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英國劍橋大學推薦 | 香港理工設計合作 | 4M迪士尼聯名STEAM玩具系列 | 知識遊戲化 | 快樂玩中學


喜歡STEAM教育的朋友,應該絕大部分都有聽過4M創意教育玩具這個品牌。成立於1990's年代、來自香港的4M,很早就在科學 (Science)、科技 (Technology)、工程 (Engineering)、數學 (Math) 各領域的玩教具深耕,具備20多年的豐富開發經驗。除了擁有強大的STEAM教具設計能量外,更於2006年開始與海外知名學府展開一系列的研發合作,包括:2006年與英國密德薩斯大學 (Middlesex University) 共同推出機械工程玩具系列、2015年科學玩具系列均榮獲「劍橋科學節」(Science Festival) 認可、甚至出展於倫敦科學博物館與英國自然歷史博物館等,深受喜歡自學動手做的歐美家庭歡迎。另外,4M還有與香港理工大學設計學院持續合作,開發更多與最新議題相關的STEAM玩教具,像是:環境永續、藝術美學、再生能源等。對於喜歡STEAM教育的親子家庭來說,絕對是不可錯過的優質學習體驗。


由於4M具備強大的STEAM教具開發能量,近期連全球影視動畫龍頭迪士尼,也開始攜手與4M合作,創新了一系列以迪士尼暢銷動畫人物為主題的STEAM玩教具,除了經典的米老鼠系列外,還有冰雪奇緣、玩具總動員、蜘蛛人、復仇者聯盟等漫威英雄系列呢!學習領域橫跨:物理、化學、天文學、電子電機、機械工程、資訊工程、電腦科學等,將生硬的理工科目用趣味娛樂的方式串聯在一起,搭配讓小朋友好忙好快樂的動手作設計,即使是3歲以上的小班幼兒,也能感受到理工科技奧妙之處!最棒的是,這些應用都與日常生活息息相關,讓小朋友懂得舉一反三,非常好玩唷!一起來看看吧!


一、【科學領域 Science】

1. 米奇動畫走馬燈 (5歲以上,若有家長協助3歲以上可)

⊚ STEAM原理:物理 Physics、光學 Optics、視覺暫留 Persistence of Vision

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 可以多複印幾張空白的光碟紙,未來可以繼續遊戲使用;2. 由於空白光碟紙提供的格數僅有10個,故建議自行創作時,圖形宜簡單不複雜;3. 如果你的動畫包括數字或文字,記得圖案要顛倒畫、並根據反方向的順序設計;4. 在成人監督下,可以上網抓取卡通片段,列印出來後,依序貼在空白光碟紙上,會出現不同的動畫風貌唷!


說到迪士尼動畫,最知名的就是米老鼠 (Mickey Mouse) 囉!這隻穿著紅色短褲、黃色大鞋的黑色大爾老鼠,自1928年創立至今,可說是迪士尼的當家吉祥物。不過,喜歡看卡通的小朋友,你知道迪士尼卡通背後的製作原理是什麼嗎?對此,4M特別推出「米奇動畫走馬燈」(4M Disney Imagicademy Animation Studio) 光學玩具,重建最早迪士尼動畫的幕後工作原理。孩子們可以透過簡單的幻燈箱 (praxinoscope)、動畫光盤 (animation discs) 的DIY結合,就能在家自己做動畫,並獨特貼心搭配了燈泡設計,讓寶貝在夜晚也能觀看卡通唷!




【影片分享:4M米奇動畫走馬燈 Disney Imagicademy Animation Studio】


【影片分享:開箱實測 - 4M米奇動畫走馬燈】


4M的「米奇動畫走馬燈」製作非常簡單,大概4-5歲小中班以上的孩子就能動手打造。內容物包括:1個簡單幻燈箱、8片米奇圖案的動畫光盤紙、6片空白的動畫光盤紙 (附有格線,雙面均可自由創作,共設計出12組動畫)、以及1張英文說明書。即使不會英文的家長也無須擔心,只要看著說明書按圖索驥操作,就能輕鬆完成成品唷!值得一提的是,4M所提供的米奇圖案,許多是過去1920-30年代剛登上大螢幕的迪士尼黑白或彩色動畫,像是:米奇的蒸汽船威利號 (Steamboat Willie)、鏡中歷險記 (Through the Mirror) 等,有一種向經典致敬的味道,喜歡童趣的朋友,非常值得珍藏呢!



【影片分享:蒸汽船威利號 (Steamboat Willie)】


【影片分享:鏡中歷險記 (Through The Mirror)】


另外,4M的「米奇動畫走馬燈」還有幾個我覺得蠻不錯的設計:第一個是,它有附上六張空白的動畫光盤紙,一面畫10個有格線的框、一面是10個空白的框,小朋友可以自由創作12張不同的作品唷!第二個是,如果沒有想法要如何自己做動畫的話,說明書還有一些示範可以參考,像是:早期電動遊戲、早期電視字幕、或是卡通人物表情或動作等,提供孩子們無限的創意揮灑空間!英文說明書的內容非常豐富,相當值得閱讀,包括:動畫製作原理、教具使用建議、未來應用活動等,小小一個玩具隱藏著大大的奧妙,我跟孩子們都非常喜歡唷!有興趣了解科學原理的,也可以看一下大愛電視「生活裡的科學-視覺暫留」影片喔!



【影片分享:生活裡的科學 - 視覺暫留】


2. 冰雪奇緣萬花筒 (5歲以上,若有家長協助3歲以上可)


⊚ STEAM原理:物理 Physics、光學 Optics、光的反射 Reflection of Light

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 小朋友可以試看看,如果紙圓筒裡面僅放兩片鏡子,會出現什麼樣的變化;2. 記得放到置物盒的零件不要太滿,這樣能更清楚觀察對稱圖像的變化;3. 除了隨盒附贈的寶石與冰雪圖案外,寶貝們也可以試試看用家中的各種零件,放進萬花筒裡面,看看會有什麼變化,一起來啟蒙孩子的科學探究力!



還記得以前小學課本提到的三稜鏡 (Triangular Prism) 嗎?萬花筒是一種非常知名的光學玩具,利用光與鏡子的反射來成像,轉化出千變萬化的美麗花樣,現在4M把這款科學玩具應用在冰雪奇緣上面,真的是太有創意了!各種美麗的寶石與冰雪奇緣貼紙互相結合在一起,形成魔幻繽紛的對稱圖像,顏質爆表,小女生一定愛不釋手!




【影片分享:4M冰雪奇緣萬花筒 Disney Kaleidoscope - Frozen II】


4M冰雪奇緣萬花筒的內容物包括:1個紙圓筒、1組透明鏡頭、1組圓形紙片、3片鏡子、1個置物盒、3張冰雪奇緣包裝紙、各種飾品零件與冰雪奇緣小圖卡等。製作方法非常簡單,小朋友先挑自己喜歡的包裝紙圖案,黏在紙圓筒外觀後,接著將三片鏡子放進圓筒裡,最後在置物盒裡面放入喜歡的飾品或圖案,組裝在一起後就完成囉! 



萬花筒除了是一個科學玩具外,也是一個數學玩具。由三面玻璃鏡子組成、相交60度角的萬花筒,透過鏡子的重複反射,會出現許多對稱的圖案,構成一個美麗的六邊形。看看下面各種冰雪奇緣的美麗變化,喜歡Elsa的小女孩絕對愛心破表!



值得一提的是,說明書有特別補充萬花筒的歷史,是由1813年蘇格蘭科學家暨數學家David Brewster所發明的。1817年Brewster根據希臘文的kalos (英文意指beautiful,美麗的)、eidos (英文意指form,形狀)、scopos (英文意指viwer,觀察者) 這幾個字,正式將萬花筒命名為Kaleidoscope,並申請專利,並聲名大噪,並改良了攝影立體鏡、發明雙筒照相機等,被稱為現代實驗光學之父。如果對萬花筒科學原理有興趣的朋友,也可以參考下方由翰林出版社所推出的萬花筒介紹,幫助小朋友的科普知識大加分!


【影片分享:翰林國小自然與生活科技四下 - 萬花筒】


3. 復仇者聯盟3D影像遊戲 (8歲以上學原理,3歲以上動手做)

⊚ STEAM原理:物理 Physics、光學 Optics、全息投影 Hologram

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 全息影像的科學概念適合8歲以上的小學生了解原理,但3歲以上的幼兒是可以輕鬆勝任動手做的部分;2. 可以試著將梯形透明膠片擺放在手機螢幕上,也會產生同樣的投影效果;3. 全息投影的應用經常會出現在舞台或是魔術表演,像是知名的佩珀爾幻象 (Pepper's Ghost),會產生幽靈現身的效果,是一種有趣的光學錯覺技術。


家裡小男生喜歡復仇者聯盟嗎?在家也能自製小型投影機,滿足寶貝蒐集復仇者聯盟偶像公仔的快樂!4M採用最近非常夯的自製全息投影技術 (hologram),將其應用在「復仇者聯盟3D影像遊戲」裡面,無論是鋼鐵人史塔克 Iron Man、綠巨人浩克 Hulk、雷神索爾 Thor、黑寡婦 Black Widow、還是美國隊長 Captain America,通通直接用投影技術呈現出來,3D影像看起來立體又真實!尤其是夜晚中觀察3D立體影像更明顯,絕對讓喜歡漫威卡通的小男生愛不釋手!


【影片分享:4M復仇者聯盟3D影像遊戲 Avengers 3D Hologram Projector】


4M「復仇者聯盟3D影像遊戲」 操作非常簡單,內容物包括:1組電池底座、1個梯形投影膠片、1個透明蓋子、8張漫威系列人物圖紙、1組底架、1張貼紙等。只要將2顆AAA電池放進去、選擇自己喜歡的漫威人物圖紙,將電燈打開就可以開始進行投影囉!根據我們的實際使用經驗,將投影機放在黑暗處、人物影像更加明顯,而且影像的前後左右均有不同的面貌,真的很像一個立體公仔在掌心!加上投影燈的光線不會太明亮刺眼,很適合當作寶貝的小夜燈唷!有興趣的朋友,可以進一步參考下方由英國知名科技網紅Arun Maini的影音教學,在家也可以自己玩3D立體投影唷!




【影片分享:英國科技YouTuber創作者Arun Maini教你如何用智慧型手機來製作3D立體投影技術】


二、【科技領域 Technology】

1. 復仇者聯盟智能金庫 (5歲以上動手組裝,需成人輔助) & 警報科技 & 神奇錄音機 & 智慧電路設計


⊚ STEAM原理:程式Coding、電機工程 Electronic Engineering、不插電程式教育 CS Unplugged、物理 Physics、電學 Electricity

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. Logiblocs是來自英國的電子積木玩具,透過實體動手操作,讓孩子認識到科技普遍應用在日常生活,比如說:紅綠燈、智慧電冰箱、自動照明燈等;2. 蘋果電腦的共同創辦人賈伯斯,第一次接觸到程式教育是在青少年時期;3. 2009年瑞典程式設計師Markus Persson首次創造出第一版的Minecraft;4. 如果電子積木沒有發出聲音,可以檢查是否積木有接好、電池有放好、以及其他零件的位置是否正確。



這款一定要帶、一定要帶、一定要帶!4M旗下STEAM玩教具,最受歡迎的產品之一,就是智能系列,包括:智能語音金庫 (Smart Talking Bank)、警報科技 (Alarm Tech)、間諜科技 (Spy Tech) 等,曾經榮獲2018年紅點設計大賞 (Reddot Design Award, Best of the Best 2018) 呢!小朋友能夠在動手組裝的過程裡,不但能認識到電子設備在生活自動化的重要應用,例如:防盜警鈴、人工語音、錄音裝置、智能偵測等,還可以透過電子積木的組裝,來訓練邏輯思維,在家也能玩不插電程式遊戲唷!現在,4M再度把智能系列應用在迪士尼動畫主題上,設計成「復仇者聯盟智能金庫」,讓小小孩瞬間化身成漫威英雄,一起來守護家園、打擊犯罪,遊戲中也能認識生活科技!


【影片分享:4M復仇者聯盟智能金庫 Avengers Smart Talking Bank】


Logiblocs電子積木的淵源值得介紹。最早是起源於英國的教育積木,自從1996年在倫敦哈洛德百貨公司推出 後,至今已經銷售超過500萬塊,至今在英國已經有4000多所學校選擇Logiblocs作為課堂指定教材唷!簡單容易辨識的電子積木,操作直覺簡單,只要五歲以上具備一定的邏輯概念,就可以進行操作,無須擁有電子電機或是材料工程等相關前導知識,非常推薦!


「復仇者聯盟智能金庫」則是Logicblocs的延伸應用,也是所有4M迪士尼系列製作比較複雜的,但變化最多的一款!內容物包括:製作銀行金庫的各種零件、螺絲、彈簧、導電片、漫威圖卡紙、貼紙、以及最重要的5塊邏輯積木 (logiblocks)。這五塊邏輯積木需要進一步介紹,包括:傳導積木 (circuit blocs)、動力源積木 (power base)、NOT積木 (NOT bloc)、錄音積木 (recorder) 、蜂鳴積木 (bleeper) 等,零件簡單數量少,功能變化超級多,可以玩超過10種以上的科技遊戲唷!值得一提的是,4M還有推出其他幾款邏輯積木系列,裡面的積木種類各有增減,像是:按鈕積木 (button)、感光積木 (light sensor)、紅燈積木 (red LED) 等,均可延伸出各種不同的科技應用,家長可以根據小朋友的興趣與喜好,去做不同的選擇唷!





【影片分享:4M邏輯電子積木玩具介紹 Logiblocs】


現在來分享我們親子共玩「復仇者聯盟智能金庫」實際經驗囉!首先,在使用年紀上,電子積木的組裝大約4歲中班可以,操作算蠻容易的,不過這款比較困難的地方,會在於金庫玩具的組裝,因為過程中有許多螺絲需要鎖在深處、或是雙手同時扶著不同的零件進行組裝,考驗精細動作與肌肉力量,連媽媽我本人都要花一些力氣才能完成呢!不過,金庫組好之後,電子積木的操作就很簡單,看圖操作就能瞭解唷!基本玩法如下面五種:





(1) 智能語音銀行 Smart Talking Bank:

玩法:利用傳導積木的線圈 (ring) 導電功能,先用雙手 (導電體) 按住線圈開始進行錄音說「謝謝」或Thank you,接著將兩個線圈分別套進存錢筒入口處的兩條彈簧裡。當小朋友投進硬幣時,會將彈簧間的電流通過串一起、進而啟動錄音機木的語音播放功能,就變成一個只要存錢 (提醒記得要用硬幣,紙鈔無法當導電體)、就會說謝謝的存錢筒囉!


【影片分享:4M復仇者聯盟智能金庫 - 智能語音銀行】


(2) 警報器 Burglar Alarm:

玩法:先利用錄音積木錄音說「非法入侵」或Intruder Detected,接著,在金庫內部套入兩條彈簧,並將傳導積木的線圈 (ring) 套入。未來只要有人未經你同意,偷偷私下將金庫打開時,金庫就會偵測到非法入侵,立即發出警示的語音喔!





【影片分享:4M復仇者聯盟智能金庫 - 警報器】


(3) 金幣守護者 Coin Protector:

玩法:建立一個系統,當錢幣被拿走時,會發出警示語音。記得先用錄音積木錄音「把我放回來」或是Put me back。



【影片分享:4M復仇者聯盟智能金庫 - 金幣守護者】


(4) 銀行警衛 Bank Guard:

玩法:建立一個系統,當竊盜犯直接想把整個金庫搬走時,金庫會直接發出警示語音。





【影片分享:4M復仇者聯盟智能金庫 - 銀行警衛】


(5) 鋁箔保全 Foil Safeguard:

玩法:金庫保安大升級!直接用鋁箔紙剪成條狀,綁在線圈的兩端當作金庫的封口,只要有人未經同意,敢用剪刀將鋁箔紙剪開,警鈴就會逼逼作響唷!






【影片分享:4M復仇者聯盟智能金庫 - 鋁箔保全】


除了上述五種基本玩法外,「復仇者聯盟智能金庫」還有其他九種以上的玩法唷!比如說:偵測金屬 (認識到生活哪些物質是導電體Electrical Conductor、哪些是絕緣體insulator) 、自製測謊機 (模仿警局辦案)、尖叫的香蕉 (香蕉也可以導電!)、巧克力守衛者、錢幣守衛、滿水警示器 (水也可以導電!)、自製土壤溼度計 (這個超棒的!智慧農業的小型熱身!) 等,應用場景非常廣泛,原來我們日常生活中多麼仰賴科技!


【影片分享:4M復仇者聯盟智能金庫 - 水實驗】


2. 冰雪奇緣編碼迷宮遊戲組 & 復仇者聯盟編碼迷宮遊戲組 (3歲以上,兩組概念類似,端看小朋友喜歡哪一位動漫電影來挑選喔!)


⊚ STEAM原理:科技 Technology、電腦科學 Computer Science、程式編碼 Coding、方向 direction、指令 command、邏輯推理 Logical Thinking、運算思維 Computational Thinking

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 本系列3歲以上可使用,無須識字、無須閱讀,幼兒就可以透過直接式的編程感應卡片,來設計路徑指令;2. 不插電程式教具,不需要使用螢幕就可以培養運算思惟 computational thinking;3. 運用特殊的snap-to-code技術,讓主機板可以讀取實體卡片,設計指令讓艾沙人偶到達終點;4. 小朋友可透過迷宮遊戲,認識上下左右等位置方向,提升空間認知。




邀請小女孩最喜歡的艾莎公主來教程式編碼的概念,光聽就讓人覺得興奮,這款一定要帶、一定要帶啊!4M推出的這款「冰雪奇緣編碼迷宮遊戲組」,將編碼遊戲打造程小女孩喜歡的冰雪奇緣場景,讓小朋友帶著艾莎公主一起去找心愛的安娜、熱心的阿克、搞笑的雪寶、還有可愛的小斯馴鹿喔!只要3歲以上小班的寶貝,就可以試著上手不插電程式教育,學習最簡單的設定指令與方向,讓電腦科學的早期啟蒙簡單又好玩!



【影片分享:4M冰雪奇緣編碼迷宮遊戲組FrozenII Code A Maze】


「冰雪奇緣編碼迷宮遊戲組」的內容非常豐富,整體系列充滿夢幻感,寶貝一定會很愛唷!包括:1個編碼迷宮主機、4張迷宮底板 (分成初級/中級/高級/進階四種)、30張挑戰卡 (分成初級/中級/高級/進階四種)、30張編程卡(方向/開始/清除/ABCD位置)、12個角色人物與樹木紙卡、1個艾莎立體人偶 (可移動)、5個小底座、1張卡架、1個收納袋、1本說明書。其中,我覺得收納袋的設計非常好,平常小朋友不使用的時候,卡片可以安心做收納,不擔心丟三落四的,對孩子來說也很有專屬感,非常貼心的點子呢!


【圖片說明:以下是30張挑戰卡內容,我們將部分題庫遮蔽,尊重智慧財產權喔!】




這處迷宮編碼遊戲玩法非常簡單,目標就是訓練孩子設計最短路徑 (shortest path) 的能力。遊戲共分成四種程度:初級 Easy、中級 Medium、高級 High、進階 Advanced等。帶小朋友玩的時候,先將初級底板放在編碼迷宮主機上,接著從初級挑戰卡第一關開始,試著帶艾莎人偶從A點走到B點。家長可以先著小朋友嘗試規劃路徑方向,用編程卡來做方向的排列。每一張編程卡的背面均有條碼,只要將編程卡片放到主機的讀卡機上,主機就會接受感應,自動設定路徑囉!值得一提的是,有時候路徑不一定只有一個答案,可以活化小朋友創意思考,未來生活方面也能想到更多解決問題的方式唷!




【實測開箱:4M冰雪奇緣編碼迷宮遊戲組】


整體來說,這一款「冰雪奇緣編碼迷宮遊戲組」遊戲方式蠻簡單的,大概就是學習設計指令、方向、最短路徑的概念,算是非常早期的電腦科學啟蒙。對於希望維護小小孩視力、從小建立寶貝程式編碼前導知識的家長來說,是一款還不錯的選擇。不過,這款我覺得有一個小缺點,就是在進行左轉、右轉方向的時候,並不是採兩階段式的指令。比如說,以初級第3關來說,更加精確的排序方法應該是從A點出發,接著設定↑ ↑ → ↑ ↑ ←↑ ↑ ←↑方向指令,最後抵達到終點D。相較之下,以前討論過的博特力比較偏專業的編碼方式,4M迪士尼迷宮編碼的遊戲意義較高,但如果家裡小朋友喜歡動漫人物的話,也是可以玩玩看,在有興趣的基礎上,提升孩子的邏輯推理能力唷!


【圖片說明:下面兩張圖片是初級第三關的迷宮路徑。第一張照片是冰雪奇緣迷宮所提供的路徑玩法,第二張照片是實際在程式教育上真正的路徑設計方式】




三、【工程領域 Engineering】

1. 復仇者聯盟鋼鐵人液壓手臂 (8歲小學生以上)


⊚ STEAM原理:液壓機械 Hydraulic Machinery、科學 Science、力學 mechanics、帕斯卡原理 Pascal's Principles

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 本教具與工程科學方面的液壓學 (hydraulics) 相關;2. 液壓系統是利用液體流動所產生的動能 kinetic energy,來連動機械手臂的操作;3. 液壓系統也同樣應用在美國太空總署 (NASA) 的國際太空站幫浦,以及園藝澆水膠管上面;4. 人類科技史上第一次應用液壓系統的液體是水。


無論你喜不喜歡鋼鐵人,只要你想帶小朋友玩STEAM的,就一定要玩這款液壓手臂!利用17世紀法國數學物理學家Blaise Pascal所發現的帕斯卡原理 (Pascal's Principles),在機器手臂連結四條不同的管線、注入清水,形成一個液壓系統。小朋友只要操作把手handle,就能藉由控制水的流體壓力、來驅動手臂的運動方向,包括:上、下、左、右,還能隔空取物呢!非常有意思,一定要帶孩子試試看!


【影片分享:4M復仇者聯盟鋼鐵人液壓手臂 Mega Hydraulic Arm】


4M「復仇者聯盟的液壓手臂」,零件數量頗多,建議家長可以先拿一個小盒子,將鬆散的零件裝進盒子裡避免遺失唷!另外,我自己是有準備一把之前帶小朋友玩零件組裝的剪刀,方便孩子將零件拆解出來,不過其實用手扳也是可以的唷!基本上這一款的組裝過程,我覺得對小學生來說並不會太難,只要看著說明書,八歲小學的CC可以從頭到尾自己組裝完畢的呢!不過,螺絲會需要比較用力才能拴緊,還是需要家長從旁輔助,才能將螺絲固定在正確的位置唷!



經常帶小朋友動手做,可以從小訓練自己發現問題、察覺錯誤、思考解決辦法、以及彈性調整與自我修正的能力。以CC玩液壓手臂為例,她其實不是一開始就成功完成作品的,中間也有遇到管線位置接錯、零件上下顛倒、機器手臂不能順利運轉的問題。這個有點像蒙特梭利教育裡的「錯誤控制」(control of error) 的概念,小朋友在遊戲的過程中,當他發現到玩具無法正確地使用時,就會開始留意到自己可能哪裡有錯誤,試著去尋找與發掘,在過程中慢慢肯定自我,肯定個人價值、並更有自信心。



【影片分享:4M復仇者聯盟鋼鐵人液壓手臂】


「復仇者聯盟的液壓手臂」的有四種運作模式:第一、開關爪子 opens and closes the claw;第二、控制中央手臂 controls the height of the arm's middle frame;第三、控制手臂高度 controls the height of the claw frame;第四、控制手臂左右 controls the arm's rotation from side to side. 利用帕斯卡原理 (Pascal's Principles),對密閉容器中的液體施加壓力,壓力會不變並傳送到容器的各部分。以下圖為例,當施力到活塞A時,會使倉室B受到壓力,而倉室B所受到的壓力,會傳遞到管線C和倉室D,這也是液壓手臂背後的運作秘密。液壓系統在日常生活的應用非常多,比如說:夾娃娃機、千斤頂、挖土機等,小朋友在操作塑膠針筒與管線時,可以同時連結現實世界的知識,非常具有學習價值唷!


【圖片分享:帕斯卡原理 (Pascal's Principles),資料來源teachergeek】




補充說明一下,關於液壓系統的教學相當豐富,根據臺灣體制內課綱,大約是屬於國中以上的程度。不過,其實興趣和學習並沒有分什麼年紀,如果小朋友對科學、物理、生活機械很有興趣的話,小學生同樣也能掌握背後的原理與法則喔!有興趣的朋友,也可以參考大愛電視於2016年所錄製的生活裡的科學,裡面就有液壓手臂的進一步介紹。另外,我也找到一份來自美國TeacherGeek關於液壓系統的學習單,提供給想要進一步增能的孩子當作課後補充唷!http://www.teachergeek.org/fluid_power.pdf




【影片分享:大愛電視生活裡的科學 - 創意機械手臂】


2. 復仇者聯盟鋼鐵人機械手掌 (8歲小學生以上)


⊚ STEAM原理:機械工程 Mechanical Engineering、齒輪裝置 Gearing、槓桿原理 Lever Rules、科技編程 Programming

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 鋼鐵人機械手掌是一個可以編程的不插電教具唷!2. 機器人在舊時代的說法是Automaton (自動機器),是以發條裝置作為動力來源、使自己運作的機器,而非用電池;3. 第一台可以用來編程的工業機器是1728年法國人Jean-Baptiste Falcon所發明的織布機,利用卡片紙板來編織花紋圖案。關於織布機的進化史可點此看更多:https://pansci.asia/archives/187649



喜歡鋼鐵人的還有這一款4M「復仇者聯盟鋼鐵人機械手掌」!相較於另外一款鋼鐵人液壓手臂,機械手掌的組裝過程簡單很多,CC從頭到尾都是自己完成的,也不需要成人幫忙鎖螺絲唷!媽咪真的可以放著喝下午茶啦!「復仇者聯盟鋼鐵人機械手掌」是利用簡單機械的齒輪連動原理,帶動機械手敲擊出各種節拍和曲調,小朋友還可以藉由動手組裝,認識到機器人手臂與人體解剖學的構造,進而啟蒙早期機械工程與AI人工智慧的興趣,非常推薦唷!


【影片分享:4M復仇者聯盟鋼鐵人機械手掌 Motorised Robot Hand】


【開箱實測:4M復仇者聯盟鋼鐵人機械手掌】


「復仇者聯盟鋼鐵人機械手掌」運轉的驅動來源是電池,小朋友在動手組裝的過程中,會觀察到電力帶動齒輪的連動、以及齒輪背後的運轉方式,例如:正齒輪 (spur gears)、圓筒蝸輪 (worm gears)、一段齒輪與二段齒輪模組等。在教育小小孩的時候,不需要太學術理論,可以問一些簡單的問題啟蒙他們對簡單機械的興趣:第一、請你數數看,齒輪有幾顆小牙齒呢?不同大小的齒輪,請問它們的牙齒數量是一樣的嗎?第二、請你觀察看看,齒輪在轉動時,是往同方向轉還是反方向轉呢?第三、請問大齒輪轉一圈的時候,小齒輪會轉幾圈呢?有趣的是,最古老的齒輪是在中國山西省出土被發現的唷,大約在西元前400年至200年間就已經開始使用了呢!關於更多的齒輪補充,可以點這邊看更多喔:http://edpt.com.tw/big5/upfiles/shop/files/12.pdf





【圖片分享:齒輪的種類;資料來源小原齒車工業株式會社】


除了齒輪之外,機械手臂還有一點有趣的地方,就是它的運作模式類似音樂盒的結構。機械手臂附有16個塑膠片(peg),可以自由拼插在圓筒上面,當電源開關啟動時 ➜ 電流就會驅動內部的馬達進而帶動齒輪 ➜ 齒輪帶動圓筒 ➜ 圓筒上的塑膠片再利用槓桿原理、來帶動機械手指敲擊擺動。小朋友也可以自己在白紙上,就像創造程式編碼一樣,設計出不同的敲擊模式,非常有趣唷!「復仇者聯盟鋼鐵人機械手掌」的機械運作模式,跟音樂盒的內部機芯的結構設計類似,有興趣的朋友,也可以看看下方由美國伊利諾大學化學與生物分子工程(Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Illinois)教授Bill S. Hammack所分享的音樂盒大解密的影片,對Hammack教授有興趣的朋友,可以到他的官方網站「Engineer Guy」去進一步研究唷:https://engineerguy.com/



【影片分享:音樂盒大解密-美國伊利諾大學工程大師Bill Hammack解說】


四、【藝術領域 Art】

1. 玩具總動員石膏彩模 (3歲以上,請務必有成人在旁監督操作)


⊚ STEAM原理:化學 Chemistry、化學變化 Chemical changes (石膏粉加水調和凝結,石膏成分是CaSO4,溶於水裡形成鈣離子和硫酸根離子)、石膏模型製作、認識石膏雕像

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 石膏粉的主要成分是硫酸鈣 (calcium sulphate),使用時請務必有成人在旁邊顛督,避免誤食或接觸眼鼻;2. 石膏粉一旦加水,就會開始逐漸凝結變硬,請務必盡快將石膏漿倒入模具中;3. 家裡若有其他模具也可以嘗試製作石膏模唷!


外面一堂藝術課貴鬆鬆,那我們就在家自己玩吧!4M推出的「玩具總動員石膏彩模」教具,很適合3歲以上小朋友,可以帶小朋友自己在家做模型,內容物有:石膏粉、塑膠模型片、攪拌棒、彩繪顏料、畫筆、以及磁鐵條等。一次可以做五種可愛的玩具總動員卡通人物,小朋友能在塗鴉著色的過程中,認識紅黃藍三原色、綠橘紫二級色等概念,透過動手做中認識混色原理,印象更深刻!作品風乾完成後,背後貼上磁鐵條就可以吸附在冰箱上,隨時開冰箱時都能看到,當作寶貝幼兒時期的珍貴紀念唷!



「玩具總動員石膏彩模」操作方式非常簡單,先找一個容器、裡面放入60-80ml的清水、並將石膏粉加入其中攪拌均勻,然後灌入模具中,靜置約60分鐘左右 (若天氣比較溼冷請延長靜置時間唷!) 等模型完全乾了後,再反手將模型倒出來,就可以開始進行著色了唷!這邊有幾個操作上的實務小建議:第一個,將石膏灌入模具的時候,如果過程中有產生氣泡,記得要稍微用雙手將模具震動一下,把氣泡的空間擠掉,才能有完整的模型;第二個,模具倒出來的時候,請大人在旁邊協助,這樣作品完整度比較容易掌握唷!






操作非常簡單的石膏彩模藝術遊戲,背後也有滿滿的化學知識在裡面,有興趣進一步了解的朋友,可以參考Lis實驗室所製作的「自製石膏盔甲和小精靈」的影片,幫小朋友做進一步的知識延伸唷!


【影片分享:自製石膏盔甲和小精靈 from Lis實驗室】


五、【數學領域 Math】

1. 玩具總動員認知學習時鐘 (2.5歲以上可開始訓練生活作息)


⊚ STEAM原理:數學 Math、時間 Time

⊚ 說明書STEAM重點補充:1. 20張數字圖卡,可教育孩子自由切換12小時制或24小時制;2. 除了教具裡的9張日常活動卡之外,家長也可以帶小朋友自己用紙張或明信片小卡,畫出或寫出自己一天還需要做哪些事情,讓孩子慢慢學習時間規劃唷!


還記得小時候經常提到的胡迪警長 Sheriff Woody、巴斯光年 Buzz Lightyear、還有蛋頭先生 Mr. Potato Head嗎?於1995年上映的玩具總動員 (Toy Story),是許多大朋友的共同回憶,現在4M也將大螢幕的可愛人物搬到STEAM玩具來囉!最新推出的「玩具總動員認知學習時鐘」,特別適合喜歡迪士尼動畫的學齡前孩童,除了有時間教具、數字卡外,還有日常活動作息卡,非常適合2歲以上的小朋友,建立規律作息的概念,好習慣小小年紀就開始培養囉!


「玩具總動員認知學習時鐘」內容物包括:1個時鐘教具、20張時間數字卡、9張日常活動作息卡、1張卡片收納套等。家長可以根據說明書的指示,一步一步帶小朋友進行時間觀念的學習,比如說:認識1小時=60分鐘、時針與分針的差別、分針走一格等於5分鐘等。另外,也可以學習一些時間英文的說法,像是:1小時(full hours)、半小時(half hours)、15分鐘(quarters)、5分鐘(fives)等。不過,用過蠻多時鐘玩具的我,發現這款有一個小缺點,就是我們在轉動分針時、時針並不會同步移動,如果這點可以改進就更完美啦!


另外,「玩具總動員認知學習時鐘」還有幾個特殊的小巧思唷,像是:第一、20張數字小卡可以帶小朋友自由切換成12小時制或是24小時制,讓孩子了解不同的時間表達方式;第二、9張日常活動作息卡,都是很符合學齡前幼兒的活動,像是閱讀Reading、上學Go to School、讀書時間Time to Study、休閒時間Hobby Time、運動時間Exercise、洗澡時間Bath Time、睡覺時間Bedtime、玩音樂時間Play Music、刷牙時間Brush Teeth等,非常適合用來訓練孩子的生活規律,保持良好的作息;第三、貼心附上一個透明收納套,方便卡片的收納,不用擔心小朋友到處亂丟遺失唷!



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