智能制造課程在小學階段實施的幾點思考

彭英娟

《中國制造2025》是經(jīng)國務院總理李克強簽批，由國務院于2015年5月印發(fā)的部署全面推進實施制造強國的戰(zhàn)略文件，是中國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(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)學校，義務教育階段學校對學生制造能力的培養(yǎng)是十分單一和初級的，學校雖然較為重視學生計算機操作、互聯(lián)網(wǎng)使用等能力的培養(yǎng)，但對學生人工智能、機械加工等深層次制造能力的培養(yǎng)還比較少。基于此，筆者所在的學校嘗試依托2019年陜西省基礎(chǔ)教育資源建設研究課題《我眼中的西安古城墻》綜合課程開發(fā)項目，以了解西安古城墻相關(guān)知識為抓手，以為西安古城墻設計無障礙通道為契機，以學科融合的形式對學生的智能制造能力進行了有針對性的訓練。在實踐過程中，我們不斷總結(jié)、優(yōu)化、改進教學方法，摸索出了幾點培養(yǎng)小學生智能制造能力的經(jīng)驗。

一、智能制造教學平臺建設

智能制造教學平臺建設是開展智能制造課程的基本條件，智能制造教學平臺建設主要包括硬件設施和軟件配置兩個方面。

硬件設施：智能制造部室、多功能計算機教室。其中，我校為智能制造部室配備了3D打印機、激光切割機、木工安全操作工具箱、桌面安全車床、機床、銑床及磨床等設備;為多功能計算機教室配備了多功能智慧黑板和60臺供學生操作、可聯(lián)網(wǎng)的計算機，這些硬件設施為學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、計算機網(wǎng)絡及計算機系統(tǒng)支持等，這些軟件為學校智能制造課程的開展提供了充足的資源和空間。

智能制造教學平臺的建設為學生的學習提供了充足的教學資源，對課程的實施有著舉足輕重的作用。

二、智能制造課程設計

1.智能制造課程的整體架構(gòu)

學校以“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，學校組織學生進行實地調(diào)研，讓學生填寫活動手冊，引導學生思考現(xiàn)有的馬道是否可以改建成為無障礙通道，并讓學生進行無障礙通道創(chuàng)意設計。學生通過等比例還原、制作馬道模型、開展科學實驗求證、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，教師引導學生再一次進行實地調(diào)查，學生發(fā)現(xiàn)西安古城墻周圍展示了很多古代的攻城武器模型，他們提出了一個大膽的設想，可以從保護文物、珍愛和平這一目標出發(fā)，創(chuàng)意設計以古代攻城云梯車為原型的無障礙通道方案。學生結(jié)合科學課程所學到的機械知識，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)實意義。在實際操作過程中，學生以小組合作的方式進行實踐探究，搭建了電梯的結(jié)構(gòu)、動力部分和控制部分，制作了一個電梯模型。

通過實踐，學生熱愛、保護文物的意識更加強烈了，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，知識運用能力和實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生的現(xiàn)實生活，學生可以從調(diào)研中主動發(fā)現(xiàn)問題，對學生來說，這種教學方式比被動地接受假設更有吸引力。由此可見，合理的選題不僅能夠調(diào)動學生的學習興趣，還能夠使學生從中發(fā)現(xiàn)學科知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，幫助學生找出解決問題的方法，培養(yǎng)學生良好的深度學習能力。

3.課程創(chuàng)意設計

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

4.課程實踐探究

實踐探究環(huán)節(jié)是教學活動的核心部分，教師應重點幫助學生解決實踐過程中遇到的兩個問題：一是課程的重難點知識;二是實踐操作過程中的迷思點。在教學過程中，教師還應幫助學生建立學科知識體系，讓學生理清知識點和學科之間的關(guān)系，形成知識遷移能力。在這一環(huán)節(jié)中，學生不僅可以向教師請教，還可以列出學習任務和目標，利用網(wǎng)絡資源解決實際問題。例如，學生可以登錄智慧校園平臺，下載、觀看教師提前準備好的微課，學習重難點知識。這種多元化的知識獲得方式，既能夠培養(yǎng)學生主動解決問題的能力，又能夠培養(yǎng)學生的學習能力。

5.課程分享交流

在課程分享交流階段，學生可以展示自己設計好的作品或方案，還可以從實踐收獲、存在的問題，以及自己下一步的改進方法三個方面進行分享。其他學生認真聆聽，并有針對性地提出自己的觀點和疑問。通過師生、生生的交流討論，學生就能夠形成完整的知識體系，對他們實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，學生可以對前面發(fā)現(xiàn)的問題進行優(yōu)化，并提出改進設計方案，為下一輪的實踐探究做好準備。這樣一來，學生在問題中尋找優(yōu)化方法，通過深入的思考和學習，形成了完善的智能制造產(chǎn)品方案，這對培養(yǎng)學生的智能制造能力和問題解決能力有很大的幫助。

三、智能制造實踐教學思考

1.教學目標的設計

在教學過程中，教師要引導學生通過小組合作的方式，利用機床加工和3D打印技術(shù)制造無障礙通道模型。這節(jié)課的教學內(nèi)容不僅包括數(shù)學課程中的測量方法、科學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，以及計算機課程中的軟件繪圖技巧和操作流程。在教學過程中，教師要充分分析教學內(nèi)容，從三維目標層面制訂教學目標，培養(yǎng)學生的知識遷移能力、整合能力，為學生的深度學習埋下一顆理性分析的種子。

2.課程組織方式

在教學過程中，教師可以以項目的方式開展教學，確定教學內(nèi)容后，還可以將其轉(zhuǎn)化為可操作的、真實的問題情境，為學生設計一系列的建構(gòu)性探究活動。例如，頭腦風暴、方案設計、流程規(guī)劃、模型制作等。此外，教師設計的教學項目不能是獨立存在的，而應是承前啟后、層層遞進的，這樣才能逐步提升學生的實踐能力。

3.培養(yǎng)創(chuàng)新能力

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

4.熟知工程技術(shù)原理

課程實施過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學生的想法很美好，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，在教學過程中，教師要設計一套科學、合理，且相對完善的實踐教學方案，讓學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、設計圖、實踐作品等，在從無到有的制作過程中，通過創(chuàng)意—設計—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。在教學過程中，教師還要打破傳統(tǒng)的教學方式，積極培養(yǎng)學生綜合運用多學科知識的能力及解決問題的能力。

5.反思改進設計

學生學習能力是在項目不斷推進，各小組分享經(jīng)驗，交流、反思的過程中不斷提升的。因此，在教學過程中，教師要引導學生積極參與實踐活動，讓學生了解科技發(fā)展為我們的生活帶來巨大變化的同時，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是機械化，2.0是電氣化和內(nèi)燃機，3.0是自動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。在義務教育階段，我們應大膽嘗試，不斷改革創(chuàng)新課堂教學模式，使我國的基礎(chǔ)教育朝著科技發(fā)展的方向邁進。但在課程開發(fā)實踐過程中，由于教師缺乏相關(guān)教學經(jīng)驗，學生不能連貫地進行項目實踐，校本課程的開發(fā)、教學評價體系的構(gòu)建等還處于摸索階段。因此，教師要把握時代脈搏和教育改革的方向，樹立終身學習的意識，不斷更新自己的教育觀念、知識結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新教學方法，提高教學質(zhì)量，為社會主義建設培養(yǎng)合格的人才。

作者單位? ?陜西省西安市蓮湖區(qū)遠東實驗小學