朱凌俠

項(xiàng)目概述

普通高中通過技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)踐行勞動(dòng)教育，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)新時(shí)代的勞動(dòng)技能和勞動(dòng)素養(yǎng)。工程技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)堪稱技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)支柱，但對高中生而言，他們對機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的認(rèn)識(shí)較為有限。因此，強(qiáng)化高中生在機(jī)械傳動(dòng)裝置領(lǐng)域的探索與學(xué)習(xí)，顯得至關(guān)重要。

本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)以工程技術(shù)方向?yàn)橹?，結(jié)合各學(xué)科的STEAM 勞動(dòng)教育活動(dòng)?；顒?dòng)針對高一年級共計(jì)800 多名學(xué)生開展，持續(xù)1 學(xué)期，涵蓋9 個(gè)課時(shí)。學(xué)生在活動(dòng)中學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)草圖制作、三視圖及尺寸標(biāo)注、木工加工工藝，親歷設(shè)計(jì)及制作全過程，打造1 個(gè)以搖桿為動(dòng)力、通過凸輪和摩擦輪傳動(dòng)、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體上下平動(dòng)及水平轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置。

項(xiàng)目情景設(shè)置

當(dāng)前，很流行一種木質(zhì)機(jī)械玩偶automata（自動(dòng)機(jī)械裝置）——利用機(jī)械原理再現(xiàn)某種場景、或模擬生物動(dòng)作、或完成某種預(yù)定任務(wù)的機(jī)械玩具。學(xué)生看到這么好玩的裝置覺得造出這些裝置的人非常厲害，教師適時(shí)提出項(xiàng)目任務(wù)——自己設(shè)計(jì)、制作1 個(gè)類似的機(jī)械傳動(dòng)裝置。

項(xiàng)目實(shí)踐規(guī)劃

實(shí)施對象：普通高中1 年級學(xué)生。

實(shí)施空間：教室、木工實(shí)踐教室。

實(shí)踐材料：木工加工工具、厚度8 mm 的松木板、直徑6 mm 木棍、木工釘、木工膠等。

實(shí)踐時(shí)長：9 課時(shí)。

項(xiàng)目主線

項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)邏輯線

本項(xiàng)目結(jié)合“學(xué)習(xí)—實(shí)踐—?jiǎng)?chuàng)新”學(xué)習(xí)模型開展，主線按照提出問題—制訂方案—項(xiàng)目實(shí)施—測試評價(jià)—改進(jìn)提升的設(shè)計(jì)思維方法展開。

項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容

實(shí)踐活動(dòng)包括繪制設(shè)計(jì)草圖、繪制三視圖、標(biāo)注尺寸、學(xué)習(xí)工具使用、制作加工模型、展示交流和評價(jià)6 個(gè)階段。

教學(xué)主線

本項(xiàng)目的教學(xué)方案設(shè)計(jì)從核心問題開始，根據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施的流程依次展開。根據(jù)方案設(shè)置教學(xué)結(jié)構(gòu)（表1），再將項(xiàng)目核心任務(wù)進(jìn)行分解，最后根據(jù)任務(wù)設(shè)置評價(jià)策略。

項(xiàng)目目標(biāo)

本項(xiàng)目通過探究性實(shí)踐、技術(shù)性實(shí)踐（設(shè)計(jì)）、審美性實(shí)踐、社會(huì)性實(shí)踐、調(diào)控性實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生問題解決、創(chuàng)見、決策、實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)分析等高階思維，提升學(xué)生的技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力等核心素養(yǎng)。

具體的 STEAM 學(xué)科目標(biāo)

科學(xué)：掌握凸輪傳動(dòng)的機(jī)械原理。技術(shù)：了解高中技術(shù)學(xué)科，對技術(shù)和工程產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。工程：學(xué)會(huì)用木工工藝制作木質(zhì)結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)通過測試發(fā)現(xiàn)和解決問題。數(shù)學(xué)：學(xué)會(huì)具體尺寸的設(shè)計(jì)、測量和計(jì)算，掌握基本幾何圖形的繪制和組合。藝術(shù)：學(xué)會(huì)有創(chuàng)意、有主題的造型表達(dá)。

項(xiàng)目實(shí)施過程

核心任務(wù) 1. 繪制設(shè)計(jì)圖紙

驅(qū)動(dòng)性問題：如何有效地將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為可視化表達(dá)？

活動(dòng) 1. 繪制草圖

活動(dòng)目標(biāo)：學(xué)會(huì)繪制立體設(shè)計(jì)草圖。

活動(dòng)時(shí)長：1 課時(shí)。

活動(dòng)過程：教師引導(dǎo)學(xué)生討論構(gòu)思，分步練習(xí)繪制草圖，強(qiáng)化學(xué)生對設(shè)計(jì)草圖重要性的理解，并應(yīng)用于實(shí)踐。

活動(dòng) 2. 繪制三視圖

活動(dòng)目標(biāo)：掌握正投影原理和三視圖規(guī)則，學(xué)會(huì)繪制物體的3 個(gè)正投影面。

活動(dòng)時(shí)長：1 課時(shí)。

活動(dòng)過程： 通過情境導(dǎo)入讓學(xué)生明白如何利用平面圖紙指導(dǎo)立體物件的加工，通過練習(xí)和討論使學(xué)生熟練掌握三視圖的繪制方法。

活動(dòng)3. 形體的尺寸標(biāo)注

活動(dòng)目標(biāo)：學(xué)會(huì)正確標(biāo)注尺寸。

活動(dòng)時(shí)長：1 課時(shí)。

活動(dòng)過程：學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)自行標(biāo)注尺寸時(shí)存在的不統(tǒng)一和誤解問題，認(rèn)識(shí)到標(biāo)準(zhǔn)的重要性，并跟隨教師學(xué)習(xí)尺寸標(biāo)注的基本要求和圓弧尺寸標(biāo)注方法。

核心任務(wù) 2.加工制作模型

驅(qū)動(dòng)性問題：如何物化設(shè)計(jì)加工圖？如何用工具加工模型？

活動(dòng) 4. 了解木材特性

活動(dòng)目標(biāo)：識(shí)別不同木材類型及其性能特點(diǎn)，選擇適合的木料進(jìn)行加工。

活動(dòng)時(shí)長：0.5 課時(shí)。

活動(dòng)過程：教師引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)物木料，收集資料，探究木材力學(xué)特性，最終確定使用松木作為加工材料。

活動(dòng) 5. 認(rèn)識(shí)幾種常用的木工加工工具

活動(dòng)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)畫線工具、刀具、木工銼、木工砂紙。

活動(dòng)時(shí)長：0.5 課時(shí)。

活動(dòng)過程：學(xué)生通過動(dòng)手試用主要加工工具，了解其使用方法和注意事項(xiàng)，并接受必要的安全教育。具體工具包括角尺、刀鋸、銼刀、砂紙、木工鉆等。

活動(dòng) 6. 學(xué)習(xí)木工加工工藝

活動(dòng)目標(biāo)：學(xué)習(xí)木工加工的具體工藝——畫線、鋸割、挫削、表面處理。

活動(dòng)時(shí)長：1 課時(shí)。

活動(dòng)過程：在教師演示指導(dǎo)下，各項(xiàng)目組按照工藝流程進(jìn)行實(shí)踐操作，通過加工木板上的特定部件（比如圓盤和凸輪），總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并交流成果。

核心任務(wù) 3.測試優(yōu)化與評價(jià)

驅(qū)動(dòng)性問題：制作出作品項(xiàng)目就結(jié)束了嗎？是否需要對作品進(jìn)行測試？有沒有能改進(jìn)的地方？如何與大家分享？

活動(dòng) 7. 制作模型及測試

活動(dòng)目標(biāo)：通過加工模型掌握設(shè)計(jì)的物化能力。

活動(dòng)時(shí)長：2 課時(shí)。

活動(dòng)過程： 教師強(qiáng)調(diào)安全事項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生分工合作完成模型制作，并在過程中記錄部分關(guān)鍵步驟。

活動(dòng) 8. 常見問題及優(yōu)化

活動(dòng)目標(biāo)：經(jīng)歷實(shí)踐項(xiàng)目的調(diào)整和改進(jìn)，理解設(shè)計(jì)的一般過程。

活動(dòng)時(shí)長：0.5 課時(shí)。

活動(dòng)過程： 教師展示學(xué)生作品中普遍出現(xiàn)的問題，提出優(yōu)化建議；學(xué)生針對各自的項(xiàng)目模型進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。作品容易出現(xiàn)的問題包括：①轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活；②轉(zhuǎn)軸易掉出；③結(jié)構(gòu)易搖晃。針對性的參考解決方案為：①對頂部木板進(jìn)行加厚處理，限制豎桿晃動(dòng)；②轉(zhuǎn)軸兩端做限位；③用三角塊加固平行四邊形結(jié)構(gòu)。

活動(dòng) 9. 展示交流及評價(jià)

活動(dòng)目標(biāo)：展現(xiàn)項(xiàng)目成果，收獲成功喜悅，反思項(xiàng)目學(xué)習(xí)收獲。

活動(dòng)時(shí)長：0.5 課時(shí)。

活動(dòng)過程：教師篩選優(yōu)秀作品進(jìn)行展示，同時(shí)結(jié)合評價(jià)量表對項(xiàng)目組進(jìn)行過程評價(jià)和最終評價(jià)， 學(xué)生之間進(jìn)行互評。通過展示交流，既檢驗(yàn)了學(xué)習(xí)效果，又促進(jìn)了團(tuán)隊(duì)間的相互學(xué)習(xí)與進(jìn)步。

學(xué)習(xí)評價(jià)

學(xué)習(xí)過程評價(jià)

學(xué)生互評

①參與度。學(xué)生參與活動(dòng)的頻次、時(shí)長、認(rèn)真程度，以及思考問題的認(rèn)真程度、動(dòng)手動(dòng)腦積極程度、是否主動(dòng)提出活動(dòng)設(shè)想或建議、是否認(rèn)真查找資料、是否準(zhǔn)時(shí)完成計(jì)劃和學(xué)習(xí)任務(wù)等。②合作精神。包括參與小組活動(dòng)積極程度，是否主動(dòng)幫助他人或?qū)で笏藥椭?，是否認(rèn)真傾聽他人的意見，是否樂于與他人分享成果等。③探究精神和學(xué)習(xí)能力。學(xué)生在提出問題、分析問題和解決問題過程中表現(xiàn)出的探究精神和實(shí)踐能力，及其對探究結(jié)果的表達(dá)情況等。④收獲與反思。學(xué)生在自我表達(dá)、小組活動(dòng)記錄中的情況反映，以及學(xué)生的行為表現(xiàn)和活動(dòng)成果等。

自我評價(jià)

學(xué)生對自己在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐中的表現(xiàn)進(jìn)行自我評價(jià)、反思和總結(jié)。

項(xiàng)目成果評價(jià)

教師主要對項(xiàng)目階段性成果和最終成果進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)量表見表2。

項(xiàng)目總結(jié)

項(xiàng)目兼容性強(qiáng)、易推廣

本項(xiàng)目適用于各類學(xué)生，成果分為基礎(chǔ)款和創(chuàng)意款，實(shí)施可簡可繁，便于大面積推廣。

項(xiàng)目拓展性強(qiáng)、迭代快

本項(xiàng)目可結(jié)合物理技術(shù)或美術(shù)藝術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)可結(jié)合信息技術(shù)進(jìn)行升級和迭代，包括搖桿傳動(dòng)部分的電機(jī)傳動(dòng)升級和開源硬件的引入。通過自動(dòng)化和智能化改造，提升學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)，并可引入人工智能應(yīng)用。

項(xiàng)目內(nèi)涵豐富、可深挖

本項(xiàng)目涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、木工加工技術(shù)、工程測試方法等知識(shí)，以及設(shè)計(jì)思維、創(chuàng)新構(gòu)思、系統(tǒng)分析、展示評價(jià)等方法技能，強(qiáng)調(diào)勞動(dòng)價(jià)值、創(chuàng)造力、團(tuán)隊(duì)互助和責(zé)任感等價(jià)值觀，具有進(jìn)一步挖掘的價(jià)值。比如，將機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用于科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)，或使用設(shè)計(jì)思維方法解決一般問題等。

該項(xiàng)目獲得第37 屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員科技教育創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)