top of page
  • 作家相片NC

德式邏輯運算思維 | 日本腦神經學家推薦 | 瑞士Cuboro滾球積木 | 全球指定STEM教具



提到推理嚴謹、邏輯縝密的能力,應該非德國人莫屬了。根據德國數學暨邏輯學家弗里德里希·弗雷格 (Friedrich Frege) 的看法,德國人的數學、邏輯、哲學之所以舉世聞名,其中一個重要的原因,就是當地講究精確、細節、實證的教育系統與社會生活,使得德國人在問題解決與邏輯思考方面具有優勢。在這樣的文化背景下,德國人也原創發明出各式各樣的益智玩具,提升孩童的智能發展,例如:拼圖迷宮、邏輯拼板、木育玩具、齒輪機械等。其中,承襲德意志精神、來自於瑞士的Cuboro,整合了高級木材、立體空間、物理動態、路徑推理等多重教育理念,設計出一系列3D構面、玩法無限的正立方體積木,讓小朋友能夠透過動手觸摸、實驗、操作,習慣在錯誤中嘗試找到正確的解決方案。


【一、Cuboro滾球積木玩具歷史背景】

100%瑞士製造、其實Cuboro早在1976年已有原型,之後於1986年正式成立,創辦人是Matthias Etter,並於1994年於德國紐倫堡玩具展正式亮相。2001年後,Cuboro開始進軍日本與韓國,並獲得許多專業教育人士的參與,研發出更多的Cuboro教案,成為一款相當受歡迎的家庭策略型遊戲。這幾年裡,Cuboro在數學與物理領域的基礎上,持續開發了許多延伸組合。更重要的是,到了2017年時,在一位日本腦神經學家介紹關於最年輕的將棋棋士 - 藤井聰太時,就有提到他從小就是玩Cuboro,來訓練對戰棋局時的直觀力。現在,尤其在俄羅斯,有將近3000多所學校開始用Cuboro進行兒童運算思維的課程,可說是一套相當國際化的益智教具。




【影片分享:培養天才的玩具 - Cuboro 知名棋士藤井聰太20連勝】


補充一點是,根據我這陣子的研究,發現Cuboro的原版設計有點類似德國所發明的傳統益智教具 - 繩索遊戲,可以訓練小朋友的邏輯推理、空間辨識、策略思考等能力。這款遊戲後來被流傳到日本,改良成立體版的,由於日本與德國都是屬於比較嚴謹、重視紀律與精確的民族,所以對於這一類講求規律、崇尚邏輯的益智教具,都會比較有興趣。我想,或許這也是後來經過改良後的Cuboro滾球積木,之所以在日本如此熱燒、獲得當地人的高度喜愛的原因之一吧!(笑)





【二、Cuboro滾球積木玩具品項簡介】

經過多年的傳承與優化,Cuboro陸續獲得了1986年瑞士Complimenti Designpreis、1995年德國SPIELGUT好玩具獎、2003年美國Major FUN Award、2004年Goldenes Schaukelpferd 金搖馬獎等。現在,Cuboro共開發了四組基本款(Junior/16/32/50)、10組延伸組合(預計2023年6月新上市,Cubes/Speed/Tunnel/Kick/Duo/Trick/Pro/Magnet/Jump/Sub)、以及其他特殊組合等。整體來說,Cuboro適合4-5歲中班以上 (3-4歲小班可摸索,觀察正立方體邊角特徵),基本組16/32/50的「積木種類」是一樣的,差別僅在於「積木數量」。在挑選建議上,如同磁力片、木片、雪花積木等開放式玩具 (open-ended toys),零件越多,玩法越廣、變化就越多唷!


【影片分享:6歲徽徽看CUBORO 教案進行搭建】



以下針對我手上的Cuboro基本款32號做進一步介紹。在基本款32號裡,共有32塊5x5x5公分的正立方體積木、5顆彈珠 (由日本百年彈珠品牌所製造) 、1本說明書。其中,正立方體積木共有13種不同種類 (提醒:16/32/50號裡面的積木種類都是一樣的,只有數量差別),包括:

  1. 實心正方體積木 (無軌道+洞孔隧道)

  2. 單面直線軌道+雙孔直線隧道積木

  3. 雙面直線軌道+雙孔直線隧道積木

  4. 單面十字軌道+雙孔直線隧道積木

  5. 單面直角軌道+雙孔直線隧道積木 (左右貫穿)

  6. 單面直角軌道+雙孔直線隧道積木 (前後貫穿)

  7. 單面直角軌道+雙孔彎道隧道積木 (右彎)

  8. 單面直角軌道+雙孔彎道隧道積木 (左彎)

  9. 單面直線軌道+雙孔彎道隧道積木 (右彎)

  10. 單面直線軌道+雙孔彎道隧道積木 (左彎)

  11. 單面十字軌道+雙孔彎道隧道積木 (中央開口)

  12. 單面十字軌道+雙孔彎道隧道積木 (底部開口)

  13. 彈珠收納積木 (可容納五顆彈珠)


【三、Cuboro滾球積木玩具的STEM特色介紹】

老實說,我首次看到Cuboro滾球積木的時候,一直在思考Cuboro與市面軌道積木、木育積木有哪些不一樣,因為在玩具市場裡,軌道、自由落體、滾球、積木一直是小朋友的最愛,也是經常出現的主題。經過一陣子與CC徽徽遊戲、以及找各種書籍報告研究之後,發現Cuboro的3D構面、平面路徑、立體軌道的設計,結合了空間思維、程式演算、路徑迷宮、機器人學、工程圖學等,能夠從遊戲中開發孩童STEM領域的基礎知識與技能。加上每一塊都是簡單的立方體積木設計,讓小朋友能夠無限延伸、無限建構,自由創造出不同的軌道路徑與建築工程結構,將想像力推展到極致。


對國際教育非常關注的我,一直都很喜歡帶CC徽徽接觸最新趨勢的STEM玩教具。其中,Cuboro目前已經被許多國家正式納入到STEM課程中,自然也非常吸引我的目光。以下就簡單將我對於Cuboro滾球積木的特點與STEM教育結合的延伸想法,整理歸納如下,提供參考:


第一大特點:結合幼兒早期教育 (Early Education)

由瑞士通過FSC認證的山毛櫸所製造的Cuboro,經過為期一年自然風乾而成,木材的含水率低至2%-5%。每一塊積木均採用5x5x5公分設計,大顆粒好抓握,非常適合3-4歲以上的幼兒動手操作 (補充說明:由於Cuboro裡面有附彈珠,所以請家長務必注意,避免3歲以下孩童吞食)。根據我與孩子們實際操作的經驗,Cuboro在3-5歲小班與中班階段,偏向觸摸形體、觀察3D維度、認識連結方式等基礎概念;到了5-6歲中大班後,就可以開始進行創造路徑,透過想像力與空間力,打造出數百種不同的積木作品。如果能夠搭配情境設計就更好玩囉!


第二大特點:建立數學空間思維 (Math)

Cuboro與兒童數學教育有很密切的關係,因為透過實體教具來學習數學,一直是許多兒童數學教育家所提倡的,包括:蒙特梭利法創始人Maria Montessori、匈牙利數學家Zoltan Dienes、埃及數學家Caleb Gattegno等。首先,Cuboro積木本身就可以帶小朋友進行量測練習,包括:立方體的長、寬、高,加上動手操作時需要計算積木數量,讓孩子在遊戲中,就能理解最簡單的數字觀念,像是:數數、計算、大小、長度等。其次,Cuboro在幾何學方面,可以提供小朋友許多學習的概念,尤其是透過雙手觸摸,即使是3-4歲左右的孩童,也能感受到平面立體的差異、線條與角度的關係,建立3D立體空間的思維發展。


第三大特點:促進程式運算邏輯 (Technology)

運用邏輯思考和運算思維 (Computational Thinking) 來解決問題,是學習程式教育的重要目標,也是Cuboro可以提供孩子的不插電程式訓練。因為,孩童在建構路徑或設計迷宮時,會需要有足夠的邏輯力,才能有系統地、有順序地將每一塊軌道積木進行適當的排列。同理可推,小朋友在玩Cuboro時,對於軌道由上到下的運行規律,需要有一定的認識,相當考驗孩子的邏輯力、觀察力、計算力、統籌規劃能力等。值得一提的是,Cuboro本身就是一關又一關的問題解決過程,孩童必須在不斷嘗試、從錯誤中修正,與當前108課綱的科技素養教育緊密呼應


第四大特點:建立物理力學觀念 (Science)

「彈珠軌道設計」是Cuboro的動態學習的來源,也賦予這款玩具在物理科學方面的教學能力。小朋友從投下彈珠那一刻,當看到球體受到地心引力 (Gravity) 的影響、沿著軌道路徑進行移動時,就已經開始建立起重力與動力學的基礎觀念。過程中,有時候彈珠會因為積木的不完全連結、而導致卡道或是脫軌,孩子們在不斷修正作品完整度時,能夠認識摩擦力是如何影響球體的速度與運動軌跡。搭配Cuboro積木的多元設計,直線、彎道、斜坡等,讓中大班以上的孩童,能夠在遊戲中奠定物理科學的基本素養。


【影片分享:下方是CC自己設計的兩段式軌道,如果玩家力氣大一點,就可以跳躍中間洞孔、直接抵達終點;如果玩家使用的力氣小一點,彈珠就會滑落到第一個洞孔;過程中考驗孩子的抽象建構、系統性思維、並結合物理力學的遊戲概念】



第五大特點:奠定工程圖學基礎 (Engineering)

這個特點是比較少人提的,也是我前一陣子去逛臺北國際書展時,所獲得的知識啟發。其實Cuboro與工程圖學 (technical drawing) 有非常大的關係。工程圖學是一門應用科學,工程師需要清晰地在繪圖工具上,將形體的外觀、大小、尺寸、方向、比例進行精準的呈現,相當考驗幾何空間的能力。Cuboro作為一個正立方體的設計,能夠讓孩童在遊戲中,除了透過建構來探索不同物體的形狀與結構外,也能認識到平行、對稱、垂直、角度等基礎幾何概念。值得一提的是,Cuboro遊戲富有挑戰性,小朋友需要在不斷嘗試中找到正確解決方案,這樣的分析與問題解決能力,正好是身為一個工程師所需要的重要技能。


【影片分享:徽徽在用工程用方格紙,嘗試利用CUBORO積木進行繪圖,看起來像是平凡的幼兒繪畫遊戲,實際正在建立孩子數學幾何、空間量測、記數能力】



第六大特點:學習機器人自動化 (Technology)

最後,我想要提的是Cuboro在機器人自動化方面的學習。在機器人領域裡,工程師需要透過控制器與程式編碼,設定正確的指令來讓機器人完成不同的任務,比如:前後左右移動、到指定地點拿取物品、移除目標障礙物等各種問題。而在Cuboro滾球積木遊戲中,小朋友同樣需要透過縝密且具邏輯性的設計,搭建創造出所需要的迷宮作品,並讓彈珠能夠自動移動到正確位置、完成闖關,與機器人學的運動控制不謀而合。此外,Cuboro需要藉由設計軌道路徑,才能完成滾球抵達終點的目標,這就像機器人學一樣,需要透過規劃來讓機器人自動作業、順利執行任務。


【四、Cuboro滾球積木玩具的實際遊戲教學心法分享】

根據我與6歲徽徽、8歲CC共同進行Cuboro遊戲的經驗,發現這款玩具的挑戰性,比過去我們所接觸各種軌道玩具都來的高,原因有兩個:第一、每塊Cuboro正立方體積木,均是極簡設計,考驗孩子的辨識度與觀察力;第二、Cuboro可拆分成平面軌道與立體隧道兩種,若要能建構出「可行」的滾球方案,小朋友需要有一定程度的邏輯力、空間力、以及計算力。


在引導方面,如果是3-5歲中大班幼童的話,建議可以先從「積木分類」開始玩起,讓小朋友學習歸納、類比的能力。家長也可以進行一些親子提問,引導孩子觀察塊狀積木有哪些差異,比如:這兩塊積木軌道方向轉的一樣嗎?洞洞出來的高低是一樣的嗎?請問每塊積木洞孔開口的方向是一樣的嗎?請問軌道或洞孔要如何連結一起呢?等,以此類推。


值得一提的是,若是希望小小孩遊戲方便,家長也可以在積木上貼不同數字編號的圓形貼紙,將積木進行分類,這樣孩子看教案時,就能夠更輕鬆地進行遊戲。這樣,也有助於接下來的第二步驟,開始引導組裝軌道。


面對Cuboro這樣具有挑戰性的積木,建議家長可以先從「平面軌道」開始引導孩子,讓他們練習設計不同的路徑,比如:直線軌道、十字軌道、圓形軌道、U形軌道、W形軌道等。對稚齡孩童來說,這樣的玩法就很有趣,尤其是對喜歡交通工具或是動態遊戲的幼兒來說,家長也可以嘗試利用擬人化或是情境故事的方式來激發興趣,像是:滾球車車要回家囉!或是把彈珠設計成小紅帽要去找外婆的故事,讓孩子更有動力進行創意發想、學習問題解決的能力。


隨著孩子逐漸熟稔Cuboro的平面軌道玩法後,就可以朝向「立體建構」作品,開始學習內部圓孔隧道的連接方式了。如果一開始還沒有太多想法,建議可以直接上Cuboro官方網站觀看教案,裡面的圖像教學說明相當清楚,可以先從建構設計第一關進行挑戰,再慢慢往後進行延伸練習。玩到這邊,其實小朋友大致對Cuboro的玩法差不多熟悉了,也會想要開始自己創作出不同的作品唷!


【影片分享:8歲CC看CUBORO敎案進行搭建】


如果有興趣的話,Cuboro還有自己專屬的Facebook臉書社群 (凡跟每天都要一起玩STEM下單,即可憑訂單編號加入唷!)、以及第一個可以線上設計Cuboro工程圖的建構網站Cuboro Webkit,另外,Cuboro還會不定期舉辦積木創建錦標賽,有興趣一起飆滾球軌道的朋友一定要持續關注喔!


【五、Cuboro滾球積木玩具的整體結論與評價】

根據上面幾段的教學介紹與實作經驗,我們可以發現到,傳承德意志精神、在創意中講求規律與邏輯的Cuboro滾球積木,不但是一款名符其實的STEM教具,也是一款鍛鍊大腦運算的益智玩具。Cuboro精工細琢的軌道設計,展現出人類對理性、嚴謹、系統、科學性、實用性的追求,以及對推理演繹、邏輯歸納的重視。Cuboro在原本德式益智教具的基礎上,納入更多新時代的知識元素,像是:工程學、機器人學、電腦科學等,加上針對幼兒早期教育所做的適齡設計,讓孩子只要擁有一套教具,就能獲得無限延伸、無限創造的學習可能,也難怪能夠持續獲得日本、韓國、美國、俄羅斯等世界強權的教育系統青睞,因為,創造力就是國家競爭力。



​您可能也會喜歡:
bottom of page