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谈“先行组织者”策略在《机械制图》教学中的应用
作者：丁云峰
关键词：机械制图；先行组织者；三视图
教学的一般策略是循序渐进，由已知领域通过相关知识作引导扩展到未知领域。“先行组织者”就是在正式的学习材料出现之前呈现，利用适当相关的、清晰的和稳定的引导材料作为促进学习和防止干扰的有效策略，并认为原有的适用观念是学习新知识的关键。“先行组织者”最先由美国教育心理学家奥苏伯尔（David P. Ausubel）提出，它使学习的新材料与学习者认知结构内的原有知识密切联系起来，同时使学习的新材料更一般、更概括，并使它们同时起着由已知通向未知的沟通作用及整合或重组新知识的作用。
《机械制图》课程不但要求学生具备一定的数学基础知识，而且需要有一定的空间想象能力。而这恰恰是中职学生的薄弱之处。经过实践探索，我们发现利用“先行组织者”策略组织教学可以有效地突破这个难点，收到良好的教学效果。
一般而言，教学中设计的“先行组织者”可以有不同的形式，但其目的都是为了顺应学生的认知结构，使之易于同化新材料，掌握新知识。在中职《机械制图》课程教学中，“先行组织者”可以是计算机绘图课件、一个实际问题、一个制图实验、一种类比（或对比）对象或几何知识等。
以计算机绘图为“先行组织者”
近几年来，中职学校学生的入学成绩普遍较低，数学基础较差，部分学生学习积极性不高，学习复杂的绘图方法、绘图技巧困难较大。因此，在中职学校《机械制图》课程教学中，教师选取与所授内容相关的、用手工操作难以完成的制图问题，利用计算机绘图软件进行引导，可以对学生学习相关的制图知识起到桥梁作用，也是学生乐于接受的形式。
案例1：用ARRAY（阵列）命令绘制五星红旗图案。教师可先将做好的五星红旗图案的文件打开，让学生感知计算机绘图功能的神奇，从而吸引学生的注意力和调动学习兴趣，使他们产生学会作图方法的欲望，并激活他们的思维。与此同时，教师向学生提出问题：四颗小五角星是怎样作出来的？并让学生动手尝试作出来。最后，教师总结，并向学生介绍四颗小五角星是通过阵列的方法作出来的，再让学生通过多媒体观看作图步骤，并要求学生重做一次。之后要求学生用CAD软件绘制毛坯联合图，并简化零件图及简化毛坯图。
学生练习：用CAXA电子图板98绘图软件绘制摩擦片图。
以新颖别致的实际问题为“先行组织者”
机械制图知识在生产和生活中有广泛的应用，《机械制图》课程主要是培养学生的空间思维能力、分析能力、图形表达能力。《机械制图》课程中有很多概念、法则、原理都来源于实践，与日常生产和生活有密切的联系，但中职学生学习纯理论内容困难较大。因此，可以选取一些生产生活中常见的实际例子作为铺垫来引导学生学习机械制图知识。这样，既可以激发学生学习的兴趣和动机，又符合学生从实践到理论、从感性知识到理性知识的认知规律。
案例2：画螺栓的三视图
已知一个螺栓是由正六棱柱和圆柱构成的组合体，如图1，画出它的三视图。
分析：该物体是由一个底面为正六棱柱和一个圆柱组合而成的，主视图反映六棱柱的三个侧面和圆柱侧面，左（侧）视图反映六棱柱的两个侧面和圆柱侧面，俯视图反映该物体投影后是一个正六边形和一个圆（中心重合），它的三视图为图2所示。
从图1、图2可以看出，圆柱与下面棱柱的分界线是主视图中的线段a′b′、左视图中的线段c″d″以及俯视图中的圆。
其中特别要注意体现“长对正、高平齐、宽相等”的投影原则。长对正，即主视图和俯视图在左右方向应对正；高平齐，即主视图和左视图在上下方向应平齐；宽相等，即俯视图和左视图在前后方向的宽度应相等。
评注：在中职学校《机械制图》课程中所接触的几何体大多数是由一些简单的几何体组合而成的，因此在绘制它们的三视图时，必须先分析它的基本结构，也就是说要分析它是由哪几种简单的几何体组合而成的，再由各简单几何体的三视图合成简单组合体的三视图。在分析结构时，可以由上到下分析，也可以从左到右或者从外到内分析。在绘制三视图时，还应注意组合体表面的交线是它们的分界线，分界线和可见轮廓线都应用粗实线画出。与此同时，教师也可以向学生进行视图画法演示。
以类比（或对比）对象为“先行组织者”
如果要学习的新材料与学科知识体系中某些已经学到的内容有相似之处，也就是说学生的认知结构中已经具有了同化新知识的适当观念的时候，就应该将这些已经学到的内容作为“先行组织者”呈现出来，并与要学习的新材料进行比较或类比，这样的学习方式就显得自然、和谐，学习的深刻性就会增强，学习效率也会大大提高。
案例3：由三视图还原成实物图
根据三视图（a）、（b）（如图3所示）想象物体原形，并画出物体的实物草图。
分析：（1）由三视图3（a）可看出，这个物体是由一个圆柱和一个正四棱柱组合而成，圆柱的下底面圆和正四棱柱的上底面正方形内切，它的实物草图为图4（a）。（2）由三视图3（b）可知，该物体下部分是一个长方体，上部分的表面是两个等腰梯形和两个等腰三角形，它的实物草图为图4（b）。
评注：从上面的例子不难看出，学习了三视图后，已知物体三视图中的两个还不能完全确定物体的原形，一般说来，必须补充另一个视图。由于一个视图不能确定物体的真实形状和组合体的基本体间的相对位置，因此，在《机械制图》课程教学中将三视图还原成实物图必须将有关视图联系起来看，还原成实物图后应再用三视图来仔细地进行检验。
以制图实验为“先行组织者”
《机械制图》课程教学中的制图实验就是让学生通过观察演示，动手操作，获得对制图原理、方法、结论等的感性认识，再通过加工上升为理性认识，因此属于一种学生在教师的启发和引导下对教学发现过程的体验。显然，制图实验在概念引入教学中是一种诠释未知、启迪知识的有力武器。
案例4：“变化形体看图”实验
“变化形体看图”就是在画完某形体的三视图后，改变该形体的某视图，引导学生思考想象出另外两种视图的形状。它是有效培养学生空间想象能力的重要一环，而且容易被学生接受。因此，采用变化形体看图教学，不仅使一道例题变成了多道例题，解决了大量相关的问题，达到了举一反三、深层次理解和灵活运用所学知识的目的，而且顺应了思维发展规律，促进了学生抽象思维能力的发展。具体示例见如下图表。
圆柱体平面截割变化形体图表
通过分析、提问等手段，使问题逐层深入，在形体变化中让学生充分发挥想象力。用概念的形式进行思维，构筑学科要素，实践证明效果很好。
以数学知识为“先行组织者”
机械制图要运用很多数学知识，尤其是运用对称原理和正投影原理。因此，在教学中，应有意识地以数学知识为“先行组织者”来组织教学，促进知识的正迁移，激发学生学习的兴趣和积极性，同时在教学中渗透实物投影分析法。
实物投影分析法就是在对课题的主要内容及所涉及的实物进行简述后拿出实物，按一定的位置摆放好，让学生按正投影的原理分析实物在各个投影面上的投影。在实物投影分析中，教师要引导学生运用正投影的原理思考，想象出实物三视图并让学生口述，然后利用挂图或多媒体工具将实物的三视图呈现在学生眼前，验证学生想象得是否正确。实物与图形对照，想象与图形吻合，不但使学生印象深刻，记忆牢固，而且还能激发学生的学习积极性，培养学生的自信心。
“先行组织者”教学策略的实质是通过师生之间的交流活动，使学生的认知结构自然地由已知发展到未知，从而使得认知结构渐进分化与融会贯通的一种行之有效的教学方法。它作为课堂教学的基本策略，省时高效又有助于正迁移的发生，符合中职学生的认知规律。因此，教师在教学中要根据中职学生及《机械制图》教材的特点，对教材进行适当的调整、补充或重新组合，选取适合中职学生的教学策略来组织课堂教学，从而取得更好的教学效果。
参考文献：
[1]鲁献蓉.数学概念学习与“先行组织者”[J].宁波大学学报（教育科学版），2000，（1）.
作者简介：
丁云峰（1975—），男，湖南沅陵人，广东省佛山市顺德区容桂职业技术学校中学一级教师，主要从事中学机电教学工作。