朱凌侠

项目概述

普通高中通过技术实践活动践行劳动教育，培养学生适应新时代的劳动技能和劳动素养。工程技术领域的机构传动堪称技术专业的基础支柱，但对高中生而言，他们对机构传动的认识较为有限。因此，强化高中生在机械传动装置领域的探索与学习，显得至关重要。

本次项目式学习活动以工程技术方向为主，结合各学科的STEAM 劳动教育活动。活动针对高一年级共计800 多名学生开展，持续1 学期，涵盖9 个课时。学生在活动中学习设计草图制作、三视图及尺寸标注、木工加工工艺，亲历设计及制作全过程，打造1 个以摇杆为动力、通过凸轮和摩擦轮传动、实现目标物体上下平动及水平转动的机械传动装置。

项目情景设置

当前，很流行一种木质机械玩偶automata（自动机械装置）——利用机械原理再现某种场景、或模拟生物动作、或完成某种预定任务的机械玩具。学生看到这么好玩的装置觉得造出这些装置的人非常厉害，教师适时提出项目任务——自己设计、制作1 个类似的机械传动装置。

项目实践规划

实施对象：普通高中1 年级学生。

实施空间：教室、木工实践教室。

实践材料：木工加工工具、厚度8 mm 的松木板、直径6 mm 木棍、木工钉、木工胶等。

实践时长：9 课时。

项目主线

项目学习活动逻辑线

本项目结合“学习—实践—创新”学习模型开展，主线按照提出问题—制订方案—项目实施—测试评价—改进提升的设计思维方法展开。

项目实践活动内容

实践活动包括绘制设计草图、绘制三视图、标注尺寸、学习工具使用、制作加工模型、展示交流和评价6 个阶段。

教学主线

本项目的教学方案设计从核心问题开始，根据项目式学习实施的流程依次展开。根据方案设置教学结构（表1），再将项目核心任务进行分解，最后根据任务设置评价策略。

项目目标

本项目通过探究性实践、技术性实践（设计）、审美性实践、社会性实践、调控性实践培养学生问题解决、创见、决策、实验、系统分析等高阶思维，提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等核心素养。

具体的 STEAM 学科目标

科学：掌握凸轮传动的机械原理。技术：了解高中技术学科，对技术和工程产生兴趣，激发学生的学习热情。工程：学会用木工工艺制作木质结构，学会通过测试发现和解决问题。数学：学会具体尺寸的设计、测量和计算，掌握基本几何图形的绘制和组合。艺术：学会有创意、有主题的造型表达。

项目实施过程

核心任务 1. 绘制设计图纸

驱动性问题：如何有效地将创意转化为可视化表达？

活动 1. 绘制草图

活动目标：学会绘制立体设计草图。

活动时长：1 课时。

活动过程：教师引导学生讨论构思，分步练习绘制草图，强化学生对设计草图重要性的理解，并应用于实践。

活动 2. 绘制三视图

活动目标：掌握正投影原理和三视图规则，学会绘制物体的3 个正投影面。

活动时长：1 课时。

活动过程： 通过情境导入让学生明白如何利用平面图纸指导立体物件的加工，通过练习和讨论使学生熟练掌握三视图的绘制方法。

活动3. 形体的尺寸标注

活动目标：学会正确标注尺寸。

活动时长：1 课时。

活动过程：学生通过发现自行标注尺寸时存在的不统一和误解问题，认识到标准的重要性，并跟随教师学习尺寸标注的基本要求和圆弧尺寸标注方法。

核心任务 2.加工制作模型

驱动性问题：如何物化设计加工图？如何用工具加工模型？

活动 4. 了解木材特性

活动目标：识别不同木材类型及其性能特点，选择适合的木料进行加工。

活动时长：0.5 课时。

活动过程：教师引导学生观察实物木料，收集资料，探究木材力学特性，最终确定使用松木作为加工材料。

活动 5. 认识几种常用的木工加工工具

活动目标：认识画线工具、刀具、木工锉、木工砂纸。

活动时长：0.5 课时。

活动过程：学生通过动手试用主要加工工具，了解其使用方法和注意事项，并接受必要的安全教育。具体工具包括角尺、刀锯、锉刀、砂纸、木工钻等。

活动 6. 学习木工加工工艺

活动目标：学习木工加工的具体工艺——画线、锯割、挫削、表面处理。

活动时长：1 课时。

活动过程：在教师演示指导下，各项目组按照工艺流程进行实践操作，通过加工木板上的特定部件（比如圆盘和凸轮），总结经验教训并交流成果。

核心任务 3.测试优化与评价

驱动性问题：制作出作品项目就结束了吗？是否需要对作品进行测试？有没有能改进的地方？如何与大家分享？

活动 7. 制作模型及测试

活动目标：通过加工模型掌握设计的物化能力。

活动时长：2 课时。

活动过程： 教师强调安全事项，指导学生分工合作完成模型制作，并在过程中记录部分关键步骤。

活动 8. 常见问题及优化

活动目标：经历实践项目的调整和改进，理解设计的一般过程。

活动时长：0.5 课时。

活动过程： 教师展示学生作品中普遍出现的问题，提出优化建议；学生针对各自的项目模型进行调整和改进。作品容易出现的问题包括：①转动不灵活；②转轴易掉出；③结构易摇晃。针对性的参考解决方案为：①对顶部木板进行加厚处理，限制竖杆晃动；②转轴两端做限位；③用三角块加固平行四边形结构。

活动 9. 展示交流及评价

活动目标：展现项目成果，收获成功喜悦，反思项目学习收获。

活动时长：0.5 课时。

活动过程：教师筛选优秀作品进行展示，同时结合评价量表对项目组进行过程评价和最终评价， 学生之间进行互评。通过展示交流，既检验了学习效果，又促进了团队间的相互学习与进步。

学习评价

学习过程评价

学生互评

①参与度。学生参与活动的频次、时长、认真程度，以及思考问题的认真程度、动手动脑积极程度、是否主动提出活动设想或建議、是否认真查找资料、是否准时完成计划和学习任务等。②合作精神。包括参与小组活动积极程度，是否主动帮助他人或寻求他人帮助，是否认真倾听他人的意见，是否乐于与他人分享成果等。③探究精神和学习能力。学生在提出问题、分析问题和解决问题过程中表现出的探究精神和实践能力，及其对探究结果的表达情况等。④收获与反思。学生在自我表达、小组活动记录中的情况反映，以及学生的行为表现和活动成果等。

自我评价

学生对自己在整个项目实践中的表现进行自我评价、反思和总结。

项目成果评价

教师主要对项目阶段性成果和最终成果进行评价，评价量表见表2。

项目总结

项目兼容性强、易推广

本项目适用于各类学生，成果分为基础款和创意款，实施可简可繁，便于大面积推广。

项目拓展性强、迭代快

本项目可结合物理技术或美术艺术进行设计，同时可结合信息技术进行升级和迭代，包括摇杆传动部分的电机传动升级和开源硬件的引入。通过自动化和智能化改造，提升学生的信息技术素养，并可引入人工智能应用。

项目内涵丰富、可深挖

本项目涵盖机械设计基础、木工加工技术、工程测试方法等知识，以及设计思维、创新构思、系统分析、展示评价等方法技能，强调劳动价值、创造力、团队互助和责任感等价值观，具有进一步挖掘的价值。比如，将机械传动应用于科技创新设计，或使用设计思维方法解决一般问题等。

该项目获得第37 届全国青少年科技创新大赛科技辅导员科技教育创新成果一等奖