“五育并举”的光电特色专业劳动课的设计与实施

2024-06-12何艳艳周海党云丽朱广志

大学教育 2024年7期

何艳艳　周海　党云丽　朱广志

［摘要］针对目前部分高校大学生劳动教育被弱化，劳动教育内容专业性不强、创新性不够等问题，华中科技大学光学与电子信息学院面向光电信息科学与工程专业本科二年级学生开设了光电特色专业劳动课。该专业劳动课包括劳动目的的确定、劳动设备的选择、劳动培训与示范、学生创意设计、采用专业软件设计二维和三维结构图形、采用先进设备进行结构件成型与组装及调试、线上线下答疑解惑、现场验收、劳动总结等环节。在课程设计过程中，该专业劳动课以具有实用性、趣味性的光电小制作为牵引，激发学生的劳动兴趣和劳动热情；以使用专业设备进行结构件成型、组装及调试为主导，突出光电特色。从劳动效果来看，该专业劳动课设计将德智体美劳融入其中，提高了学生的专业技能和动手能力，培养了学生的工匠精神和创新意识，提升了学生的综合素质。

［关键词］光电特色；光电小制作；专业劳动课；专业劳动课的设计与实施

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）07-0049-04

德、智、体、美、劳全面发展，即“五育并举”能促进人的全面发展，其既是现代化国家对人的素质的综合要求，也是现代化教育需要达到的一个目标[1]。而劳动教育是将德、智、体、美充分展现和运用的主要途径[2]。

近年来，“唯分数论”的风气有所抬头，部分学校的教育有与“五育”脱钩的趋势，劳动教育在一定程度上被忽视，或被淡化、弱化[3-4]。部分高校未开设专门的专业劳动课，有的高校只开展了教育意义不足的劳动小活动，还有的高校只停留在体力劳动、社会实践层面，没有做到根据不同对象优化教育内容和创新教育形式，更不用说使劳育与德、智、体、美四育协同育人了[3，5]。手工劳作时代的金工实习等专业劳动课已不适合现代大学生，那么，新时代的专业劳动课应设计什么内容？怎么开展？什么样的专业劳动课能将德、智、体、美、劳融入其中，以提高学生专业技能、培养学生工匠精神和创新意识、提升学生多学科综合素质和新时代的劳动技能[6-8]？这些问题都亟待解决。

为了让光电信息科学与工程专业（以下简称光电专业）的学生实现“五育并举”，引导学生进行专业技能活动，锻炼学生的劳动能力，同时提高工科学生的美学素养，华中科技大学光学与电子信息学院（以下简称光电学院）尝试以劳动为主，以专业技能为导向，基于美学理念进行劳动操作与实践的设计；通过劳动实践培养学生的动手能力、专业劳动技能和劳动习惯。光电学院从劳动教育的角度出发，从光电专业的维度进行思考，以趣味性生活用品、美术作品为劳动作品，融合基础专业劳动教学、德育、美育等多个方面，面向光电专业大二学生开设光电特色专业劳动课。其主要内容是学生通过专业的平面、立体设计软件自主进行建模设计，采用先进的光电专业技术和设备（如激光切割、激光打标、三维打印等）制作结构件，再进行组装、调试，完成一个通电后能动或能发光的光电小制作，即劳动作品。

一、专业劳动课开设的目的

光电特色专业劳动课是针对目前部分高校劳动教育被弱化，部分学生不愿意参加劳动、不会劳动、劳动表现不佳、不珍惜劳动成果等问题，结合光电专业特点开设的专业劳动课。

光电特色专业劳动课的开设目的是通过专业劳动教育和实践，加深本科生对专业前沿技术的认知与应用，培养学生的专业兴趣，增强学生的劳动意识，提升学生的劳动能力，培养学生的工匠精神，让学生养成爱劳动的习惯和品质[9]。同时，通过课程的实施将美育、劳育融入专业劳动课中，进而通过美育让学生“雅”起来，通过劳育让学生“强”起来，培养新时代德智体美劳全面发展的大学生，以满足国家对人才的需求。

专业劳动课要求学生根据自己的喜好，自行选择劳动作品类型，进行美学设计与创作，并利用实验室提供的光电专业设备、工具和材料进行结构件的成型、加工和组装，完成一件光电小制作，即劳动作品。这种劳动作品是根据学生的喜好来进行创意构思和美学设计的，因此不仅可以锻炼学生的创造思维，还能提高其审美素养；这种劳动作品大多是与生活相关的趣味性较强的作品，要求有电驱动即能亮或能动，可激发学生的兴趣，更有助于学生进行电路、电工方面的实训和实操。在光电专业的专业劳动课中，学生使用光电专业的先进设备进行技术性劳动，有利于弘扬工匠精神；专业劳动课的任务多采用2～3人一组的形式进行，可锻炼学生的协作分工和人际沟通能力。总之，整个专业劳动课程以趣味为牵引，让学生采用先进的专业设备，从审美的角度出发，以小组为单位，通过创意性设计，完成光电小制作劳动作品，能实现“五育并举”的育人效果。

二、可供使用的设备与材料

劳动作品需要设计结构件，结构件的成型主要有两种形式，一种是增材制造，一种是减材制造。本专业劳动课希望学生能学会使用并熟悉这两种制造技术。

增材制造一般采用三维（three?dimensional，3D）打印机。3D打印技术是把一个通过设计或者扫描等方式得到的3D数字化模型，按照某一方向或坐标轴切分成多个二维（two?dimensional，2D）剖面，然后一层一层打印出来并按位置依次堆积，形成一个实体模型。3D打印技术的优点是不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，就能精确地制造出各种形状的零件，还可以快速地将3D数字模型制造成立体实物，使设计摆脱传统技术的约束，为创新设计提供巨大的创作空间[10]。本专业劳动课选用的是深圳闪烁科技有限公司制造的“Adventurer 4”型的3D打印机。

减材制造一般采用具有光电专业特色的激光切割機。木块和亚克力板经过激光切割后可以拼接成各种形状的结构件，适用于劳动作品的制作。木块和亚克力板的激光切割一般采用二氧化碳（化学式为CO2）激光切割机[11]。CO2激光切割机的工作原理是CO2激光器发出激光束，并通过聚焦达到被切割物体的熔点或者沸点来对物体进行切割。将需切割的图形设计好后导入电脑，由程序控制激光束在材料上移动，并配合辅助气体吹走切割产生的废渣，完成对材料的切割成型[12]。CO2激光切割机的优点是切割尺寸精度高、切口无毛刺、切口无变形、切割速度快、加工形状无限制等。本专业劳动课选用的是广东大族粤铭激光集团股份有限公司生产的“速切46040B”型CO2激光切割机。

此外，实验室还提供了激光打标机、3D扫描仪、彩色打印机等设备，这些设备均可用于结构件成型或装饰等工作。

实验室提供的加工工具有万能胶、热胶枪、锉刀、砂纸、电烙铁、轧带、绝缘胶布、彩色笔、彩色纸、木头锯子、剪刀、一字起、十字起、吹风机等，这些工具均可供学生在劳动制作过程中对劳动作品进行打磨、拼接、装配、装修等操作。

实验室提供的原材料有电池、电池盒、电线、发光二极管（Ligh Emitting Diode，亦称LED灯）、马达、橡皮筋、风扇叶片、电极片、开关灯、3 mm激光切割木板、3 mm激光切割亚克力板等。

三、专业劳动课的开展与实施

（一）专业劳动课要求

专业劳动课一般分小组进行，每个小组为2～3人，小组成员要进行分工合作，以培养团结协作精神。小组可根据组员的喜好商量决定制作哪种光电小制作，可选择的作品有台灯、手电筒、风扇、风车、补光灯、灯笼、走马灯等，或其他学生感兴趣的小制作。作品总体验收要求为：（1）劳动作品通电后能亮或能动；（2）劳动作品必须是原创设计，不得抄袭或复制他人作品；（3）劳动作品外观、颜色均要有一定美感；（4）劳动作品必须采用实验室提供的设备加工完成。

专业劳动课成绩主要由三部分组成：劳动作品占70%、劳动过程与表现占20%、劳动报告占10%。劳动作品根据其功能实现程度、外观设计的美观程度等给予综合评价。劳动过程与表现根据学生在劳动过程中的参与程度、劳动态度、劳动表现和操作规范等情况进行评价。劳动报告重在让学生对整个劳动进行总结，主要内容包括如何进行结构设计与美学设计、遇到什么困难及如何解决、获得哪些方面的体验与收获，以及对本次专业劳动课有哪些意见和建议等。

（二）专业劳动课教学内容

专业劳动课的教学主要由培训、示范、学生实践、教师答疑、劳动作品验收与评价、劳动总结报告等部分组成。

在劳动课前，对学生进行4学时的培训与示范。培训内容包括劳动的目的与意义、劳动要求、劳动的具体内容、劳动作品的验收标准以及劳动过程中的安全注意事项等。

专业劳动课的目的和意义主要是通过分析目前部分大学生缺乏劳动机会、不珍惜劳动成果、不太重视动手能力的锻炼、没机会接触专业设备、创新没有用武之地，以及部分工科学生比较缺乏艺术细胞等现象，让学生明白此次光电特色专业劳动课的重要性。同时应指出专业劳动课可能遇到的问题，如不会使用软件或设备、加工结果不如预期、需要多次反复设计、团队协作不协调、作品不适用或不美观、劳动进度安排不合理、教师关注较少而使学生有失落感等。针对这些可能遇到的问题，提前引导学生正确对待和处理，以便学生在劳动过程中真正遇到问题时能迎刃而解。

劳动过程中的安全注意事项是重中之重，直接影响专业劳动课教学活动的开展。培训时教师要向学生强调：在劳动前或中途，对仪器、设备有任何不确定的地方，一定要咨询老师，不得擅自乱动；必须严格遵守仪器操作规程，否则容易造成人员安全事故、实验仪器损坏或其他事故；尤其要注意激光的电和光方面的安全，以免造成高压触电、激光伤人事件，或对周围环境造成损害。

教师可将劳动过程中所使用设备及软件的使用说明和操作视频等电子资料提供给学生进行学习。

劳动课的具体内容以走马灯为例（如图1所示），课前给学生进行讲解与示范。课中制作时，首先，确定要制作的作品，领取相应的基础元器件：电池、电池盒、LED灯、开关、电线等。其次，设计电路原理图，初步连接实物电路。测量电池盒、开关的尺寸，构思设计走马灯外观，并将电池盒、LED灯以及开关设计在合理的位置，预留合适的安装位置。继而确定设计思路：走马灯的底盘采用3D打印，走马灯壁采用木板激光切割，走马灯的盖子设计带爪子且能将走马灯壁固定，采用3D打印；电池盒放在底盘下面，开关放在底盘上面，借助中空的柱子将线引入走马灯内，上面连接LED灯。再次，采用中望3D软件绘制用于3D打印的3D结构图和用于激光切割的平面图，采用3D打印机打印走马灯的底盘、盖子等结构件，采用激光切割机切割走马灯壁。最后，进行组装：先安装电池盒、开关接线和柱子，把LED灯连接起来，测试电路；再安装走马灯下盖、走马灯壁，以及走马灯上盖。完成作品后，对作品进行总体的观察和调整。

学生在进行劳动作品制作的过程中，有任何疑问都可以随时在网上咨询教师，或到综合教室与教师进行讨论与沟通。有些工具是每组都需要使用的，如剪刀、一字起、十字起等，则每组发一套；有些工具是部分学生要用的，则统一放在综合教室，学生可以随时取用。制作劳动作品所需的设备需要教师对设计方案进行审核并批准后，学生才能在教师的指导下使用，目的是确保学生和设备的安全。

劳动作品制作完成后，以组为单位，由教师现场进行验收与评价。课后，每个学生还需完成1000字左右的劳动总结报告。

（三）专业劳动课教学效果

光电特色专业劳动课是先对学生进行培训、示范，再让学生自己动手进行劳动实践。在整个劳动过程中，学生对作品进行创造性设计、简单电路的初步设计，采用专门软件进行结构件的2D、3D设计，采用专业设备进行结构件成型、组装从而完成劳动作品，最后总结形成劳动报告。在劳动过程中，学生会不断遇到问题，并思考、咨询、解决问题，甚至通过多次反复制作等，才能最后完成劳动作品。这种具有光电特色的专业劳动课实践，能使学生受益頗多。

首先，学生能直接收获劳动成果——自己设计制作的劳动作品（如图2、图3、图4所示）。其次，学生专业能力得到提高。学生不仅学会了如何使用2D、3D设计软件、光电专业设备，如3D打印、激光切割、激光打标、3D扫描等，还学会了从全局角度思考如何设计一个样品，在设计作品时，能从实用性、美观、加工方式、组装方式、结构、电路等方面进行全方位综合考虑。最后，学生综合能力得到提升。通过实践，学生锻炼了动手能力，培养了工匠精神；学会了合作，体会到了合理安排劳动分工的重要性；体会到了劳动成果的来之不易，更加珍惜生活；提高了发现问题、解决问题以及抗挫折的能力；提高了审美能力。

四、结语

光电特色专业劳动课是以突出光电特色为亮点，以激发劳动积极性和创意思维为出发点，以培养学生的专业劳动技能和劳动习惯为目的，面向有一定专业理论知识的光电专业本科二年级学生设计的劳动教育课程。该课程采用两种具有代表性的、与光电相关的成型设备，通过对学生进行劳动培训与示范后，让学生进行自主创作、设计、组装、调试等劳动训练，最终以组为单位完成一件光电小制作，即劳动作品。这种劳动锻炼开发了学生的创造性思维，激发了学生的劳动热情，提高了学生的专业劳动技能，提升了学生的审美水平，提高了学生的工程实践能力，全面提升了学生的綜合能力和综合素质，为培养国家的栋梁之材贡献了一份力量。

［参考文献］

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[10］桂亮，金悦，赵卫军，等.3D打印技术在创客实践教学环节中的应用[J].实验技术与管理，2016，33（10）：181-184.

[11］崔启龙，陈浩明，董启萌，等.激光切割机在有机玻璃制品中的应用[J].石河子科技，2023（3）：17-18.