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榫卯的科技新玩法 | 传统文化与创客

 长沙7喜 2020-03-26

榫卯,是一种传统木工中接合两个或多个构件的方式。在一千多年的历史中,中国古代的木匠对于榫卯进行发明和创新,成为了中国建筑和家具的典型特色。

古代大型建筑将榫卯作为梁柱的链接方式,创造出巨型建筑工程。例如,恢弘壮阔的紫禁城:

千年不倒的应县木塔

被誉为中古世界七大奇迹的大报恩寺:

榫卯除了被称为“大木作”的建筑工程设计上,也被用于建筑装修和家具制作的“小木作”中。明式家具是榫卯结构的集中体现。桌椅床几,无不有榫卯的身影。

中国古代工匠创造出各种类型的榫卯,不用一钉,精妙的榫卯结构就能牢固的将木质材料连接在一起:

榫卯也是一个创客教育中优秀的涉及题材。它切合了《中国学生核心素养》中对于“文化自信”的要求,让学生能够传播和弘扬中华优秀传统文化,尊重中华民族的优秀文明成果。同时,也是《完善中华传统文化教育纲要》中“把中华优秀传统文化教育系统融入课程和教材体系”的实施手段。

接下来我们用两个教学案例来认识怎样将榫卯主题设计为创客课程。

六根孔明锁的设计和制作

这是一个通用技术课程案例,作者是江苏省姜堰中学翟蓉蓉老师。课程的主题是榫卯结构的传统玩具孔明锁。学生需要将一根长方形木条通过下料、划线、锯割、锯槽、凿槽、锉削、打磨、修平、拼装十个步骤做成六根孔明锁。

孔明锁由六根木条制成,每一根的形状都不一样,学生需要将木条锯成合适的大小,去除毛刺,用铅笔在每一根木条上画出要切割的形状。

然后,通过凿子、台锯和锉刀,将木条切割成合适的形状。

在设计和制作的过程中,学生需要做到构件榫结构应尺寸精确、大小相同,表面光滑,这样子在拼装的过程中才能大小吻合,松紧合适。

用三维设计进行榫卯结构的制作

这是以榫卯结构为载体的三维设计课程,作者是北京市第五十五中学的甘霖老师。课程采取项目教学法,每个项目以一种或一类典型的榫卯结构为载体。课程以项目为主线、教师为引导、学生为主体开展。课程分为项目初期阶段、深入了解阶段和应用转换三个阶段开展,接下来我们以“燕尾榫”为例,进一步认识课程开展。

在项目初期,学生在教师引导下认识什么是燕尾榫。通过结构的图片和实物的展示,引导学生仔细观察燕尾榫的特点,并绘制草图。


在深入了解阶段,学生需要进一步认识燕尾榫的力学性能和使用习惯,并根据教师的具体尺寸要求用建立燕尾榫的三维模型。

三维模型设计结束后,学生需要合考虑影响因素和误差,调整尺寸大小,完成燕尾榫模型的3D打印。

最后一个阶段是应用转化阶段。师可以适当提出不同的应用问题或由学生自主发现问题,引导学生进一步学习和认识燕尾榫。

这两个案例都是很好的项目式学习,融合了STEAM教育的各种要素:

  • 科学(S)方面,我们能认识榫卯结构的受力和材料。

  • 技术(T)方面,我们能锻炼学生在制作孔明锁的切削、打磨灯加工技能;三维设计课程我们能学到3D打印误差、尺寸控制的技巧。

  • 工程(E)方面,我们能将榫卯的制作与工程应用结合起来,设计出用榫卯结构做成的生活用品。

  • 人文(A)方面,学生通过榫卯结构,认识中国古代的木作遗产,弘扬和传播优秀的历史文化。

  • 数学(M)方面,榫卯结构的制作中包含了大量如三视图等立体几何知识,锻炼学生的几何能力。

立足于核心素养,注重文化传承,坚持文化创新,古代木匠的智慧为我们提供让学生面向未来的方法。

最后,我们为希望用榫卯为主题开发课程的教师介绍一款实用的教育App:榫卯

这款App提供了27种榫卯结构,我们能够用它对每一种榫卯进行拆解、拼合和观察。这款App还提供了详尽的榫卯原料、制作方法和历史的内容,大大丰富你的教学资源。

榫卯

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