基于創客教育模式的中職數控課堂教學探究

汪潔

隨著工業發展和教育教學改革要求的不斷提升，創客教育進入校園已是一種必然趨勢。中職學校傳統的數控課堂教學已無法滿足學生發揮主觀創造力的意愿。基于創客思維的滲透和創客能力培養兩方面，筆者嘗試將創客教育融入中職數控加工的課堂教學中。對比傳統的數控教學方式，融入了創客教育的課堂對增強學生的吸引力和教學效果有明顯優勢。

一、創客教育概述

“創客”一詞來源于英文單詞Maker、Hacker，是指出于興趣與愛好，努力把各種創意轉變為現實的人。

創客教育是創客文化與教育的結合。具體做法是基于學生興趣，以項目學習的方式，通過鼓勵學生創新創造，過程中綜合使用多種工具（包括開源硬件、3D打印、計算機、激光切割機等）培養學生的實踐能力，引導學生在發現問題、探索問題、解決問題的過程中培養創造思維，提高解決問題的綜合能力的一種教育方式。

二、中職數控教學現狀分析

中職數控專業課程是以理論知識為基礎，以實踐操作為主要形式的課堂教學，旨在培養學生掌握數控原理、數控編程和數控加工等方面的專業知識及操作技能。目前大多數中高職院校的數控教學，都是以教師講解原理方法和步驟并進行示范操作，學生進行實踐操作練習的課堂模式。這種傳統的教學模式仍是以教師為主導，學生的學習積極性、主動性和課堂氛圍有待改善，同時從實踐教學的效果來看，仍不太理想。

國務院參事湯敏2012年曾在清華大學講座中提出，我國要抓住第三次工業革命的機遇，首先應從教育開始，因為第三次工業革命需要一大批創新型人才。他還提出，“我國可能被甩出第三次工業革命，因為我們現在的這套教育體制，不適合未來工業革命”。以上這些觀點雖然尖銳，但卻是不可否認的現實。同時對我國職業教育的現狀提出了警醒：我們的職業教育必須做出改革，從教育的方針、目標到教育教學的方法、手段，都要跟隨工業發展和時代需求做出相應的調整，才能滿足社會和崗位對人才的需求。創客教育的引入與興起正是起源于我們對教育教學改革的迫切需求。

反觀創客教育，目前創客教育主要依托3D打印機、開源硬件等軟硬件來開展。3D打印雖然方便，但它也存在許多桎梏，比如在金屬物件制作方面，由于成本和技術限制，金屬3D打印很難在校園內實現。因此創客教育需尋求更多的途徑和渠道的幫助，比如借助數控機床采用車削或銑削的方式進行金屬加工。

綜上所述，創客教育和數控課堂教學的合作將是必然的趨勢。特別在中職學校，學生在掌握專業技能的基礎上，培養創新創客思維，這將對學生未來的就業和發展起到舉足輕重的作用。

三、中職數控課堂教學和創客教育的結合

在科技日新月異的時代，學生接受知識、發揮主觀創造力的意愿也在不斷增強，因此我們的教育必須面向未來，為學生未來發展所需的能力打好基礎，培養“創客”，也就是創新人才。創新人才需具有創新意識、創新思維（即創造性思維）和創新能力等。

（一）創客思維的滲透

在課程初期，至少設置2個課時，進行創新教育的背景和內涵、中西方創新設計的對比與分析等創客基本概念的講授。然后運用至少4個課時，介紹“設計思維”的概念和常見的設計思維過程模型，例如“IDEO”設計思維模型和斯坦福大學設計思維學院的設計思維過程模型等，通過為學生提供一套切實可用的思維方法，引導學生掌握創新設計方法。同時，在數控項目過程中設置創新設計環節和獎勵環節等，正面鼓勵每一個學生充分發揮自己的想象力和科學認知儲備去進行設計和制作。

（二）創客能力的培養（課堂實施）

結合創客教育形式和數控加工的專業特點，我們每學期進行1-2次創客綜合實踐教學，每次實踐用時3-4天。課堂上采用“項目驅動教學法”和“小組合作學習法”來進行具體的課堂教學。

1.分組及知識準備

由于中職學生的學習興趣和能力參差不齊，加上數控機床操作安全性的要求，因此合適合理的分組很重要。課前在充分了解學生基本情況后，依據學生的學習興趣、基礎知識和技能等條件進行合理均勻分配，小組人數以6-8人為宜。每組設置一名知識基礎好、組織能力較強的組長，課堂上可負責組織和分工協調、安全管控等工作。合作分工是創新創客中必不可少的，因此每組學生應充分利用自身特長，在各自擅長的領域發揮作用，進行相應分工。

在進行綜合實踐前，應先完成相應理論和技能知識的教學，確保學生已掌握數控編程和工藝分析等知識，能進行實際加工操作，為項目的順利實施做準備。

2.項目提出

課前一周教師布置綜合實訓任務，各組通過查詢資料，根據知識技能掌握情況，小組討論后選定創新制作項目，并編寫項目任務書。

這一環節教師應指導學生以自己的興趣愛好為基礎，從生活實際出發，整合機械原理、數控加工等學科知識，選取切實可行、有意義的實踐項目，同時要求作品主題明確，內容健康積極。

3.項目研究

（1）可行性研究

此環節可采取“頭腦風暴法”，學生在課堂上先分組闡述設計方案、部件組成、各部件工藝分析、各加工內容的加工方法、加工順序、裝配關系，其他組的學生可現場提出疑問或建議，教師記錄所有疑問和意見，然后結合學生觀點，對項目進行評估并提出指導意見。小組對方案進行修改后，再重復一次此環節，直到方案評估通過，確保項目可實施性。

（2）軟硬件資源準備

方案確定后，根據方案分別列出軟件和硬件清單。教師在可實現的范圍內，盡可能為學生提供硬件設備支持。資源不足的情況下，教師應引導學生因地制宜，善于運用一切可用資源，甚至有些組件需要DIY，通過手工制作，提高學生動手能力。除了硬件，在互聯網時代，教師還要引導鼓勵學生學會從多種渠道獲取資源和信息，同時提醒學生學會甄別信息，掌握去偽存真的能力。

4.項目實施

方案和資源準備好后，學生分組進行項目實施，步驟如下：

（1）部件分工、工藝分析、加工順序確定；

（2）材料分析、毛坯準備；

（3）圖紙繪制、確定精度；

（4）數控編程與模擬、教師檢查確認；

（5）加工成型、后期處理；

（6）其他組件準備；

（7）裝配組合、整體效果檢驗與調整。

實施過程采取全天制實訓模式，學生制作過程3-4天。數控加工過程中，教師與各組長一起巡視，確保學生安全操作。

5.項目改進

作品初步完成后，各小組現場展示作品，邀請其他班的學生和科組教師參觀并提出改進意見。最后匯總意見，根據實際調試情況，進行作品調整和修正，此過程大約耗時1天。

6.課堂評價與分享

（1）多元化評價體系：學生的知識掌握情況、技能實操水平、課堂表現、小組分工合作形式以及作品的外觀、新穎性和實用性等方面，多維度評價學生課堂作品。

（2）小組分享實施過程經驗：課堂上以小組為單位，各小組分享做法和經驗：包括分工方式、創意要素、討論分析過程、制作實施步驟等，從而鍛煉學生的歸納能力和表達能力，培養學生自信快樂的健康人格。課后，小組在QQ班群中以文檔形式提交以下資料：設計思路、制作過程、硬件清單、數控源代碼等，共享資源和知識，享受分享的快樂。

四、效果與反思

與傳統數控教學過程相比，創客式的數控課堂不再是一成不變的機械式操作。教師從知識的傳授者，成為項目的組織管理者，而學生才是真正意義上的項目主導的主體。學生在設計、討論、實施、分享等環節中，表現出極高的興趣和參與度，同時表現出高度的團隊精神。從學生的參與情況、分工情況和制作過程綜合來看，基于創客教育的課堂模式明顯優異于傳統的數控教學課堂。

五、結語

在以上開展的基于創客教育的數控課程中，有意識地融入創客教育內容，課堂采用任務驅動和小組合作學習，圍繞具體項目和問題，讓學生以團隊形式協同創造新方案和新作品。在教中學、學中做，在創新創作過程中讓學生綜合運用技能與知識的同時，提高了學生的創新思維、合作意識、溝通表達能力、自信健康的人格，達到了傳統數控課堂難以實現的教育教學效果。但由于數控機床加工對象、范圍以及加工難度，限制了與創客教育更廣泛的結合，相信未來隨著創客教育的發展和普及，簡易型桌面數控機床將會越來越普及，從而促進中職數控教學與創客教育的深度融合。

參考文獻：

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[3]黃榮懷，陳鵬.設計思維：從創客運動到創新能力培養[J].中國電化教育，2016（09）.

責任編輯 陳春陽