué)生受年齡的限制，理性思維不夠成熟，通過(guò)個(gè)例歸納提煉出共性認(rèn)知的能力有限，這直接導(dǎo)致學(xué)生對(duì)組合體的形狀、組合形式、相對(duì)位置和表面連接關(guān)系等細(xì)節(jié)上的把握不能到位，從而造成實(shí)際繪圖時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)少虛線、面面間的交線錯(cuò)誤、截交線相貫線搞混等問題。

而“小形體”只是簡(jiǎn)單的組合體，它只是構(gòu)成組合體的一個(gè)“積木”，因此不必過(guò)多關(guān)注其組合形式、相對(duì)位置和表面連接關(guān)系，它更注重個(gè)體自身結(jié)構(gòu)特征的把握，更關(guān)注于細(xì)節(jié)，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(xué)生讀、識(shí)圖能力的培養(yǎng)，是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。有經(jīng)驗(yàn)的老師在教繪制三視圖時(shí)，通常會(huì)采用先立體再平面圖形的方法。如先在黑板上畫一個(gè)立方體，要求學(xué)生根據(jù)立體圖畫三視圖，再在此基礎(chǔ)上對(duì)立方體進(jìn)行簡(jiǎn)單切割，學(xué)生則修改自己所畫的三視圖，這樣，既培養(yǎng)了學(xué)生分析視圖的能力，又規(guī)范了學(xué)生作圖的過(guò)程。切割后的形體就是一個(gè)“小形體”，這樣的教學(xué)，有助于學(xué)生對(duì)“實(shí)物”特征的把握，至于方法介紹，可等到學(xué)生有了一定的積累后再去歸納、提煉。

對(duì)初學(xué)者來(lái)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(gè)句子；而用“小形體”教學(xué)法則是先告訴你這個(gè)叫什么字，它有什么含義，然后再讓你用所學(xué)的字去寫個(gè)句子。所以小形體教學(xué)法是一種以抓形體特征為主，通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的整體分析、對(duì)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(xué)方法。

三、小形體教學(xué)法的功用

制圖課的教學(xué)，通常采用由淺入深、層層遞進(jìn)的教學(xué)策略，先通過(guò)形體特點(diǎn)明顯的模型來(lái)建立三視圖各投影間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，讓學(xué)生建立起實(shí)物與圖形間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。“小形體”的應(yīng)用有助于對(duì)典型圖形投影規(guī)律的總結(jié)和比較，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)區(qū)分特征線條，積累想象組合體形狀的實(shí)體素材，從而降低學(xué)生讀圖的難度。

1.有助于解決教材跨度過(guò)大的問題

中職教材選材內(nèi)容的描述都較為嚴(yán)謹(jǐn)，出于教材連貫、完整的角度考慮，不可能在某個(gè)章節(jié)安排過(guò)多的篇幅。譬如組合體一節(jié)就存在起點(diǎn)高，跨度大的問題，有些學(xué)生就不能很好地適應(yīng)。習(xí)得性的東西對(duì)初學(xué)者來(lái)講，沒弄通的知識(shí)點(diǎn)即使他課后看書復(fù)習(xí)，也很難理會(huì)其中的實(shí)質(zhì)，這樣就造成了開學(xué)后一兩個(gè)月后，學(xué)生學(xué)習(xí)上出現(xiàn)明顯的兩極分化。

其實(shí)，制圖課作為一門理論和動(dòng)手相結(jié)合的課程，比較符合學(xué)生喜歡動(dòng)手型、實(shí)踐型課程的特點(diǎn)。教學(xué)的實(shí)踐也證明了興趣是最好的老師，是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。當(dāng)我們的學(xué)生對(duì)本課程失去興趣時(shí)，教學(xué)就會(huì)變得十分被動(dòng)。于是筆者設(shè)想，既然學(xué)生一步不能跨上臺(tái)階，那就通過(guò)“小形體”特征講解給他們?cè)鲈O(shè)幾個(gè)臺(tái)階，來(lái)解決教材從基本體到組合體講解上跨度大的問題，幫助學(xué)生邁過(guò)組合體視圖表達(dá)這道坎。

2.有助于更好地把握物體的形體特征

通過(guò)“小形體”讀圖分析，能有效化解學(xué)習(xí)上的難點(diǎn)。由于“小形體”教學(xué)法是一種抓形體特征記憶為主的教學(xué)方法，通過(guò)建立常見形體的整體印象，積累了相當(dāng)?shù)乃夭模F(xiàn)在的組合體畫圖，僅僅是對(duì)一個(gè)個(gè)“局部整體”的拼接。

在學(xué)生繪制三視圖時(shí)，一開始并不需要想象出物體整個(gè)形狀，不需要先去綜合考慮組合體的整個(gè)結(jié)構(gòu)，他們要做的僅僅是通過(guò)三視圖的對(duì)應(yīng)關(guān)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(duì)應(yīng)各線框的位置，區(qū)分出組成組合體的各個(gè)“小形體”是什么。而細(xì)節(jié)部分表達(dá)則由學(xué)生積累的素材庫(kù)提供，在完成繪制三視圖過(guò)程中，再慢慢地去建立組合體的整個(gè)形象。

實(shí)踐中，利用“小形體”開展補(bǔ)圖、補(bǔ)線等訓(xùn)練，有利于幫助學(xué)生建立起實(shí)物到圖形，圖形到實(shí)物間的聯(lián)系，培養(yǎng)和提高學(xué)生的空間思維能力。這樣的教學(xué)方法，對(duì)那些被認(rèn)為空間想象能力差的學(xué)生，有很大的幫助，有效解決了有的學(xué)生一看到較為復(fù)雜的組合體視圖就無(wú)從下手的問題。

四、“小形體”教學(xué)法的用法介紹

以圓柱截交線應(yīng)用為例：先給圓柱的截交線下個(gè)定義，圓柱被平面截割所形成的交線叫截交線。在課堂實(shí)際的教學(xué)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(xué)時(shí)只把它當(dāng)成區(qū)分其他類型特征線的一個(gè)名稱。簡(jiǎn)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(jìn)行教學(xué)時(shí)，老師應(yīng)盡量做到所用的教學(xué)用語(yǔ)簡(jiǎn)潔、通俗，讓學(xué)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(lái)。

圖1 圖2

如圖1：立體圖上標(biāo)有①的位置，反映在主視圖是一個(gè)點(diǎn)①，由垂直線的投影特點(diǎn)“一點(diǎn)兩平線”可知，在投影為點(diǎn)的視圖以外的另兩個(gè)視圖，該垂直線的投影為兩直線。畫圖時(shí)，學(xué)生可能存在漏掉左視圖虛線的情況，這時(shí)候如果叫學(xué)生記住“有點(diǎn)的地方都有線”，按照“高平齊”的對(duì)應(yīng)關(guān)系，學(xué)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(xué)生在左視圖②③位置是否有線，輪廓線該怎么畫，經(jīng)常會(huì)搞錯(cuò)，但如果事先總結(jié)過(guò)：“截交線的存在改變?cè)喞€的位置，截交線的特征線是一內(nèi)凹的直線”這一特點(diǎn)的話，學(xué)生就能知道左視圖中②處截交線向內(nèi)“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(wú)交線”（主、左視圖中的②處）；利用③④可進(jìn)一步強(qiáng)化視圖間的對(duì)應(yīng)關(guān)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(wú)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(xué)生在作圖時(shí)就能更好地將細(xì)節(jié)描述清楚。教師通過(guò)類似圖3的“小形體”組合件，可總結(jié)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?cè)喞€的位置，所以視圖中原輪廓線不保留，表現(xiàn)為有截交線的地方要畫成“凹進(jìn)去”。

通過(guò)“小形體”能讓學(xué)生熟練地實(shí)現(xiàn)從立體到圖形或者從圖形到立體間的自由轉(zhuǎn)換。這樣的講解，我覺得比用對(duì)應(yīng)關(guān)系講解更直觀，學(xué)生也容易接受。

圖3

五、小形體教學(xué)法的教學(xué)實(shí)效與問題分析

利用“小形體”進(jìn)行輔助教學(xué)，降低了對(duì)學(xué)生空間想象能力和綜合分析能力的要求，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。“小形體”教學(xué)法在高三的教學(xué)效果明顯優(yōu)于高一初學(xué)階段的學(xué)生，經(jīng)過(guò)高一系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，高三的學(xué)生對(duì)基本投影規(guī)律、視圖間的對(duì)應(yīng)關(guān)系等都有完整的了解，這時(shí)利用“小形體”可起到歸納、比較及糾錯(cuò)的作用，幫助學(xué)生提煉出共性的東西，能有效地減少和避免漏線、畫錯(cuò)線、形體識(shí)別錯(cuò)誤等方面的問題，對(duì)提升學(xué)習(xí)成績(jī)較有幫助。

作為一種輔助的教學(xué)手段，“小形體”教學(xué)法在實(shí)施初期，老師的工作量往往會(huì)比較大，尤其對(duì)年輕教師，有較大的壓力，其原因有以下幾點(diǎn)。

第一，缺少這方面的專著。現(xiàn)有的關(guān)于“小形體”特點(diǎn)分析、教學(xué)方法研究中可直接利用的教學(xué)資源很少。

第二，對(duì)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(jī)械制圖相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，領(lǐng)悟教材實(shí)質(zhì)，又要有熟練的作圖技巧，以便在課堂上能快速、準(zhǔn)確地將立體展示出來(lái)。

第三，教師要有一定的經(jīng)驗(yàn)和積累。教師要事前預(yù)判學(xué)生可能存在的問題，設(shè)計(jì)好一些特定結(jié)構(gòu)的形體，有針對(duì)性地重點(diǎn)進(jìn)行講解，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從聽懂到學(xué)會(huì)的轉(zhuǎn)化。這一點(diǎn)對(duì)年輕教師尤為困難。

由于學(xué)生制圖能力的養(yǎng)成和提高是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，不存在做幾道綜合性習(xí)題就能一通百通的方法，因此教師在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中要多嘗試，多相互借鑒，找出適合自身特點(diǎn)和符合學(xué)情的方法，這樣才能有效地提高學(xué)科教學(xué)質(zhì)量。

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（作者單位：海鹽縣技工學(xué)校）