工程图学教师的PCK知识的多少决定着教师教学能力的大小，也直接影响教学质量的好坏。

（1）基于对图形认识的工程图学学科知识

基于对图形认识的工程图学学科知识是PCK结构的首要核心的成分。PCK是由特定学科知识转化而来，教师学科知识的理解水平直接影响着PCK的水平，教师只有从整体上理解、把握学科的性质、任务及结构，才能围绕教学目标，制定教学内容，安排教学计划，设计教学情境，才能对学生的问题和想法做出有效的反应。工程图学学科是以工程与工业产品类图形为研究对象，研究其图形表达、数字化图形信息生成和图形信息传递，是以几何理论、计算数学基础和计算机图形技术基础为理论基础，以工程设计图学和工程图学应用为研究方向的学科。工程设计图学由技术制图标准、机械设计制图、土建设计制图、电气设计制图、水利水电设计制图、以及其他设计制图等组成。工程图学应用目前主要包括计算机辅助技术、工程信息可视化、工程图形识别与三维重建技术和工程图学教学技术（CAI,网络课程）。由于计算机科学的迅猛发展，[5]目前工程图学研究内容和领域已经远远超出了传统意义的工程制图的研究范畴，使得工程图学学科成为一门新兴的交叉学科。

[5.7]工程图学内容知识主要包括制图理论基础、工程设计制图、制图技术。制图理论是工程制图的理论基础，主要包括多面正投影、轴侧投影、透视与阴影、标高投影等投影理论和几何理论，以及与图学相关的计算机理论基础；工程设计制图是工程图学有别于其他图学的标志和特点，主要包括工程中机械、土建、电气等不同行业的制图标准和专业知识；制图技术是学科表现的手段和方法，包括丁字尺、三角板、绘图仪、计算机绘图机等绘图设备的使用，以及运用手工绘图、计算机绘图、CAD技术等不同的绘图方式绘图。

工程图学认知知识包括对工程图学学科特征和核心观念的理解。 [9]工程图学学科最大的特征是 “形象性和创造性”，是指以图线、图框、图像、符号和形体等想象信息为思维材料或意象，通过联想再现意象，借助想象再创造新形象。因此，工程图学认知活动中有两大基本任务。第一，探寻“把形体从三维空间向二维空间投射”的基本规律，确定工程形体和图像一一对应关系的规律，工程图学采用了多面正投影、轴侧投影、透视和阴影、标高投影等多种投影理论，使投影图含有了其特定含义，以表达出具体的或者抽象的三维形体。第二，建构“形象思维和创造性思维”为核心的图学思维。形象思维是运用“形象”来思考问题的一种方式，在工程图学中，形象思维无处不在。人脑对物体的构型离不开联想和想象，不仅需要灵活、开放、多方面的发散性联想，而且还要围绕着创造目标为出发点，组合、改造、再生的随意性联想，这种发散性联想和随意性联想正是创造性思维充分体现。

（2）关于工程图学课程的学生知识

[3.15]PCK最能区分学科专家与学科教师，因为学科专家是去创造学科领域的新知识，学科教师是将学科知识“转化”成学生有效获得的学科知识，即将学术形态的学科知识转化为学生能够理解的教学形态的学科知识，因此，[3.10]教师要在学生已有的知识、常识、经验和课程之间构造理解，需要知道学生对于课程理解的起点，理解的方式、理解的层次、认知的过程、误解的产生原因。

首先，要了解学生对理解图学的知识。教师只有理解了学生对于工程图学的已知的知识，才能设计出符合课程学习的逻辑起点。工程图学课程主要在大一期间开设，学生在中学阶段通过学习平面几何和立体几何，了解了点、线、面的定义、公式、定理，知道了一些简单的空间几何体的三视图表达的基本方法，同时培养了一定的逻辑思维能力和形象思维能力。例如，在学习点的投影之前，可以用学生高中熟悉的三视图引入，让学生明白所有的立体的投影都是以点的投影为基础的。

其次，教师理解了学生在工程图学的学习过程难易程度，理解过程和理解方式，才能知道哪些简单的内容应该少讲或者略讲，哪些难以理解或容易误解的内容需要设计有针对性的策略。例如：画组合体三视图，教科书给出了简明扼要的画图步骤是：首先，定比例、定图幅；第二，布置视图，画出基准线；第三，画底稿；第四，检查、描深，教材上也按步骤图示了，但是在实际绘图中，学社依然不知道先画什么后画什么，因为学生不理解为什么要先画基准线？哪些是基准线？基准线怎么来的？基准线有什么作用？教师而应借助三维图例仔细讲解，让学生理解基准线是长、宽、高三个方向的尺寸基准面在三视图中的投影，如果基准确定了，组合体中各基本形体件间的相对位置就确定了，视图在图纸中的位置也确定了，这也为后续组合体的尺寸标注做了铺垫。

（3）关于工程图学课程知识

[3]PCK的实质是“转化”，教师关于课程的知识在这个“转化”过程中发挥着重要的作用。

工程图学教师关于工程图学课程知识具有专业性、时段性、变化性、发展性。[11]专业性是指工程图涵盖机械、土建、电气等多个专业，不同专业的工程图学要遵循不同专业的相关国家标准和规范，表达的对象也不同。工程图学课程标准和教科书在一段时间相对稳定，但随着课程标准的改变、课程改革的进行以及教科书的变化，教师的课程知识必须随之做出调整，具有时段性，例如近年来，因为教学改革，导致工程图学学时大大减少，教师必须在有限的学时内把课程的重点知识有效的传授，这需要对课程知识做出相应的调整。 [12变化性是指]随着图学学科的发展和工程技术的发展，工程图学课程知识也在相应地扩充变化，例如，在数字化设计背景下，三维实体造型已经贯穿整个产品的生命周期，三维几何建模在工程图学教学中也显得越来越重要，工程几何表达的变化和加工方式等的变化，导致制图规范与标准也在随之变化。工程图学教师关于工程图学课程知识具有发展性。[3]教师的课程知识是随着教师的教学经验的积累而不断发展的，这种发展是永恒的。

（4）工程图学特定课题的教学策略及表征知识

教学策略及表征知识是PCK最为关键的要素，也是PCK称之为“有效教学知识”的本质所在。教学策略及表征知识是教师运用教学策略及表征知识将学科知识转化成学生容易理解的表达方式，是教师融合了学科知识、学与教的知识以及课程知识，选择采取的多种教学活动的综合方案。综合方案涉及到组织教学内容，确定教学内容的表征和呈现手段，确定有效的举例、解释、隐喻，设计教学顺序和学生活动等。

工程图学的课程内容分为制图基本知识、画法几何、工程制图、计算机绘图四个部分，学生在学习每个部分所面对的困难有所不同，教师运用的教学策略及表征知识也不同。例如，学习画法几何主要任务是掌握基础投影理论，培养学生空间和形象思维能力，运用投影理论解决一些空间几何问题，绘制和阅读一些简单的二维图形。学生在学习这部分内容时，因为正投影法将三维结构用二维平面图形表达不再符合日常的形象思维和感性认识而变得抽象，空间想象力是连接二维投影和三维立体结构的桥梁，所以如何架通这座桥梁是学生面临的主要的难点。根据学生已有高中空间几何知识和对图形的认知水平，这一部分内容的教学策略及表征知识应该逐渐从已经向未知，形象思维向抽象思维过渡，教师可以借助三维立体模型导入二维投影，揭示投影规律，突破学生在认知和思维中的困惑，逐渐建立学生的空间想象力。