3W教學(xué)法在工程圖學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

曲焱炎+何蕊+王迎+高岱

[摘 要] 以工程圖學(xué)國家標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)件表達(dá)為例，說明了3W教學(xué)法的具體實(shí)施和應(yīng)用。3W教學(xué)法提出了：學(xué)習(xí)目的（why），即為何學(xué)習(xí)此章或此節(jié);學(xué)習(xí)的目標(biāo)（what），即具體學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容，這些內(nèi)容解決什么問題;學(xué)習(xí)此章節(jié)內(nèi)容怎樣具體應(yīng)用來解決實(shí)際問題（how）。在課堂教學(xué)中以3W方法講授每章節(jié)內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)目的清晰，學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，學(xué)習(xí)效果明顯。

[關(guān)鍵詞] 工程圖學(xué);3W教學(xué)法;機(jī)件表達(dá);教學(xué)研究

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）05-0071-05

0 引言

工程圖學(xué)是一門傳統(tǒng)的、內(nèi)容體系相對成熟的課程，它是以研究繪制機(jī)械工程圖樣、圖解空間幾何問題和貫徹國家制圖有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為主要內(nèi)容的課程，也是工科類大學(xué)都要講述的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，大都安排在大學(xué)一年級。學(xué)過的和正在學(xué)習(xí)的學(xué)生對這門課的反應(yīng)大都是比較抽象比較難學(xué)。這主要是因?yàn)檫@門課的思維方式與前有所不同，初高中課程學(xué)習(xí)偏重于邏輯思維，而圖學(xué)課程側(cè)重于形象思維的培養(yǎng)。許多教學(xué)工作者都對教學(xué)理論做了很多深入研究，提出了各種教學(xué)理論和方法[1，2]，筆者在從事教學(xué)的過程中，發(fā)現(xiàn)工科類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)工程圖學(xué)課程，由于之前沒有任何形象思維的培養(yǎng)，加之理工科學(xué)生對學(xué)習(xí)該課程的目的和意義以及學(xué)習(xí)方法不明確，因此按照傳統(tǒng)的課堂理論講述的形式教學(xué)，課堂反響不佳[3]。但如果能將3W方法有機(jī)結(jié)合起來運(yùn)用于工程圖學(xué)課程的教學(xué)過程中，則能很好地激發(fā)理工科學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的熱情，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，并切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決課程問題的能力。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，擴(kuò)大學(xué)生的視野和知識面，同時(shí)又引發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)其去了解科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，自己去克服障礙、解決問題，是要思考的問題。

3W方法是一種常用在科研立項(xiàng)和課題研究上的思維方法，3W即指WHY、WHAT和HOW三個(gè)英文單詞的縮寫。“WHY”指為什么研究某個(gè)課題，往往提出問題比解決問題更重要。課題研究要以當(dāng)前社會和時(shí)代的重大科技需求為目標(biāo)導(dǎo)向，具有新穎性和創(chuàng)新性，研究成果應(yīng)能在應(yīng)用基礎(chǔ)理論方面取得一定的突破或?qū)崿F(xiàn)成果轉(zhuǎn)化為社會服務(wù)?！癢HAT” 指科研立項(xiàng)的目標(biāo)性，就是要研究什么內(nèi)容，課題研究要解決什么難題?！癏OW” 指科研具體實(shí)施的方法手段，怎么去做，如何完成，包括理論儲備、實(shí)驗(yàn)設(shè)施。3W法貫穿于整個(gè)科研課題的始終。目的明確，步驟清晰，結(jié)果清楚。

同樣可將3W法應(yīng)用于教學(xué)中，將講授內(nèi)容總結(jié)為WHY、WHAT 和HOW。WHY即“為什么講這一章節(jié)，講此章節(jié)解決哪些問題，此章節(jié)在整個(gè)課程體系的作用”;WHAT即 “此章節(jié)要講哪些內(nèi)容，各個(gè)內(nèi)容的知識點(diǎn)是什么”;HOW 即“如何用這些知識點(diǎn)解決遇到的實(shí)際問題”。通過該教學(xué)法，使得教師保持清晰嚴(yán)密的授課思路，快速有效地進(jìn)行教學(xué)工作，同時(shí)也可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有章可循。一些其他學(xué)科的教學(xué)工作者也作了類似的研究[4-6]，其教學(xué)思路和方法是相通的。

1 “WHY”：為何學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容

現(xiàn)以機(jī)件表達(dá)這一章[7，8]為例具體闡述如何將3W法應(yīng)用與課堂教學(xué)中。在學(xué)習(xí)機(jī)件的表達(dá)方法這一章之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了組合體的三視圖。在這里同學(xué)們就會有疑問，利用三視圖已經(jīng)可以將組合體內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)形狀表達(dá)出來了，外形可見的用粗實(shí)線表達(dá)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可見用虛線，為什么還要學(xué)機(jī)件表達(dá)這一章呢？這就涉及到“WHY”的問題。因而首先就要在講課之前和學(xué)生說明學(xué)習(xí)這一章的目的，也就是為什么國家標(biāo)準(zhǔn)給出這一章的學(xué)習(xí)內(nèi)容。以下例子為學(xué)生說明僅有主、俯、左的三視圖是不夠的。為增強(qiáng)學(xué)生對本章的理解可以在上次課結(jié)束時(shí)，留下如圖1所示的三視圖，作為同學(xué)們的思考題，讓學(xué)生畫出這個(gè)三視圖的軸測圖。這個(gè)機(jī)件的結(jié)構(gòu)就不是唯一的。學(xué)生可能給出的答案如圖2所示?？梢苑磫枌W(xué)生，哪一個(gè)結(jié)構(gòu)對呢？實(shí)際上這兩個(gè)都是對的。

根據(jù)機(jī)件實(shí)際結(jié)構(gòu)，如果把左視圖替換成右視圖就可以將機(jī)件結(jié)構(gòu)清楚的表達(dá)出來。如圖3（a）所示的這個(gè)機(jī)件的立體形狀只能是圖3（b）所示。所以在機(jī)件表達(dá)時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況來選擇視圖。

那么有了6個(gè)視圖是不是就可以把所有機(jī)件內(nèi)外形都能表達(dá)清楚呢？在講剖視圖之前也可給同學(xué)們留如圖4所示的機(jī)件六視圖，其對應(yīng)的機(jī)件立體形狀不是唯一的，可能是圖5所示的兩種情況。對于此機(jī)件的表達(dá)，不管用哪幾個(gè)視圖都是表達(dá)不清的，那怎么辦呢？

下面就需要利用剖視圖的方式，沿兩個(gè)結(jié)構(gòu)相錯(cuò)面作剖切，用左右剖視圖表達(dá)就可以表示清楚。如圖6所示的機(jī)件剖視圖是表達(dá)唯一機(jī)件結(jié)構(gòu)的好方法。

由上例可以看出剖視圖具有視圖表達(dá)所不具備的特征。因而國家標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)了剖視圖的表達(dá)內(nèi)容，這只是其一目的。其二目的，有些機(jī)件由于內(nèi)部和后面被實(shí)體擋住的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，造成投影的虛線過多，有些虛線還重疊在一起，非常不便于讀圖，在這種情況下僅用視圖表達(dá)就不清晰。如圖7所示的機(jī)件在讀圖分析時(shí)，不管哪個(gè)視圖的虛線都過多，也不便于標(biāo)注尺寸。因而就要對復(fù)雜零件作適當(dāng)?shù)钠是幸员磉_(dá)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，做適當(dāng)視圖以表達(dá)被遮擋住的結(jié)構(gòu)形狀。所以國家標(biāo)準(zhǔn)必須給出機(jī)件的適當(dāng)表達(dá)方法這一章。

2 “WHAT”：講了哪些內(nèi)容以及使用在哪 些情況

機(jī)件表達(dá)這章主要分為三個(gè)部分[7，8]：（1）用于表達(dá)外形的視圖部分，包括講述六面投影的基本視圖、可任意配置的向視圖、表達(dá)傾斜結(jié)構(gòu)的斜視圖、用于表達(dá)某局部結(jié)構(gòu)外形的局部視圖;（2）主要講述表達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全剖視圖及對稱結(jié)構(gòu)的半剖視圖和內(nèi)外形兼顧的局部剖視圖;（3）用來簡潔表達(dá)線型桿件或軸類零件的斷面圖。

無論哪部分都突出了在畫圖或者設(shè)計(jì)時(shí)的這幾個(gè)理念，就是“化繁為簡”、“化多為少”、“化虛為實(shí)”。表1給出了視圖表達(dá)應(yīng)用原則和表達(dá)要點(diǎn)。

在講述具體視圖表達(dá)時(shí)，要多用實(shí)例，各個(gè)示例對比不同表達(dá)方案來說明各種視圖在表達(dá)不同結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。

根據(jù)機(jī)件的實(shí)際結(jié)構(gòu)，用于表達(dá)機(jī)件內(nèi)外形的剖視圖可以分為全剖視圖、半剖視圖和局部剖視圖。這三種視圖表達(dá)的側(cè)重點(diǎn)是不同的，全剖視圖用來表達(dá)外形簡單、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)件，或者說將機(jī)件全剖開，通過幾個(gè)視圖也能看出其外形。半剖視圖就是用來表達(dá)對稱機(jī)件，左右對稱主視可用半剖，前后對稱左視可用半剖。它是一種內(nèi)外兼顧的表達(dá)方式，適用于對稱件或者基本對稱件。局部剖視圖是表達(dá)非對稱件，外形需要表達(dá)內(nèi)形也需要表達(dá)的機(jī)件。它是一種靈活的表達(dá)方式，視圖與剖視以波浪線為分界。表2為剖視圖的表達(dá)應(yīng)用原則和要點(diǎn)。

以上是對機(jī)件剖開多少的區(qū)分，是全剖開、剖開一半還是剖開部分結(jié)構(gòu)。有些復(fù)雜機(jī)件單單這樣剖切不能解決問題，因此又根據(jù)剖切面的個(gè)數(shù)、剖切面的位置作了規(guī)定，這就是剖切面的種類。對這個(gè)問題，學(xué)生們一直不太理會。在舉實(shí)例時(shí)要結(jié)合剖視圖和剖切面的交集給出說明，見表3。

全剖視圖可以有上述剖切面的全部種類，半剖視圖也可以有上述剖切面全部種類，局部剖視圖也可以有。以圖8為例，主視的半剖視圖右半邊作了階梯剖，這個(gè)例子說明剖視圖種類與剖切面是交集關(guān)系。又如圖9所示，局部剖視圖在剖切部分采用了復(fù)合剖。

3 “HOW”：如何將所學(xué)知識點(diǎn)應(yīng)用到實(shí) 際分析，如何解決實(shí)踐問題

此為如何靈活應(yīng)用知識點(diǎn)到實(shí)際機(jī)件上，以圖10為例[9]。此零件屬于體類零件，起到容納、支撐其他零件的作用。其內(nèi)外形結(jié)構(gòu)為：主體由帶四個(gè)圓角和四個(gè)安裝階梯孔的方形板，與小端封口的階梯圓筒穿過方板同軸線相交組成。小圓筒段在垂直和水平各有一半圓柱與其相交，而且是軸線正交。兩個(gè)半圓柱都中心鉆孔至小圓筒內(nèi)孔表面。在方板厚度方向的上下面中心位置各加工一螺紋通孔。大圓筒的內(nèi)壁上下各有一凸緣并在其端面上加工螺紋孔，大圓筒右端面壁上有一小螺紋孔。

對于圓柱和圓筒類零件，一般選擇過軸線的對稱面為主視圖方向。在此方向投影可以完整表達(dá)直徑和長度尺寸。此零件外形比較簡單，可以做全剖，但如果選擇過兩個(gè)凸緣螺紋孔和軸線的對稱面為剖切面（即過正平面的單一剖切面），未能表達(dá)安裝板上的階梯孔和大圓筒右端面壁上的小螺紋孔。因而選用旋轉(zhuǎn)剖比較合適。主視圖做過主軸線的兩相交面的旋轉(zhuǎn)剖視。主視圖選定后，在此方向未表達(dá)出安裝板和大小兩端圓筒端面形狀，因此還需要左右視圖表達(dá)。右視圖表達(dá)出開口端外形。左視圖需表達(dá)小端軸和水平垂直兩個(gè)半圓筒相交的內(nèi)外形，因而這兩個(gè)水平垂直的半圓筒也需要剖視表達(dá)，內(nèi)外形兼顧因此選用局部剖?；疽晥D選用了主、左、右視圖（如圖11所示），但發(fā)現(xiàn)還有細(xì)節(jié)未表示清楚垂直和水平的半圓筒端面形狀，所以還要增加一局部視圖表達(dá)出其外形。如圖12所示。

4 結(jié)束語

前文以機(jī)件表達(dá)的國家標(biāo)準(zhǔn)敘述了3W教學(xué)法在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。每一章節(jié)、每一堂課都有具體的講授方法。但總思路都是結(jié)合課堂講授內(nèi)容提出問題，具體內(nèi)容有哪些，學(xué)習(xí)了這些內(nèi)容如何解決實(shí)際問題。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，利用3W教學(xué)法使學(xué)生們對知識的掌握更加清晰和透徹，作業(yè)和考試成績有明顯提高。

3W教學(xué)法不僅僅局限于工程圖學(xué)這門課，在其他高等學(xué)校課程中也可以采用。不同學(xué)科，不同課程可根據(jù)實(shí)際情況采取類似的教學(xué)手段和過程。

參 考 文 獻(xiàn)

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