智能制造课程在小学阶段实施的几点思考

彭英娟

《中国制造2025》是经国务院总理李克强签批，由国务院于2015年5月印发的部署全面推进实施制造强国的战略文件，是中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。目前，现代化优秀制造人才的培养主要集中在中等职业技术学校，义务教育阶段学校对学生制造能力的培养是十分单一和初级的，学校虽然较为重视学生计算机操作、互联网使用等能力的培养，但对学生人工智能、机械加工等深层次制造能力的培养还比较少。基于此，笔者所在的学校尝试依托2019年陕西省基础教育资源建设研究课题《我眼中的西安古城墙》综合课程开发项目，以了解西安古城墙相关知识为抓手，以为西安古城墙设计无障碍通道为契机，以学科融合的形式对学生的智能制造能力进行了有针对性的训练。在实践过程中，我们不断总结、优化、改进教学方法，摸索出了几点培养小学生智能制造能力的经验。

一、智能制造教学平台建设

智能制造教学平台建设是开展智能制造课程的基本条件，智能制造教学平台建设主要包括硬件设施和软件配置两个方面。

硬件设施：智能制造部室、多功能计算机教室。其中，我校为智能制造部室配备了3D打印机、激光切割机、木工安全操作工具箱、桌面安全车床、机床、铣床及磨床等设备;为多功能计算机教室配备了多功能智慧黑板和60台供学生操作、可联网的计算机，这些硬件设施为学校开展智能制造课程提供了有力的支撑条件。

软件配置：3D打印软件、激光切割绘图软件、计算机网络及计算机系统支持等，这些软件为学校智能制造课程的开展提供了充足的资源和空间。

智能制造教学平台的建设为学生的学习提供了充足的教学资源，对课程的实施有着举足轻重的作用。

二、智能制造课程设计

1.智能制造课程的整体架构

学校以“一英尺宽，一公里深”为思路，依托地域特色，开发了以西安古城墙为主线的特色综合课程。

在课程的第一阶段，学校组织学生进行实地调研，让学生填写活动手册，引导学生思考現有的马道是否可以改建成为无障碍通道，并让学生进行无障碍通道创意设计。学生通过等比例还原、制作马道模型、开展科学实验求证、讨论分析等，最终得出“现有马道不能改建成无障碍通道”这一结论。

在课程的第二阶段，教师引导学生再一次进行实地调查，学生发现西安古城墙周围展示了很多古代的攻城武器模型，他们提出了一个大胆的设想，可以从保护文物、珍爱和平这一目标出发，创意设计以古代攻城云梯车为原型的无障碍通道方案。学生结合科学课程所学到的机械知识，在攻城云梯车内部中空结构中添加了一部电梯，作为无障碍通道使用，这样一部特殊造型的仿古电梯不仅很好地与城墙周边环境融为一体，还有着非常重要的现实意义。在实际操作过程中，学生以小组合作的方式进行实践探究，搭建了电梯的结构、动力部分和控制部分，制作了一个电梯模型。

通过实践，学生热爱、保护文物的意识更加强烈了，道德修养、审美情趣、思想品质养成了，他们对西安古城墙的历史文化有了深刻的理解，知识运用能力和实践能力也得到了很大的提升。

2.课程问题的提出

本课程的选题来源于学生的现实生活，学生可以从调研中主动发现问题，对学生来说，这种教学方式比被动地接受假设更有吸引力。由此可见，合理的选题不仅能够调动学生的学习兴趣，还能够使学生从中发现学科知识与现实生活的联系，帮助学生找出解决问题的方法，培养学生良好的深度学习能力。

3.课程创意设计

在课程创意设计阶段，教师应遵循“以学生为主体，教师为主导”的教学原则，为学生提供创意设计要素，让学生根据前期调研进行创意设计。此外，教师可以组织学生进行创意设计交流，让学生在生生、师生交流中修正设计方案。教师还可以将学生分成若干个小组，让学生以小组为单位准备材料，设计详细的创意方案。在这一环节中，学生通过与他人的思想碰撞，形成了可行性的项目研究方案，这比以往的浅层次活动设计方案更具理论基础。

4.课程实践探究

实践探究环节是教学活动的核心部分，教师应重点帮助学生解决实践过程中遇到的两个问题：一是课程的重难点知识;二是实践操作过程中的迷思点。在教学过程中，教师还应帮助学生建立学科知识体系，让学生理清知识点和学科之间的关系，形成知识迁移能力。在这一环节中，学生不仅可以向教师请教，还可以列出学习任务和目标，利用网络资源解决实际问题。例如，学生可以登录智慧校园平台，下载、观看教师提前准备好的微课，学习重难点知识。这种多元化的知识获得方式，既能够培养学生主动解决问题的能力，又能够培养学生的学习能力。

5.课程分享交流

在课程分享交流阶段，学生可以展示自己设计好的作品或方案，还可以从实践收获、存在的问题，以及自己下一步的改进方法三个方面进行分享。其他学生认真聆听，并有针对性地提出自己的观点和疑问。通过师生、生生的交流讨论，学生就能够形成完整的知识体系，对他们实践能力的提升有很大的作用。

6.课程迭代优化

分享交流是课程迭代优化的基础环节。在本环节中，学生可以对前面发现的问题进行优化，并提出改进设计方案，为下一轮的实践探究做好准备。这样一来，学生在问题中寻找优化方法，通过深入的思考和学习，形成了完善的智能制造产品方案，这对培养学生的智能制造能力和问题解决能力有很大的帮助。

三、智能制造实践教学思考

1.教学目标的设计

在教学过程中，教师要引导学生通过小组合作的方式，利用机床加工和3D打印技术制造无障碍通道模型。这节课的教学内容不仅包括数学课程中的测量方法、科学课程中的工程搭建原理和基础操作方法，还包括美术课程中的色彩搭配技巧，以及计算机课程中的软件绘图技巧和操作流程。在教学过程中，教师要充分分析教学内容，从三维目标层面制订教学目标，培养学生的知识迁移能力、整合能力，为学生的深度学习埋下一颗理性分析的种子。

2.课程组织方式

在教学过程中，教师可以以项目的方式开展教学，确定教学内容后，还可以将其转化为可操作的、真实的问题情境，为学生设计一系列的建构性探究活动。例如，头脑风暴、方案设计、流程规划、模型制作等。此外，教师设计的教学项目不能是独立存在的，而应是承前启后、层层递进的，这样才能逐步提升学生的实践能力。

3.培养创新能力

传统的课程教学虽然能够培养学生单一的学习能力，但对培养学生处理复杂问题的能力有一定的影响。因此，在教学过程中，教师要为学生创设真实的问题情境，帮助学生统整各学科的零散知识点，激发学生的学习兴趣。这样一来，就能有效地锻炼学生解决问题的能力，提高学生的动手操作能力和创新能力，对学生的综合发展也有很大的帮助。

4.熟知工程技术原理

课程实施过程中，笔者发现学生的想法很美好，但他们做出來的物品存在做工粗糙、比例不协调等问题。因而，在教学过程中，教师要设计一套科学、合理，且相对完善的实践教学方案，让学生在小组合作中找出自己擅长的方向，制作出做工精良的模型、设计图、实践作品等，在从无到有的制作过程中，通过创意—设计—讨论—绘图—分工—切割—打印—拼装—修饰—分享等方式，梳理、掌握工程操作的原理和方法。在教学过程中，教师还要打破传统的教学方式，积极培养学生综合运用多学科知识的能力及解决问题的能力。

5.反思改进设计

学生学习能力是在项目不断推进，各小组分享经验，交流、反思的过程中不断提升的。因此，在教学过程中，教师要引导学生积极参与实践活动，让学生了解科技发展为我们的生活带来巨大变化的同时，从中感受人类的探索精神。

四、结语

近几年，工业4.0概念被媒体热炒，几乎成了现代企业全新生产方式的代称，被称为“全球第四次工业革命的触发器”。那么，什么是工业4.0呢？工业1.0是机械化，2.0是电气化和内燃机，3.0是自动化和信息化加精益化，4.0是智能制造。在新一轮工业革命中，各国都在构建自己的智能制造产业体系，中国提出的“中国制造2025”就是迈向工业4.0的第一步。在义务教育阶段，我们应大胆尝试，不断改革创新课堂教学模式，使我国的基础教育朝着科技发展的方向迈进。但在课程开发实践过程中，由于教师缺乏相关教学经验，学生不能连贯地进行项目实践，校本课程的开发、教学评价体系的构建等还处于摸索阶段。因此，教师要把握时代脉搏和教育改革的方向，树立终身学习的意识，不断更新自己的教育观念、知识结构，创新教学方法，提高教学质量，为社会主义建设培养合格的人才。

作者单位   陕西省西安市莲湖区远东实验小学