創意花窗制作

張文聰

摘?要：由中國教育科學研究院舉辦的全國未來工程師挑戰賽中的一個項目——創意花窗，是一個融合STEM教育的項目式創意比賽，整個項目可以分成四個環節：花窗繪圖設計、木條拼接花窗、核心3D打印、作品設計演講。全部過程3個學生為一組，從分工到合作，發揮孩子的動腦創造能力、動手設計能力、學科知識應用能力以及組織演講能力，是一個非常好的STEM項目式融合比賽項目。下面以2020年全國未來工程師挑戰賽——創意花窗項目為案例做全過程的分析，不足之處請各位同仁專家批評指正！

關鍵詞：STEM教育?項目式學習?創意花窗

中圖分類號：J52??文獻標識碼：A????文章編號：1003-9082（2020）09-00-01

花窗是中國古代園林建筑中窗的一種裝飾和美化的形式，用以體現一定的文化底蘊。創意花窗是融入新的主題元素，采用固定規格的木條，3D打印的核心中物，制作一個花窗模型，寓意某種特殊的含義。創意花窗比賽項目希望通過學生的分工與合作來完成作品的設計。1.按照比賽要求，3個學生為一組，找一名學生設計能力較強的負責繪畫+3D設計;2.一名空間感較好的動手能力較強的學生負責木頭的裁切以及拼接;3.一名組織演講能力較強的孩子負責作品理念的設計以及組織演講。3名學生分工合作，每個環節都是共同參與，每個環節都有一個專門負責的孩子，指導老師負責安排分工、采購支付、統籌組織，過程錄制等工作。

一、花窗繪圖，用心設計

1.根據主題，寄意花窗

每一年，組委會會公布一個主題，今年2020年主題是：致敬最可愛的人。2020年是一個特殊年，孩子們首先想到的，就是在這次過程中做出貢獻的各類人物代表，比如：中南山院士、其他醫務人員、外賣小哥等等。我們最終在孩子們的思維碰撞下，取名：同心同行。接下來就是木框，木框設計我們選擇了外八角，中間橫豎交替組成一個框，留著中空一個10cm*10cm的正方形，用于鑲嵌“愛心武漢”。外八角意味著八方支援，橫豎交替木條組成意味著共同筑巢，保護武漢，取得勝利。

2.結合構思，繪制木框

在構思碰撞完成，形成了我們最初的想法和構造，就開始分工繪制。因為作品要求花窗外框用的是木條，里面鑲嵌用的是3D打印的作品。我們很快分工行動，每個同學拿出一張A3白紙，開始根據提供的尺寸，繪制自己想象中的木框形狀，最后我們從三個同學繪圖中，找到一個最合理的，包括實際拼接、木條長短、牢固程度等綜合因素考慮之后，整合修改一個方框出來，確定為我們的作品外框。

3.鑲嵌點綴，手繪愛心

中心是花窗的靈魂，找出武漢地圖，變形拼接成武漢二字，通過繪制藝術字的形式呈現出來。經過量尺，繪制，修改，著色，最后完成中間愛心武漢的繪制。

二、木條采購，合理拼接

根據組委會要求，用一根5米長的木條，拼接成我們繪制的形狀。這時候大家分工，木條采購，由指導老師自己淘寶解決。一個同學負責在圖形上量好尺寸，不同長短的木條各需要多少根，一個同學負責裁剪木條，利用鋸子等工具，一個同學負責粘貼木條，按照A3的尺寸，每根木條拼接起來，組成外八角的花窗形狀。在此過程中，孩子們通過量尺，裁剪，粘貼，打磨，修飾邊角等，結合數學、科學、美術等知識，提高動手能力，把花窗粘貼牢固。

這個過程是動手制作最重要的過程，從一根5米長的木條，到拿起切割機，再將木條鋸成標準的長短，還有轉角，都體現了孩子們的耐心。數學角度測量、拼接設計，在這個環節展露無遺，孩子們經過多遍的測試，當然也是花費了不少木條，但最終可以完美拼接想要的圖形，而且還要考慮審美以及合理性。

三、核心中物，3D打印

花窗的中心，是整個花窗的靈魂核心，決定著花窗的核心意義。同學利用自己所學習3DONE知識，繪制愛心，利用拉升、圓角等工具，然后通過切片軟件，將我們的愛心武漢制作出來，在老師指導下，經過長達8個小時的打印，完成了核心作品。下一步就是著色了，利用丙烯材料，把愛心涂上合適的顏色，就大功告成了。

這一步，需要孩子們準確把握中心物件的外觀尺寸，在設計的時候，也需要對中心物件做與木框的連接固定，因為3D打印是一體成型的，出來之后就沒有辦法再去增加，只能通過打磨剪切修改，所以在這個環節，打印過好多的作廢作品，因為連接物件設計不合理，無法固定，或者是打印出現問題，沒有辦法連接等，在此基礎上還要兼顧中心物件的美觀，著實不容易。我們這次打印的是一個愛心，中間加上了武漢地區的地圖，孩子們通過自己一筆一畫變形，拼接成了“武漢”兩個字組成的地圖。

四、作品成型，精彩演講

經過各種工序制作，屬于孩子們的作品終于見面，作品的外觀，給人于藝術的審美和無限的空間，賦予作品特有的含義，才能體現作品的靈氣與特別。其實，在作品的寄意確定之后，同步就開始制作PPT了，然后同學開始練習演講，盡量讓每一個同學都有鍛煉的機會，讓他們用真實的情感，表達自己對抗戰一線的工作人員的敬愛之情。在這個環節，可以提高孩子們的口才表達能力，他們其實在解說過程中也在不斷思考，不斷修改他們表達的方式和語言。

感謝中國教育科學研究院，感謝舉辦未來工程師挑戰賽組委會，提供一個孩子們學習鍛煉的平臺。比賽只是一種形式，重要是孩子們參與的過程，學會了運用所學的知識，完成STEM項目式比賽作品。通過創意花窗項目的制作，提高了邏輯思維能力、動手實踐能力、審美能力、創新能力及語言表達能力等，讓孩子們真正體驗到完成一個作品所帶來的成就感和快樂。

案例：同心同行

參考文獻

[1]曹明元，申云波.3D設計與打印實訓教材（機械制造）[M].機械工業出版社，2017.

[2]黃文凱，伍馮潔，吳羽.3D建模與打印快速入門[M].中國科學技術出版社，2016.