3W教學法在工程圖學教學實踐中的應用

曲焱炎+何蕊+王迎+高岱

[摘 要] 以工程圖學國家標準的機件表達為例，說明了3W教學法的具體實施和應用。3W教學法提出了：學習目的（why），即為何學習此章或此節;學習的目標（what），即具體學習哪些內容，這些內容解決什么問題;學習此章節內容怎樣具體應用來解決實際問題（how）。在課堂教學中以3W方法講授每章節內容，學生學習目的清晰，學習目標明確，學習效果明顯。

[關鍵詞] 工程圖學;3W教學法;機件表達;教學研究

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

0 引言

工程圖學是一門傳統的、內容體系相對成熟的課程，它是以研究繪制機械工程圖樣、圖解空間幾何問題和貫徹國家制圖有關標準為主要內容的課程，也是工科類大學都要講述的一門技術基礎課程，大都安排在大學一年級。學過的和正在學習的學生對這門課的反應大都是比較抽象比較難學。這主要是因為這門課的思維方式與前有所不同，初高中課程學習偏重于邏輯思維，而圖學課程側重于形象思維的培養。許多教學工作者都對教學理論做了很多深入研究，提出了各種教學理論和方法[1，2]，筆者在從事教學的過程中，發現工科類專業的學生學習工程圖學課程，由于之前沒有任何形象思維的培養，加之理工科學生對學習該課程的目的和意義以及學習方法不明確，因此按照傳統的課堂理論講述的形式教學，課堂反響不佳[3]。但如果能將3W方法有機結合起來運用于工程圖學課程的教學過程中，則能很好地激發理工科學生學習該課程的熱情，增強學習興趣，并切實培養學生分析和解決課程問題的能力。如何激發學生的學習興趣，提高學生學習的主動性，擴大學生的視野和知識面，同時又引發學生思考，引導其去了解科學規律的發現過程，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和課題研究上的思維方法，3W即指WHY、WHAT和HOW三個英文單詞的縮寫。“WHY”指為什么研究某個課題，往往提出問題比解決問題更重要。課題研究要以當前社會和時代的重大科技需求為目標導向，具有新穎性和創新性，研究成果應能在應用基礎理論方面取得一定的突破或實現成果轉化為社會服務?！癢HAT” 指科研立項的目標性，就是要研究什么內容，課題研究要解決什么難題。“HOW” 指科研具體實施的方法手段，怎么去做，如何完成，包括理論儲備、實驗設施。3W法貫穿于整個科研課題的始終。目的明確，步驟清晰，結果清楚。

同樣可將3W法應用于教學中，將講授內容總結為WHY、WHAT 和HOW。WHY即“為什么講這一章節，講此章節解決哪些問題，此章節在整個課程體系的作用”;WHAT即 “此章節要講哪些內容，各個內容的知識點是什么”;HOW 即“如何用這些知識點解決遇到的實際問題”。通過該教學法，使得教師保持清晰嚴密的授課思路，快速有效地進行教學工作，同時也可以讓學生在學習過程中有章可循。一些其他學科的教學工作者也作了類似的研究[4-6]，其教學思路和方法是相通的。

1 “WHY”：為何學習這部分內容

現以機件表達這一章[7，8]為例具體闡述如何將3W法應用與課堂教學中。在學習機件的表達方法這一章之前，已經學習了組合體的三視圖。在這里同學們就會有疑問，利用三視圖已經可以將組合體內部和外部結構形狀表達出來了，外形可見的用粗實線表達，內部結構不可見用虛線，為什么還要學機件表達這一章呢？這就涉及到“WHY”的問題。因而首先就要在講課之前和學生說明學習這一章的目的，也就是為什么國家標準給出這一章的學習內容。以下例子為學生說明僅有主、俯、左的三視圖是不夠的。為增強學生對本章的理解可以在上次課結束時，留下如圖1所示的三視圖，作為同學們的思考題，讓學生畫出這個三視圖的軸測圖。這個機件的結構就不是唯一的。學生可能給出的答案如圖2所示。可以反問學生，哪一個結構對呢？實際上這兩個都是對的。

根據機件實際結構，如果把左視圖替換成右視圖就可以將機件結構清楚的表達出來。如圖3（a）所示的這個機件的立體形狀只能是圖3（b）所示。所以在機件表達時要根據實際情況來選擇視圖。

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

下面就需要利用剖視圖的方式，沿兩個結構相錯面作剖切，用左右剖視圖表達就可以表示清楚。如圖6所示的機件剖視圖是表達唯一機件結構的好方法。

由上例可以看出剖視圖具有視圖表達所不具備的特征。因而國家標準增設了剖視圖的表達內容，這只是其一目的。其二目的，有些機件由于內部和后面被實體擋住的結構很復雜，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就不清晰。如圖7所示的機件在讀圖分析時，不管哪個視圖的虛線都過多，也不便于標注尺寸。因而就要對復雜零件作適當的剖切以表達其內部結構，做適當視圖以表達被遮擋住的結構形狀。所以國家標準必須給出機件的適當表達方法這一章。

2 “WHAT”：講了哪些內容以及使用在哪 些情況

機件表達這章主要分為三個部分[7，8]：（1）用于表達外形的視圖部分，包括講述六面投影的基本視圖、可任意配置的向視圖、表達傾斜結構的斜視圖、用于表達某局部結構外形的局部視圖;（2）主要講述表達內部結構的全剖視圖及對稱結構的半剖視圖和內外形兼顧的局部剖視圖;（3）用來簡潔表達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計時的這幾個理念，就是“化繁為簡”、“化多為少”、“化虛為實”。表1給出了視圖表達應用原則和表達要點。

在講述具體視圖表達時，要多用實例，各個示例對比不同表達方案來說明各種視圖在表達不同結構上的應用。

根據機件的實際結構，用于表達機件內外形的剖視圖可以分為全剖視圖、半剖視圖和局部剖視圖。這三種視圖表達的側重點是不同的，全剖視圖用來表達外形簡單、內部結構復雜的機件，或者說將機件全剖開，通過幾個視圖也能看出其外形。半剖視圖就是用來表達對稱機件，左右對稱主視可用半剖，前后對稱左視可用半剖。它是一種內外兼顧的表達方式，適用于對稱件或者基本對稱件。局部剖視圖是表達非對稱件，外形需要表達內形也需要表達的機件。它是一種靈活的表達方式，視圖與剖視以波浪線為分界。表2為剖視圖的表達應用原則和要點。

以上是對機件剖開多少的區分，是全剖開、剖開一半還是剖開部分結構。有些復雜機件單單這樣剖切不能解決問題，因此又根據剖切面的個數、剖切面的位置作了規定，這就是剖切面的種類。對這個問題，學生們一直不太理會。在舉實例時要結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，這個例子說明剖視圖種類與剖切面是交集關系。又如圖9所示，局部剖視圖在剖切部分采用了復合剖。

3 “HOW”：如何將所學知識點應用到實 際分析，如何解決實踐問題

此為如何靈活應用知識點到實際機件上，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。其內外形結構為：主體由帶四個圓角和四個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。兩個半圓柱都中心鉆孔至小圓筒內孔表面。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。因而選用旋轉剖比較合適。主視圖做過主軸線的兩相交面的旋轉剖視。主視圖選定后，在此方向未表達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。右視圖表達出開口端外形。左視圖需表達小端軸和水平垂直兩個半圓筒相交的內外形，因而這兩個水平垂直的半圓筒也需要剖視表達，內外形兼顧因此選用局部剖。基本視圖選用了主、左、右視圖（如圖11所示），但發現還有細節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出其外形。如圖12所示。

4 結束語

前文以機件表達的國家標準敘述了3W教學法在課堂教學中的應用。每一章節、每一堂課都有具體的講授方法。但總思路都是結合課堂講授內容提出問題，具體內容有哪些，學習了這些內容如何解決實際問題。在教學實踐中發現，利用3W教學法使學生們對知識的掌握更加清晰和透徹，作業和考試成績有明顯提高。

3W教學法不僅僅局限于工程圖學這門課，在其他高等學校課程中也可以采用。不同學科，不同課程可根據實際情況采取類似的教學手段和過程。

參 考 文 獻

[1]劉克非，湯小紅，吳慶定，胡勁松.建筑類工程圖學實踐創新型教學內容與方法的研究與實踐[J].圖學學報，2013，（6）：123-129.

[2]孫玉偉，任百祥，楊春維，湯茜.環境工程專業工程圖學的教學改革探討[J].安徽農業科學，2014，（9）：2825-2826.

[3]劉青科，舒恬.投影基礎教學內容和方法創新設計——談《工程圖學基礎與提高》的創作思想與內容梗概[J].圖學學報，2013，（6）：118-122.

[4]葉紅玲，劉趙淼，李曉陽.理論力學課程中3W1H教學法的應用[J].力學與實踐，2014，（1）：98-100.

[5]黃會蕓.基于3W教學理念的高等數學教學研究[J].長沙通信職業技術學院學報，2013，（3）：99-101.

[6]陳偉.大學物理課堂教學中3W原則的應用[J].物理通報， 2011，（10）：7-8.

[7]襲建軍，王熙寧，等.畫法幾何及機械制圖[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社，2009：197-211.

[8]李利群，等.工程圖學[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社，2009：112-129.

[9]襲建軍，王熙寧，等.畫法幾何及機械制圖習題集[M].哈爾濱：黑龍江教育出版社，2009.