對我來說，在教育方面想讓小孩琢磨的重點之一，不是科學、不是科技、不是工程、也不是數學，而是能夠觀察未來人類社會所面臨的問題，懂得將知識所學跨域整合，運用快速邏輯推演與歸納分析，創造出一個理想問題解決方案的能力。在這樣的教育理念下，平常喜歡自己教小朋友的我，對美國Learning Resources教學資源 Engineering&Design 建築師系列非常感興趣，因為這款教具的設計目標，就是培養孩子『跨域整合的問題解決能力』。
Learning Resources建築師系列適合5歲以上，分別有四種款式： 【樹屋建築師】、【滑板公園建築師】、【遊樂場建築師】、以及【城市建築師】。相較於堆疊式的磚塊積木，建築師系列的零件很多元，每種特性均不相同。不但可以增加孩子手部靈活度、強化空間認知力，當小朋友面臨複雜的組裝結構時，能夠進一步刺激大腦對困難問題的思考能力與解決能力。
建築師系列最有特色的部分，就是設計出『1.問題Ask → 2.發想Image → 3.計畫Plan → 4.實作Create → 5.改善Improve』五大工程規劃步驟，讓小朋友從實戰經驗中，獲得更多自主思考、舉一反三的機會。除此之外，每款均提供5至10張不同題目的任務卡，不斷地透過各種問題，希望孩子能夠樂於、善於、勇於、敢於創作，擁有批判性思考與冒險開拓的精神。
以下就針對我手上這四款建築師系列做開箱介紹，心得還真不少，希望朋友們有耐心看完囉！:-)
1. 樹屋建築師 Tree House Engineering & Design Building Set（內容物52件）
樹屋 (Tree House) 歷史悠久，最早可追溯到原始時期，賦予人類祖先遮風避雨、躲避野獸的實務需求；到了中世紀時期，樹屋變成一種標榜個人獨特的居住風格；直到近代，隨著科技發展與住宅型態轉變，樹屋已成為現代人親近大自然、放鬆身心、享受健康生活的珍貴體驗！我覺得樹屋是建築工程師系列裡最適合新手入門的！因為零件數量不多，能夠鍛鍊小小朋友的專注力！
這款共有五張任務卡，分別是：(1) 吊高器 (Let's build a bucket lift)；(2) 安全護欄 (Let's build a railing)；(3) 樹屋部落 (Design a Tree Village)；(4) 摩天樹屋 (Design a Sky-High Tree House)；(5) 秘密基地 (Design a Tree Clubhouse)！
樹屋建築看似簡單，經過研究之後，發現學問超多！！建議家長帶小朋友遊戲之前，不妨初步參考一下《wikiHow樹屋相關資訊》，才知道準備功夫非常詳盡周嚴！！比如說：預期搭建的樹木是否健康？營造工程是否符合地方法規？選擇哪種樹屋支撐方法？決定進入樹屋的方式為何？除此之外，根據美國樹屋指南 (The Treehouse Guide) 資料顯示，『堅固性』(strong) 與『安全性』(safe) 是建造樹屋最重要的兩個考量！(註1) 所以，遊戲時也請小朋友把握這兩個原則，來設計自己專屬的樹屋唷！:-)
現在，我們從第一關開始囉！目標是蓋一個可以取水的吊高器！ :-)首先，我請CC先模擬挑戰卡的圖案，建造一個雙層樹屋。在CC遊戲過程中，我發現到5歲的她，已經能夠很直接地判斷圖卡樹屋所需要的零件數量、長度、形狀、大小等差異，所以組裝動作頗快，這應該也是因為長期帶小朋友接觸各式各樣的積木，所培養出的數感直覺吧！:-)
雙層樹屋打造好囉！:-) CC好開心唷！但問題隨之而來 (步驟1. 提問 Ask) ：怎麼辦！水桶好遠拿不到！小朋友能設計一個工具將水桶吊上樹屋嗎？ 這時候CC看著圖卡開始思考 (步驟2. 發想 Image)：也許能用紫色竿子勾上來？也能用藍色繩索吊上來？於是媽媽就拿出早就影印好的計畫書 (步驟3. 計畫 Plan) ，請CC列出可能的解決方法！
有看到CC開始在計畫書上寫字了嗎？！Learning Resources建築師系列的年齡層判定相當準確，5歲正是許多小孩子開始學習握筆寫字的啟蒙年紀！搭配計劃書的設計剛剛好！！這邊我想要建議家長，不妨將隨盒附的計畫書用影印機多印幾張出來，這樣小朋友就有無限的計劃書可以練習研擬囉！
『實作』(步驟4. 實作 Create) 是培養孩子跨域學習能力的重要技巧，也是打造哈佛商學院教授Dorothy Barton所提出『T型人才』的關鍵元素之一（意指培養單一領域專才的深度與廣度，未來人需具備第2、第3專長）。Learning Resources建築師系列，能讓孩子懂得運用不同的零件，建構具有邏輯性的作品，進而測試這些作品是否符合生活的實際需求！舉例來說，像樹屋第一關的吊高器取水遊戲，其實是世界農業灌溉設備的縮影！運用藍色繩索、竿子、支架，讓小朋友透過『槓桿原理』 (Principle of leverage)，藉由槓桿末端往下壓的力量，輕鬆將水桶拉提至所需處，形成一個小規模灌溉的取水工具！
光是農業灌溉機械能跟孩子討論的話題就好多好多！！如果有興趣的話，可以逛逛《聯合國食物暨農業組織》的網頁，就知道原來汲水工具歷史悠久、蘊含著豐富的物理學知識！最後，問問小朋友：請問有哪些方法能更簡單地把水桶吊上樹屋呢？有沒有其他節省人力的辦法？如果今天要蓋2座以上的樹屋，水桶有辦法互相傳送嗎？(步驟5. 改善 Improve) 激發孩子學習古代發明家源源不絕的造物靈感！ :-)
有了第一關的經驗之後，小朋友對工程設計的思路就逐漸熟悉囉！第二關是目標是建造一個安全護欄！這個題目還蠻考驗孩子的直觀能力，CC二話不說就覺得，一定要用繩子將樹屋圍起來最安全！XDDD 建議遊戲時爸媽也可以查找一下《欄杆railing相關知識》，原來欄杆的設置有四大好處：1.提供安全防護；2.比圍牆更節省成本；3.增加居住者可視範圍；4.賦予建築物美觀功能！有沒有發現，光是這一款樹屋建築師，能跟孩子溝通的知識就好豐富呢！落實邊玩邊學的真諦啊！:-)
任務卡3、4、5則分別提供了不同樹屋造型，讓小朋友盡情創造自己的秘密基地！順道一提，我想分享Learning Resources建築師系列的另一大優勢，就是鼓勵小朋友互相討論、訓練團隊合作的創業精神！需不需要裝攀岩器材？室內太熱要不要裝電風扇？在加一個方向盤變成行動樹屋？還是多設置一點遮陽工具？看著CC跟小H彼此交流心得，一起構想樹屋需要加強哪些地方，媽媽真的好欣慰呢！:-)
如果還考量地形限制，樹屋就更好玩了！講求與自然共生的樹屋建築，配合地形的高地起伏、樹木的生長速度、周遭的自然景觀，每一棟樹屋建築都是獨一無二，因為不可能有完全長一樣的樹唷！如果對樹屋設計有興趣的話，建議帶小朋友遊戲時，可以看看『樹屋指南』(Treehouse Guide) 的建案作品，讓孩子認識有機式建築的實踐，學習人類生活與自然生態平衡協調的各種可能！
2. 滑板公園建築師 Skate Park Engineering & Design Building Set（內容物43件）
被稱作世界上最酷的極速運動『滑板』（Skateboard），其實蘊含著非常豐富的物理學知識唷！職業選手必須非常熟練滑板結構與運動軌跡變化，才有可能完成許多看起來不可思議的花式動作！富含超高技巧困難度的『滑板』，因此也成為2020年東京奧運的比賽項目之一呢！
這款共有五張任務卡，分別是：(1) 滑板滑道 (Let's build a skate-way)；(2) 滑板跳台 (Let's build a big jump)；(3) 滑板公園 (Design a Skate Park)；(4) 滑板高台 (Design a Skate Tower)；(5) 障礙賽道 (Design an Obstacle Course)！
如果家長平常對滑板運動並不熟悉，建議帶小朋友玩之前，可以參考一下臺灣教育部的這份《滑板場地》相關資訊，馬上就能理解滑板公園建築師的設計精神！原來極限運動的場地充滿變化性，必須仔細針對每一個器材的高度、弧度、寬度、耐磨度、耐候度進行結構分析，才能確保選手行動的安全性與穩定性！舉例而言，光是滑板比賽用的U池 (Half Pipe)，就規定垂直高度至少要有3.5公尺，才能讓選手安全地做出翻轉的動作！(註2)
3歲小H迫不及待看到新玩具就想開箱囉！XDDD 我們就從第一關開始吧！第一關目標是蓋一個滑板滑道！:-) 首先，請小朋友蓋兩個高台，組裝過程對3歲兒來說挺容易的，可以培養他們空間建構的概念，增進這個年紀的手眼協調！
在蓋高台的過程中，我發現小H有特別觀察柱子左右兩端的不同，知道有凸點的那端要放在下方、沒有凸點的那端要放在上方。Learning Resources建築師系列的每種積木零件特性不同，這對這對小朋友來說是一個很好的訓練，可以增進她們的觀察力與方向感！
現在，兩個高台做好囉！但問題 (步驟1. 提問 Ask) 來囉：小朋友你被困住了！要如何設計一個滑道，讓你可以滑到對面去呢？這時候媽媽請小H想想 (步驟2. 發想 Imagine)，有哪些東西可以連結兩個高台呢？可愛的小H說 (步驟3. 計畫 Plan)，可能可以用欄杆 (滑板術語Straight Rail，又稱直桿)、板子（滑板術語Manual Pad，又稱平台）、或是溜滑梯（滑板術語Half Pipe，又稱U池）連起來！既然計畫已經擬定，我們不妨一起來試試看吧！:-)
『實作』(步驟4. 實作 Create) 是將『學習』跟『現實』連結在一起的重要能力，也是Learning Resources建築師系列的培養重點之一。小朋友利用不同的零組件、動手打造不同模型，進而測試現實滑板運動中的運作方式！最後，我問小H，妳覺得哪一種欄杆 (直桿)、板子 (平台)、溜滑梯 (U池) 這三樣組件 (建議使用生活化詞彙跟小小孩溝通，不要直接用滑板術語，這樣孩子思考比較能夠跟實際經驗連結唷！)，哪一種能讓滑板選手最快溜到對面呢？有沒有其他方法能讓選手溜得更快？ (步驟5. 改善 Improve) 請小朋友思考作品尚待加強的地方、進而提升他們的問題解決能力！
邊玩邊查維基百科Wikipedia，發現關於U池結構的知識很多！除了大小差異之外，還有結構上的不同！大U池有vert垂直的部分，選手能夠更輕鬆地騰空躍起；而小U池沒有vert垂直部分，賽道直接向前延伸，選手想要騰空非常不容易呢！
有了第一關的經驗之後，小H就大概知道這款教具要怎麼玩囉！翻開指令卡，第二關問題是坡道的底部太低、選手滑下去會撞三角柱，因此我們目標是要設計一個拋台飛越障礙物！
在滑板世界裡，『拋台』(Quarter Pipe，又稱四分之一管) 和『斜台』(Ramp)是兩種常見道具，彼此高度、斜度、弧度等基本參數不同，增加了選手滑行的速度、困難度、危險度！請小朋友同樣依循著『問題→發想→ 計畫→實作→改善』五大工程規劃步驟，試試看拋台跟斜台哪一個能讓選手飛越障礙物呢？有其他方法能讓選手飛得更高嗎？
任務卡3、4、5則分別提供了不同的滑板公園造型，讓小朋友盡情創造屬於自己的滑板公園！將平台、柱子、滑道、桿子、障礙物等基本元素進行不同排列組合，加以變化同時又合理分配這些組件之間的距離，並考量到選手的使用安全性與穩定性，設計各種豐富多樣的極限運動設施！
如何讓選手滑更快？如何讓選手飛更高？如何打造一個超多障礙的無敵競技賽道？如果家長有興趣的話，建議可以帶小朋友遊戲時邊看看『加州滑板公園』 (California Skateparks) 的建案作品，讓他們的視野更寬廣、更了解建築設計的無限可能！：）
3. 遊樂場建築師STEM Engineering & Design Building Set Playground（內容物104件）
結合刺激與夢幻、小朋友最喜歡的遊樂場，其實是一個蘊含各種科學原理的戶外實驗室！無論是體驗『重力加速度』的溜滑梯、『共振現象』隱藏其中的盪鞦韆、還是運用『槓桿原理』高低起伏的蹺蹺板，Learning Resources遊樂場建築師系列，讓孩子開心玩樂時又能賦予重要的教育意義！
這款共有十張任務卡，分別是：(1) 遊樂場 (Clubhouse)；(2) 大橋 (Bridge)；(3) 旋轉木馬 (Merry-Go-Round)；(4) 盪鞦韆 (Swing Set)；(5) 蹺蹺板 (Seesaw)；(6) 設計專屬於你的旋轉木馬 (Design Your Own Swing Set)；(7) 設計專屬於你的蹺蹺板 (Design Your Own Slide)；(8) 設計專屬於你的遊樂設施-模型1 (Design a Playground Station)；(9) 設計專屬於你的遊樂設施-模型2 (Design a Playground Station)；(10) 設計專屬於你的遊樂設施-模型3 (Design a Playground Station)！
現在來開箱！這一款完全燃燒出小朋友天生的玩心啊！！XDDD CC跟小H兩個人迫不及待地打開包裝，第一個就鎖定溜滑梯！！Learning Resources真的太了解小孩的心情啦，第一關挑戰卡也是溜滑梯的遊戲耶！:-)
這兩個小朋友，目前去過的溜滑梯公園大概超過30多個吧！打造溜滑梯對她們來說輕而易舉呢！但，故事沒有這麼簡單！現在問題來了：哎呀！太陽曬的溜滑梯好燙啊！你可以蓋個屋頂遮住溜滑梯嗎？
因為之前CC玩樹屋時已經有寫計畫書的經驗了，所以她二話不說，就知道自己要依循著『問題→發想→ 計畫→實作→改善』五大工程步驟來規劃！究竟是哪一種屋頂，才能提供最多的遮陽呢？是大面水平屋頂？還是小面立體屋頂呢？
『屋頂』(Roof) 是建築物中吸收最多太陽熱能的部位，設計師可透過建築外殼，來調節室內溫度與空調能耗。雖然CC很直覺地認為大面水平屋頂的遮陽效果較好，但我還是決定讓她親自測試看看，於是手電筒就出場囉！XDDDD
把手電筒當作日光，請小朋友用手緩慢地往溜滑梯的後方、前方、上方照射，就像在『模擬太陽東升西落』一樣！我發現這個活動可以順便帶孩子認識一個自然現象：陽光仰角高，物體影子短，陽光仰角低，物體影子長！更有趣的是，古代人所發明的『日晷』(請參見下圖)，就是利用光影特性來計算一日的時間！
除了自然現象之外，屋頂還可以延伸出許多討論：例如臺灣夏季酷熱，屋頂在烈日全天照射下所蓄積的熱能，逐漸往下方室內傳遞，會引起室內使用者的身體不適感！因此，屋頂的『隔熱技術』很重要，也與新興的綠色新能源領域息息相關！有興趣的爸媽，可以參考這份經濟部能源局所指導的《建築節能應用技術手冊》，會出現許多跟孩子討論的話題喔！:-)
既然有了溜滑梯，遊樂場怎能少了盪鞦韆呢！接下來CC說她想直接跳到第四關，目標是打造一個穩固的鞦韆！這一題主要是讓小朋友在動手操作中，理解到『三角形是最穩固的形狀』！在日常生活中，凡舉埃及金字塔、巴黎鐵塔、吊臂、屋頂、大橋、起重機等，處處可見到三角形的應用！因為它在力學上是最穩定的！
姐姐玩完之後，現在換小H上場囉！這個年紀最適合的就是旋轉木馬啦！問題來囉：旋轉木馬轉得好快啊！你能設計一個工具讓自己能從安全的距離轉動旋轉木馬嗎？
這項挑戰的主要目的，是讓孩子知道：原來利用『齒輪』的帶動，就能改變旋轉的速度！也就是利用齒輪相互轉換原理，製造所謂的『齒輪減速器』(Gear Reducer)！如果有興趣的朋友可以參考這份《齒輪技術入門篇》！除此之外，旋轉木馬也很適合一起討論『離心力』(Centrifugal force) 的科學原理喔！:-)
第五關的蹺蹺板，更是遊樂場中的經典科學應用之展現！結合動力、動力臂、阻力、阻力臂、支點等物理條件的蹺蹺板，富含著『槓桿平衡』的重要概念！如何設計一個會動的蹺蹺板？如何讓蹺蹺板有更大的擺動？如何能讓蹺蹺板乘載更多人？不斷地考驗著小朋友創意幻想與現實科學的融合運用能力！
無論是溜滑梯、盪鞦韆、蹺蹺板、還是旋轉木馬，遊樂場的科學原理無所不在！除了安全性、挑戰性、運動性之外，兒童遊樂場的設計還須因應多變複雜的自然地形與周遭環境，讓小朋友同時兼顧玩沙、玩水，強化感覺統合，有助於他們生理、心理、社會能力的發展！有興趣的爸媽，不妨參考一下台北教育大學聯合教育部所發行的《如何規劃幼兒園之教保環境 (三) 戶外遊戲環境的安全規劃》，會有更深刻的認識唷！:-)
4. 城市建築師City Engineering & Design Building Set （內容物100件）
燈～燈～燈～壓軸來囉！:-) 跨越都市計畫、道路工程、港灣工程、水利工程、防災工程等領域的城市建築師，可說是Learning Resources建築師系列的集大成！！相較於樹屋、滑板、遊樂場，城市建築師直接以日常居住環境為核心，建立孩子公共建設工程方面的概念，進而培養跨域整合的知識應用、以及最重要的問題解決與分析能力！
令人驚豔的是，相較於樹屋、滑板、遊樂場，城市建築師這款所附的十張任務卡，每一張所呈現的作品均不相同！變化度超級高！分別是：(1) 橋 (Let's build a brige)；(2) 滑索 (Let's build a zip line)；(3) 高速公路 (Let's build a Superhighway)；(4) 護欄 (Let's build a guardrail)；(5) 起重機 (Let's build a crane)；(6) 拉吊橋 (Design a Drawbridge)；(7) 停車塔 (Design a Parking Garage) ；(8) 大樓 (Design a Skyscraper)；(9) 升降梯 (Design an Elevator)；(10) 大橋 (Design a Deluxe Bridge)！
『跨域整合能力』(interdisciplinary) 無疑是城市建築師的學習核心！我們就從第一關開始說起吧！問題來囉 (步驟1. 提問 Ask)：唉呀！有艘大船要靠近了耶！小朋友能重新設計這座橋，讓大船能順利通過嗎？
製作橋梁看似單純，背後卻有結構性與實用性的複雜考量。對沒有正式接觸簡單機械原理的孩子來說，一開始會很直覺地認為 (步驟2. 發想 Image & 步驟3. 計畫 Plan)：只要把橋做高一點，就能讓船輕鬆渡過了！但，事情有這麼簡單嗎？需不需要更堅固的建材？工程時間會不會更久？有沒有其他風險之可能呢？
『實作』(步驟4. 實作 Create) 是讓孩子嘗試運用不同的解決方案，重複地驗證自己的想法，最終尋求問題可能的最佳答案。帶著CC跟小h操作過程中，我們一起發現到，若把橋樑往上架高，會出現幾個問題：1. 為求橋樑下方與地面接點的穩定性，必須耗費更多的時間建構；2. 過高的橋樑，視覺上容易與周遭環境不協調，可能影響都市美觀；3. 橋樑具備高度限制，高大船隻無法航行，降低水道使用率，增加水上運輸的風險！
由於第一種方案並不理想，於是我們決定試著換做『上開橋』(Bascule Bridge) (步驟5. 改善 Improve)！這是屬於活動橋的一種，有興趣的朋友參考維基百科《活動橋》深入了解。上開橋於1850年開始在歐美大量出現，著名建案有：英國倫敦塔橋 (Tower bridge)、芝加哥麥迪遜街橋 (Madison Street Bridge)、法國飛馬橋 (Pegasus Bridge) 等。優點在於，不但能夠提供大型或高桅桿船通行，還可以減少兩岸引橋和路堤的工程量！:-)
除了橋之外，問問家裡小孩，你知道其實古代人最早是用『滑索』(zip line) 來做為渡河工具嗎？嘿嘿～想要實際測試看看的話，第二關剛好幫助孩子解答這個疑惑！問題來囉：小朋友，你現在要趕快過去另一棟建築物！你能設計一個滑索帶你過去嗎？
按照兩端固定的高低差，滑索可分為『平溜』和『陡溜』兩種：平溜只有一條滑索，來回兩端一樣高，沒有斜度，使用者吃力、速度慢；陡溜則有兩條或多條滑索，利用兩岸的高低差，由高處往低處滑動，使用者省力、速度快。對小小孩來說，不必刻意教原理，只要來一場滑索速度比賽，就會覺得工程科學的好好玩！值得一提的是，美國維吉尼亞大學 (West Virginia University) 還特別針對《滑索運動背後的科學原理》，開闢了一個專區提供大眾學習唷！:-)
即使是3歲的小孩子，也能從Learning Resources城市建築師，獲得該階段年齡所需要的技能。看看小H認真穿線的模樣，手眼協調、空間認知、五感刺激、精細動作發展等，通通都兼顧到了！面對再困難的工程知識，Learning Resources都有辦法將理論簡單化、視覺化、實務化，讓學齡前小朋友，自然而然地習慣觀察日常生活的細節，進而去發想、動手、創造出更符合人類需求的產品設計！這也是為什麼我一直很愛這個品牌的原因！
『都市大型機具』所運用的『簡單機械原理』，也是城市建築師的學習重點之一！第五關的『起重機』以及第九關的『升降梯』，都是運用『定滑輪』特性，當手將繩子往下拉時，另一端掛重物的繩子會往上升，施力方向與物體移動方向相反。由於定滑輪施力即等於物體之重量，所以是不能省力的，僅能達到操作方便的目的。
城市怎能少了『高速公路』？請小朋友設計一條道路，讓上下交流道的車流更順暢！城市怎能少了『停車塔
』？請小朋友加蓋更多樓層，讓停車塔能容納更多的汽車！Learning Resources城市建築師，不斷地考驗著孩子的空間能力、規劃能力、想像能力；最重要的是：這些闖關遊戲對孩子來說都非常好玩！！:-)
開箱介紹終於進入尾聲了。從上述的遊戲過程會發現，『自主思考』 & 『自主學習』是我們在Learning Resources建築師系列所獲得的最大收穫。一方面，孩子透過計劃書中所引導的『1.問題Ask → 2.發想Image → 3.計畫Plan → 4.實作Create → 5.改善Improve』五大工程規劃步驟，訓練出具有邏輯合理的思維架構；另一方面，面對挑戰卡裡面的不同問題與使用者需求時，孩子也能跟著家長建立『主動找資料求解答』的重要學習態度，這樣『自主學習』的習慣，將會是下一代面對迅速變化資訊時代，任何人也帶不走的強大競爭力！
圖片來源：
1. 《第三十一節 滑板場地(Skatingboard)》，2018年4月17日，教育部體育署。
2. "Half-Pipe Vert Ramp nomenclature", Dennis Dowling, 2007/03/01, CC Licensed.
3. Screenshot from California Skateparks Official Website
4. 《如何搭建一個樹屋》，wikiHow，free-to-share。
5. Screenshot from Treehouse Guide
6. Pixabay, Pxhere, 123RF
7. "Lever", Pearson Scott Foresman, Wikipedia
8. 《四、曆法篇》，中央氣象局
9. 《齒輪技術入門》，頁7，小原歯車工業 株式会社 - KHK。
10. 《如何規劃幼兒園之教保環境(三)戶外遊戲環境的安全規劃》，臺北市立教育大學劉玉燕講師，教育部，頁19。
11. "Science behind Zip Lining", West Virginia University
12. "Fixed pulley", César Rincón, 7 August 2004, CC BY-SA 3.0, Wikipedia
參考資料：
1. "Build you own treehouse", The Treehouse Guide.
2. 《有關運動器材之安全、品質標示與規範之研究 - 以游泳池、健身房、極限運動與自行車道為例》，研究機構：中國文化大學、研究主持人：劉宇、共同主持人：相子元、蔚順華、研究員：李宜芳；行政院體育委員會編印，中華民國九十二年五月。
3. 《如何規劃幼兒園之教保環境(三)戶外遊戲環境的安全規劃》，臺北市立教育大學劉玉燕講師，教育部，頁3。
