彭英娟

《中國制造2025》是經(jīng)國務(wù)院總理李克強(qiáng)簽批，由國務(wù)院于2015年5月印發(fā)的部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略文件，是中國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。目前，現(xiàn)代化優(yōu)秀制造人才的培養(yǎng)主要集中在中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，義務(wù)教育階段學(xué)校對學(xué)生制造能力的培養(yǎng)是十分單一和初級的，學(xué)校雖然較為重視學(xué)生計(jì)算機(jī)操作、互聯(lián)網(wǎng)使用等能力的培養(yǎng)，但對學(xué)生人工智能、機(jī)械加工等深層次制造能力的培養(yǎng)還比較少。基于此，筆者所在的學(xué)校嘗試依托2019年陜西省基礎(chǔ)教育資源建設(shè)研究課題《我眼中的西安古城墻》綜合課程開發(fā)項(xiàng)目，以了解西安古城墻相關(guān)知識(shí)為抓手，以為西安古城墻設(shè)計(jì)無障礙通道為契機(jī)，以學(xué)科融合的形式對學(xué)生的智能制造能力進(jìn)行了有針對性的訓(xùn)練。在實(shí)踐過程中，我們不斷總結(jié)、優(yōu)化、改進(jìn)教學(xué)方法，摸索出了幾點(diǎn)培養(yǎng)小學(xué)生智能制造能力的經(jīng)驗(yàn)。

一、智能制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

智能制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)是開展智能制造課程的基本條件，智能制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)主要包括硬件設(shè)施和軟件配置兩個(gè)方面。

硬件設(shè)施：智能制造部室、多功能計(jì)算機(jī)教室。其中，我校為智能制造部室配備了3D打印機(jī)、激光切割機(jī)、木工安全操作工具箱、桌面安全車床、機(jī)床、銑床及磨床等設(shè)備;為多功能計(jì)算機(jī)教室配備了多功能智慧黑板和60臺(tái)供學(xué)生操作、可聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，這些硬件設(shè)施為學(xué)校開展智能制造課程提供了有力的支撐條件。

軟件配置：3D打印軟件、激光切割繪圖軟件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持等，這些軟件為學(xué)校智能制造課程的開展提供了充足的資源和空間。

智能制造教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了充足的教學(xué)資源，對課程的實(shí)施有著舉足輕重的作用。

二、智能制造課程設(shè)計(jì)

1.智能制造課程的整體架構(gòu)

學(xué)校以“一英尺寬，一公里深”為思路，依托地域特色，開發(fā)了以西安古城墻為主線的特色綜合課程。

在課程的第一階段，學(xué)校組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，讓學(xué)生填寫活動(dòng)手冊，引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)有的馬道是否可以改建成為無障礙通道，并讓學(xué)生進(jìn)行無障礙通道創(chuàng)意設(shè)計(jì)。學(xué)生通過等比例還原、制作馬道模型、開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)求證、討論分析等，最終得出“現(xiàn)有馬道不能改建成無障礙通道”這一結(jié)論。

在課程的第二階段，教師引導(dǎo)學(xué)生再一次進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，學(xué)生發(fā)現(xiàn)西安古城墻周圍展示了很多古代的攻城武器模型，他們提出了一個(gè)大膽的設(shè)想，可以從保護(hù)文物、珍愛和平這一目標(biāo)出發(fā)，創(chuàng)意設(shè)計(jì)以古代攻城云梯車為原型的無障礙通道方案。學(xué)生結(jié)合科學(xué)課程所學(xué)到的機(jī)械知識(shí)，在攻城云梯車內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)中添加了一部電梯，作為無障礙通道使用，這樣一部特殊造型的仿古電梯不僅很好地與城墻周邊環(huán)境融為一體，還有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際操作過程中，學(xué)生以小組合作的方式進(jìn)行實(shí)踐探究，搭建了電梯的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力部分和控制部分，制作了一個(gè)電梯模型。

通過實(shí)踐，學(xué)生熱愛、保護(hù)文物的意識(shí)更加強(qiáng)烈了，道德修養(yǎng)、審美情趣、思想品質(zhì)養(yǎng)成了，他們對西安古城墻的歷史文化有了深刻的理解，知識(shí)運(yùn)用能力和實(shí)踐能力也得到了很大的提升。

2.課程問題的提出

本課程的選題來源于學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活，學(xué)生可以從調(diào)研中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，對學(xué)生來說，這種教學(xué)方式比被動(dòng)地接受假設(shè)更有吸引力。由此可見，合理的選題不僅能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠使學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，幫助學(xué)生找出解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生良好的深度學(xué)習(xí)能力。

3.課程創(chuàng)意設(shè)計(jì)

在課程創(chuàng)意設(shè)計(jì)階段，教師應(yīng)遵循“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)原則，為學(xué)生提供創(chuàng)意設(shè)計(jì)要素，讓學(xué)生根據(jù)前期調(diào)研進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)。此外，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)交流，讓學(xué)生在生生、師生交流中修正設(shè)計(jì)方案。教師還可以將學(xué)生分成若干個(gè)小組，讓學(xué)生以小組為單位準(zhǔn)備材料，設(shè)計(jì)詳細(xì)的創(chuàng)意方案。在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過與他人的思想碰撞，形成了可行性的項(xiàng)目研究方案，這比以往的淺層次活動(dòng)設(shè)計(jì)方案更具理論基礎(chǔ)。

4.課程實(shí)踐探究

實(shí)踐探究環(huán)節(jié)是教學(xué)活動(dòng)的核心部分，教師應(yīng)重點(diǎn)幫助學(xué)生解決實(shí)踐過程中遇到的兩個(gè)問題：一是課程的重難點(diǎn)知識(shí);二是實(shí)踐操作過程中的迷思點(diǎn)。在教學(xué)過程中，教師還應(yīng)幫助學(xué)生建立學(xué)科知識(shí)體系，讓學(xué)生理清知識(shí)點(diǎn)和學(xué)科之間的關(guān)系，形成知識(shí)遷移能力。在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生不僅可以向教師請教，還可以列出學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，利用網(wǎng)絡(luò)資源解決實(shí)際問題。例如，學(xué)生可以登錄智慧校園平臺(tái)，下載、觀看教師提前準(zhǔn)備好的微課，學(xué)習(xí)重難點(diǎn)知識(shí)。這種多元化的知識(shí)獲得方式，既能夠培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)解決問題的能力，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

5.課程分享交流

在課程分享交流階段，學(xué)生可以展示自己設(shè)計(jì)好的作品或方案，還可以從實(shí)踐收獲、存在的問題，以及自己下一步的改進(jìn)方法三個(gè)方面進(jìn)行分享。其他學(xué)生認(rèn)真聆聽，并有針對性地提出自己的觀點(diǎn)和疑問。通過師生、生生的交流討論，學(xué)生就能夠形成完整的知識(shí)體系，對他們實(shí)踐能力的提升有很大的作用。

6.課程迭代優(yōu)化

分享交流是課程迭代優(yōu)化的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以對前面發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行優(yōu)化，并提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為下一輪的實(shí)踐探究做好準(zhǔn)備。這樣一來，學(xué)生在問題中尋找優(yōu)化方法，通過深入的思考和學(xué)習(xí)，形成了完善的智能制造產(chǎn)品方案，這對培養(yǎng)學(xué)生的智能制造能力和問題解決能力有很大的幫助。

三、智能制造實(shí)踐教學(xué)思考

1.教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作的方式，利用機(jī)床加工和3D打印技術(shù)制造無障礙通道模型。這節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容不僅包括數(shù)學(xué)課程中的測量方法、科學(xué)課程中的工程搭建原理和基礎(chǔ)操作方法，還包括美術(shù)課程中的色彩搭配技巧，以及計(jì)算機(jī)課程中的軟件繪圖技巧和操作流程。在教學(xué)過程中，教師要充分分析教學(xué)內(nèi)容，從三維目標(biāo)層面制訂教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力、整合能力，為學(xué)生的深度學(xué)習(xí)埋下一顆理性分析的種子。

2.課程組織方式

在教學(xué)過程中，教師可以以項(xiàng)目的方式開展教學(xué)，確定教學(xué)內(nèi)容后，還可以將其轉(zhuǎn)化為可操作的、真實(shí)的問題情境，為學(xué)生設(shè)計(jì)一系列的建構(gòu)性探究活動(dòng)。例如，頭腦風(fēng)暴、方案設(shè)計(jì)、流程規(guī)劃、模型制作等。此外，教師設(shè)計(jì)的教學(xué)項(xiàng)目不能是獨(dú)立存在的，而應(yīng)是承前啟后、層層遞進(jìn)的，這樣才能逐步提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

3.培養(yǎng)創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的課程教學(xué)雖然能夠培養(yǎng)學(xué)生單一的學(xué)習(xí)能力，但對培養(yǎng)學(xué)生處理復(fù)雜問題的能力有一定的影響。因此，在教學(xué)過程中，教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，幫助學(xué)生統(tǒng)整各學(xué)科的零散知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這樣一來，就能有效地鍛煉學(xué)生解決問題的能力，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力，對學(xué)生的綜合發(fā)展也有很大的幫助。

4.熟知工程技術(shù)原理

課程實(shí)施過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生的想法很美好，但他們做出來的物品存在做工粗糙、比例不協(xié)調(diào)等問題。因而，在教學(xué)過程中，教師要設(shè)計(jì)一套科學(xué)、合理，且相對完善的實(shí)踐教學(xué)方案，讓學(xué)生在小組合作中找出自己擅長的方向，制作出做工精良的模型、設(shè)計(jì)圖、實(shí)踐作品等，在從無到有的制作過程中，通過創(chuàng)意—設(shè)計(jì)—討論—繪圖—分工—切割—打印—拼裝—修飾—分享等方式，梳理、掌握工程操作的原理和方法。在教學(xué)過程中，教師還要打破傳統(tǒng)的教學(xué)方式，積極培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)的能力及解決問題的能力。

5.反思改進(jìn)設(shè)計(jì)

學(xué)生學(xué)習(xí)能力是在項(xiàng)目不斷推進(jìn)，各小組分享經(jīng)驗(yàn)，交流、反思的過程中不斷提升的。因此，在教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生了解科技發(fā)展為我們的生活帶來巨大變化的同時(shí)，從中感受人類的探索精神。

四、結(jié)語

近幾年，工業(yè)4.0概念被媒體熱炒，幾乎成了現(xiàn)代企業(yè)全新生產(chǎn)方式的代稱，被稱為“全球第四次工業(yè)革命的觸發(fā)器”。那么，什么是工業(yè)4.0呢？工業(yè)1.0是機(jī)械化，2.0是電氣化和內(nèi)燃機(jī)，3.0是自動(dòng)化和信息化加精益化，4.0是智能制造。在新一輪工業(yè)革命中，各國都在構(gòu)建自己的智能制造產(chǎn)業(yè)體系，中國提出的“中國制造2025”就是邁向工業(yè)4.0的第一步。在義務(wù)教育階段，我們應(yīng)大膽嘗試，不斷改革創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，使我國的基礎(chǔ)教育朝著科技發(fā)展的方向邁進(jìn)。但在課程開發(fā)實(shí)踐過程中，由于教師缺乏相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生不能連貫地進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐，校本課程的開發(fā)、教學(xué)評價(jià)體系的構(gòu)建等還處于摸索階段。因此，教師要把握時(shí)代脈搏和教育改革的方向，樹立終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，不斷更新自己的教育觀念、知識(shí)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)主義建設(shè)培養(yǎng)合格的人才。

作者單位? ?陜西省西安市蓮湖區(qū)遠(yuǎn)東實(shí)驗(yàn)小學(xué)