创客教育材料漫谈——木质材料

●周周 编

在人类文明诞生之初，我们就离不开山林带来的恩惠。木质材料是人类创造力发展的见证者，它见证了最早的宗教崇拜，见证了手工业者的艰辛，见证了工业革命的飞速发展，见证了最早“创客”的诞生。随着材料技术的发展，木质材料在现代生活中所占的比例越来越低，但科技为这种古老的材料带来了新的发展。它仍然是我们生活中不可或缺的一种重要材料。

不是所有木头都叫木质材料

不是所有的木头都可以称为木质材料，原木从山林采伐，经过切割，加工，才能成为创客教育中使用的木质材料。根据加工的不同，我们可以将木质材料分为木材和人造板。很多植物都可以成为木材的原料，如松木、杉木、桦木、榉木、榆木等。不同木材有着不同的材料属性，如松木、杉木的材质较软，称为软木；榉木、榆木的材质较硬，称为硬木；即使在同一块木材中，纹路不同也意味着不同的受力强度。人造板也有很多种类型，如胶合板、刨花板、纤维板、复合板等类型，每一种类型同样细分为不同的规格，学生需要对材料物理属性有深入认识，才能够在创客制作中得心应手。

木质材料运用于教学中是一项自古而今的传统。在古代中国，木匠是一种世代传承的职业。今天的创客教育的目标不是培养木匠，而是培养学生的动手创新能力，同样的木质材料焕发出不一样的内涵。

木匠的智慧成为创客教育的题材

古代的木匠智慧为创客教育提供了丰富的题材，值得我们深入发掘，以榫卯结构为主题的创客课程就是一个很好的

例子。榫卯结构是传统木工的一个创举，它由突出的构件榫和凹入的构件卯连接固定而成，被广泛应用于中国古代建筑、家居上，特别是明式家具对榫卯结构的极致应用，更是成为中国传统文化的辉煌。将“榫卯结构”作为创客教育的主题，既能够融合工程、技术、科学和数学，更能让学生在动手制作的过程中体会中国传统文化的认同感。

怎样在创客课程中让学生更好地认识榫卯结构呢？江苏省姜堰中学的翟蓉蓉用“鲁班锁”制作培养学生加工木质材料的能力，锻炼学生的观察能力和想象力。

鲁班锁又称孔明锁，是中国古代的一种益智玩具，更是一种集合了多种榫卯结构的木质玩具。它的类型众多，而最典型的一种由六根木条组成，称为六根鲁班锁。它易拆难装，学生需要仔细观察，认真思考，分析它的内部结构，才能够拼装出来。在课程中，学生从一根毛坯木条开始，将木条切削成所需长度，清理棱边的毛刺；然后，用笔在每一根木条上精确地画出切割的线条；接着，学生需要用木工工具对木料进行锯割、凿槽、挫削、打磨和修平，做到每根坯件都达到尺寸精确、表面光滑；最后，学生将六根木块拼装起来，做成一个合格的鲁班锁。

激光切割与模板的艺术

另一种在创客教育中广为应用的木质材料是木质板材。与纸板、塑料板相比，木质板材的结构更加坚固、可以承受较大的作用力。但木质材料的加工为学生提出了更高的技术要求。简单的木材加工用传统的锯子即可完成；而对于复杂一些的制作，学生需要将图纸上的设计转印到木板上，并用曲线锯切割，用铣床挖槽打孔，这些操作都有一定的专业性和危险性，需要进行专门的培训。幸好，激光切割机降低了木板加工的技术门槛，学生只需在在电脑上进行图纸绘制，剩下的工作就可以交给激光切割机去完成，这让更多的学生有机会学会木质材料的制作。

雷宇激光制作的创客作品“大黄蜂”就是一个很好体现木板和激光切割机的作品。它使用的材料是3毫米厚的胶合板，这是一种多层的夹板，由高强度的胶将不同的木材粘合起来而成，有着很强的抗破裂、抗收缩、抗扭曲效用和高强度属性，能够很好地被用于激光切割之中。创客们在电脑上设计了大黄蜂模型，并将它分解为若干拼插的部件，并在胶合板上进行切割，创客们只需要把这些部件拼插起来，一只大黄蜂就做好了。

在这个创客案例中我们看到了激光切割机和木质材料的完美结合。为了表现大黄蜂像膜一般透明精致的翅膀，作者做了很多精细的镂空，这种工是传统木工工作难以达到的，但对于激光切割机来说完全不是问题；同时，胶合板的抗破裂、抗收缩的性质，也让我们在把玩的时候翅膀不会轻易断裂。此外，设计时创客还需要考虑后期拼接时接口的空隙宽度，空隙太宽零件容易松动掉落，太窄则会导致难以拼接，甚至会对作品造成损伤。这些都需要创客对木质材料有比较深刻的认识，才能在制作中得心应手，游刃有余。

不妨试试冰棒棍

木材和板材的加工都有一定的制作难度，有没有一种木质材料能够很好地用于创客入门呢？这个理想的材料就是冰棍棒。冰棍棒主要由桦木制成，质地偏软，表面细腻平滑，用美工刀就可以轻易地将冰棍棒切削成想要的形状；就像搭建积木一样，它有很大的加工自由度，用胶枪将两根冰棍棒粘贴在一起，就可以形成新的结构。它价格低廉，安全无毒，是学生进行制作的理想木质材料。但桦木制成的冰棍棒纵向容易受力断茬，在过于干燥的环境下也容易纵向开裂，这是创客教师需要让学生注意的地方。

市售的冰棍棒规格众多，除了有不同的长度、宽度之外，还有彩色冰棍棒、带锯齿的冰棍棒、带孔的冰棍棒等，方便学生在制作作品时灵活选用。

美国康涅狄格科学中心编写的STEM课程《桥世界》是一个使用冰棒棍进行教学的很好的例子。在完整的一学期课程中，学生可成为一名桥梁工程师，通过背景经验活动获得建桥所需的物理学知识，如张力和压力、桁架的形状、合适的钢缆等等。最终，学生用冰棍棒制作一个桥梁的模型，检验各项约束条件的满足程度，撰写工程建议书，并进行成果汇报。

《桥世界》课程很好地利用了冰棍棒性质，学生利用在背景经验活动中学习到的桥梁工程知识，合理地分配冰棍棒的受力，脆弱的冰棍棒也能搭建起能够承载很大重量的桥。

不但学校的创客课堂热衷使用冰棍棒，冰棒棍也受到许多家庭创客的欢迎。简单的切削、粘合，再加上一点创意，冰棍棒总能产生意想不到的艺术效果。例如，在镜子周围按一定规律粘贴冰棍棒，就可以制作一面富有艺术感的镜框；将冰棍棒重叠排列，并按一定的角度粘贴好，就能做出一个简洁的装饰框，这些都是生活中很实用的制作。

在市场我们还可以买到很多类似于冰棒棍的材料，帮助学生进行创客学习，例如木条、木棍等材料，它们都是较为方便加工的创客材料。

创客材料就在你身边

除了专门购买材料，创客们也很愿意用废旧物品制作创意产品。在许多工厂的仓库中，我们常常能找到废旧的栈板等材料。它粗糙的表面似乎记录了饱受风霜的历史，创客们发现了废旧木板质朴的美感，并将它们做成精美的艺术品，赋予新生命。

创客利用废旧木板制作可挂在墙上的圣诞树礼物。作者用圆锯将18毫米厚的废旧木板切割成约100毫米宽的木条，用模板在木条上喷涂出颜色不同的图案，让木板看上去更有朋克范儿。接下来，将木条拼接成圣诞树的大致轮廓，覆盖上蒙版，用曲线锯将木板切割成所需形状，并用木工胶水粘贴晾干。剩余的木条切割并拼接在圣诞树的周围，制成木制圣诞树的外框。最后，用电钻在圣诞树表面钻孔，安装上LED灯，一个特别的圣诞礼物就做好了。

木质材料为我们的想象力插上了翅膀，它的种类丰富，加工工具多，适用年龄范围广，还有更多的潜能值得我们深入发掘，创造出不一样的作品。