通用技術教學的實踐與革新(C[**]D制圖應用)
專家們總是在課程要求中列舉出很多看似全面、正確,實則很難達到或者很難檢驗是否達到的目標。一線教師只能從實際出發(fā),完成可以完成的任務。本文介紹了自己在通用技術課程中的一些教學方法,案例。后半部分重點介紹了AUTOCAD制圖軟件應用于技術課程教學的內(nèi)容與效果,讓學生學習一些AutoCAD軟件的基礎應用。可以讓他們認識到計算機并不只是用來打游戲,聊天,還可以用來做技術設計的工具。
通用技術課程在福建省已經(jīng)開設了八年。八年來使用的蘇教版教材只有很小的改動。但是老師們的教學內(nèi)容和方法,卻已經(jīng)和當初有很大的不同。各個學校都根據(jù)自己學校的條件和任教老師的特點,開發(fā)出有本校特色的通用技術課程,這也是我們這門課程獨特的地位所造成的。一方面是中央教育部門對這門課程促進教改寄予很大希望,設定必修四個學分選修四個學分。但又不能夠成為一門記憶知識,加重學生負擔的課程,大部分地區(qū)都沒有納入省級會考。這種狀況實際上給教學改革與創(chuàng)新打開了一扇大門。課程的內(nèi)容設置和教學處于一種百家爭鳴,百花齊放的狀態(tài)。但是另一方面,在應試教育的背景下,學生沒有學習的動力,如何教好這門課,也給老師帶來不小的壓力。
一、傳統(tǒng)教學內(nèi)容與方式
(一)課堂教學
2006年課程剛開設的時候,前兩年我基本上是按照教材的章節(jié)順序講授,三分之二是課堂教學。為了讓學生能夠認真聽課,我盡可能的尋找一些有關科技發(fā)展史,技術發(fā)明創(chuàng)造的視頻、光碟(例如自行車史話,電燈史話,PPS上播放的系列短片《制造的原理》),補充或替換課本上的案例。相比課本上語言敘述的案例,視頻資料的訊息更豐富生動,學生更喜歡。但是隨著信息技術的飛速發(fā)展,學生接觸各種視頻材料的機會增多?,F(xiàn)代科學技術的發(fā)展非常迅速,通用技術課程的一項任務就是讓學生了解現(xiàn)代科學技術的新發(fā)展。為了增加課程對學生的吸引力,我經(jīng)常關注網(wǎng)絡上的科技新聞,比如航天技術,3D打印,新能源汽車,網(wǎng)絡金融技術等,盡量搜索和下載報道最新技術的科技視頻,及時在課堂教學中引用,每個學期都要盡可能更新視頻案例。學生很喜歡,經(jīng)常是抬頭看視頻,低頭做作業(yè)(我講課本內(nèi)容時)。似乎不大正常。
我教過數(shù)學,計算機和制圖。逐漸在課程里滲透了數(shù)學知識,例如在講三視圖時講解了相應的數(shù)學高考試題,在《流程與設計》中講過圖論里的“一筆畫”和“郵遞員最優(yōu)路徑選擇”(管梅谷的圖上作業(yè)法),在《結構與設計》里講了蜂巢結構最節(jié)省材料的數(shù)學原理(華羅庚數(shù)學講座),在《系統(tǒng)的優(yōu)化》里講過華羅庚的“優(yōu)選法”和高中解析幾何中的“線性規(guī)劃”(并簡單介紹用mathematica軟件解決多元線性規(guī)劃問題)。都是課本中的例題,我只不過作了知識拓展。學生都認為我的數(shù)學講的生動有趣,為什么不去當數(shù)學老師,他們不知道,任何一門學科,只要套上了應試教育的籠頭,就很難做到生動有趣。
(二)技術實踐
技術實踐課是學生比較喜歡的。早期由于當時的教學條件限制,主要以紙張,紙板為材料,所謂“紙糊的通用技術”,后來又增加膠合板木結構制作。
(1)紙飛機
我結合第一冊技術試驗及其方法。用軟件P[**]PER[**]IR(安裝軟件gpa setup)給學生上了一節(jié)紙飛機折疊與試驗。這個軟件用淺顯的英語(可以借助翻譯軟件看懂大意)簡單介紹了人類飛行夢想和實現(xiàn)的過程。用動畫詳細介紹了20幾種紙飛機的折疊方式。讓學生折疊3種不同型號的飛機,并進行飛行測試。(Owl似乎是效果最好的)
學生很高興的拿了紙飛機滿校園飛,從二樓三樓往下飛,引得保衛(wèi)科干部出來提醒同學注意安全。效果還可以。這個軟件是臺灣一個飛行技術??茖W校的講課PPT介紹的,要求??茖W校學生課后參考這個軟件自己設計6種以上紙飛機并進行測試。
(2)紙模型飛機
上世紀50年代前蘇聯(lián)的普?勒?阿若欣介紹一種適合青少年制作的紙模型飛機,把機翼,機身,升降舵,方向舵分別用銅版紙制作再裝配??梢酝ㄟ^調(diào)整側翼,升降舵,方向舵讓飛機平穩(wěn)飛行,可以作為結構與設計,控制與設計實踐案例,學生也很喜歡,但是要做出高質(zhì)量的模型飛機不容易。涉及材料(紙張選擇),重心調(diào)整等等比較復雜。據(jù)介紹飛行距離可達30米左右,但我做的模型飛機只能飛到16米左右。我自己認為這種模型飛機和真實的飛機結構很接近。取材容易,制作技術不難。但花比較多的時間會不會被評為“紙糊的技術”,雖然紙折的飛機也可以獲獎,但是我們的通用技術嗎?所以只用2節(jié)課每人做一架飛機,沒有認真作細心調(diào)整,效果一般。
(3)造橋軟件(虛擬實驗)
造橋游戲軟件bridge building game也很有趣,應該屬于虛擬實驗。學生可以在電腦上使用限定的材料建造概念性的橋梁并進行壓力測試與分析,在玩游戲的過程中可以學到結構力學的一些基礎知識,可以應用于結構與設計這一章。
(4)模型設計制作
發(fā)泡KT板是一種色彩鮮艷,容易加工的材料。我在結構與設計這一章教學中,讓學生用KT板作過相框,建筑模型,結構模型??梢宰寣W生自己從網(wǎng)絡上或者上屆學生的作品中獲得靈感,不必做過多的限制。要指導學生一些細節(jié)如切割板材,結構連接等。
學生從設計到制作大約2-3節(jié)課。
木工制作比較麻煩,準備材料和工具,指導學生操作工具。清理教室。因為一節(jié)課只有40分鐘,學生趕下一節(jié)上其他科,往往無法把工作臺整理干凈。特別是一周16節(jié)課,還要指導組織學生,分配好工具和材料,注意不要發(fā)生工傷事故,非常累。
如果用1毫米厚的薄木板,用插接的方式,可以只用割刀,但設計和制作難度也不小。
如果用5毫米到8毫米厚的膠合板,用手電鋸和手電鉆加工比較合適。耗材木材,鋸片,鐵釘,膠水,特別是木材消耗特別多,學生并非熟練工人,在試錯過程中就損耗了不少木材,所以,我們一開始就要求學生不要做太大的結構,30厘米以下即可。
二、[**]utoC[**]D制圖的教學與實踐
我所在的學校是省級重點中學,學生總有做不完的作業(yè)。通用技術沒有會考壓力,很多學生會在技術課講課本內(nèi)容時做作業(yè),除非有有趣的視頻資料或?qū)W生感興趣的內(nèi)容。實際上兩本必修教材里必須掌握的基本概念并不多。主要有:設計一件產(chǎn)品的幾個步驟、技術試驗與評價的幾種方法、結構設計的穩(wěn)定性和強度問題、流程的優(yōu)化、系統(tǒng)的優(yōu)化、開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念。加上適當?shù)难a充,16個課時就夠了。三分之一課時就足夠了。我們技術課是每周2節(jié),兩個學期。
實踐課實際上效率不高,一個班級55個人,專用教室面積不夠大,材料和工具不足。學生擁擠,老師擔心安全問題。學生不是熟練工人,要做一個簡單結構,有可能做出廢品,浪費很多材料。分組作業(yè),部分學生可做出較好的作品,但有一半學生實際上沒有認真參與,收獲不大,所以,如果把其余時間全部用來上實踐課是浪費了這一半學生的寶貴時間。
增加什么樣的教學內(nèi)容,既切合我們這門課程《技術與設計》,又能夠讓盡可能多的學生感興趣,學有所得。而且還必須是學校目前條件能實行的?我曾經(jīng)思考過很長的時間。我在教通用技術之前教制圖課時就已經(jīng)自學了[**]utoC[**]D制圖軟件用于制圖教學演示。知道這是一款功能強大的設計軟件,能夠繪制平面圖形也能夠構建立體模型,國內(nèi)外廣泛應用,而且很容易獲得不花錢的共享軟件?!都夹g與設計1》只是在第六章后面作為選學內(nèi)容作了一個簡單介紹。能否把這部分內(nèi)容增加,讓學生初步掌握[**]utoC[**]D制圖軟件?我從網(wǎng)絡上了解到,國外中學的技術課程,都把學習使用計算機進行設計作為重點。實際上,現(xiàn)代科技的發(fā)展,使得任何一門學科的研究人員,如果不懂得使用計算機作為工具,必定被遠遠的拋在后面。只有中國的應試教育,還在強迫學生用筆用腦去完成計算機瞬間就能完成的工作,怪不得出國留學的學生人數(shù)越來越多,年紀越來越小。
習近平在2014年國際工程科技大會上說過“信息技術成為率先滲透到經(jīng)濟社會生活各領域的先導技術,將促進以物質(zhì)生產(chǎn)、物質(zhì)服務為主的經(jīng)濟發(fā)展模式向以信息生產(chǎn)、信息服務為主的經(jīng)濟發(fā)展模式轉變,世界正在進入以信息產(chǎn)業(yè)為主導的新經(jīng)濟發(fā)展時期?!毙畔⒓夹g,就是使用電腦和網(wǎng)絡進行學習研究創(chuàng)造的技術,現(xiàn)代文盲,就是只會用電腦打游戲的人。
專家們總是在課程要求中列舉出很多看似全面、正確,實則很難達到或者很難檢驗是否達到的目標。一線教師只能從實際出發(fā),完成可以完成的任務。我認為,讓學生學習一些[**]utoC[**]D軟件的基礎應用??梢宰屗麄冋J識到計算機并不只是用來打游戲,聊天。還可以用來做技術設計的工具。即使他們以后學習的是其他繪圖軟件,這個基礎也是有用的。
從2010年開始,我教學生學習C[**]D繪圖,應為沒有專用電腦教室,插空在信息技術教師上課,只能每周一節(jié)。教學時數(shù)從開始的8節(jié)到最近一屆的20節(jié)。教材是我自己編的《高一通用技術[**]utoC[**]D制圖教案》(在百度文庫里可以搜索到),下面圖案(通用技術網(wǎng)按:本處省略了大部分圖片)都是學生的作業(yè),除了最后2個立體模型,大部分學生(60%以上)都可以畫出,課時安排僅供參考。
(一)在1-3節(jié)課,學生用C[**]D的鏡像,陣列,填充,涂色,很快可以學會下面圖形繪制,激發(fā)學習興趣。
在4到6節(jié)課,學生可以用C[**]D設計簡單商標,學過畫圖的學生畫得更好。
(二)7-9節(jié)課,學生可以畫出簡單的三視圖,并且標注尺寸。實際上根據(jù)學生反映,初中階段就已經(jīng)學過三視圖,基本概念已經(jīng)掌握。但用C[**]D畫圖,對比初中的手工畫圖,效率提高太多了,特別是學生看到標注尺寸的快捷方便,大大提高了學習興趣。
(三)接下來可以學習簡單的立體建模,(4節(jié)課),用C[**]D的實體拉伸和差集,并集功能,在C[**]D的模型空間構造立體模型,構造出來的模型文件可以輸入3D打印機打印出實體模型。目前我校還沒有3D打印機,但是學會C[**]D立體建模,操作3D打印機應該不難。
(四)在學生學會構建立體模型的基礎上,可以讓學生學會用C[**]D把立體模型轉化為三視圖和軸測圖(2節(jié)課)。先構建立體模型再轉化為三視圖和軸測圖比直接畫三視圖與軸測圖更容易,更快速,尤其是軸測圖。下面是學生的作業(yè),有些細節(jié)還有待完善。先構建右圖立體模型。
再轉化為三視圖和軸測圖。
(五)使用C[**]D的立體建模功能,可以比較直觀的把自己的設計構想表達出來。
(1)使用C[**]D的旋轉功能,可以很容易的構造出酒杯(右邊使用渲染)
復雜一點的結構,獎杯、校園涼亭等。
(2)下面幾個模型是先讓學生在老師指導下在C[**]D上設計出來,再讓學生用KT板或者木板制作出來。當然,理論和實踐是有差距的。能設計出來不一定能夠做出來,同樣,能做出來也不一定能用C[**]D畫出來。
(3)日常用品的設計,這部分內(nèi)容比較難,但也是最能激發(fā)學生創(chuàng)造力,還有盤子的花紋使用渲染成型等。
三、小結
通用技術課程是一門比較特別的課程。要花很多的錢購置設備,這些設備有不少是用來做擺設供參觀使用的(不買不行,否則不達標)。老師則可以叫一個任意科目的老師上崗。因為沒有通用技術專業(yè)的本科生。學生的技術課成績與高考成績沒有相關性,學科地位被逐漸的邊緣化。
我們學校領導還是比較重視的,花錢的耗材和容易損壞的實用小工具都舍得花,對我上C[**]D課程也很支持,去年已經(jīng)為我們學科專門配置了一間電腦教室。
我的教學經(jīng)驗,特別是C[**]D制圖部分,由于我的數(shù)學電腦背景和個人興趣,我實際上畫了幾百幅C[**]D圖,才能夠在教學中得心應手,游刃有余。我的經(jīng)驗并不具備可復制性。但是每一位老師都有自己的相對優(yōu)勢。只要找到和技術學科的結合點,認真鉆研,一定可以找到合適的教學內(nèi)容與方法。評價的目標應該是,學生喜歡學,有利于學生未來的發(fā)展,提高學生的技術素養(yǎng),老師教的過程中有成就感。
我相信,隨著教育形勢的不斷發(fā)展,以高考成績論英雄的教育目標將被逐漸淡化,教育以人為本的目標將被逐步強化,有遠見的學校領導也會越來越重視這個學科的建設,通用技術學科的地位會有所提高。
注:
1、文中所提及的軟件,都可以在網(wǎng)上搜索到,也可以在qq上向我索取。
2、阿若欣的《紙模型飛機》和管梅谷的《圖上作業(yè)法》,網(wǎng)上可能找不到,如果有興趣等我找時間制作成PDF傳群上共享。
3、本文內(nèi)容觀點均為個人意見,如有不同意見歡迎批評指正。
福建省廈門外國語學校 王明輝