揭開印度人數理好的秘密:世界頂尖印度理工學院研發《Smartivity兒童創客自造機》STEM精神動手玩 (音樂盒/彈珠台/動畫機)

December 2, 2019

 

 

 

 2019.12 每天都要一起玩 x 印度理工學院Smartivity聖誕專屬優惠團 (前30名加贈小禮物+ 凡下單吃角子老虎/機器人賽車/骨牌效應,獨家贈送每天都要一起玩製作《中文說明書簡易版電子檔》,訂哪一款送哪一款,結團後統一用email寄送)

 

★ 延伸閱讀:揭開印度人數理好的秘密:世界頂尖印度理工學院研發《Smartivity兒童創客自造機》STEM精神動手玩 (吃角子老虎/機器人賽車/骨牌效應篇)

 

被稱為比美國麻省理工學院 (MIT) 更難申請的印度理工學院 (Indian Institute of Technology,簡稱IIT),是享譽全球的超級菁英大學。除此之外,Google CEO皮查伊 (Sundar Pichai)、百事可樂前CEO盧英德 (Indra Nooyi)也都來自印度。為什麼印度人在跨國企業表現如此亮眼?為什麼印度人數學、理化、邏輯這麼好?為什麼印度人覺得數學很好玩?為了讓各國孩童都能體驗印度人「玩中學、學中玩」求學精神,由印度理工學院所研發的《Smartivity兒童創客自造機》終於引進台灣,讓我們也有機會一窺印度人的學習妙法、培養具備國際競爭力的下一代

 

 

 

【影片介紹:印度理工學院Smartivity兒童創客自造機 (音樂盒/彈珠檯/動畫機)】

 

 

★ 如果您已讀過【吃角子老虎/機器人賽車/骨牌效應篇】,可跳過本段品牌特色介紹,直接往下拉看【音樂盒/彈珠台/動畫機篇】開箱文。

 

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Smartivity成立於2015年,創辦人是畢業於印度理工學院德里分校 (IIT Delhi)的兩位高材生阿胥維尼庫瑪 (Ashwini Kumar) 和 阿普魯古塔 (Apoorv Gupta),主要針對3-14歲孩童設計一系列STEAM/AR/VR相關教育產品。如同美國矽谷的成功新創企業,Smartivity已經獲得許多矽谷投資家與市場的親睞,榮獲2017年印度前20崛起企業 (India Emerging Twenty)、2018印度未來42 (Inc42Next) 等數個新創企業獎!足跡遍及美國、加拿大、歐洲、澳洲等地區。

  

第一、在教學模式方面:

已有許多研究顯示,鼓勵學生動手做,更能有效激發他們的學習興趣,進而提升學習成效。(註1) 因此,Smartivity非常重視『動手做』的教育方法,思考與玩樂同時,培養孩童創意激發、手眼協調、建構分析、自主思考、漸進邏輯、刺激創新、增加認知、引導提問與討論、將理論與實務結合等多元能力。

 

 

第二、在產品品質方面:

安全性絕對是兒童產品的首要考量。Smartivity最大特色,就是完全不用剪刀、完全不用膠水,只要運用小朋友靈巧的雙手,就能輕鬆組裝、鍛鍊精細動作,操作過程簡單又安心。採用高品質的工程級木材,而不是一般的厚紙板;每片木板約0.2公分,作品更加堅固耐用;且產品全程在印度設計、打印、製造,無毒無味,符合高規格的歐盟兒童玩具安全標準。

 

 

 

 

 

 

第三、在學習目標方面:

Smartivity每盒均有附一份圖解說明書 (Instruction Booklet)、以及一份探索學習單 (Learn & Explore) (備註:吃角子老虎&機器人賽車將探索學習內容,合併於圖解說明書)。說明書內容詳細,即使是學齡前兒童也能按圖索驥、輕鬆組裝;學習單則是引領兒童自主思考的,奠定科學、工程、數學、技術的基礎知識。

 

 

 

 

這次小編媽很榮幸,有機會為Smartivity旗下的S.T.E.M. Kit DIY兒童自造機系列撰寫臺灣首篇的開箱文。最新引進臺灣的三款教具:《轉轉音樂盒》、《轉轉彈珠台》、《轉轉動畫機》。這些等複雜的工業製品,經過印度理工學院團隊的研發巧思,創造成讓孩童容易拆解組裝、提升數理能力、激發創意想像、又富有教育意義的兒童科學教具。暑假有了Smartivity陪著我跟孩子們,就像在家上小小創客自造夏令營呢!以下就一起來看看吧!

 

1. Smartivity DIY動手自造機《轉轉音樂盒》

 

 

 

 

★ 學習目標:音樂與音符 (Music and Notes)、作曲技巧 (Composition Skills)、音律協調 (Harmony)、分析能力 (Analytical Skills)、創意力 (Creativity)、動作技巧 (Motor Skills)、實作技巧 (Practical Skills)。

★ 組裝時間:約1-2小時

★ 零件數量:208個

★ 零件種類:高品質的工程木 (可自行創意塗色)、無毒橡皮筋、鐵琴配件、黑色針鈕式的琴槌、詳細圖解組裝說明書。

 

轉轉音樂盒教學影片觀看

 

《轉轉音樂盒》可說是必備款。精緻優雅的外觀,我研究Smartivity時第一眼就注意到她!《轉轉音樂盒》主要是模仿鐵琴的發聲方式,搭配齒輪的運轉,演奏出不同的音階變化。跨域整合了藝術、工程、科學、數學等多元知識,不但能夠磨練空間建構、音樂賞析、齒輪機械、幾何排序之外,還同時讓孩子認識打擊樂器背後的發聲原理。

 

 

 

現在來開箱吧!建議在準備拼裝之前,先請孩子將盒裡所有內容物攤開來清點,有助於接下來過程中的零件辨識。材料完成清點之後,就可以根據說明書的指示,一步步按圖開始組合囉!

 

 

 

Smartivity很貼心,所有工程木模組都有附編號,組裝時不用擔心會搞混。


 

首先,我們要完成音樂盒的底座。由於說明書的圖畫得很清楚,加上木板的模組形狀切割很精緻,所以組裝過程並不困難耶!即使我們家的CC只有五歲,也能輕鬆地從木板中壓出零件,看圖慢慢組合。

 

 

 

 

《轉轉音樂盒》的設計雛形是『鐵琴』 (xylophone)。打擊樂器 (percussion instrument) 主要是藉由外力敲擊樂器使之震動而發音。鐵琴鍵盤組裝排序,對孩子來說是一個很好的學習!小朋友實際安裝鐵琴零件時,會發現到:越短的鐵片,被敲擊後的振動頻率越大,所以發音也會越高!除此之外,打擊力量越大,聲音也會越大;反之則越小!不知不覺,孩子就在動手做的過程中,體會到樂器do、re、mi、fa、sol、la、si、do的發聲原理呢!

 

 

 

底座完成之後,下一步我們來製作『音梳片』(comb) 囉!『音梳片』是音樂盒內控制音色準度的關鍵零件,它負責敲擊鐵琴鍵盤發出聲音!市面幾乎都是金屬材質的音梳片,Smartivity竟然運用高級工程木創造出用木質音梳片,品質堅固、耐用、又適合孩童操作,真不虧是印度理工學院的研發團隊啊!:)

 

 

 

 

 

 

接著,將底座跟音梳片結合起來,一個音樂盒基座就完成囉!這個時候3歲的小妹妹好開心唷!馬上就衝過來把音樂盒當鋼琴彈,真的是創意無限!:)

 

 

 

 

 

 

現在,我們要來進入音樂盒的另一大重點:『圓筒』 (cylinder)。這邊就進入到簡單機械原理的齒輪 (gears) 以及進階應用棘輪 (rachet) 概念囉!棘輪是一種防止傳動機構逆轉的機械結構,這些工程科學概念,隨盒附贈的『探索學習單』均有英文說明,非常方便家長帶領小朋友一同共玩共學呢!

 

 

 

 

 

 

製作棘輪的同時,我們還使用了隨盒附贈的『鉤子』,方便孩子用橡皮筋固定比較細節的零件部位,五歲的小朋友也能輕鬆上手、學習如何實際操作工具。順道一提,說明書還有超貼心的『1:1設計圖』,方便使用者做零件比對,即使不懂英文的人也毫無組裝障礙。

 

 

現在,將圓筒固定架在已經做好的底座上,然後我們來做發音孔。放上一片片編號1-32的有洞木片,記得箭頭位置永遠朝上唷!Smartivity所設計的木板密合度非常好,不會有鬆動的問題,毫釐之間都很精準。

 

 

 

 

 

 

接著,再插入已經製作好的『手搖發條』,這是機芯動力的來源,透過發條帶動大小不同的齒輪,使圓筒旋轉不需插電、不需膠水、不需要額外黏貼,Smartivity講求100%全程動手做,過程方便、安全、簡單,激發小朋友最原始的發明靈感與感官體驗

 

 

 

 

現在,CC要開始選音樂囉《轉轉音樂盒》說明書附有示範的六首童謠琴譜,包括:聖誕歌 (Jingle Bells)、Wheels on the Bus、小星星 (Twinkle Twinkle)、王老先生 (Old McDonald)、倫敦鐵橋 (London Bridge)、Row Row Row your Boat等,每一首都讓小朋友好喜歡難以抉擇啊!XDDDD 最後CC選了小星星:)

 

 

 

選好歌之後,CC開始利用《轉轉音樂盒》精心設計的『可插拔式敲針』,對照著說明書的琴譜,學習音符、視譜、音感,過程中會考驗小孩子的聽覺認知、空間位移、精細操作等能力除此之外,還可以發現原來一個大音階裡面有Do、Re、Mi、Fa、Sol、La、Si、Do等八個音,幫助還沒開始學樂器的小朋友,能有很好的音樂入門概念

 

 

 

 

補充說明,還可以另外製作一個小盒子,將不需要用到的敲針收納起來

 

 

 

哇!五歲CC的第一個DIY動手做《轉轉音樂盒》完成囉!除了實際操作之外,過程中爸媽還可以試著詢問孩子:請問圓筒大齒輪轉一圈時、小齒輪需要轉幾圈呢?如果用其他的物品敲擊鐵琴鍵,會發出什麼聲音呢?將音樂盒放在地上跟床上的聲音會有差別嗎?你有辦法試著用敲針排成自己喜歡的音樂旋律嗎?有了Smartivity,小朋友暑假在家也能自己上創客自造夏令營啊!XDDD

 

 

2. Smartivity DIY動手自造機《轉轉撞球檯》 

 

 

 

 

 

★ 學習目標:地心引力 (Gravity)、彎道的傾斜 (Banking of Roads)、動量轉換 (Transfer of Momentum)、分析能力 (Analytical Skills)、創意力 (Creativity)、動作技巧 (Motor Skills)、實作技巧 (Practical Skills)。

★ 組裝時間:約1-2小時

★ 零件數量:136個

★ 零件種類:高品質的工程木 (可自行創意塗色)、無毒橡皮筋、彈珠、詳細圖解組裝說明書。

 

轉轉撞球檯教學影片觀看

 

 

家裡有愛玩汽車或是享受騎車飆速快感的小朋友,絕對不能錯過這款《轉轉撞球檯》設計師將經典的『軌道彈珠』(Marble Run) 和『撞球檯』(Billiards) 合而為一,讓彈珠在搭建的軌道上奔跑!重力、離心力、軌跡運動、反彈角度等,遊戲背後所蘊含的數理原理不簡單!

 

 

 

經過測試之後,《轉轉撞球檯》這款是三款裡面製作難度最高主要原因有兩個:1. 孩子在固定零件時,需要大人協助扶著底座;2. 軌道必須前、後、上、下交錯拼裝,非常考驗小朋友的空間認知能力

 

 

 

 

 

 

首先,我們先來製作彈珠台的兩側活動式把手這是一個非常好玩的小機關,小朋友可以透過動感的把手操作,讓彈珠在機台裡隨心所欲地四處溜跑,非常地好玩刺激

 

 

 

 

下圖是完成之後的兩側活動式把手

 

 

 

五歲的CC對於組裝幾乎是駕輕就熟,可能是從小就就經常帶她動手做,她也懂得從中找到學習的樂趣CC也發現到,其實許多工程作品都會運用到『對稱』這個概念,所以很自然地就知道把手應該如何拼裝在兩側相對應的位置上,即使不看說明書都能自動領會呢!

 

 

 

 

 

撞球檯底座初步完成囉!:)

 

 

現在,我們要來製作讓彈珠能夠發射的啟動台又應用到『齒輪原理這次我們又會認識到『單爪棘輪』的應用,目的是讓齒輪原先的連續轉動轉換成『單向步進運動』請特別注意齒輪的方向一定要跟說明書上一致,不然不會轉動唷!:)

 

 

 

 

 

 

 

 

Smartivity落實孩子動手做、玩中學,小小年紀就能認識『進階機械原理』接下來,我們來做彈珠發射台!順道一提的是,CC在過程中都很希望我能避免主動教她,因為她說想要自己挑戰這樣願意征服學習、解決困難的動力讓我真的很欽佩呢!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

將棘輪零件和發射台架在底座上之後,撞球檯的基本雛型就完成囉!

 

 

 

 

 

 

現在,我們要準備軌道架設的前置工作,首先要做的是支撐軌道的柱子!H、Y、X、U型柱,請孩子仔細瞧瞧零件的形狀差異在哪裡,考驗她們的洞察力與專注力再將不同形狀的柱子拚插在對應的底座插孔中

 

 

 

 

 

柱子完成之後,就直接開始架令人興奮的軌道了這個步驟對CC來說,是《轉轉撞球檯》裡面最動腦的,因為每個軌道長得很像但又有點不一樣,加上必須觀察軌道前、後、左、右、上、下的組合點的配置位置,非常考驗小朋友的耐心和毅力

 

 

 

 

 

軌道做好後,請小朋友將兩塊大底板拼裝起來。好玩又刺激的《轉轉撞球檯》就完成啦!!LOL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

現在,我們來一場撞球大賽吧!遊戲玩法是:先利用發射檯將彈珠送上軌道,讓來自軌道上的彈珠撞擊池讓的彈珠,並讓其滾動的底板四周角落得分!遊戲的時候,家長可以請小朋友想想看:為什麼彈珠會從高處往下滑落?(重力) 彈珠放上發射檯之後,齒輪要轉幾圈彈珠才會坐落到軌道上?(數學) 試試看如何調整左右兩側的活動式把手,才能一次就將所有的彈珠打進得分洞裡?(幾何) 如果將毛球取代彈珠在軌道上,毛球會在軌道滑動嗎?(摩擦力) 為什麼?除此之外,大人還可以帶孩子就地取材 (創造力),嘗試運用紙捲筒、水管等生活素材,打造一座獨一無二的軌道玩具唷!:)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Smartivity DIY動手自造機《轉轉動畫機》

 

 

 

 

 

 

★ 學習目標:視覺暫留 (Persistence of Vision)、電影製作 (Making Movies)、認識動畫 (Animation)、齒輪 (Gears)、分析能力 (Analytical Skills)、創意力 (Creativity)、動作技巧 (Motor Skills)、實作技巧 (Practical Skills)。

★ 組裝時間:約1-2小時

★ 零件數量:170個

★ 零件種類:高品質的工程木 (可自行創意塗色)、無毒橡皮筋、彩色與黑白的幻燈片及一份空白片、詳細圖解組裝說明書。

 

《轉轉動畫機》教學影片觀看

 

 

這款小朋友超級愛玩的耶!可以自己做卡通!XDDDD 《轉轉動畫機》是以『手翻書』為雛形,利用『視覺暫留』的原理,讓小朋友從零開始建構自己所創造的動畫呢!還能讓孩子從中認識到,原來科學好實用,只要願意自己動手操作,就能完成這麼厲害的播放裝置

 

 

 

這款零件非常豐富,除了高級工程木模組之外,還有彩色、黑白、空白三組幻燈片,讓孩子認識動畫背後科學原理的同時,又能激發她們的想像力與創造力

 

 

 

 

 

 

 

對五歲的CC來說,《轉轉動畫機》是三款Smartivity之中最容易首先,我們先來製作讓動畫機運轉的關鍵『齒輪零件組』請孩子仔細觀察,手邊這幾款圓盤 (disc) 的長相是一樣的嗎?有的比較厚、有的比較薄;有的有外圈、有的沒外圈;動手做中訓練觀察分析,歸納比較

 

 

Smartivity的工程木零件圓潤不刮手,連可愛的三歲小妹妹也能在一旁玩得怡然自得呢!XDDD

 

 

 

《轉轉動畫機》這款的零件偏大塊、好抓握、容易辨識,所以組裝過程對五歲孩子來說蠻順暢的。從頭到尾CC幾乎都是自己看說明書組裝,除了有些小地方需要我幫忙扶著固定之外。加上本款又是鎖定動畫的主題,整個就是很適合幼兒入門啊!

 

 

 

我想順便一提的是,讓兒童實際動手真的很重要家長看到小孩不懂的地方不急著幫忙,讓他們試著自己去尋找答案解決問題,有助於強壯未來長大獨立面對困難的心理素質下面的圖是CC在自行組裝動畫機的把手

 

 

接著,要來完成動畫機的外部輪廓。Smartvity自造機的設計很貼心,只須用『橡皮筋』即可固定零件不需要額外使用膠水、膠帶、訂書針或是熱熔槍使用方式安全令家長放心孩子也能因為輕鬆的操作方式而自信心大增呢!

 

 

最後一步,就是將動畫機的卡榫裝進去。盒內附贈的藍色小鉤子很方便,能夠觸及手指碰不到的地方。五歲的CC熟能生巧,一下就把橡皮筋勾進洞裡了~哇!《轉轉動畫機》就這樣完成囉!

 

 

 

現在,開始將投影片放進去囉!3歲的小H好興奮唷!覺得姊姊好厲害!:)

 

 

一、二、三!開始!請小朋友快速轉動把手~哇!原來平時愛看的巧虎、波力、柯南、佩佩豬等卡通就是這樣製作出來的耶!:)《轉轉動畫機》利用視覺暫留的原理,快速播放連續畫面,讓我們的大腦產生動感影像的錯覺!十六至十八世紀的早期動畫播放機,像是費納奇鏡 (Phenakistoscope)、手翻書、西洋鏡 (zoetrope) 等都是運用同樣原理所產生的視覺效果!也就是現代電影業的雛型!

 

除了了解視覺暫留原理之外,遊戲過程中還可以跟孩子討論:大齒輪轉1圈的時候,透明的小齒輪需要轉幾圈呢?若轉動速度放慢,還會產生動畫效果嗎?為什麼?要怎麼找答案?進階一點還可以討論,你知道動畫有分『平面動畫』跟『立體動畫』嗎?動畫製作團隊所需要的專業有哪些呢?最後,請小朋友自行發揮創意,畫一段屬於自己的卡通吧!:)

 

 

 

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註1:請參見李賢哲、陳皇州、陳存仁、林曉雯、李文仁、許華書、賴岦俊,「動手做科學教育中心之設計與實踐」,科學教育月刊第391期,中華民國105年8月。

註2:圖片來源 Dr. Schorsch, "Drawing of a ratchet : 1) gear, 2) pawl, 3) base.", Wikimedia, 2011.04.08

 

 

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