通用技术教学的实践与革新(CAD制图应用).doc

通用技术教学的实践与革新（CAD制图应用） 写给希望了解技术教育课程的老师厦门外国语学校 王明辉 2014-7-8(内容简介：专家们总是在课程要求中列举出很多看似全面、正确，实则很难达到或者很难检验是否达到的目标。一线教师只能从实际出发，完成可以完成的任务。本文介绍了自己在通用技术课程中的一些教学方法，案例。后半部分重点介绍了AUTOCAD制图软件应用于技术课程教学的内容与效果，让学生学习一些AutoCAD软件的基础应用。可以让他们认识到计算机并不只是用来打游戏，聊天。还可以用来做技术设计的工具。）通用技术课程在福建省已经开设了八年。八年来使用的苏教版教材只有很小的改动。但是老师们的教学内容和方法，却已经和当初有很大的不同。各个学校都根据自己学校的条件和任教老师的特点，开发出有本校特色的通用技术课程，这也是我们这门课程独特的地位所造成的。一方面是中央教育部门对这门课程促进教改寄予很大希望，设定必修四个学分选修四个学分。但又不能够成为一门记忆知识，加重学生负担的课程，大部分地区都没有纳入省级会考。这种状况实际上给教学改革与创新打开了一扇大门。课程的内容设置和教学处于一种百家争鸣，百花齐放的状态。但是另一方面，在应试教育的背景下，学生没有学习的动力，如何教好这门课，也给老师带来不小的压力。一 传统教学内容与方式（一）课堂教学2006年课程刚开设的时候，前两年我基本上是按照教材的章节顺序讲授， 三分之二是课堂教学。为了让学生能够认真听课，我尽可能的寻找一些有关科技发展史，技术发明创造的视频，光碟（例如自行车史话，电灯史话，PPS上播放的系列短片制造的原理）。补充或替换课本上的案例。相比课本上语言叙述的案例，视频资料的讯息更丰富生动，学生更喜欢。但是随着信息技术的飞速发展，学生接触各种视频材料的机会增多。现代科学技术的发展非常迅速，通用技术课程的一项任务就是让学生了解现代科学技术的新发展。为了增加课程对学生的吸引力，我经常关注网络上的科技新闻，比如航天技术，3D打印，新能源汽车，网络金融技术等。尽量搜索和下载报道最新技术的科技视频。及时在课堂教学中引用。每个学期都要尽可能更新视频案例。学生很喜欢，经常是抬头看视频，低头做作业（我讲课本内容时）。似乎不大正常。我教过数学，计算机和制图。逐渐在课程里渗透了数学知识，例如在讲三视图时讲解了相应的数学高考试题，在流程与设计中讲过图论里的“一笔画”和“邮递员最优路径选择”（管梅谷的图上作业法），在结构与设计里讲了蜂巢结构最节省材料的数学原理（华罗庚数学讲座）。在系统的优化里讲过华罗庚的“优选法”和高中解析几何中的“线性规划”（并简单介绍用mathematica软件解决多元线性规划问题）。都是课本中的例题，我只不过作了知识拓展。学生都认为我的数学讲的生动有趣，为什么不去当数学老师，他们不知道，任何一门学科，只要套上了应试教育的笼头，就很难做到生动有趣。（二）技术实践技术实践课是学生比较喜欢的。早期由于当时的教学条件限制，主要以纸张，纸板为材料，所谓“纸糊的通用技术”。后来又增加胶合板木结构制作。（1）纸飞机我结合第一册技术试验及其方法。用软件PAPERAIR（安装软件gpasetup）给学生上了一节纸飞机折叠与试验。这个软件用浅显的英语（可以借助翻译软件看懂大意）简单介绍了人类飞行梦想和实现的过程。用动画详细介绍了20几种纸飞机的折叠方式。让学生折叠3种不同型号的飞机，并进行飞行测试。（Owl似乎是效果最好的）学生很高兴的拿了纸飞机满校园飞，从二楼三楼往下飞，引得保卫科干部出来提醒同学注意安全。效果还可以。这个软件是台湾一个飞行技术专科学校的讲课PPT介绍的，要求专科学校学生课后参考这个软件自己设计6种以上纸飞机并进行测试。（2）纸模型飞机上世纪50年代前苏联的普勒阿若欣介绍一种适合青少年制作的纸模型飞机，把机翼，机身，升降舵，方向舵分别用铜版纸制作再装配。可以通过调整侧翼，升降舵，方向舵让飞机平稳飞行，可以作为结构与设计，控制与设计实践案例，学生也很喜欢，但是要做出高质量的模型飞机不容易。涉及材料（纸张选择），重心调整等等比较复杂。据介绍飞行距离可达30米左右，但我做的模型飞机只能飞到16米左右。我自己认为这种模型飞机和真实的飞机结构很接近。取材容易，制作技术不难。但花比较多的时间会不会被评为“纸糊的技术”，虽然纸折的飞机也可以获奖，但是我们的通用技术吗？所以只用2节课每人做一架飞机，没有认真作细心调整，效果一般。（3）造桥软件（虚拟实验）造桥游戏软件bridge building game 也很有趣，应该属于虚拟实验。学生可以在电脑上使用限定的材料建造概念性的桥梁并进行压力测试与分析，在玩游戏的过程中可以学到结构力学的一些基础知识，可以应用于结构与设计这一章。（4）模型设计制作发泡KT板是一种色彩鲜艳，容易加工的材料。我在结构与设计这一章教学中，让学生用KT板作过相框，建筑模型，结构模型。可以让学生自己从网络上或者上届学生的作品中获得灵感，不必做过多的限制。要指导学生一些细节如切割板材，结构连接等。学生从设计到制作大约2-3节课木工制作比较麻烦，准备材料和工具，指导学生操作工具。清理教室。因为一节课只有40分钟，学生赶下一节上其他科，往往无法把工作台整理干净。特别是一周16节课，还要指导组织学生，分配好工具和材料，注意不要发生工伤事故, 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。但设计和制作难度也不小。如果用5毫米到8毫米厚的胶合板，用手电锯和手电钻加工比较合适。耗材木材，锯片，铁钉，胶水，特别是木材消耗特别多，学生并非熟练工人，在试错过程中就损耗了不少木材，所以，我们一开始就要求学生不要做太大的结构，厘米以下即可。二、AutoCAD制图的教学与实践 我所在的学校是省级重点中学，学生总有做不完的作业。通用技术没有会考压力，很多学生会在技术课讲课本内容时做作业，除非有有趣的视频资料或学生感兴趣的内容。实际上两本必修教材里必须掌握的基本概念并不多。主要有：设计一件产品的几个步骤、技术试验与评价的几种方法、结构设计的稳定性和强度问题、流程的优化、系统的优化、开环与闭环控制系统的基本概念。加上适当的补充，16个课时就够了。三分之一课时就足够了。我们技术课是每周2节，两个学期。实践课实际上效率不高，一个班级55个人，专用教室面积不够大，材料和工具不足。学生拥挤，老师担心安全问题。学生不是熟练工人，要做一个简单结构，有可能做出废品，浪费很多材料。分组作业，部分学生可做出较好的作品，但有一半学生实际上 没有认真参与，收获不大。所以如果把其余时间全部用来上实践课是浪费了这一半学生的宝贵时间。增加什么样的教学内容，既切合我们这门课程技术与设计，又能够让尽可能多的学生感兴趣，学有所得。而且还必须是学校目前条件能实行的？我曾经思考过很长的时间。我在教通用技术之前教制图课时就已经自学了AutoCAD制图软件用于制图教学演示。知道这是一款功能强大的设计软件，能够绘制平面图形也能够构建立体模型，国内外广泛应用，而且很容易获得不花钱的共享软件。技术与设计1只是在第六章后面作为选学内容作了一个简单介绍。能否把这部分内容增加，让学生初步掌握AutoCAD制图软件？我从网络上了解到，国外中学的技术课程，都把学习使用计算机进行设计作为重点。实际上，现代科技的发展，使得任何一门学科的研究人员，如果不懂得使用计算机作为工具，必定被远远的抛在后面。只有中国的应试教育，还在强迫学生用笔用脑去完成计算机瞬间就能完成的工作。怪不得出国留学的学生人数越来越多，年纪越来越小。习近平在2014年国际工程科技大会上说过“信息技术成为率先渗透到经济社会生活各领域的先导技术，将促进以物质生产、物质服务为主的经济发展模式向以信息生产、信息服务为主的经济发展模式转变，世界正在进入以信息产业为主导的新经济发展时期。”信息技术，就是使用电脑和网络进行学习研究创造的技术，现代文盲，就是只会用电脑打游戏的人。专家们总是在课程要求中列举出很多看似全面、正确，实则很难达到或者很难检验是否达到的目标。一线教师只能从实际出发，完成可以完成的任务。我认为，让学生学习一些AutoCAD软件的基础应用。可以让他们认识到计算机并不只是用来打游戏，聊天。还可以用来做技术设计的工具。即使他们以后学习的是其他绘图软件，这个基础也是有用的。从2010年开始，我教学生学习CAD绘图，应为没有专用电脑教室，插空在信息技术教师上课，只能每周一节。教学时数从开始的8节到最近一届的20节。教材是我自己编的高一通用技术AutoCAD制图教案（在百度文库里可以搜索到），下面图案都是学生的作业，除了最后2个立体模型，大部分学生（60%以上）都可以画出。课时安排仅供参考。（一）在1-3节课，学生用CAD的镜像，阵列，填充，涂色，很快可以学会下面图形绘制，激发学习兴趣。在4到6节课，学生可以用CAD设计简单商标，学过画图的学生画得更好。（二）7-9节课，学生可以画出简单的三视图，并且标注尺寸。实际上根据学生反映，初中阶段就已经学过三视图，基本概念已经掌握。但用CAD画图，对比初中的手工画图，效率提高太多了，特别是学生看到标注尺寸的快捷方便，大大提高了学习兴趣。（三）接下来可以学习简单的立体建模，（4节课），用CAD的实体拉伸和差集，并集功能，在CAD的模型空间构造立体模型，构造出来的模型文件可以输入3D打印机打印出实体模型。目前我校还没有3D打印机，但是学会CAD立体建模，操作3D打印机应该不难。（四）在学生学会构建立体模型的基础上，可以让学生学会用CAD把立体模型转化为三视图和轴测图（2节课）。先构建立体模型再转化为三视图和轴测图比直接画三视图与轴测图更容易，更快速，尤其是轴测图。下面是学生的作业，有些细节还有待完善。先构建右图立体模型。再转化为三视图和轴测图。（(五）使用CAD的立体建模功能，可以比较直观的把自己的设计构想表达出来。（1）使用CAD的旋转功能，可以很容易的构造出酒杯（右边使用渲染） 复杂一点的结构，奖杯校园凉亭（2）下面几个模型是先让学生在老师指导下在CAD 上设计出来，再让学生用KT板或者木板制作出来。当然，理论和实践是有差距的。能设计出来不一定能够做出来，同样，能做出来也不一定能用CAD画出来。（3）日常用品的设计，这部分内容比较难，但也是最能激发学生创造力。盘子的花纹使用渲染成型三、小结 通用技术课程是一门比较特别的课程。要花很多的钱购置设备，这些设备有不少是用来做摆设供参观使用的。（不买不行，否则不达标）。老师则可以叫一个任意科目的老师上岗。因为没有通用技术专业的本科生。学生的技术课成绩与高考成绩没有相关性。学科地位被逐渐的边缘化。 我们学校领导还是比较重视的，花钱的耗材和容易损坏的实用小工具都舍得花。对我上CAD课程也很支持，去年已经为我们学科专门配置了一间电脑教室。 我的教学经验，特别是CAD制图部分，由于我的数学电脑背景和个人兴趣，我实际上画了几百幅CAD图，才能够在教学中得心应手，游刃有余。我的经验并不具备可复制性。但是每一位老师都有自己的相对优势。只要找到和技术学科的结合点，认真钻研，一定可以找到合适的教学内容与方法。评价的目标应该是，学生喜欢