激光切割与LaserMaker建模
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推荐序2

因为工作的关系,2010年我曾与激光切割有过一段交集,那年教育部颁布《高中理科教学仪器配备标准》,其中第7部分通用技术学科的配备标准中就用到了激光切割机,激光切割机在当时还是新鲜玩意儿。那时我刚接触Arduino不久,在开源硬件上面投入了很多时间和精力,一心希望促成开源硬件与通用技术之间的珠联璧合,但“不如意事常八九”,此事未能如愿。直到2017年通用技术新课标修订,也没见开源硬件的影子,倒是高中信息技术选择性必修6新增了“开源硬件项目设计”课程,阴差阳错,借此把激光切割引入了信息技术课程。

2013年美国新媒体联盟(New Media Consortium)发布的《地平线报告(基础教育版)》首次把3D打印技术列为教育领域未来4~5年内待普及的创新型技术,之后3D打印便以其“高”“新”“奇”标志性特征,以这样或者那样的渠道走进了中小学校园,引发了在校园开展3D打印教学的风潮。但这件看上去很美的事,在具体教学中却出现了一些问题,如难维护(喷头堵塞)、耗材补充难(学校经费有限)、打印速度慢(往往两节课内都不能打印一份完整作品)等。另外,从育人的角度来看,很多3D打印课开成了单调的技艺课,没有渗透模型思想和建模能力。长期以来困惑广大师生的结构设计问题,一直没有很好的解决方案。

2015年,因为创客教育的关系,我再次关注到激光切割机。创客教育探索创客文化与教育的结合,基于学生兴趣,以项目学习的方式,使用数字化工具,倡导造物,鼓励分享,培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力。创客教育强调“造物”,倡导以数字化制造的方式“造物”,而激光切割机素有“造物利器”之称,又能弥补3D打印的诸多不足,算是两情相悦。

2017年《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》发布,拉开了普通高中课程改革的序幕,其中“开源硬件项目设计”和“三维设计与创意”两个选择性必修模块跟激光切割关系密切。随后,多个版本的《开源硬件项目设计》和《三维设计与创意》教材都选择了激光切割机作为项目教学工具,激光切割正式进入国家课程体系,给激光切割带来了新的机遇。

从创客教育发展的经验来看,事物发展的决定因素还是人,具体到当前的基础教育领域来看,这个关键因素就是优秀教师。2018年,北京景山学校吴俊杰老师以中国电子学会现代教育技术分会创客教育专业委员会的名义发起并推出“乐造计划”公益活动,首批2000套开源结构件乐造模块(Laserblock)免费申领活动圆满成功,在创客教育圈引起热烈反响,受到老师、家长的广泛好评,并涌现了以李小娜、马锋、高伟光、陈付军等老师为代表的乐造模块优秀课程开发先行者,为激光切割作品实践研究的传播起到积极的作用。

激光切割在基础教育领域的推广过程中,激光切割设计软件LaserMaker功不可没。2010年配备的那批机器长期“吃灰”的一个重要原因,就是没有一款符合教育需求的应用软件。LaserMaker作为一款真正为创客教育“造物”而研发的激光绘图建模软件,不仅仅是一款易用的绘图软件,还将激光加工工艺与模拟造物融为一体,便于师生快速建模,还能让使用者加深对激光加工工艺和加工原理的认识。正是LaserMaker这款软件,让创新、创造成为中小学项目教学的常态。

龙丽嫦等老师创办的广州市电化教育馆“广州教育创客空间”(后更名为“红棉创客空间”)是创客教育的重要阵地之一,它传播创客文化,培养创客老师。2020年出版的《校园创客活动与创客空间建设》就选录了红棉创客空间的师资培训方案。龙丽嫦老师是最早使用LaserMaker开展激光造物的先行者之一,同时也是“乐造计划”的联合发起人,长期依托红棉创客空间的平台,举办多次以激光切割为主题的工作坊活动、主题分享、技术培训等,为中小学一线老师认识激光切割、数字化造物和创客教育提供情景学习和实操性培训。

本书是龙丽嫦、高伟光等创客教师从事激光切割应用实践和开展创客师资培训的研究发现。本书的吸引力,不仅在于它介绍了利于LaserMaker软件快速造物的步骤,更在于它是国内第一本从实践层面阐述激光切割制造DIY作品流程、制造材料、制作工艺和建模方法的书,同时,书中精选的很多案例具有普遍性,还渗透了设计思维、计算思维、工程思维的培养,非常适合计划开展激光切割教与学的一线教师与学生阅读,也适合激光切割制造的兴趣爱好者学习。LaserMaker软件配合此书的理论和方法进行自身的迭代完善,会带来更好的操作体验。希望本书的出版,能带领激光切割走向更精彩的未来。

教育部教育装备研究与发展中心 梁森山
2020年4月8日