張順生

摘 要：根據(jù)變異學(xué)習(xí)理論，在工程制圖教學(xué)中有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的圖形辨析能力。通過觀察圖形的關(guān)鍵特征（形狀和位置），從而分辨出圖形的變與不變，并聚焦“變”的部分，使學(xué)生在“變”中認(rèn)識(shí)形體的本質(zhì)、增加圖形儲(chǔ)備、掌握組合體的組合過程、領(lǐng)悟制圖學(xué)科多變的奧秘。學(xué)生在好奇、專注中辨析、思考，從而提升了制圖空間思維能力。

關(guān)鍵詞：中職；工程制圖；變異學(xué)習(xí)理論；空間思維能力；關(guān)鍵特征

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7747（2017）27-0042-05

一、引言

案例1：學(xué)校里有一對(duì)孿生姐妹，班主任和任課教師很難分清誰是老大、誰是老二，經(jīng)常弄錯(cuò)，可她們的媽媽一眼就能認(rèn)出是姐姐還是妹妹。媽媽有什么訣竅呢？

案例2：新學(xué)期開學(xué)上課一周了，教師對(duì)于機(jī)電班的42位新生已有近30多位能叫上他們名字了，但還有六七位學(xué)生總對(duì)不上號(hào)，還需要對(duì)著座位表找人。為什么同一批學(xué)生中總有幾位學(xué)生不能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)上號(hào)呢？

案例3：?jiǎn)挝豢平M同事打來電話，他一開口說話，馬上就能知道他是誰了。為什么僅憑聲音就可以確定是誰呢？

以上3個(gè)案例均指向一個(gè)事實(shí)：每個(gè)人都有他自身的特征（特點(diǎn)），即使是孿生姐妹。特征是指一個(gè)客體或一組客體特性的抽象結(jié)果，是用來描述概念的。[1] 魯迅在《且介亭雜文·臉譜臆測(cè)》中寫道：“這假面上，大約一定得表示出這角色的特征，一面也是這角色的臉相的規(guī)定?！币簿褪钦f，特征是人或事物可供識(shí)別的特殊的征象或標(biāo)志，特征明顯的容易被認(rèn)識(shí)，特征不太明顯的，需要長(zhǎng)時(shí)間的接觸才能加以區(qū)分。其實(shí)認(rèn)識(shí)事物也是如此，要認(rèn)識(shí)事物，就必須對(duì)事物進(jìn)行反復(fù)的比較、辨別，從而找出他們獨(dú)有的區(qū)別于其他事物的本質(zhì)特征或規(guī)律。所以說，抓住了事物的特征，才是認(rèn)識(shí)事物的關(guān)鍵。

二、“變異學(xué)習(xí)理論”教學(xué)策略

（一）“變異學(xué)習(xí)理論”的概念

變異理論是瑞典哥德堡大學(xué)馬飛龍教授在上世紀(jì)90年代提出的一種關(guān)于學(xué)習(xí)和教學(xué)的理論。其基本觀點(diǎn)是：為了達(dá)到認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的目的，首先要找到該事物與其他事物之間的差異，通過對(duì)事物間差異的比較、分析，才能逐漸接近事物的本質(zhì)。變異理論強(qiáng)調(diào)通過“變”來揭示事物的本質(zhì)，認(rèn)為學(xué)習(xí)源于變異，即“沒有變異就沒有學(xué)習(xí)”[2] 。馬飛龍認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果關(guān)鍵取決于教師對(duì)教學(xué)中的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)、變與不變的內(nèi)容的呈現(xiàn)和處理。由于變異，學(xué)生才會(huì)聚焦教學(xué)內(nèi)容中的不同點(diǎn)或變的部分，從而體驗(yàn)與分辨學(xué)習(xí)對(duì)象的關(guān)鍵特征。

（二）“變異學(xué)習(xí)理論”的師生觀

俗話說，沒有比較就沒有鑒別。比較就是通過對(duì)比找出事物間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)的過程，其目的是達(dá)到鑒定真?zhèn)?、分清?yōu)劣。變異學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)復(fù)雜知識(shí)時(shí)，識(shí)別復(fù)雜知識(shí)關(guān)鍵特征的有效方式是通過將問題情景加工，逐一突出各個(gè)關(guān)鍵特征，再給出比較綜合的情景，使學(xué)生分析各個(gè)關(guān)鍵特征的共同變化和影響。[3] 其中，問題情景的加工是由教師來設(shè)計(jì)完成的，即教師要做的工作就是采用不同的變化的案例，把學(xué)習(xí)對(duì)象的關(guān)鍵特征呈現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的各個(gè)方面。[4]學(xué)生按照教師設(shè)計(jì)的問題情景，通過比較、分析、綜合，感知學(xué)習(xí)內(nèi)容關(guān)鍵特征并深刻理解，從而達(dá)到內(nèi)化知識(shí)的目的。

（三）“變異學(xué)習(xí)理論”在培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力方面的呈現(xiàn)

工程制圖是研究工程圖樣的一門學(xué)科，圖形是由一系列幾何元素（點(diǎn)、線、面、體）構(gòu)成的，幾何元素的形狀和位置就構(gòu)成了圖形的空間屬性（特征）。從幾何學(xué)的觀點(diǎn)看，所有工程實(shí)體都可抽象成組合體，即由基本形體（如棱柱、棱錐、圓柱、圓錐和球等）堆疊、挖切組成的物體。[5]可以說，無論是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的組合體，都會(huì)有一些區(qū)別于其它形體的主要結(jié)構(gòu)和重要特征。[6]而如何教會(huì)學(xué)生快速識(shí)別空間屬性或重要特征，是工程制圖課程教學(xué)的重點(diǎn)，也是培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的關(guān)鍵所在。

根據(jù)變異學(xué)習(xí)理論，在工程制圖教學(xué)中應(yīng)有意識(shí)設(shè)計(jì)一系列圖形相近的視圖，使學(xué)生通過不斷觀察圖形，找出其關(guān)鍵特征（形狀特征和位置特征），從而分辨出圖形的“變”與“不變”，并聚焦“變”的部分，掌握其本質(zhì)特征。在“變”與“不變”的探尋中，一方面，能激發(fā)學(xué)生的好奇心；另一方面，更重要的是教會(huì)了學(xué)生圖形分析的方法，培養(yǎng)了學(xué)生制圖的空間思維能力。

三、在“變”中培養(yǎng)學(xué)生的制圖思維能力

（一）變位置，認(rèn)識(shí)形體本質(zhì)

任何機(jī)器零件從形體角度分析，都是由一些基本體經(jīng)過疊加、切割或穿孔等方式組合而成的。[7]熟練掌握基本幾何體的視圖特征是分析復(fù)雜視圖的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

如在學(xué)習(xí)圓柱的投影時(shí)，保持圓柱形體特征不變，設(shè)計(jì)將圓柱軸線分別垂直于H面、W面、V面三種情況，如表1中圖a、b、c分別所示，得到三種不同的三視圖，從而引導(dǎo)學(xué)生通過三種“正例”的比較分析，找出其關(guān)鍵特征——投影為圓，圓在哪個(gè)視圖上。通過反復(fù)辨析實(shí)踐，建立起圓柱體與圓柱體三視圖的映射關(guān)系：即“一圓二矩形線框”的視圖就表示圓柱體的投影；圓在什么視圖上，就表示圓柱體軸線與該投影面垂直。

（二）變形狀，增加圖形儲(chǔ)備

在學(xué)習(xí)基本幾何體的視圖后，為了增加學(xué)生頭腦中的圖形儲(chǔ)備，設(shè)計(jì)一題多解題（根據(jù)主、俯視圖畫出不同的左視圖），如表2所示。引導(dǎo)學(xué)生從整體去思考、想像形體，而不是僅從個(gè)別視圖出發(fā)。通過設(shè)計(jì)，一方面，可以豐富圖形儲(chǔ)備；另一方面，可以培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

（三）變組成，掌握變化過程

組合體視圖的分析是工程制圖學(xué)科的難點(diǎn)，也是培養(yǎng)學(xué)生制圖空間思維能力的關(guān)鍵，而這部分內(nèi)容又正是一些學(xué)生覺得做制圖題無從下手的原因所在。因此，如何幫助學(xué)生跨越學(xué)習(xí)困難，真正掌握組合體視圖的分析方法，是學(xué)科教學(xué)的重點(diǎn)。

教師按照立體三維建模的方法，采用疊加、切割或挖孔將組合體的視圖逐漸表現(xiàn)出來，并逐步增加視圖關(guān)鍵特征的變化，讓學(xué)生通過對(duì)比，審辨出視圖的關(guān)鍵特征，分清各部分的形體及組合形式，從而讀懂組合體視圖的分析方法。補(bǔ)畫三視圖中的缺線，如表3所示。

（四）變結(jié)構(gòu)，領(lǐng)悟制圖的奧秘

學(xué)生在做制圖題時(shí)最大的困難是不能將組成零件的基本幾何體的投影從復(fù)雜的視圖中分離出來，也就不能確定復(fù)雜零件是由哪些基本體所組合而成，它們之間是何種組合形式及表面連接關(guān)系。為了培養(yǎng)學(xué)生的“分離”能力，設(shè)計(jì)一組形體大致相同的零件，分別對(duì)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)（形狀和位置）進(jìn)行變異，通過對(duì)比、審辨，學(xué)生找出變化的部分，對(duì)變化的部分進(jìn)行分析、理解，從而掌握復(fù)雜零件視圖的識(shí)讀方法。

如表4所示，圖a和圖b從外到里分三個(gè)層次設(shè)計(jì)了三處“變化”。

四、應(yīng)用效果分析

（一）“變”中確立“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念

變異理論認(rèn)為，教師應(yīng)圍繞教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)一系列不斷“變化”的學(xué)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生感知、分析學(xué)習(xí)材料的關(guān)鍵特征，從而使學(xué)生把握教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵特征，達(dá)到掌握知識(shí)的目的。這些“變化”學(xué)習(xí)材料的設(shè)計(jì)，必須充分考慮到學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和審辨能力，要為學(xué)生量身定做學(xué)習(xí)材料。

（二）“變”中改變學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，學(xué)生基本處于“灌輸式”學(xué)習(xí)狀態(tài)：被動(dòng)聽講，被動(dòng)學(xué)。工程制圖教學(xué)中就出現(xiàn)了“聽聽就懂，做做就錯(cuò)”的現(xiàn)象。應(yīng)用變異學(xué)習(xí)理論開展工程制圖教學(xué)，可使學(xué)生從被動(dòng)聽轉(zhuǎn)變成對(duì)“變化”學(xué)習(xí)材料主動(dòng)去感知、審辨出圖形的關(guān)鍵特征，從而使學(xué)生在好奇中專注學(xué)習(xí)，真正成為學(xué)習(xí)的主人。

（三）“變”中聚焦了學(xué)習(xí)中的困難

工程制圖學(xué)習(xí)中最大的困難是學(xué)生不能從復(fù)雜的圖形中分離出各個(gè)基本體，所以，按照表4圖a、圖b逐步進(jìn)行“變”，學(xué)生聚焦“變”的部分，教師引導(dǎo)學(xué)生感知各個(gè)組成部分的關(guān)鍵特征。從而使學(xué)生掌握組合體視圖的分析方法，達(dá)到提升空間思維能力的目的。

五、結(jié)論

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐嘗試和改進(jìn)，筆者通過設(shè)計(jì)不同變異的圖形，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)幾何體關(guān)鍵特征進(jìn)行觀察、辨析和思考，使學(xué)生的制圖思維能力得到了培養(yǎng)和提升。在“變”中學(xué)生認(rèn)識(shí)了形體的本質(zhì)、增加了圖形儲(chǔ)備、掌握了組合體的組合過程、領(lǐng)悟了制圖學(xué)科多變的奧秘，從而在好奇、專注中學(xué)辨析、思考，使制圖學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量有了明顯的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于欣麗，張志云，李明非，等.術(shù)語工作-詞匯-第1部分：理論與應(yīng)用（GB/T15237.1-2000）[M].1版.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[2] 夸美紐斯.大教學(xué)論[M].2版.北京：人民教育出版社，2014.

[3] 陳紅兵.創(chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)空間——變異理論視野下的課堂教學(xué)[J].教育學(xué)報(bào)，2013（10）：52-60.

[4] 吳穎慧，叢立新.教學(xué)的穩(wěn)與變[M].1版.北京：教育科學(xué)出版社，2015.

[5] 邵世祿.形體分析法在組合體視圖中的應(yīng)用研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2008（8）：54-58.

[6] 王小軍.基于特征分析的組合體讀圖方法探討[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2015（4）：199-201.

[7] 人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室.機(jī)械制圖[M]. 6版.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2011：206-211.