基于创客教育模式的中职数控课堂教学探究

汪洁

随着工业发展和教育教学改革要求的不断提升，创客教育进入校园已是一种必然趋势。中职学校传统的数控课堂教学已无法满足学生发挥主观创造力的意愿。基于创客思维的渗透和创客能力培养两方面，笔者尝试将创客教育融入中职数控加工的课堂教学中。对比传统的数控教学方式，融入了创客教育的课堂对增强学生的吸引力和教学效果有明显优势。

一、创客教育概述

“创客”一词来源于英文单词Maker、Hacker，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。

创客教育是创客文化与教育的结合。具体做法是基于学生兴趣，以项目学习的方式，通过鼓励学生创新创造，过程中综合使用多种工具（包括开源硬件、3D打印、计算机、激光切割机等）培养学生的实践能力，引导学生在发现问题、探索问题、解决问题的过程中培养创造思维，提高解决问题的综合能力的一种教育方式。

二、中职数控教学现状分析

中职数控专业课程是以理论知识为基础，以实践操作为主要形式的课堂教学，旨在培养学生掌握数控原理、数控编程和数控加工等方面的专业知识及操作技能。目前大多数中高职院校的数控教学，都是以教师讲解原理方法和步骤并进行示范操作，学生进行实践操作练习的课堂模式。这种传统的教学模式仍是以教师为主导，学生的学习积极性、主动性和课堂氛围有待改善，同时从实践教学的效果来看，仍不太理想。

国务院参事汤敏2012年曾在清华大学讲座中提出，我国要抓住第三次工业革命的机遇，首先应从教育开始，因为第三次工业革命需要一大批创新型人才。他还提出，“我国可能被甩出第三次工业革命，因为我们现在的这套教育体制，不适合未来工业革命”。以上这些观点虽然尖锐，但却是不可否认的现实。同时对我国职业教育的现状提出了警醒：我们的职业教育必须做出改革，从教育的方针、目标到教育教学的方法、手段，都要跟随工业发展和时代需求做出相应的调整，才能满足社会和岗位对人才的需求。创客教育的引入与兴起正是起源于我们对教育教学改革的迫切需求。

反观创客教育，目前创客教育主要依托3D打印机、开源硬件等软硬件来开展。3D打印虽然方便，但它也存在许多桎梏，比如在金属物件制作方面，由于成本和技术限制，金属3D打印很难在校园内实现。因此创客教育需寻求更多的途径和渠道的帮助，比如借助数控机床采用车削或铣削的方式进行金属加工。

综上所述，创客教育和数控课堂教学的合作将是必然的趋势。特别在中职学校，学生在掌握专业技能的基础上，培养创新创客思维，这将对学生未来的就业和发展起到举足轻重的作用。

三、中职数控课堂教学和创客教育的结合

在科技日新月异的时代，学生接受知识、发挥主观创造力的意愿也在不断增强，因此我们的教育必须面向未来，为学生未来发展所需的能力打好基础，培养“创客”，也就是创新人才。创新人才需具有创新意识、创新思维（即创造性思维）和创新能力等。

（一）创客思维的渗透

在课程初期，至少设置2个课时，进行创新教育的背景和内涵、中西方创新设计的对比与分析等创客基本概念的讲授。然后运用至少4个课时，介绍“设计思维”的概念和常见的设计思维过程模型，例如“IDEO”设计思维模型和斯坦福大学设计思维学院的设计思维过程模型等，通过为学生提供一套切实可用的思维方法，引导学生掌握创新设计方法。同时，在数控项目过程中设置创新设计环节和奖励环节等，正面鼓励每一个学生充分发挥自己的想象力和科学认知储备去进行设计和制作。

（二）创客能力的培养（课堂实施）

结合创客教育形式和数控加工的专业特点，我们每学期进行1-2次创客综合实践教学，每次实践用时3-4天。课堂上采用“项目驱动教学法”和“小组合作学习法”来进行具体的课堂教学。

1.分组及知识准备

由于中职学生的学习兴趣和能力参差不齐，加上数控机床操作安全性的要求，因此合适合理的分组很重要。课前在充分了解学生基本情况后，依据学生的学习兴趣、基础知识和技能等条件进行合理均匀分配，小组人数以6-8人为宜。每组设置一名知识基础好、组织能力较强的组长，课堂上可负责组织和分工协调、安全管控等工作。合作分工是创新创客中必不可少的，因此每组学生应充分利用自身特长，在各自擅长的领域发挥作用，进行相应分工。

在进行综合实践前，应先完成相应理论和技能知识的教学，确保学生已掌握数控编程和工艺分析等知识，能进行实际加工操作，为项目的顺利实施做准备。

2.项目提出

课前一周教师布置综合实训任务，各组通过查询资料，根据知识技能掌握情况，小组讨论后选定创新制作项目，并编写项目任务书。

这一环节教师应指导学生以自己的兴趣爱好为基础，从生活实际出发，整合机械原理、数控加工等学科知识，选取切实可行、有意义的实践项目，同时要求作品主题明确，内容健康积极。

3.项目研究

（1）可行性研究

此环节可采取“头脑风暴法”，学生在课堂上先分组阐述设计方案、部件组成、各部件工艺分析、各加工内容的加工方法、加工顺序、装配关系，其他组的学生可现场提出疑问或建议，教师记录所有疑问和意见，然后结合学生观点，对项目进行评估并提出指导意见。小组对方案进行修改后，再重复一次此环节，直到方案评估通过，确保项目可實施性。

（2）软硬件资源准备

方案确定后，根据方案分别列出软件和硬件清单。教师在可实现的范围内，尽可能为学生提供硬件设备支持。资源不足的情况下，教师应引导学生因地制宜，善于运用一切可用资源，甚至有些组件需要DIY，通过手工制作，提高学生动手能力。除了硬件，在互联网时代，教师还要引导鼓励学生学会从多种渠道获取资源和信息，同时提醒学生学会甄别信息，掌握去伪存真的能力。

4.项目实施

方案和资源准备好后，学生分组进行项目实施，步骤如下：

（1）部件分工、工艺分析、加工顺序确定；

（2）材料分析、毛坯准备；

（3）图纸绘制、确定精度；

（4）数控编程与模拟、教师检查确认；

（5）加工成型、后期处理；

（6）其他组件准备；

（7）装配组合、整体效果检验与调整。

实施过程采取全天制实训模式，学生制作过程3-4天。数控加工过程中，教师与各组长一起巡视，确保学生安全操作。

5.项目改进

作品初步完成后，各小组现场展示作品，邀请其他班的学生和科组教师参观并提出改进意见。最后汇总意见，根据实际调试情况，进行作品调整和修正，此過程大约耗时1天。

6.课堂评价与分享

（1）多元化评价体系：学生的知识掌握情况、技能实操水平、课堂表现、小组分工合作形式以及作品的外观、新颖性和实用性等方面，多维度评价学生课堂作品。

（2）小组分享实施过程经验：课堂上以小组为单位，各小组分享做法和经验：包括分工方式、创意要素、讨论分析过程、制作实施步骤等，从而锻炼学生的归纳能力和表达能力，培养学生自信快乐的健康人格。课后，小组在QQ班群中以文档形式提交以下资料：设计思路、制作过程、硬件清单、数控源代码等，共享资源和知识，享受分享的快乐。

四、效果与反思

与传统数控教学过程相比，创客式的数控课堂不再是一成不变的机械式操作。教师从知识的传授者，成为项目的组织管理者，而学生才是真正意义上的项目主导的主体。学生在设计、讨论、实施、分享等环节中，表现出极高的兴趣和参与度，同时表现出高度的团队精神。从学生的参与情况、分工情况和制作过程综合来看，基于创客教育的课堂模式明显优异于传统的数控教学课堂。

五、结语

在以上开展的基于创客教育的数控课程中，有意识地融入创客教育内容，课堂采用任务驱动和小组合作学习，围绕具体项目和问题，让学生以团队形式协同创造新方案和新作品。在教中学、学中做，在创新创作过程中让学生综合运用技能与知识的同时，提高了学生的创新思维、合作意识、沟通表达能力、自信健康的人格，达到了传统数控课堂难以实现的教育教学效果。但由于数控机床加工对象、范围以及加工难度，限制了与创客教育更广泛的结合，相信未来随着创客教育的发展和普及，简易型桌面数控机床将会越来越普及，从而促进中职数控教学与创客教育的深度融合。

参考文献：

[1]夏小刚.创客教育课程的实践探索[J].中国教育信息化，2016（08）.

[2]张彪.中职数控专业实践教学模式探讨[J].现代职业教育：中职中专，2017（06）.

[3]黄荣怀，陈鹏.设计思维：从创客运动到创新能力培养[J].中国电化教育，2016（09）.

责任编辑 陈春阳