創客教育材料漫談
——木質材料

●周周 編

在人類文明誕生之初，我們就離不開山林帶來的恩惠。木質材料是人類創造力發展的見證者，它見證了最早的宗教崇拜，見證了手工業者的艱辛，見證了工業革命的飛速發展，見證了最早“創客”的誕生。隨著材料技術的發展，木質材料在現代生活中所占的比例越來越低，但科技為這種古老的材料帶來了新的發展。它仍然是我們生活中不可或缺的一種重要材料。

不是所有木頭都叫木質材料

不是所有的木頭都可以稱為木質材料，原木從山林采伐，經過切割，加工，才能成為創客教育中使用的木質材料。根據加工的不同，我們可以將木質材料分為木材和人造板。很多植物都可以成為木材的原料，如松木、杉木、樺木、櫸木、榆木等。不同木材有著不同的材料屬性，如松木、杉木的材質較軟，稱為軟木；櫸木、榆木的材質較硬，稱為硬木；即使在同一塊木材中，紋路不同也意味著不同的受力強度。人造板也有很多種類型，如膠合板、刨花板、纖維板、復合板等類型，每一種類型同樣細分為不同的規格，學生需要對材料物理屬性有深入認識，才能夠在創客制作中得心應手。

木質材料運用于教學中是一項自古而今的傳統。在古代中國，木匠是一種世代傳承的職業。今天的創客教育的目標不是培養木匠，而是培養學生的動手創新能力，同樣的木質材料煥發出不一樣的內涵。

木匠的智慧成為創客教育的題材

古代的木匠智慧為創客教育提供了豐富的題材，值得我們深入發掘，以榫卯結構為主題的創客課程就是一個很好的

例子。榫卯結構是傳統木工的一個創舉，它由突出的構件榫和凹入的構件卯連接固定而成，被廣泛應用于中國古代建筑、家居上，特別是明式家具對榫卯結構的極致應用，更是成為中國傳統文化的輝煌。將“榫卯結構”作為創客教育的主題，既能夠融合工程、技術、科學和數學，更能讓學生在動手制作的過程中體會中國傳統文化的認同感。

怎樣在創客課程中讓學生更好地認識榫卯結構呢？江蘇省姜堰中學的翟蓉蓉用“魯班鎖”制作培養學生加工木質材料的能力，鍛煉學生的觀察能力和想象力。

魯班鎖又稱孔明鎖，是中國古代的一種益智玩具，更是一種集合了多種榫卯結構的木質玩具。它的類型眾多，而最典型的一種由六根木條組成，稱為六根魯班鎖。它易拆難裝，學生需要仔細觀察，認真思考，分析它的內部結構，才能夠拼裝出來。在課程中，學生從一根毛坯木條開始，將木條切削成所需長度，清理棱邊的毛刺；然后，用筆在每一根木條上精確地畫出切割的線條；接著，學生需要用木工工具對木料進行鋸割、鑿槽、挫削、打磨和修平，做到每根坯件都達到尺寸精確、表面光滑；最后，學生將六根木塊拼裝起來，做成一個合格的魯班鎖。

激光切割與模板的藝術

另一種在創客教育中廣為應用的木質材料是木質板材。與紙板、塑料板相比，木質板材的結構更加堅固、可以承受較大的作用力。但木質材料的加工為學生提出了更高的技術要求。簡單的木材加工用傳統的鋸子即可完成；而對于復雜一些的制作，學生需要將圖紙上的設計轉印到木板上，并用曲線鋸切割，用銑床挖槽打孔，這些操作都有一定的專業性和危險性，需要進行專門的培訓。幸好，激光切割機降低了木板加工的技術門檻，學生只需在在電腦上進行圖紙繪制，剩下的工作就可以交給激光切割機去完成，這讓更多的學生有機會學會木質材料的制作。

雷宇激光制作的創客作品“大黃蜂”就是一個很好體現木板和激光切割機的作品。它使用的材料是3毫米厚的膠合板，這是一種多層的夾板，由高強度的膠將不同的木材粘合起來而成，有著很強的抗破裂、抗收縮、抗扭曲效用和高強度屬性，能夠很好地被用于激光切割之中。創客們在電腦上設計了大黃蜂模型，并將它分解為若干拼插的部件，并在膠合板上進行切割，創客們只需要把這些部件拼插起來，一只大黃蜂就做好了。

在這個創客案例中我們看到了激光切割機和木質材料的完美結合。為了表現大黃蜂像膜一般透明精致的翅膀，作者做了很多精細的鏤空，這種工是傳統木工工作難以達到的，但對于激光切割機來說完全不是問題；同時，膠合板的抗破裂、抗收縮的性質，也讓我們在把玩的時候翅膀不會輕易斷裂。此外，設計時創客還需要考慮后期拼接時接口的空隙寬度，空隙太寬零件容易松動掉落，太窄則會導致難以拼接，甚至會對作品造成損傷。這些都需要創客對木質材料有比較深刻的認識，才能在制作中得心應手，游刃有余。

不妨試試冰棒棍

木材和板材的加工都有一定的制作難度，有沒有一種木質材料能夠很好地用于創客入門呢？這個理想的材料就是冰棍棒。冰棍棒主要由樺木制成，質地偏軟，表面細膩平滑，用美工刀就可以輕易地將冰棍棒切削成想要的形狀；就像搭建積木一樣，它有很大的加工自由度，用膠槍將兩根冰棍棒粘貼在一起，就可以形成新的結構。它價格低廉，安全無毒，是學生進行制作的理想木質材料。但樺木制成的冰棍棒縱向容易受力斷茬，在過于干燥的環境下也容易縱向開裂，這是創客教師需要讓學生注意的地方。

市售的冰棍棒規格眾多，除了有不同的長度、寬度之外，還有彩色冰棍棒、帶鋸齒的冰棍棒、帶孔的冰棍棒等，方便學生在制作作品時靈活選用。

美國康涅狄格科學中心編寫的STEM課程《橋世界》是一個使用冰棒棍進行教學的很好的例子。在完整的一學期課程中，學生可成為一名橋梁工程師，通過背景經驗活動獲得建橋所需的物理學知識，如張力和壓力、桁架的形狀、合適的鋼纜等等。最終，學生用冰棍棒制作一個橋梁的模型，檢驗各項約束條件的滿足程度，撰寫工程建議書，并進行成果匯報。

《橋世界》課程很好地利用了冰棍棒性質，學生利用在背景經驗活動中學習到的橋梁工程知識，合理地分配冰棍棒的受力，脆弱的冰棍棒也能搭建起能夠承載很大重量的橋。

不但學校的創客課堂熱衷使用冰棍棒，冰棒棍也受到許多家庭創客的歡迎。簡單的切削、粘合，再加上一點創意，冰棍棒總能產生意想不到的藝術效果。例如，在鏡子周圍按一定規律粘貼冰棍棒，就可以制作一面富有藝術感的鏡框；將冰棍棒重疊排列，并按一定的角度粘貼好，就能做出一個簡潔的裝飾框，這些都是生活中很實用的制作。

在市場我們還可以買到很多類似于冰棒棍的材料，幫助學生進行創客學習，例如木條、木棍等材料，它們都是較為方便加工的創客材料。

創客材料就在你身邊

除了專門購買材料，創客們也很愿意用廢舊物品制作創意產品。在許多工廠的倉庫中，我們常常能找到廢舊的棧板等材料。它粗糙的表面似乎記錄了飽受風霜的歷史，創客們發現了廢舊木板質樸的美感，并將它們做成精美的藝術品，賦予新生命。

創客利用廢舊木板制作可掛在墻上的圣誕樹禮物。作者用圓鋸將18毫米厚的廢舊木板切割成約100毫米寬的木條，用模板在木條上噴涂出顏色不同的圖案，讓木板看上去更有朋克范兒。接下來，將木條拼接成圣誕樹的大致輪廓，覆蓋上蒙版，用曲線鋸將木板切割成所需形狀，并用木工膠水粘貼晾干。剩余的木條切割并拼接在圣誕樹的周圍，制成木制圣誕樹的外框。最后，用電鉆在圣誕樹表面鉆孔，安裝上LED燈，一個特別的圣誕禮物就做好了。

木質材料為我們的想象力插上了翅膀，它的種類豐富，加工工具多，適用年齡范圍廣，還有更多的潛能值得我們深入發掘，創造出不一樣的作品。