体现产品设计思想的教学内容重构

材料热处理》等课程都有直接的联系,具有较好的适切性。

(二)关联知识。梳理相关课程知识,主要有《机械基础》中的机构相关知识,《工程力学》中“剪切作用的特点、分类”、“剪切面的判断计算”等,以及金属材料热处理中的硬度等相关知识,需要补充的知识为产品设计的基本方法等。其中核心关联知识为剪切作用的受力特点。

(三)揭示本质。构建一个问题,即“剪刀钝了为什么剪切效果不好”。这是一个很有价值的问题,因为它揭示了学生认识的“两端”。每个学生都知其然,但是绝大多数学生都不知其所以然,而这正是剪刀设计“内隐”的本质特征所在。

教师在引导学生体验、探究时进行台阶化的设计,可分三步:

1.请每位同学画出剪刀变钝前刀口横截面的形状如图1(左1)所示锐角形状。

2.请每位同学画出剪刀变钝后刀口横截面的形状。自然变钝后的形状应是弧形,如图1(左3)所示。

3.请每位同学标出两个弧形的最高点,最高点如图1(左4)所示。让学生仔细观察并进行前后对比,发现剪刀变钝前后,力的作用线之间距离变大。

概括剪切作用的本质特征:剪切的受力特点是二力大小相等,方向相反,作用线相距很近[1],剪刀变钝后,力的作用线之间距离变大,所以剪切的效果不好。剪切设计的本质:要提供两个大小相等、方向相反、作用线相距很近的作用力。

(四)回归运用。抓住了事物的本质特征,就能方便地引导学生进行恰当地运用。

1.解释现象。除了剪刀变钝剪切效果不好,生活中常见的还有“剪刀变松”、“剪刀变弯”等情况,也会导致剪切效果不好,其原因是剪刀的整体或是局部提供的两个作用力之间的距离变大。

2.解决问题。生活中该怎么磨菜刀,该怎么磨剪刀?磨菜刀可以双面磨,但磨剪刀必须单面磨。因为双面磨,可能就会拉大力的作用线之间的距离,导致剪切效果不好。

3.创新设计。为幼儿园小朋友设计一把安全小剪刀,要求能用于剪纸等,但不易对幼儿造成伤害。安全剪刀的刀口应采用平口(图2右所示);剪刀头形状可采用圆弧形;其他部分尽量包上塑料。学生设计的剪刀正是一种可以使用的产品。

进一步创新:设计特殊功用的剪刀。要保证较好的剪切效果,关键是要保证剪切时能提供两个作用线相距很近的作用力。剪刀刀口不一定要锋利,也不一定要平直。变化刀口各种方向的形状就能设计出各种各样的剪刀。横向弧形的如绣花剪、手术剪等;纵向弧形的如整技剪等。甚至可以把剪刀刀口的形状设计成变化的曲线,如哈利波特魔术剪,能一次性剪出花边的形状。

鼓励学生讨论并尝试更高层次的设计:设计一种工具,要求一次动作就能剪出一个薄圆片。

引导学生分析剪切面的形状:剪切面为断面即薄圆片的外圆柱面;

引导学生分析力的实现方式:圆柱与圆柱孔的配合;

引导学生画出原理图(图3),这实际上就是最简单的冲压加工原理图。

这样层层深入的设计创新活动,打破了纯粹基于“知识与技能”的被动学习,从一个具体的简单的产品出发,把学生引入到了一个丰富多彩的产品世界,学生的学习兴趣得到激发,综合能力得到提升。

三、教学内容重构蕴含的核心价值

从教学实践上看体现产品设计思想的教学内容重构与一般意义上围绕教材内容的教学有着本质的区别,其内含的价值包括以下三个方面:

(一)可以上升为一个教学环节。从一个产品出发,把学生相关的知识与技能在新的时空上整合起来,有可能形成一个综合实践环节。例如前述剪刀设计的教学,如加以进一步的深化,可以发展为让学生设计一台小型冲床,自己画出相关的图纸,自己进行加工、制作,并进行“产品生产”。这样的教学环节可以采用合作学习的方式,作为毕业设计环节与综合实践环节安排在高年级,其核心价值在于整合学生的知识与技能,提升学生的综合实践能力与创新能力[2]。

(二)可以生发出一门校本课程。如果以当地企业生产的其个主流产品作为教学内容重构的载体,那么这个产品的设计、生产、使用与维护正好对应企业对员工知识与能力的要求。例如永康大量的企业专门生产电动工具,永康职技校的教师在深入研究的基础上进行了教学内容的重构,在机电专业形成了一门校本课程《永康电动工具》,这样的教学内容学生喜欢,企业需要,也体现了职业教育服务地方经济的本质要求[3]。

(三)可以高效地培养“双师”型教师。职业学校专业课教师的本质特征是“双师”特征,即教师既要有教学的能力,更要有行业实践的经验与能力[4]。目前“双师型”教师培养的各种方法多存在这样或是那样的问题,无法达到两种能力的整合。体现产品思想的教学内容重构,教师深入研究“产品”,必然积累丰富的与产品相关的实际行业的经验以及相关的知识与技能,并形成自己的特长。这样的经验与能力再作为教学内容进行教学。教师的两种能力在“产品”这一载体上自然统一,而且在这一过程中教师作为教学的主体,其主动性与创新精神得到充分发挥,因而是目前专业课教师“双师素质”提升的一条高效的途径。

参考文献:

[1]边秀娟.工程力学[M],北京:化学工业出版社,2001:90-94.

[2]徐国庆.职业能力的本质及其学习模式[J],职教通讯,2007(1):24-28.

[3]华康清.一个职校校长的教学改革观[N].中国教育报,2007-11-25.

[4]曾晔.我国职业教育“双师型”师资的内涵及发展趋势[J].教育发展研究,2007(10)A:22-26.

责任编辑葛力力