创意花窗制作

张文聪

摘 要：由中国教育科学研究院举办的全国未来工程师挑战赛中的一个项目——创意花窗，是一个融合STEM教育的项目式创意比赛，整个项目可以分成四个环节：花窗绘图设计、木条拼接花窗、核心3D打印、作品设计演讲。全部过程3个学生为一组，从分工到合作，发挥孩子的动脑创造能力、动手设计能力、学科知识应用能力以及组织演讲能力，是一个非常好的STEM項目式融合比赛项目。下面以2020年全国未来工程师挑战赛——创意花窗项目为案例做全过程的分析，不足之处请各位同仁专家批评指正！

关键词：STEM教育 项目式学习 创意花窗

中图分类号：J52  文献标识码：A    文章编号：1003-9082（2020）09-00-01

花窗是中国古代园林建筑中窗的一种装饰和美化的形式，用以体现一定的文化底蕴。创意花窗是融入新的主题元素，采用固定规格的木条，3D打印的核心中物，制作一个花窗模型，寓意某种特殊的含义。创意花窗比赛项目希望通过学生的分工与合作来完成作品的设计。1.按照比赛要求，3个学生为一组，找一名学生设计能力较强的负责绘画+3D设计;2.一名空间感较好的动手能力较强的学生负责木头的裁切以及拼接;3.一名组织演讲能力较强的孩子负责作品理念的设计以及组织演讲。3名学生分工合作，每个环节都是共同参与，每个环节都有一个专门负责的孩子，指导老师负责安排分工、采购支付、统筹组织，过程录制等工作。

一、花窗绘图，用心设计

1.根据主题，寄意花窗

每一年，组委会会公布一个主题，今年2020年主题是：致敬最可爱的人。2020年是一个特殊年，孩子们首先想到的，就是在这次过程中做出贡献的各类人物代表，比如：中南山院士、其他医务人员、外卖小哥等等。我们最终在孩子们的思维碰撞下，取名：同心同行。接下来就是木框，木框设计我们选择了外八角，中间横竖交替组成一个框，留着中空一个10cm*10cm的正方形，用于镶嵌“爱心武汉”。外八角意味着八方支援，横竖交替木条组成意味着共同筑巢，保护武汉，取得胜利。

2.结合构思，绘制木框

在构思碰撞完成，形成了我们最初的想法和构造，就开始分工绘制。因为作品要求花窗外框用的是木条，里面镶嵌用的是3D打印的作品。我们很快分工行动，每个同学拿出一张A3白纸，开始根据提供的尺寸，绘制自己想象中的木框形状，最后我们从三个同学绘图中，找到一个最合理的，包括实际拼接、木条长短、牢固程度等综合因素考虑之后，整合修改一个方框出来，确定为我们的作品外框。

3.镶嵌点缀，手绘爱心

中心是花窗的灵魂，找出武汉地图，变形拼接成武汉二字，通过绘制艺术字的形式呈现出来。经过量尺，绘制，修改，着色，最后完成中间爱心武汉的绘制。

二、木条采购，合理拼接

根据组委会要求，用一根5米长的木条，拼接成我们绘制的形状。这时候大家分工，木条采购，由指导老师自己淘宝解决。一个同学负责在图形上量好尺寸，不同长短的木条各需要多少根，一个同学负责裁剪木条，利用锯子等工具，一个同学负责粘贴木条，按照A3的尺寸，每根木条拼接起来，组成外八角的花窗形状。在此过程中，孩子们通过量尺，裁剪，粘贴，打磨，修饰边角等，结合数学、科学、美术等知识，提高动手能力，把花窗粘贴牢固。

这个过程是动手制作最重要的过程，从一根5米长的木条，到拿起切割机，再将木条锯成标准的长短，还有转角，都体现了孩子们的耐心。数学角度测量、拼接设计，在这个环节展露无遗，孩子们经过多遍的测试，当然也是花费了不少木条，但最终可以完美拼接想要的图形，而且还要考虑审美以及合理性。

三、核心中物，3D打印

花窗的中心，是整个花窗的灵魂核心，决定着花窗的核心意义。同学利用自己所学习3DONE知识，绘制爱心，利用拉升、圆角等工具，然后通过切片软件，将我们的爱心武汉制作出来，在老师指导下，经过长达8个小时的打印，完成了核心作品。下一步就是着色了，利用丙烯材料，把爱心涂上合适的颜色，就大功告成了。

这一步，需要孩子们准确把握中心物件的外观尺寸，在设计的时候，也需要对中心物件做与木框的连接固定，因为3D打印是一体成型的，出来之后就没有办法再去增加，只能通过打磨剪切修改，所以在这个环节，打印过好多的作废作品，因为连接物件设计不合理，无法固定，或者是打印出现问题，没有办法连接等，在此基础上还要兼顾中心物件的美观，着实不容易。我们这次打印的是一个爱心，中间加上了武汉地区的地图，孩子们通过自己一笔一画变形，拼接成了“武汉”两个字组成的地图。

四、作品成型，精彩演讲

经过各种工序制作，属于孩子们的作品终于见面，作品的外观，给人于艺术的审美和无限的空间，赋予作品特有的含义，才能体现作品的灵气与特别。其实，在作品的寄意确定之后，同步就开始制作PPT了，然后同学开始练习演讲，尽量让每一个同学都有锻炼的机会，让他们用真实的情感，表达自己对抗战一线的工作人员的敬爱之情。在这个环节，可以提高孩子们的口才表达能力，他们其实在解说过程中也在不断思考，不断修改他们表达的方式和语言。

感谢中国教育科学研究院，感谢举办未来工程师挑战赛组委会，提供一个孩子们学习锻炼的平台。比赛只是一种形式，重要是孩子们参与的过程，学会了运用所学的知识，完成STEM项目式比赛作品。通过创意花窗项目的制作，提高了逻辑思维能力、动手实践能力、审美能力、创新能力及语言表达能力等，让孩子们真正体验到完成一个作品所带来的成就感和快乐。

案例：同心同行

参考文献

[1]曹明元，申云波.3D设计与打印实训教材（机械制造）[M].机械工业出版社，2017.

[2]黄文凯，伍冯洁，吴羽.3D建模与打印快速入门[M].中国科学技术出版社，2016.