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創客材料:緊固件詳解

在創客材料中除了黏合劑外,緊固件也是重要而常用的材料之一,因為只有將不同材料連接起來,才能夠成一個完整的創客作品。

什么叫緊固件呢?機械設計中的緊固件是指將2個或多個機械元件緊固連接為一體的機械零件,它們的結構、尺寸、畫法、標記完全標準化,包括螺釘、螺母、鉚釘、銷、焊釘、墊圈7個基本類別。

除了這7大類之外,創客教育中的緊固件還包括扣子、拉鏈、扎帶、夾子、魔術貼等生活中常用的材料,它們同樣具備將2個或多個結構連接起來的功能。

為了更好地描述創客教育中常用的緊固件,我們粗略將它分為銷釘材料、捆扎材料、壓夾材料、搭扣材料4個類型,并用創客案例分析它們的特點。

(一)銷釘材料

使用銷釘材料不僅可以將物體進行剛性連接,有的銷釘材料還可以提供旋轉的自由度,鉸鏈是一個典型的例子。鉸鏈又叫合頁,它連接的兩個物體可以鉸鏈的軸為中心進行轉動,門窗的運動機構就是典型的鉸鏈。

銷釘材料在工業中使用十分廣泛,但在創客教育中卻受到一定限制。銷釘材料有一定危險性,對安全操作要求較高。在創客教育中銷釘材料的選擇不僅要考慮操作需要,更要考慮操作安全性。

(二)剪式升降機

科技學堂的創客案例“剪式升降機”便是一個運用銷釘材料的例子。“剪式升降機”使用的主要結構材料是帶孔冰棒棍,并用兩腳釘進行連接。與普通的冰棒棍相比,帶孔冰棒棍上自帶的5個孔很適合用銷釘材料進行緊固。兩腳釘在生活中不太常用,可能很多人對它不是很熟悉,它由1個釘頭和2個釘腳組成。跟其他銷釘材料相比,它的操作更加安全,只需將釘腳按進孔中,再將2個釘腳撐開就可以將2根帶孔冰棒棍緊固起來。兩腳釘還可以提供旋轉的自由度,2根冰棒棍可以旋轉而不分開,我們用它制作“剪式升降機”的轉軸。

(三)捆扎材料

捆扎是另一種連接不同物體的方法,我們將捆綁和縫合都歸納為這個方法。捆扎的材料多是條形的繩狀材料,如繩子、紗線、橡皮筋、扎帶、打包帶、膠帶等。

捆扎簡單實用,但通過技法上的變化,捆扎也能產生千變萬化的藝術效果,最典型的例子就是扎染了。扎染是一種中國傳統的手工染色技術,它包括扎線和染色2個部分,用繩、紗、線等工具,將織物捆扎成不同的形狀進行印染,解開繩子之后,染色的部分就形成豐富的精美圖案。近年來,有一些學校嘗試將扎染藝術與數字化工具相結合,設計出了獨具一格的創客課程。

(四)筷子皮筋槍

橡皮筋也是一種創客教育常用的材料,常出現在與彈力相關的制作中。科技學堂作品“筷子皮筋槍”就是這樣的一個例子。皮筋槍的扳機和槍身之間的固定部分就是用橡皮筋捆扎的,沒有扣動扳機的時候,扳機自然前伸;扣動扳機時,皮筋扭轉形變,作為子彈的橡皮筋彈出,松手時便會恢復原狀。

(五)壓夾材料

常見的壓夾材料包括木夾、魚尾夾、回形針等,常與銷釘材料配合的螺母、墊圈等材料也屬于壓夾材料。

通常,我們把磁鐵視為磁性材料而非緊固材料,但在創客教育中我們卻可以利用磁鐵異極相吸的特點,為被緊固材料提供正壓力。這種方式對緊固的位置要求不高,可以彌補夾子和螺母的局限性。同時,磁鐵還可以提供移動的自由度,我們可以用磁鐵設計出可在平面上平移的作品。 

(六)磁鐵小劇場

科技學堂的“磁鐵小劇場”就是一個利用磁鐵進行緊固的作品。它是一個將動手做和繪本故事結合起來的教育工具,它的場景由紙板和卡通角色搭建而成,學生們可以在這個場景上演繹繪本故事,培養敘述能力。“磁鐵小劇場”的主角兔子先生的四肢粘貼了磁鐵,學生可以在背后用磁鐵控制它的動作,創作自己的故事。

(七)搭扣材料

如果創客教育作品中的2個部件需要頻繁地組合和拆分,那么搭扣材料可能是一個比較合適的選擇。這一類材料在生活中非常常見,例如紐扣、拉鏈、魔術貼等,它們為創客教育提供了更多可能。

 “紙箱迷宮”是一個常見的創客教學案例,它設計簡單,制作難度適中,自由發揮的空間大,很受學校和教育機構的歡迎。與很多創客教育的作品一樣,紙箱迷宮的制作過程不需要太多的團隊協作,玩法也比較單一。但我們只需要在普通的紙箱迷宮上面多開一個出口,再加一個魔術貼,就可以將普通的紙箱迷宮變成雙人紙箱迷宮甚至多人紙箱迷宮,設計出一個團隊合作的游戲。

同樣是結構的連接,銷釘材料、捆扎材料、壓夾材料、搭扣材料各有不同的屬性和適用范圍。不同的材料不僅為創客制作提供了更多選擇,更為教育賦予了更多靈感,靈活運用它們,讓創客教育更多彩。

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