3W教学法在工程图学教学实践中的应用

曲焱炎+何蕊+王迎+高岱

[摘 要] 以工程图学国家标准的机件表达为例，说明了3W教学法的具体实施和应用。3W教学法提出了：学习目的（why），即为何学习此章或此节;学习的目标（what），即具体学习哪些内容，这些内容解决什么问题;学习此章节内容怎样具体应用来解决实际问题（how）。在课堂教学中以3W方法讲授每章节内容，学生学习目的清晰，学习目标明确，学习效果明显。

[关键词] 工程图学;3W教学法;机件表达;教学研究

[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）05-0071-05

0 引言

工程图学是一门传统的、内容体系相对成熟的课程，它是以研究绘制机械工程图样、图解空间几何问题和贯彻国家制图有关标准为主要内容的课程，也是工科类大学都要讲述的一门技术基础课程，大都安排在大学一年级。学过的和正在学习的学生对这门课的反应大都是比较抽象比较难学。这主要是因为这门课的思维方式与前有所不同，初高中课程学习偏重于逻辑思维，而图学课程侧重于形象思维的培养。许多教学工作者都对教学理论做了很多深入研究，提出了各种教学理论和方法[1，2]，笔者在从事教学的过程中，发现工科类专业的学生学习工程图学课程，由于之前没有任何形象思维的培养，加之理工科学生对学习该课程的目的和意义以及学习方法不明确，因此按照传统的课堂理论讲述的形式教学，课堂反响不佳[3]。但如果能将3W方法有机结合起来运用于工程图学课程的教学过程中，则能很好地激发理工科学生学习该课程的热情，增强学习兴趣，并切实培养学生分析和解决课程问题的能力。如何激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性，扩大学生的视野和知识面，同时又引发学生思考，引导其去了解科学规律的发现过程，自己去克服障碍、解决问题，是要思考的问题。

3W方法是一种常用在科研立项和课题研究上的思维方法，3W即指WHY、WHAT和HOW三个英文单词的缩写。“WHY”指为什么研究某个课题，往往提出问题比解决问题更重要。课题研究要以当前社会和时代的重大科技需求为目标导向，具有新颖性和创新性，研究成果应能在应用基础理论方面取得一定的突破或实现成果转化为社会服务。“WHAT” 指科研立项的目标性，就是要研究什么内容，课题研究要解决什么难题。“HOW” 指科研具体实施的方法手段，怎么去做，如何完成，包括理论储备、实验设施。3W法贯穿于整个科研课题的始终。目的明确，步骤清晰，结果清楚。

同样可将3W法应用于教学中，将讲授内容总结为WHY、WHAT 和HOW。WHY即“为什么讲这一章节，讲此章节解决哪些问题，此章节在整个课程体系的作用”;WHAT即 “此章节要讲哪些内容，各个内容的知识点是什么”;HOW 即“如何用这些知识点解决遇到的实际问题”。通过该教学法，使得教师保持清晰严密的授课思路，快速有效地进行教学工作，同时也可以让学生在学习过程中有章可循。一些其他学科的教学工作者也作了类似的研究[4-6]，其教学思路和方法是相通的。

1 “WHY”：为何学习这部分内容

现以机件表达这一章[7，8]为例具体阐述如何将3W法应用与课堂教学中。在学习机件的表达方法这一章之前，已经学习了组合体的三视图。在这里同学们就会有疑问，利用三视图已经可以将组合体内部和外部结构形状表达出来了，外形可见的用粗实线表达，内部结构不可见用虚线，为什么还要学机件表达这一章呢？这就涉及到“WHY”的问题。因而首先就要在讲课之前和学生说明学习这一章的目的，也就是为什么国家标准给出这一章的学习内容。以下例子为学生说明仅有主、俯、左的三视图是不够的。为增强学生对本章的理解可以在上次课结束时，留下如图1所示的三视图，作为同学们的思考题，让学生画出这个三视图的轴测图。这个机件的结构就不是唯一的。学生可能给出的答案如图2所示。可以反问学生，哪一个结构对呢？实际上这两个都是对的。

根据机件实际结构，如果把左视图替换成右视图就可以将机件结构清楚的表达出来。如图3（a）所示的这个机件的立体形状只能是图3（b）所示。所以在机件表达时要根据实际情况来选择视图。

那么有了6个视图是不是就可以把所有机件内外形都能表达清楚呢？在讲剖视图之前也可给同学们留如图4所示的机件六视图，其对应的机件立体形状不是唯一的，可能是图5所示的两种情况。对于此机件的表达，不管用哪几个视图都是表达不清的，那怎么办呢？

下面就需要利用剖视图的方式，沿两个结构相错面作剖切，用左右剖视图表达就可以表示清楚。如图6所示的机件剖视图是表达唯一机件结构的好方法。

由上例可以看出剖视图具有视图表达所不具备的特征。因而国家标准增设了剖视图的表达内容，这只是其一目的。其二目的，有些机件由于内部和后面被实体挡住的结构很复杂，造成投影的虚线过多，有些虚线还重叠在一起，非常不便于读图，在这种情况下仅用视图表达就不清晰。如图7所示的机件在读图分析时，不管哪个视图的虚线都过多，也不便于标注尺寸。因而就要对复杂零件作适当的剖切以表达其内部结构，做适当视图以表达被遮挡住的结构形状。所以国家标准必须给出机件的适当表达方法这一章。

2 “WHAT”：讲了哪些内容以及使用在哪 些情况

机件表达这章主要分为三个部分[7，8]：（1）用于表达外形的视图部分，包括讲述六面投影的基本视图、可任意配置的向视图、表达倾斜结构的斜视图、用于表达某局部结构外形的局部视图;（2）主要讲述表达内部结构的全剖视图及对称结构的半剖视图和内外形兼顾的局部剖视图;（3）用来简洁表达线型杆件或轴类零件的断面图。

无论哪部分都突出了在画图或者设计时的这几个理念，就是“化繁为简”、“化多为少”、“化虚为实”。表1给出了视图表达应用原则和表达要点。

在讲述具体视图表达时，要多用实例，各个示例对比不同表达方案来说明各种视图在表达不同结构上的应用。

根据机件的实际结构，用于表达机件内外形的剖视图可以分为全剖视图、半剖视图和局部剖视图。这三种视图表达的侧重点是不同的，全剖视图用来表达外形简单、内部结构复杂的机件，或者说将机件全剖开，通过几个视图也能看出其外形。半剖视图就是用来表达对称机件，左右对称主视可用半剖，前后对称左视可用半剖。它是一种内外兼顾的表达方式，适用于对称件或者基本对称件。局部剖视图是表达非对称件，外形需要表达内形也需要表达的机件。它是一种灵活的表达方式，视图与剖视以波浪线为分界。表2为剖视图的表达应用原则和要点。

以上是对机件剖开多少的区分，是全剖开、剖开一半还是剖开部分结构。有些复杂机件单单这样剖切不能解决问题，因此又根据剖切面的个数、剖切面的位置作了规定，这就是剖切面的种类。对这个问题，学生们一直不太理会。在举实例时要结合剖视图和剖切面的交集给出说明，见表3。

全剖视图可以有上述剖切面的全部种类，半剖视图也可以有上述剖切面全部种类，局部剖视图也可以有。以图8为例，主视的半剖视图右半边作了阶梯剖，这个例子说明剖视图种类与剖切面是交集关系。又如图9所示，局部剖视图在剖切部分采用了复合剖。

3 “HOW”：如何将所学知识点应用到实 际分析，如何解决实践问题

此为如何灵活应用知识点到实际机件上，以图10为例[9]。此零件属于体类零件，起到容纳、支撑其他零件的作用。其内外形结构为：主体由带四个圆角和四个安装阶梯孔的方形板，与小端封口的阶梯圆筒穿过方板同轴线相交组成。小圆筒段在垂直和水平各有一半圆柱与其相交，而且是轴线正交。两个半圆柱都中心钻孔至小圆筒内孔表面。在方板厚度方向的上下面中心位置各加工一螺纹通孔。大圆筒的内壁上下各有一凸缘并在其端面上加工螺纹孔，大圆筒右端面壁上有一小螺纹孔。

对于圆柱和圆筒类零件，一般选择过轴线的对称面为主视图方向。在此方向投影可以完整表达直径和长度尺寸。此零件外形比较简单，可以做全剖，但如果选择过两个凸缘螺纹孔和轴线的对称面为剖切面（即过正平面的单一剖切面），未能表达安装板上的阶梯孔和大圆筒右端面壁上的小螺纹孔。因而选用旋转剖比较合适。主视图做过主轴线的两相交面的旋转剖视。主视图选定后，在此方向未表达出安装板和大小两端圆筒端面形状，因此还需要左右视图表达。右视图表达出开口端外形。左视图需表达小端轴和水平垂直两个半圆筒相交的内外形，因而这两个水平垂直的半圆筒也需要剖视表达，内外形兼顾因此选用局部剖。基本视图选用了主、左、右视图（如图11所示），但发现还有细节未表示清楚垂直和水平的半圆筒端面形状，所以还要增加一局部视图表达出其外形。如图12所示。

4 结束语

前文以机件表达的国家标准叙述了3W教学法在课堂教学中的应用。每一章节、每一堂课都有具体的讲授方法。但总思路都是结合课堂讲授内容提出问题，具体内容有哪些，学习了这些内容如何解决实际问题。在教学实践中发现，利用3W教学法使学生们对知识的掌握更加清晰和透彻，作业和考试成绩有明显提高。

3W教学法不仅仅局限于工程图学这门课，在其他高等学校课程中也可以采用。不同学科，不同课程可根据实际情况采取类似的教学手段和过程。

参 考 文 献

[1]刘克非，汤小红，吴庆定，胡劲松.建筑类工程图学实践创新型教学内容与方法的研究与实践[J].图学学报，2013，（6）：123-129.

[2]孙玉伟，任百祥，杨春维，汤茜.环境工程专业工程图学的教学改革探讨[J].安徽农业科学，2014，（9）：2825-2826.

[3]刘青科，舒恬.投影基础教学内容和方法创新设计——谈《工程图学基础与提高》的创作思想与内容梗概[J].图学学报，2013，（6）：118-122.

[4]叶红玲，刘赵淼，李晓阳.理论力学课程中3W1H教学法的应用[J].力学与实践，2014，（1）：98-100.

[5]黄会芸.基于3W教学理念的高等数学教学研究[J].长沙通信职业技术学院学报，2013，（3）：99-101.

[6]陈伟.大学物理课堂教学中3W原则的应用[J].物理通报， 2011，（10）：7-8.

[7]袭建军，王熙宁，等.画法几何及机械制图[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，2009：197-211.

[8]李利群，等.工程图学[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，2009：112-129.

[9]袭建军，王熙宁，等.画法几何及机械制图习题集[M].哈尔滨：黑龙江教育出版社，2009.