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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)



之前有介紹過由印度理工學院 (Indian Institute of Technology,簡稱IIT),這個被稱為比美國麻省理工學院 (MIT) 更難申請、享譽世界的超級菁英大學。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



★ 如果您已讀過【音樂盒/彈珠台/動畫機篇】,可跳過本段品牌特色介紹,直接往下拉看【吃角子老虎/機器人賽車/骨牌效應篇】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兒童創客自造機的2019最新品撰寫開箱文。包括:《轉轉吃角子老虎桌遊三合一》、《轉轉機器人賽車二合一》、《轉轉骨牌效應》。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。以下就一起來看看吧!


1. Triple Fun Combinator《轉轉吃角子老虎桌遊三合一》

★ 學習目標:可能性(Probability)、齒輪概念(Concept of Gears)、組合概念(Combination)、磁力概念(Concept of Magnetism)、實作能力(Practical Ability)、手眼協調(Hand-eye Coordination)、認知技巧(Cognitive Skills)、分析能力(Analytical Skills)。 ★ 組裝時間:約1-2小時 ★ 零件數量:198個 ★ 零件種類:4片高品質的工程木 (可自行創意塗色)、無毒橡皮筋、接合零件、桌上遊戲卡、詳細圖解組裝說明書。


【《轉轉吃角子老虎桌遊三合一》教學影片觀看】


印度是一個數理大國,為什麼他們的數學如此厲害?不少解釋是因為他們喜歡「玩數學」,加上愛互動、愛討論,數學能力一直傲視全球。Smartivity最新推出的《轉轉吃角子老虎桌遊三合一》,正是印度人喜歡「玩數學」的最佳證明。將小朋友經常困擾的數學統計和機率問題,轉化成好玩的互動式桌遊,還能動手玩拉霸,非常適合聖誕節、新年家族聚會時全家一起玩,快樂遊戲中提升小朋友的數學力。



吃角子老虎 (Slot machine),又稱為拉霸機,是一款非常經典數學機率應用遊戲。早在1980年代,美國麻省理工學院、哈佛大學的一流畢業生,就成立了專門社團MIT Blackjack Team,來研究數學算牌的技術;另外有趣的是,麻省理工學院前數學系教授愛德華·索普 (Edward Thorp),更深入發展現代機率論,將學術應用於輪盤遊戲上。由此可見,數學與遊戲,兩者關係非常密切呢!


兒童早期動手能力,與大腦神經發育有著相互進步的正向關係。Smartivity經過長時間團隊研發,讓5-6歲中大班的孩子,只需透過自己的雙手就能進行組裝,不需要剪刀、不需要膠水,就有能力從最初原型,一點一滴親自思考、規劃、實踐,來獨立完成創造,鼓勵幼兒不斷挑戰、完善自我,促進手眼之間的靈活發展。像是大班的CC,玩Smartivity已經非常順手,幾乎不需要任何輔助,就能完成作品唷!

孩子飛快的成長總是令人驚奇。這次我們玩《轉轉吃角子老虎桌遊三合一》時,我發現到CC跟小H長大了不少。一方面,對5-6歲的CC來說,已經有能力自行看說明書、獨立組裝完成;另一方面,對3-4歲的小H來說,更懂得分工協調、團隊合作的精神。這次她們一開始就決定,姐姐負責組裝、妹妹負責找零件,過程中兩個人完全沒有吵架耶!身為雙寶媽真的好欣慰啊!


順道一提的是,建議可以先將Smartivity盒內細小零件,全部裝在一個小盒子裡,不但方便小朋友尋找零件、方便拿取,更棒的是零件不容易弄丟,造成製作過程的不方便唷!

吃角子老虎機大約是1896年、由美國舊金山一位名叫查爾斯‧菲 (Charles Fey) 的德國裔機械師所發明的,利用拉桿來帶動內部齒輪運作。當小朋友壓下拉桿、快速彈回時,透過橡皮筋的「彈力恢復」,摩擦到拉霸機內部的齒輪,進而造成滾筒快速轉動,畫面便會呈現出三種相同或是不同的圖案。真的是令人不禁佩服,Smartivity幕後團隊的深度思考,將現實生活複雜的機械工藝,一步一步解構、研究,有系統地轉化成兒童就能輕鬆理解、容易操作的益智教具。


生活無處不是數學。CC和小H在拼裝Smartivity過程中,同時運用到了計數、丈量、加減、方向、幾何、形狀、對稱等數學概念。例如:我們現在需要幾條橡皮筋?機檯左右兩邊的木板形狀有對稱嗎?一大一小零件哪一個才是對的?這邊要裝圓形還是八邊形?等。全方位挑戰孩童的數學建構能力,展現出印度人在數學方面喜歡「玩中學、學中玩」的求知精神。


想要分享一點,Smartivity我覺得很棒部分在於訓練孩子的「自我修正能力」。成功就是要不斷地在錯誤中學習、探索和修正。有時候孩子會因為零件前、後、左、右的方向拼錯,導致製作過程中途卡關。這個時候,我們可以鼓勵孩子,回頭去一步一步推算,前幾步驟做了哪些動作,用溫和的態度幫助他們分析、思考,培養不怕挫折、勇於挑戰的心態,未來才有能力面對社會的各種困難。


現在,我們的組裝要進入最後階段:裝上Smartivity所附的三種紙卡,不同的紙卡有不同的對應玩法,小朋友可以任選一種,就可以開始玩吃角子老虎囉!:)


《轉轉吃角子老虎桌遊三合一》主要玩法有三種,分別是動物大富翁 (Monopoly)、剪刀石頭布 (Rock, Paper and Scissors)、以及板球計分比賽 (Cricket),所對應的數學概念各有不同之處。


第一種玩法動物大富翁,目標主要是學習1-10加減法。小朋友只要輪流壓下拉霸,機檯便會出現各種動物可以走的步數,有加法、有減法,看哪一位玩家能先幫助最多的動物抵達終點,即獲得勝利!另外,我發現到,動物大富翁還可以讓孩子練習英文,瞭解前進、後退、暫停等英文遊戲用語呢!



值得一提的是,《轉轉吃角子老虎桌遊三合一》這款說明書的內容相當用心,非常詳細地介紹數學「機率問題」,還有搭配紙本練習題,讓孩子認識必然 (certain)、有可能 (likely)、不太可能 (less likely)、完全不可能 (impossible) 等概念,虛實結合,讓小朋友能夠將數學與生活並行應用。非常推薦家長仔細閱讀,一窺印度人數學的學習妙法

第二種玩法剪刀石頭布,目標主要是學習機率問題。小朋友同樣按下拉霸,比比看誰贏的次數多!建議至少比三回合,才能決定勝負唷!想多分享的是,剪刀石頭布遊戲,和數學的「非遞移性」 (intranstivity) 具有密切關係,有興趣的朋友不妨可以上網查詢一下。


第三種玩法板球計分比賽,目標是學習進位加法。第一位小朋友先連續按下拉霸12次,然後把12次的分數記錄下來,接著換第二位小朋友,同樣拉霸12次,比較第一位和第二位誰的總分比較高,就是贏家!須注意的是,如果12輪之間有遇到「停止」(stop)標示,玩家就必須要停止拉霸。最多可以加到72分 (6x12次),學習雙位數的進位加法唷!



【影片分享:印度理工學院Smartivity兒童創客自造機 (吃角子老虎桌遊三合一)】


2. STEM Formers《轉轉機器人賽車二合一》

★ 學習目標:拋射物概念(Projectile)、齒輪概念(Gear Mechanism)、彈力科學(Elasticity)、發條機制(Wind-up Mechanism)、實作能力(Practical Abilities)、認知技巧(Cognitive Skills)、運動技能(Motor Skills)。

★ 組裝時間:約1-2小時

★ 零件數量:81片

★ 零件種類:2片高品質的工程木 (可自行創意塗色)、無毒橡皮筋、接合零件、4個輪子、詳細圖解組裝說明書。


【《轉轉機器人賽車二合一》教學影片觀看】

市面上汽車或機器人的玩具很多,但孩子知道這些成品是如何製作出來的嗎?Smartivity新推出的《轉轉機器人賽車二合一》,同樣一套零件,既能組裝成賽車又能變身為機器人,就好像電影變形金剛(Transformers)一樣呢!更棒的是,這款應用了「彈力科學」,能延伸出各種單人或多人的競速遊戲,激發孩子勇於挑戰、超越自己的冒險精神


針對5-6歲幼童所設計的《轉轉機器人賽車二合一》,盒內零件不算多,讓中大班的小小孩,有能力獨立完成一件作品,建立他們的自信心。對五歲的CC來說,這款並不困難,幾乎能全程照著說明書自行操作,考驗著孩子的空間認知、手腦並用的能力。


首先,CC跟小H兩個人討論決定,要先作動力汽車。與其買現成的模型玩具,我更喜歡帶孩子玩DIY類型的動手教具,因為教育意義更濃厚,過程中能夠反映出兒童的特質與潛能,優點是什麼、弱點又是什麼,讓家長能夠即時回饋 (feedback),進而提升她們的整體綜合能力。


我們在打造模型車時,3歲小H負責擔任CC姊姊的小助手,兩個人同心協力,培養團隊合作的精神。Smartivity模型的裁割非常細膩,尤其是形狀邊緣、轉角的部分,即使是3歲小H也能輕鬆用小手指將模型片按壓出來,不需要額外使用剪刀或刀片,無論對家長還是孩子來說,都是非常安全又方便的選擇。


彈力」(elastic force) 是《轉轉機器人賽車二合一》的核心重點,當孩子拉扯橡皮筋、再放手時,橡皮筋會恢復成原本的的形狀。用更學術點的語言來說,就是當物體發生形狀改變時,依然能夠恢復成原本形狀的特性。有趣的是,當CC使用勾針套橡皮筋時候,竟然自己意外發現到,這款的勾針比其他款式的短,更適合5-6歲的幼童拿握,操作起來更得心應手。真的蠻佩服她的觀察力呢!

我始終相信一句話:「沒有無意的成功,只有刻意的練習。」許多Smartivity的DIY教具均會運到進階齒輪原理的「棘輪」(rachet) 概念,這是一種防止傳動機構逆轉的機械結構。由於CC已經玩過Smartivity很多款,所以這次很輕鬆地就將棘輪裝置安裝在車體上,還會一邊組裝一邊教學,提醒媽媽要注意好齒輪之間的左右方向,才有辦法正確接合。


現在,我們要進入一個重要的步驟:機身的主體完成之後,接下來就要開始選擇要做賽車還是機器人!(這兩款所使用的主體都是一樣的,接下來會隨著零件配置不同,製作出不同的作品)由於CC跟小H決定要先做賽車,所以我們就將厚不織布材質的四個車輪組裝在車體上,我們的賽車作品就完成囉!

最後,再將發條「順時鐘」轉一轉,比賽誰的車子跑比較快呢?兩位小朋友聯手合作打造一台動力賽車,不但自信心更加倍,媽媽也更加肯定妳們的能力囉!真的好棒!:)



【影片分享:印度理工學院Smartivity兒童創客自造機 (賽車機器人二合一)】

以為只有這樣嗎?不!接下來賽車經過一個華麗的轉身,輕鬆就能瞬間變成機器人唷!Smartivity的說明書超級貼心,詳細說明了如何透過簡單的方式,拆解車輪和頂蓋,再將這些零件轉化為機器人的手臂與背部。《轉轉機器人賽車二合一》的高度趣味性與創造力,讓小女生也能愛上賽車和機器人,來一場精彩刺激的競速大賽吧!:)

3. Chain Reaction Colliding Dominoes《轉轉骨牌效應》

★ 學習目標:動量傳遞(Momentum Transfer)、骨牌效應(Domino Effect)、槓桿原理(Lever)、連鎖反應(Chain Reaction)、實作能力(Practical Abilities)、認知技巧(Cognitive Skills)、協調能力(Coordination)、分析技巧(Analytical Skills)。

★ 組裝時間:約3-8小時

★ 零件數量:249片

★ 零件種類:16片高品質的工程木 (可自行創意塗色)、無毒橡皮筋、接合零件、其他組裝零件、詳細圖解組裝說明書。


【《轉轉骨牌效應》遊戲影片觀看】

【《轉轉骨牌效應》教學影片觀看】


喜歡STEM教育的您,有聽過魯布·戈德堡裝置 (Rube Goldberg machine) 嗎?這是一種應用許多科學動力原理的機械組合,不但是世界名校以色列理工學院(Technion)最著名的國際高中挑戰賽主題,更考驗設計者對科學、工程、數學、科技、藝術等領域的熟悉度與創造性!在此背景下,印度理工學院Smartivity菁英團隊經過專業研發,將複雜的魯布·戈德堡裝置轉化成能夠輕鬆上手、無進入障礙的兒童科學教具《轉轉骨牌效應》,讓低年級孩子就能動手操作,全方位提升小朋友的問題解決能力


我個人強烈推薦這一款《轉轉骨牌效應》,盒內零件真的非常多、非常厚實,是工程木原件就高達249片,還附兩本紮實的說明書,重量幾乎是其他Smartivity款式的兩三倍。可以製作出來的成品更多達四種,包括:多米諾骨牌檯 (Domino Effect Zone)、打擊發射檯 (Strike Down Zone)、滾球遊戲檯 (Skeeball Zone)、以及保齡球遊戲檯 (Bowling Zone) 等。最棒的是,四種作品的玩法千變萬化,能夠分開玩、組合玩、單人玩、多人玩,滿足各式各樣的遊戲需求!

除此之外,《轉轉骨牌效應》還有許多特殊零件,是其他款Smartivity所沒有的。像是:厚度達0.9公分的工程木原件、可愛怪獸零件、各式各樣的彎曲軌道等。材質都非常堅固,耐受度高,對孩子來說也非常容易將零件擠壓出來,可以承受低年級小朋友尚未成熟的手肌使用方式。

由於《轉轉骨牌效應》的機關相當豐富,所以製作過程需要好幾個小時,能夠遊戲的時間很長,是一款相當耐玩的組合。以我們家為例,這一款我跟CC總共花了近8小時才完成(過程包括:親子閒聊、研究討論、資料查詢、錯誤修正等)。因此,建議家長不妨帶著孩子以「一天一作品」或是「一周一作品」的單位去規劃,在時間充裕的情況下,讓親子互動的過程更加深入,充滿更多趣味與思考

首先,我們先來打造多米諾骨牌檯 (Domino Effect Zone) 囉!多米諾骨牌是一個很經典的物理和數學實驗,影響骨牌倒下速度的因素很多,包括:骨牌之間的距離、骨牌擺放的順序、滾珠的重量、軌道的斜度、平台的材質等。對大班的CC來說,這一款的製作過程並不困難,完全能夠透過說明書的解釋,用自己的雙手輕鬆打造一座多米諾骨牌檯呢!:)

帶著孩子做中學,其中能獲得的一個好處是,從過程中發現他們的個別特質、興趣和潛力。這幾年看著CC的成長,我發現她對機械工程充滿著興趣,不但越做越順手,甚至能夠猜到下一個步驟是什麼,而不需要看說明書。像是螺旋軌道的製作,CC就是自己推測到,要將軌道一條一條卡在兩側的柱子凹槽裡(比說明書至少快了五個步驟),連我也非常驚訝,她的推理能力又昇華到另一個階段,思考能力又更上一層樓。

雖然不太確定興趣是天生氣質還是後天影響,但我相信,從小讓孩子接觸各式各樣的教具,對他們的能力絕對有一定程度的強化、進而提升對相關領域的熱情。Smartivity這一套教具,能讓孩子在輕鬆愉悅的氛圍下,不知不覺地運用到全方位技能,像是:精細動作、手眼協調、空間認知、細節觀察、數學量測、抽象思考、除錯概念等,CC玩得時候還一邊動手操作、一邊快樂唱歌呢!多米諾骨牌檯就這樣完成啦!

第二,我們要來建造打擊發射檯 (Strike Down Zone),這個跟STEM教育裡知名工程活動的「投石器」(catapult) 很類似,主要是「槓桿原理」(principle of leverage) 以及「能量守恆」(energy conversion) 的科學應用,目標是看哪一位玩家能將物體 (例如:彈珠、毛球、乒乓球等) 拋的最遠或最準。想補充一點的是,建議小朋友玩的時候,可以將所有的工程木板攤開來,這樣比較容易觀察、找零件的速度更快。

打擊發射檯完成之後,我們第三步,要來製作滾球遊戲檯 (Skeeball Zone) 囉!如果小朋友有去遊樂場玩過,相信對滾球遊戲檯應該不陌生,這是美國相當盛行的街機遊戲。Smartivity非常厲害的是,把日常需要插電的遊戲檯,改造成小朋友可以動手操作、100%不插電、又能同步學習數理的科學玩具,處處可見研發團隊的教育熱忱以及專業素養

透過製作滾球遊戲檯,孩子能夠從中觀察到槓桿原理的施力點、抗力點、支點之間的關係。另外,裝置之間擺放位置的遠近、跳檯的傾斜角度、跳台傾斜的角度,都會影響到拋擲彈珠的遠近。小朋友還可以來一場投擲大賽,看看誰發將彈珠發射的最高、發射的最準,很適合全家大小、新年過節來一場不插電的滾球遊戲,還可以順便練習計分呢!

最後,我們要來製作保齡球遊戲檯 (Bowling Zone) 囉!這個遊戲檯真的非常有意思,Smartivity將保齡球設計成可愛的怪獸圖案,激發小朋友去嘗試打倒目標物的決心!如何將五隻怪獸一次打倒?頗富趣味性的保齡球遊戲,結果將受到發射彈珠的力道、瞄準角度、手勢晃動、怪獸擺放位置等因素的影響,考驗著孩子的決心、耐力、問題解決能力

大功告成!!經過了8個小時的拼裝之後,我們終於將四大機檯完成啦!!呼,CC真的好有成就感,一直很得意地說:這些都是我自己完成的唷!媽媽我其實也覺得非常不可思議,記得半年前CC玩Smartivity還需要大人的輔助,這次竟然就能夠從頭到尾獨立組裝,小孩的成長速度真是快得驚人


打擊發射檯還可以搭配盒內附的橘色加厚泡棉積木,玩射擊遊戲,看誰射的高、射的準,直接命中高塔,將所有積木一次擊落!(積木也可以帶小朋友認識形狀,或是玩疊疊樂遊戲,玩法很多)

Smartvity將複雜的物理、數學和工程原理,像是:科學彈力、槓桿原理、發射角度、重力加速度等,轉化成簡單易懂、輕鬆上手的兒童科學玩具,落實玩中學、學中玩的真諦,令人不禁佩服印度人的專業度與創造力,也深深覺得現代的孩子很幸運,有機會能夠透過這一套教具,全方位地啟蒙問題解決所需要的各項能力,非常值得推薦。最後,附上我們玩《轉轉骨牌效應》的影片,孩子純真的笑容在遊戲過程中,嶄露無遺。:)


【影片分享:印度理工學院Smartivity兒童創客自造機 (骨牌效應 - 多米諾骨牌檯)】

【影片分享:印度理工學院Smartivity兒童創客自造機 (骨牌效應 - 保齡球機檯)】




資料來源:Smartivity

圖片來源:Smartivity & Yimono & Ryan Somma Machine Park


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