摘要:隨著通用技術(shù)課程的改革,通用技術(shù)核心素養(yǎng)成為新課程教學(xué)的主要目標(biāo),那么如何在課程中更好的提升學(xué)生通用技術(shù)核心素養(yǎng)?新興的3D打印對學(xué)生通用技術(shù)核心素養(yǎng)的提升有重要作用,本文就以3D打印與通用技術(shù)相結(jié)合的項目化課程——小風(fēng)扇的制作為例,討論3D打印對提升學(xué)生通用技術(shù)核心素養(yǎng)的作用。
關(guān)鍵詞:通用技術(shù);核心素養(yǎng);3D打印技術(shù)
一、引言
3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運用PAL、ABS或粉末、金屬、塑料等可黏合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。隨著創(chuàng)客教育在各地不斷推進(jìn),曾被推崇為“創(chuàng)客神器”的3D打印機早已進(jìn)入了各個學(xué)校。各校都開設(shè)3D打印課程和建立3D打印社團,各學(xué)科也將3D打印技術(shù)與課程結(jié)合,促進(jìn)學(xué)生對本學(xué)科課程的學(xué)習(xí),取得的不錯的效果。那么在普通高中的通用技術(shù)課程中如何與3D打印技術(shù)相結(jié)合呢?3D打印技術(shù)如何促進(jìn)通用技術(shù)課程核心素養(yǎng)的落地呢?我以我校通用技術(shù)項目化課程“小風(fēng)扇的制作”為例,來進(jìn)行探討。
普通高中通用技術(shù)課程是一門立足于實踐之上的學(xué)科,主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力,并通過課程的學(xué)習(xí),形成初步的技術(shù)能力和一定的職業(yè)規(guī)劃能力,為學(xué)生的終生發(fā)展奠定基礎(chǔ)。隨著通用技術(shù)課程改革,通用技術(shù)課程列出了以技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達(dá)、物化能力為主的核心素養(yǎng)目標(biāo)。力求通過通用技術(shù)課程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生理解技術(shù)、使用技術(shù)、積極參與技術(shù)實踐活動等方面的技術(shù)素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和物化能力。而3D打印技術(shù)的工作過程是先設(shè)計,然后三維建模,再對模型切片,輸入打印機打印,最后對作品進(jìn)行后處理。而這一過程完全跟通用技術(shù)核心素養(yǎng)息息相關(guān)。3D打印的設(shè)計與三維建模過程就可以提升學(xué)的生圖樣表達(dá)、創(chuàng)新設(shè)計、工程思維的能力;模型的切片、打印、后處理可以加強學(xué)生的技術(shù)意識和物化能力。所以在我校3D打印與通用技術(shù)相結(jié)合的項目化課程——小風(fēng)扇的制作課程中就很好的融入了通用技術(shù)核心素養(yǎng)。
二、課程設(shè)置
我校通用技術(shù)課程采用項目化教學(xué)的方式,以項目為載體,采用項目引導(dǎo),任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法。課程以小組合作形式展開,針對項目,進(jìn)行項目分析,信息收集,方案制定,設(shè)計制作、測試優(yōu)化和作品評價等活動,讓學(xué)生主動探究、主動獲取、親自體驗,從而讓學(xué)生的知識、能力、技術(shù)得到綜合培養(yǎng)。比如我在技術(shù)與設(shè)計1的教學(xué)中,分別以粉筆收納盒和小風(fēng)扇作為課程的主要項目,貫穿全書,帶領(lǐng)學(xué)生對設(shè)計的表達(dá)圖樣,三視圖、草圖、電腦三維制圖等進(jìn)行探討,學(xué)生通過對粉筆收納盒、小風(fēng)扇的設(shè)計、制作,掌握三視圖、草圖和電腦三維制圖的繪制,以及基本的木工工藝、電路設(shè)計和3D打印技術(shù),并且讓學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題,信息收集,方案設(shè)計,設(shè)計制作,測試優(yōu)化,展示評價等分項活動,讓學(xué)生對比各項方案、各項加工制作技術(shù),從而讓學(xué)生對設(shè)計的一般過程和各項技術(shù)有一個清晰的認(rèn)識和評價。
課時 | 教學(xué)內(nèi)容 | 培養(yǎng)目標(biāo) | 備注 |
第一課時 | 風(fēng)扇零部件的測繪 | 1、掌握游標(biāo)卡尺的使用;2、培養(yǎng)學(xué)生的測繪能力,為設(shè)計做好基礎(chǔ)。
| |
第二課時 | 小風(fēng)扇的設(shè)計 | 1、了解設(shè)計的一般過程;2、合理的設(shè)計小風(fēng)扇的形狀和結(jié)構(gòu)3、能合理的繪制小風(fēng)扇的圖紙;4、培養(yǎng)學(xué)生的工程思維,創(chuàng)新意識和圖樣表達(dá)能力 | 草圖和三視圖的知識已在項目一木工——收納盒的制作過程中進(jìn)行了學(xué)習(xí),所以本課主要是安排學(xué)生根據(jù)網(wǎng)上的圖片和現(xiàn)實生活中的實物做出相關(guān)設(shè)計,并制定設(shè)計方案。 |
第三課時 | 三維設(shè)計軟件學(xué)習(xí)(一) | 1、掌握三維軟件3D one的使用;2、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計、工程思維和圖樣表達(dá)能力 | 按小組,每小組選取一名對3D打印感興趣的同學(xué),中午進(jìn)行培訓(xùn)。其余同學(xué)也可在青少年三維創(chuàng)意社區(qū)上觀看老師錄制的三維軟件操作微課和課件,力求每一小組都能制作一個實物出來。 |
第四課時 | 三維設(shè)計軟件學(xué)習(xí)(二) | ||
第五課時 | 三維設(shè)計軟件學(xué)習(xí)(三) | ||
第六課時 | 打印制作——切片,打印 | 1、了解切片軟件和打印機的使用;2、培養(yǎng)學(xué)生的物化能力和技術(shù)意識 | |
第七課時 | 電路設(shè)計和焊接 | 1、掌握烙鐵的使用,能焊接簡單的電路;2、培養(yǎng)學(xué)生的物化能力和技術(shù)意識 | |
第八課時 | 裝配,測試,評價,優(yōu)化 | 1、能合理的裝配小風(fēng)扇,并對作品進(jìn)行測試、評價、優(yōu)化 |
小風(fēng)扇制作課程安排
三、課程實施過程中遇到的問題和解決辦法
學(xué)生在設(shè)計與制作的過程中會遇到和產(chǎn)生很多問題,以至于設(shè)計的作品不能很好的加工制作出來。學(xué)生經(jīng)過前期的三視圖和草圖的學(xué)習(xí),通過測繪、討論和分析,能將設(shè)計的小風(fēng)扇的三視圖和草圖繪制出來,而且設(shè)計的樣式五花八門。能通過對三維軟件的學(xué)習(xí),將小風(fēng)扇的三維圖繪制出來,但是當(dāng)對小風(fēng)扇進(jìn)行加工時,卻因為設(shè)計的尺寸和樣式的復(fù)雜性,不能很好的將作品打印出來,再加上3D打印出來的零部件有些許誤差,設(shè)計的作品沒有預(yù)留線路通道和螺絲裝配孔等原因,小風(fēng)扇的零部件不能進(jìn)行裝配成型。因此在教學(xué)過程中,老師要跟學(xué)生多進(jìn)行分析、探討,要合理的分析整個“工程”,落實每節(jié)課堂。比如第一節(jié)測繪課,要準(zhǔn)確的量取風(fēng)扇的扇葉、開關(guān)、電池盒等部件的尺寸。比如船型開關(guān)有一個階梯面,要量取的是船型開關(guān)階梯面的底面,而不是頂面,頂面大些是為了卡在風(fēng)扇外殼上,不讓船型開關(guān)從風(fēng)扇外殼上穿過去,另外像電池盒上帶有一個凸起的開關(guān),量取尺寸時也要考慮這個高度對設(shè)計的影響等等,量取尺寸是制作的第一步,所以一定要把關(guān)好。而在小風(fēng)扇的設(shè)計中,要注意預(yù)留小風(fēng)扇導(dǎo)線的通道和所占用的空間,再一個要考慮風(fēng)扇外殼對風(fēng)力的影響和產(chǎn)生的噪音,好多學(xué)生在設(shè)計制作完風(fēng)扇以后發(fā)現(xiàn)自己的風(fēng)扇吹出來的風(fēng)比較小,甚至沒風(fēng)而且噪音很大,就是因為風(fēng)扇罩設(shè)計的不合理,風(fēng)扇罩遮擋的面積比較大,進(jìn)、出風(fēng)口比較小,所以風(fēng)量較小并產(chǎn)生很大的噪音;另外,也有部分同學(xué)沒設(shè)計風(fēng)扇罩,這樣又容易使風(fēng)扇葉損壞,使使用者被葉片傷害,所以對于風(fēng)扇罩的設(shè)計要查閱相關(guān)資料,進(jìn)行合理的分析、設(shè)計。另外在設(shè)計過程中要考慮盡量減少小風(fēng)扇要分開打印的部分,減少后續(xù)操作的麻煩性。所以在設(shè)計環(huán)節(jié),要對學(xué)生的設(shè)計圖紙進(jìn)行分析評價,老師和學(xué)生一起評選出小組內(nèi)設(shè)計最好、最合理的圖紙作為后續(xù)電腦三維制圖的基礎(chǔ)圖紙。在電腦三維制圖階段,按小組進(jìn)行進(jìn)行繪制,要注意作品各部分連接和裝配情況,為打印制作做準(zhǔn)備。在打印制作階段,小風(fēng)扇零部件切片時,零部件打印擺放位置不一樣,零部件的精度也會不一樣。再一個在后續(xù)的電路連接和裝配環(huán)節(jié),要注意焊接零部件的順序和裝配順序,不然不能很好的進(jìn)行裝配。
我有校創(chuàng)客中心有20臺電腦,7臺打印機,在小風(fēng)扇的制作過程中只能按小組合作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí),所以為了很好的進(jìn)行教學(xué)和制作作品,所以在項目實施之前就有在各班招收部分學(xué)生進(jìn)入3D打印社團,進(jìn)行前期的三維制圖軟件和3D打印的學(xué)習(xí),從而更好的在各班開展三維設(shè)計軟件和3D打印的教學(xué),為全班的教學(xué)打下基礎(chǔ),這樣也培養(yǎng)了一批三維設(shè)計軟件、3D打印操作熟練的學(xué)生,為后續(xù)的3D打印比賽人才選拔打下基礎(chǔ)。
小風(fēng)扇作品
四、老師和學(xué)生的改變
之前上通用技術(shù)課程,大多以理論為主,再加上學(xué)生在高考的壓力下,對課程越來越不重視,課堂上成片的做作業(yè)。更有甚者,個別同學(xué)對老師缺乏尊重感,從而與老師產(chǎn)生沖突,所以課程實施壓力很大,這讓課程的的“地位”越來越低,老師也產(chǎn)生自我懷疑,否定自己,否定科目。通過實施這些具有一定新穎性的項目化實踐課程以后,課程的狀況有明顯的改變,學(xué)生帶作業(yè)過來的少了,因為知道有事情做,要實踐,因此課堂也活躍了很多。學(xué)生大多數(shù)下課以后都不愿離去。而且課后也來學(xué)習(xí)制作作品,部分同學(xué)更是利用三維設(shè)計、3D打印,設(shè)計班徽、打印零部件,去解決生活中的問題,這些改變都讓老師和學(xué)生激情高昂。
通用技術(shù)核心素養(yǎng)的提出有效的指導(dǎo)了高中通用技術(shù)課程的教學(xué),通用技術(shù)教師不會像以前那么迷茫,怎么去教學(xué)生?應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)些什么?而隨著3D打印技術(shù)的普及和發(fā)展,3D打印技術(shù)的應(yīng)用也越來越普遍,以后學(xué)生的大學(xué)學(xué)習(xí)和生活可能都要用到,比如學(xué)醫(yī)學(xué)、服裝設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、考古、航空航天等等,所以3D打印是學(xué)生必須要了解和掌握的一項技術(shù)。而普通初高中沒有專門的開設(shè)3D打印課,所以將通用技術(shù)課程與3D打印技術(shù)相結(jié)合,使學(xué)生了解3D打印,并通過實踐和制作,落實通用技術(shù)的核心素養(yǎng),這是一個完美的結(jié)合!
本文內(nèi)容僅代表作者本人觀點,與i3DOne社區(qū)無關(guān)。
