夏天終於到了,Elsa最近蠢蠢欲動開始要喝奶昔,我們順便就用彩色吸管做了一個在加拿大孩子中非常流行的STEM小遊戲。
各種顏色和材質的吸管是西方STEM教育的神器之一。許多物理、工程和數學方面的STEM創意就是依靠它完成的 - 比如今天我們要介紹的吸管橋。
吸管橋需要的材料一如既往的簡單:
怎麼才能利用這些簡單材料搭起一座有一定承重能力(比如一個紙杯)的橋呢?怪獸爸爸和Elsa先一起讀了幾本適合孩子的橋梁科普書籍。
有許多有趣的繪本可以幫助孩子認識橋梁和結構
(圖片來源:amazon.com)
無論是中文還是英文,鼓勵孩子帶有目的性地閱讀,是一個啟發思維的絕佳方法。
對於橋梁,Elsa之前完全不了解,但是因為急於想要建造出一座橋,她在閱讀中提出很多問題:
「為什麼這個橋長得這麼高?」
「為什麼它有這麼多洞?」
「這個橋好看!」
怪獸爸爸幫Elsa一起把我們看到的橋畫了出來。其中有拱橋(Arch)、梁橋(Beam)、懸索橋(Suspension)、斜張橋(Cable-stay)和桁架橋(Truss)。
我們總結的常見橋梁類型
每一種基本的橋梁結構都採用了不同的方法來承重。比如說,在斜張橋(上海南浦大橋就是一座典型的斜張橋)的結構裡,就是巧妙地用斜拉索把承重轉變成向上的拉力,並通過拉索傳遞到了它的索塔上。
古羅馬時期,人們就開始嘗試建造可以經久耐用的橋梁。許多當時的橋梁到今天還屹立於世。古羅馬人使用石頭和混凝土建造他們的橋,而且普遍採用拱橋這種樣式加固橋梁。其中,古羅馬人曾建造的最宏大的橋梁是跨越多瑙河的圖拉真橋(Trajan bridge)。圖拉真橋於公元105年建成,全長超過3700英尺(1128米)長,高達62英尺(19米)。
圖拉真大橋畫作(無名氏)
(圖片來源:ducksters.com)
Elsa造出了人生中第一座橋
孩子一旦對於橋梁有了初步了解,他們往往就迫不及待要開始動手用吸管和膠帶造橋了。
沒用上幾根吸管,我們很快就造好了第一座簡易的橋 - 它能夠承受紙杯的重量。隨後遊戲的難度增加了:一旦紙幣裡放進硬幣,重量很快就壓垮了第一座橋。
Elsa在啟發下,在橋墩處增加了更多的吸管,並且摸索著將吸管彼此平衡來分散重量。
吸管和膠帶都是很簡單和脆弱的材料。但是通過組合把它們結合在一起,我們都很驚訝它們能夠組成非常堅固的結構。最後,我們改進的吸管橋竟然能夠承受接近300克的重量(可以往紙杯裡加硬幣來調整承重)而沒有倒塌!
橋梁的STEM遊戲非常有意思,因為它結合了力學和工程設計的原理,還需要孩子不斷地試驗選出最合適的結構和造型。我們今後會選擇並嘗試一些更複雜和有趣的橋梁結構遊戲,敬請期待
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怪獸爸爸Leo常年旅居加拿大,目前從事教育行業。作為Elsa的爸爸和她最好的朋友,Leo尤其專注於研究STEM/STEAM教育、K12教育以及中英雙語教育。關注小怪獸同學會,和我們一起探索這個充滿奇蹟的大千世界。