小形体在机械制图教学中的妙用

黄伟?卜民力

摘 要：小形体教学法是以研究小形体特征为基础，整体和细节并举的教学方法，通过构建组合体局部结构的整体形象，来降低学生读图难度，提高其作图能力，从而实现提高学科教学质量的教学目标。

关键词：小形体教学法 用途 效果

机械制图是中职机械类学生的专业核心基础课程。制图学科所要追求的教学目标是让每位学生都学有所成，但差不多每位任教过制图课的专业教师都有可能会遇到这样的学生，他想学，却总也赶不上班里其他学习好的同学，无奈之余，往往会给自己下这样一个结论：“我的空间思维能力不行”。诚然，对那些空间思维能力强的学生，学习制图往往能做到事半功倍，但对那些不管怎样努力却收效甚微的学生，如何帮助他们摆脱学习上的困境，是摆在每位专业教师面前必须认真思考的问题。

一、造成学生空间思维能力差的原因分析

笔者认为，笼统地将制图学得不好归咎为空间想象能力差不够妥当，所谓的空间想象能力差其实只是人与人之间在认知速度上的差异，教育的最终结果应是使得个体间的差异趋于一致。举个例子，一个企业的每位员工在认知速度上存在差异，但最终所有的员工都能生产出合格的产品，这难道不是他们受教育后认知趋同的结果吗？

布鲁姆教学理论认为：占90%以上学生的能力倾向差异不过是一种学习速度上的差异，只要提供足够的时间和适当的帮助，多数学生在学习能力、速度和动机方面的个别差异将消失。所以，要想帮助那些“落伍”的学生，关键在于我们选择什么样的教学方法。

根据笔者的体会，“空间思维能力差”可能与个人的思维习惯有关，与个人在其成长过程中的认知内容有关。那些平时对周围事物不太关注，对物体的结构、特征不感兴趣的学生，由于在脑子里库存的“素材”较少，他的空间想象能力往往较为薄弱。还有，通常人的思维会受思维定势的束缚，习惯用固有的思维模式去思考和处理问题。就制图而言，有的学生在绘制三视图时喜欢将一个视图上所有的图线画完再去画另外的视图，这样就割裂了形体间的相互关联。由于缺乏对形体整体的把握，他的空间想象能力也自然“薄弱”。

据悉，小孩的搭拼图能力往往高于成年人。因为他们能以点阵的形式来看待周围物体，他们看事物着眼于局部，他们能通过颜色的变化、图案特点、边界特征等具体细节，完成构图；而成年人更注重直观地看待问题，把握整体概念，这样就容易造成细节上的缺失。同样的，人与人之间认知方式上的差异将直接导致空间想象能力上的差异。制图课的教学是要帮助学生突破思维定势的桎梏，想出更有效、更简便的办法，通过各种手段去寻找解决问题的新路径、新方法，在教法上寻找突破口，循序渐进地培养每位学生的空间思维能力。笔者认为，小形体教学法在提高学生空间想象能力，培养学生的空间思维能力上，有较明显的教学效果。

二、何为小形体教学法

小形体是介于教材所描述的基本体与组合体之间的过渡形体；它以基本体为基础，兼具组合体的基本几何特征，如具有挖孔、切角、开槽等简单结构。

传统的制图课，组合体讲解常用到形体分析法和线面分析法。通常我们会用补视图、补缺线、根据立体图画三视图、画轴测图等方法来培养学生的空间思维能力。从教学效果来看，学生经常会有漏线、视图表达不完整、甚至无从下手等情况出现。

分析其原因，是由于我们用通常所说的形体分析法将复杂的几何体分解成若干个基本形体时，学生受年龄的限制，理性思维不够成熟，通过个例归纳提炼出共性认知的能力有限，这直接导致学生对组合体的形状、组合形式、相对位置和表面连接关系等细节上的把握不能到位，从而造成实际绘图时经常出现少虚线、面面间的交线错误、截交线相贯线搞混等问题。

而“小形体”只是简单的组合体，它只是构成组合体的一个“积木”，因此不必过多关注其组合形式、相对位置和表面连接关系，它更注重个体自身结构特征的把握，更关注于细节，即先直接告诉你：这叫什么，该怎么画，至于为什么这样画，到一定的阶段再用投影理论去解释。

学生读、识图能力的培养，是一个渐进的过程。有经验的老师在教绘制三视图时，通常会采用先立体再平面图形的方法。如先在黑板上画一个立方体，要求学生根据立体图画三视图，再在此基础上对立方体进行简单切割，学生则修改自己所画的三视图，这样，既培养了学生分析视图的能力，又规范了学生作图的过程。切割后的形体就是一个“小形体”，这样的教学，有助于学生对“实物”特征的把握，至于方法介绍，可等到学生有了一定的积累后再去归纳、提炼。

对初学者来讲，用形体分析法分析就好比是刚教了你笔画怎么写就让你去完成一个句子；而用“小形体”教学法则是先告诉你这个叫什么字，它有什么含义，然后再让你用所学的字去写个句子。所以小形体教学法是一种以抓形体特征为主，通过对简单结构的整体分析、对比，建立起常见形体的整体印象，为以后综合分析组合体视图提供素材的一种教学方法。

三、小形体教学法的功用

制图课的教学，通常采用由浅入深、层层递进的教学策略，先通过形体特点明显的模型来建立三视图各投影间的对应关系，让学生建立起实物与图形间的关联关系。“小形体”的应用有助于对典型图形投影规律的总结和比较，帮助学生学会区分特征线条，积累想象组合体形状的实体素材，从而降低学生读图的难度。

1.有助于解决教材跨度过大的问题

中职教材选材内容的描述都较为严谨，出于教材连贯、完整的角度考虑，不可能在某个章节安排过多的篇幅。譬如组合体一节就存在起点高，跨度大的问题，有些学生就不能很好地适应。习得性的东西对初学者来讲，没弄通的知识点即使他课后看书复习，也很难理会其中的实质，这样就造成了开学后一两个月后，学生学习上出现明显的两极分化。

其实，制图课作为一门理论和动手相结合的课程，比较符合学生喜欢动手型、实践型课程的特点。教学的实践也证明了兴趣是最好的老师，是学生学习的动力。当我们的学生对本课程失去兴趣时，教学就会变得十分被动。于是笔者设想，既然学生一步不能跨上台阶，那就通过“小形体”特征讲解给他们增设几个台阶，来解决教材从基本体到组合体讲解上跨度大的问题，帮助学生迈过组合体视图表达这道坎。

2.有助于更好地把握物体的形体特征

通过“小形体”读图分析，能有效化解学习上的难点。由于“小形体”教学法是一种抓形体特征记忆为主的教学方法，通过建立常见形体的整体印象，积累了相当的素材，现在的组合体画图，仅仅是对一个个“局部整体”的拼接。

在学生绘制三视图时，一开始并不需要想象出物体整个形状，不需要先去综合考虑组合体的整个结构，他们要做的仅仅是通过三视图的对应关系，寻找各视图上一些特征明显的线条，再在图上找到确定这些特征线条对应各线框的位置，区分出组成组合体的各个“小形体”是什么。而细节部分表达则由学生积累的素材库提供，在完成绘制三视图过程中，再慢慢地去建立组合体的整个形象。

实践中，利用“小形体”开展补图、补线等训练，有利于帮助学生建立起实物到图形，图形到实物间的联系，培养和提高学生的空间思维能力。这样的教学方法，对那些被认为空间想象能力差的学生，有很大的帮助，有效解决了有的学生一看到较为复杂的组合体视图就无从下手的问题。

四、“小形体”教学法的用法介绍

以圆柱截交线应用为例：先给圆柱的截交线下个定义，圆柱被平面截割所形成的交线叫截交线。在课堂实际的教学中，笔者将截交线概念做了变化，将圆柱切直角、开方槽、挖方孔或圆柱与立方体叠加所形成的交线都称为“截交线”，教学时只把它当成区分其他类型特征线的一个名称。简单地讲，只要是“方的”与圆柱的交线就称为截交线。

用“小形体”进行教学时，老师应尽量做到所用的教学用语简洁、通俗，让学生便于记忆，最好以顺口溜或口诀的形式把线型特征描述出来。

图1 图2

如图1：立体图上标有①的位置，反映在主视图是一个点①，由垂直线的投影特点“一点两平线”可知，在投影为点的视图以外的另两个视图，该垂直线的投影为两直线。画图时，学生可能存在漏掉左视图虚线的情况，这时候如果叫学生记住“有点的地方都有线”，按照“高平齐”的对应关系，学生就比较容易画出左视图的虚线①。

立体图上的②处，是由圆柱挖方槽形成的截交线，学生在左视图②③位置是否有线，轮廓线该怎么画，经常会搞错，但如果事先总结过：“截交线的存在改变原轮廓线的位置，截交线的特征线是一内凹的直线”这一特点的话，学生就能知道左视图中②处截交线向内“凹”，③处轮廓线不保留了。

同样，利用图2可讲述的有：①处的左视图交线（“面和面之间有交线”）；利用 ②讲述“同一圆柱面无交线”（主、左视图中的②处）；利用③④可进一步强化视图间的对应关系“中间的到两边，边上的到中间”，即主视图③处中间挖切，反映到左视图③处两边被切割，所以无原轮廓线；同理，主视图④处是边上被切割，反映在左视图④处线框的位置在中间（中心线位置）。

由此可见，只要把握住形体的特征线，学生在作图时就能更好地将细节描述清楚。教师通过类似图3的“小形体”组合件，可总结得出圆柱体截交线的投影特性，提炼出共性的东西。

即：只要是“方的”与圆柱的交线就是截交线，截交线的形状是一直线，截交线的存在要改变原轮廓线的位置，所以视图中原轮廓线不保留，表现为有截交线的地方要画成“凹进去”。

通过“小形体”能让学生熟练地实现从立体到图形或者从图形到立体间的自由转换。这样的讲解，我觉得比用对应关系讲解更直观，学生也容易接受。

图3

五、小形体教学法的教学实效与问题分析

利用“小形体”进行辅助教学，降低了对学生空间想象能力和综合分析能力的要求，提高了学生学习的积极性。“小形体”教学法在高三的教学效果明显优于高一初学阶段的学生，经过高一系统性的学习，高三的学生对基本投影规律、视图间的对应关系等都有完整的了解，这时利用“小形体”可起到归纳、比较及纠错的作用，帮助学生提炼出共性的东西，能有效地减少和避免漏线、画错线、形体识别错误等方面的问题，对提升学习成绩较有帮助。

作为一种辅助的教学手段，“小形体”教学法在实施初期，老师的工作量往往会比较大，尤其对年轻教师，有较大的压力，其原因有以下几点。

第一，缺少这方面的专著。现有的关于“小形体”特点分析、教学方法研究中可直接利用的教学资源很少。

第二，对教师基本功的要求较高。它要求教师既要非常熟悉画法几何及机械制图相关标准，领悟教材实质，又要有熟练的作图技巧，以便在课堂上能快速、准确地将立体展示出来。

第三，教师要有一定的经验和积累。教师要事前预判学生可能存在的问题，设计好一些特定结构的形体，有针对性地重点进行讲解，帮助学生实现从听懂到学会的转化。这一点对年轻教师尤为困难。

由于学生制图能力的养成和提高是一个循序渐进的过程，不存在做几道综合性习题就能一通百通的方法，因此教师在实际的教学实践中要多尝试，多相互借鉴，找出适合自身特点和符合学情的方法，这样才能有效地提高学科教学质量。

参考文献：

[1]浙江省教育厅职成教教研室.机械识图[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]王幼龙.机械制图（机械类）第三版[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]劳动和社会保障部教材办公室.机械制图（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

（作者单位：海盐县技工学校）