顧筱玲

最近幾年，我國創(chuàng)客教育的發(fā)展已經(jīng)從“探索”到“注重”，從個(gè)別嘗試到全面普及。創(chuàng)客教育實(shí)踐方式也從單一的開源硬件、3D打印、無人機(jī)等發(fā)展成為多學(xué)科、多類型融合的“創(chuàng)客教育+”新模式。從想法到建造，創(chuàng)客教育在各類新型軟硬件的支持下蓬勃發(fā)展，近兩年，無錫市在中小學(xué)創(chuàng)客教育活動中推動了激光切割技術(shù)的應(yīng)用，下面，筆者結(jié)合具體實(shí)踐例子談?wù)劵诩す馇懈罴夹g(shù)的創(chuàng)客教育的經(jīng)驗(yàn)和做法。

● 激光切割技術(shù)的組成

激光切割機(jī)是一個(gè)很好用的數(shù)字化工具，一塊木板經(jīng)過激光切割機(jī)的快速加工，很快就可以完成作品，而且激光切割機(jī)的成本非常低廉。目前，學(xué)校創(chuàng)客空間大多數(shù)使用的是小型激光切割機(jī)。常見的激光切割作業(yè)包含平面作品、立體作品、機(jī)械作品三類，中小學(xué)應(yīng)用激光切割機(jī)的創(chuàng)客作品主要是平面作品和立體作品。

有了激光切割設(shè)計(jì)軟件，學(xué)生就能夠向計(jì)算機(jī)輸入自己作品的內(nèi)外結(jié)構(gòu)、尺寸等全方位的細(xì)節(jié)，操作簡便，所見所得。激光切割的設(shè)計(jì)、加工過程可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)作思維的全局性、整體性、系統(tǒng)性，培養(yǎng)學(xué)生加工操作過程中的安全責(zé)任意識，使其能嚴(yán)格遵守設(shè)備操作規(guī)程，提高安全保護(hù)能力，并能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)思維、工程能力素養(yǎng)，提高其動手創(chuàng)造、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決問題的能力。

常見的激光切割設(shè)計(jì)軟件主要有SketchUp草圖大師、AutoCAD、solidworks、PRO/E等，由于各款軟件有不同的行業(yè)特點(diǎn)，同時(shí)學(xué)習(xí)每款軟件的使用過程較為漫長，無法滿足在校園創(chuàng)客教育中的普及應(yīng)用，所以我們主要推薦使用的是Botcraft設(shè)計(jì)軟件。Botcraft設(shè)計(jì)軟件專門針對中小學(xué)生運(yùn)用激光切割技術(shù)進(jìn)行三維制圖而開發(fā)的，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：①采用模塊化拼裝的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方式，通過布爾運(yùn)算對三維結(jié)構(gòu)的每個(gè)面進(jìn)行加減法，學(xué)生只要把模型庫中的模塊進(jìn)行添加，同時(shí)刪除不需要的部分，就可以完成三維設(shè)計(jì)，極大地降低了設(shè)計(jì)難度;②將國內(nèi)主流品牌的開源硬件全系列加入到數(shù)據(jù)模型庫中，讓學(xué)生根據(jù)器材直接調(diào)取打孔或預(yù)留空間，并在軟件中進(jìn)行實(shí)物拼裝仿真，極大地提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量;③具備三維作品轉(zhuǎn)化為平面加工零件圖的功能，學(xué)生只需一鍵導(dǎo)出平面加工零件圖，再通過幾分鐘的切割，就可以獲得自己的設(shè)計(jì)作品;④引入簡易化的設(shè)計(jì)軟件，讓學(xué)生可以完成從平面作品到立體作品甚至機(jī)械作品的升級，更好地實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意。

例如，以作品“開門的盒子”為例，使用Botcraft設(shè)計(jì)軟件，學(xué)生只需要完成下頁圖1左邊的三維仿真設(shè)計(jì)圖，系統(tǒng)就可一鍵生成右邊的平面切割圖，并自動排列全部的七個(gè)零部件。

● 激光切割技術(shù)在中小學(xué)創(chuàng)客教育中的優(yōu)勢

激光切割機(jī)與3D打印機(jī)、微型或小型機(jī)床并稱為校園創(chuàng)客空間的“三大法寶”，當(dāng)前各中小學(xué)在建設(shè)校園創(chuàng)客空間時(shí)，常把激光切割機(jī)作為必配的設(shè)備。激光切割技術(shù)在創(chuàng)客教育中具備如下三個(gè)優(yōu)勢：

首先，激光切割機(jī)可以加工各種材料。依靠激光切割機(jī)，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)原來依靠手工制作難以實(shí)現(xiàn)的一些功能，如各種材料的高精度雕刻，從而將關(guān)注的重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)和建造上，而不再受到材料的制約。

其次，激光切割機(jī)為創(chuàng)客作品帶來時(shí)間和設(shè)計(jì)的便捷。例如，一些作品的框架結(jié)構(gòu)，如果沒有激光切割機(jī)，學(xué)生通常只能靠手工來制作，在細(xì)節(jié)和構(gòu)造上，很難達(dá)到預(yù)期的效果。這些框架結(jié)構(gòu)平時(shí)可以用3D打印的方式實(shí)現(xiàn)，但到了比賽的環(huán)境中，由于3D打印過程耗時(shí)較長，一次成品的可用率并不高，很容易影響到整個(gè)作品的成敗，而利用激光切割技術(shù)就可以比較完美地解決這一問題。激光切割技術(shù)高效的設(shè)計(jì)制作使得作品的各個(gè)部件可以隨時(shí)調(diào)整和完善，學(xué)生可通過將切割出的部件實(shí)際拼搭，不斷檢驗(yàn)和迭代自己的設(shè)計(jì)。

再次，激光切割設(shè)計(jì)軟件的不斷更新迭代，能將切割技術(shù)與其他創(chuàng)客技術(shù)無縫融合。學(xué)生在利用激光切割結(jié)構(gòu)時(shí)，可以結(jié)合開源硬件、無人機(jī)、3D打印等技術(shù)和產(chǎn)品部件，創(chuàng)作出集多元素、多功能于一體的具有工藝藝術(shù)性，并更加實(shí)用的創(chuàng)客作品。

● 激光切割技術(shù)在推動創(chuàng)客教育方面的作用

激光切割技術(shù)有助于學(xué)生更好地建立工程思維。在中小學(xué)創(chuàng)客教育活動中推進(jìn)激光切割技術(shù)的應(yīng)用，使得學(xué)生有條件有機(jī)會從中感受設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，收獲設(shè)計(jì)的快樂。

為鼓勵(lì)中小學(xué)積極開展激光切割機(jī)的應(yīng)用研究，我們在無錫市的中小學(xué)創(chuàng)客大賽中設(shè)置了基于激光切割技術(shù)的專項(xiàng)賽事——激光智造創(chuàng)意賽，該項(xiàng)賽事以體現(xiàn)激光切割、雕刻的工藝特色為側(cè)重點(diǎn)，要求選手以激光切割（雕刻）技術(shù)創(chuàng)作相關(guān)作品，作品種類包含生活家居用品類（如燈具燈飾、裝飾品、家用小電器等）、文化創(chuàng)意類（如文創(chuàng)產(chǎn)品、節(jié)假日傳統(tǒng)特色、景區(qū)名人紀(jì)念品、藝術(shù)品等）、智能交通工具類（如智能小車、坦克、飛機(jī)等）及機(jī)械結(jié)構(gòu)類（如機(jī)械蜂鳥、傳動機(jī)構(gòu)、機(jī)械動物等）4大類別。有了激光切割機(jī)，小創(chuàng)客們?nèi)缁⑻硪?，大賽涌現(xiàn)出不少優(yōu)秀作品（如圖2），其作品完整度高，藝術(shù)表達(dá)性突出，作品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，均達(dá)到了消費(fèi)級產(chǎn)品的層次。

在越來越多的中小學(xué)生創(chuàng)客活動中，我們可以看出，激光切割技術(shù)已不再是高不可攀的技術(shù)，激光切割機(jī)也不再是束之高閣或避而遠(yuǎn)之的創(chuàng)客設(shè)備。在創(chuàng)客教育中，如何讓師生更多地“創(chuàng)”起來，如何讓創(chuàng)客設(shè)備更好地“轉(zhuǎn)”起來，如何讓創(chuàng)客課程更有效地“開”起來，還需要我們在實(shí)踐中不斷地探索和研究。筆者相信，只要愿意親身參與，人人都有希望成為創(chuàng)客。