新質(zhì)生產(chǎn)力最顯著的特點(diǎn)是創(chuàng)新。在高中通用技術(shù)教學(xué)中，教師如何根據(jù)時(shí)代的要求，結(jié)合新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動(dòng)能，以前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新為突破口，創(chuàng)新教學(xué)方式？

逆向設(shè)計(jì)即反求設(shè)計(jì)，是一種基于功能出發(fā)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，主要通過(guò)對(duì)現(xiàn)有樣件或原型生成圖樣，按照預(yù)想的功能和效果進(jìn)行改進(jìn)，最終超越現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。近年來(lái)，我將信息技術(shù)融入通用技術(shù)課堂教學(xué)，嘗試運(yùn)用逆向設(shè)計(jì)法在通用技術(shù)課堂上開(kāi)展“創(chuàng)意四旋翼無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

一、由易到難，進(jìn)行3D建模訓(xùn)練

我將“鏤空正方體的設(shè)計(jì)與制作”作為學(xué)生學(xué)習(xí)3D建模軟件、逆向設(shè)計(jì)法應(yīng)用訓(xùn)練小項(xiàng)目，即用方木條設(shè)計(jì)每條棱的形狀、大小一致的鏤空正方體。

結(jié)合通用技術(shù)的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按照正向設(shè)計(jì)法，一般是先將方木條按45角切割后粘連。然而，這種方法只能訓(xùn)練學(xué)生的木工加工技術(shù)，難以培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和3D建模能力。一旦將任務(wù)稍作改變，比如讓學(xué)生用方木條設(shè)計(jì)、制作鏤空正四面體等，學(xué)生就難以完成。如果學(xué)生掌握了逆向設(shè)計(jì)法就能舉一反三，由鏤空正方體的設(shè)計(jì)制作延伸到鏤空正四面體、正八面體、正十二面體、足球、玲瓏球等的設(shè)計(jì)制作。

在建模過(guò)程中，學(xué)生可利用邏輯運(yùn)算、陣列及物理中的鏡像、旋轉(zhuǎn)等進(jìn)行操作。在這一過(guò)程中，他們對(duì)學(xué)科知識(shí)也會(huì)有更深的理解。比如，在逆向設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用幾何方法精準(zhǔn)畫(huà)線以消除設(shè)計(jì)中的誤差，他們能感受數(shù)學(xué)在建模中的重要性。

為方便實(shí)施分層教學(xué)，我鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自身知識(shí)儲(chǔ)備確定練習(xí)項(xiàng)目。一般情況下，學(xué)生能設(shè)計(jì)出鏤空正四面體，就代表其基本掌握了逆向設(shè)計(jì)法，這也為設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)的機(jī)械手打好了基礎(chǔ)。

二、由表及里，設(shè)計(jì)制作創(chuàng)意紙質(zhì)無(wú)人機(jī)

學(xué)生觀察四旋翼積木式無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)后再將其拆分，分析無(wú)人機(jī)的工作原理和控制原理，之后通過(guò)設(shè)計(jì)、制作紙杯（或紙碗）無(wú)人機(jī)，認(rèn)識(shí)到做無(wú)人機(jī)并非難事，從而突破無(wú)人機(jī)制作材料通常為合金的思維局限。

三、由簡(jiǎn)到繁，設(shè)計(jì)具有特定功能的創(chuàng)意無(wú)人機(jī)

引入真實(shí)情境，激活學(xué)生的創(chuàng)意思維，讓其設(shè)計(jì)不同功能的無(wú)人機(jī)。如為學(xué)校科技節(jié)開(kāi)幕式設(shè)計(jì)用于飛行表演的無(wú)人機(jī)，為觀鳥(niǎo)攝影愛(ài)好者設(shè)計(jì)可在水上漂浮和航行的觀鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)，為救援隊(duì)設(shè)計(jì)可快速投送瓶裝礦泉水的救援無(wú)人機(jī)，為消防員設(shè)計(jì)高空滅火無(wú)人機(jī)，等等。

將2～4個(gè)學(xué)生組成一個(gè)學(xué)習(xí)小組，鼓勵(lì)動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力較強(qiáng)的小組重新設(shè)計(jì)或改裝無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)。如設(shè)計(jì)的觀鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)在離開(kāi)水面的瞬間需克服水面的強(qiáng)大張力，為保證無(wú)人機(jī)能順利從水面起飛，指導(dǎo)學(xué)生借鑒、學(xué)習(xí)、研究四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行和控制原理，嘗試將四旋翼結(jié)構(gòu)改為六旋翼或八旋翼結(jié)構(gòu)，運(yùn)用創(chuàng)造性思維進(jìn)行設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)和制作無(wú)人機(jī)機(jī)械手時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生用手工、3D打印、激光雕刻等物化方法制作。

逆向設(shè)計(jì)法最大的特點(diǎn)就是可以快速獲得先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)計(jì)思路和成功經(jīng)驗(yàn)，收獲更好的設(shè)計(jì)結(jié)果，是近年來(lái)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中興起的一種方法。利用逆向設(shè)計(jì)法能快速地將學(xué)生的創(chuàng)意表達(dá)出來(lái)。

在我校的通用技術(shù)課堂無(wú)人機(jī)項(xiàng)目教學(xué)中，我引導(dǎo)學(xué)生盡可能地應(yīng)用3D打印機(jī)、激光切割機(jī)、數(shù)控機(jī)床等現(xiàn)代加工機(jī)器物化創(chuàng)意設(shè)計(jì)，讓每一個(gè)學(xué)生都積極參與技術(shù)活動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、新技術(shù)學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力等，都能得到快速提升。

未來(lái)，針對(duì)如何利用3D建模軟件、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線電空間定位技術(shù)、人工智能等，如何結(jié)合數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力，我將做更多嘗試。如為學(xué)生提供AI學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)真實(shí)情境，運(yùn)用逆向設(shè)計(jì)法開(kāi)展自主探究和創(chuàng)意設(shè)計(jì)。