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承上篇 ：布拉格之三 廣場遇見"達文西"(上)~雜耍藝人表演實況篇，雜耍藝人用木頭(樹幹)沒有釘子也沒有上膠便搭起一座橋，並成功站在木橋上.......覺得這座橋的結構力學有趣，除了把過程錄下來，也打算回國內讓學生看，再帶學生操作。
Google許多關鍵字後才知道，原來它是達文西木橋。(當年達文西特展沒去看，後悔嚕!) 而且，更多的資料顯示：原來~台灣許多科教老師，例如謝迺岳老師與曾秋雲老師，早已在六七年前便已利用冰棒棍(或壓舌棒)設計成為科學活動了，甚至也能連結原住民族的架橋與編織！他們好厲害，怪不得，白老師便曾說：『世界上聰明的腦袋很多，你能想得到的，世界上早已有人想到！』查資料時，如果台灣的網站沒有，也常常可在國外的網站找到類似點子。誰能想出別人想不到的？除非是愛因斯坦那種天才。
相信相同的活動經由不同的老師詮釋引導，會產生各異的結果，且對師生而言都是成長與收穫，所以一定要試試看。於是，就在國三暑輔的某個星期五，我們便進行了搭木橋的活動。並感謝308的學生們當我的第一次。
為了讓活動流程更順一些，所以教學方法也隨時做調整，雖然在三個班進行的流程不太一樣，卻是越來越能掌握學生反應與表現。隔堂課再花一些時間做總結，加深他們的印象，包含如何組合木橋、如何調整拱度、如何增加結構穩定度…等。以下這篇文章的分享，是經過整理後的教學活動心得。
之一 架出如圖一樣的木橋
當天上午連做三個班，各一節課的時間，其實有些趕。課堂中先分享布拉格雜耍藝人的表演，再分組領材料，4~5人一組，每組15支木條。喜歡看到學生分工合作，所以準備長一點的木條，到附近五金行買了30根四尺長的木條(7元/根)。
每根鋸成四段，每段約1尺長，共120支。
一個班可以分成八組，每組15支木條。(18支也行。3支為一個小單位。)
第一關是做出木橋，只要能做出像圖一樣的木橋，就能繼續挑戰。
光看影片便要能做出，實在為難，於是在網路上找了資料，印了一張成品的圖片讓學生按圖索驥，上頭沒有做法，但看得出基本構型。 二張小圖是利用市售商品製作的木橋，參考自：達文西 木拱橋 - l19940918的創作 - 巴哈姆特 ；另一個有小朋友搭木橋的圖片則是來自卡文迪西老師達文西的橋 - 卡文迪西科學探索教室 - Yahoo!奇摩部落格，還特別對學生強調：『人家是國小學生，他們都能做到，更何況是各位國三的大哥哥大姐姐呢？』
雖然有圖片可以參考，但是也不好做。
(後來降低難度，則是由我事先搭好一座橋在旁邊讓他們觀察，就不附圖了。)
『看雜耍藝人做好像很簡單，可是自己操作卻覺得不容易。』
仔細觀察學生們的操作，有些組做得快，有些則慢。身為老師的我，則輪流到各組以引導的方式教學問答。此時，很明顯就能看出學生的思考與操作能力了。
最初，似乎一個人就行，後來則會發現其實需這個活動，非常需要團隊合作。
架橋考驗耐心與合作，每一個組員都很重要，有人擅於領導，有人則願意配合。
如果，全部都是配合型的組員也不好，因為沒有組長領導反而變成呆在那兒；若整組都是領導型的組員，因各自有意見，則可能變成吵架，各玩各的。
原先還擔心學生做不出，後來發現想太多。雖然每組的進度不一致，但~又何妨。操作過程中再放些背景音樂，氣氛更好了。初步成品千奇百怪，有些組做得很堅固，卻忽略了跨距與拱橋的弧度。
有些人做出特殊的交叉結構，也看到變成烤肉架式的木橋。
之二 搭木橋的方法
不少組都順利完成了木橋。
因為老師沒有加以指導（其實是那時候老師自己也不會啦），因此製作方法全部都是他們自己討論出的。
觀察幾組學生的製作過程，注意到他們是採用穿入的方式組合。
如下圖，先以五根木條為組合搭出如圖A的模樣，接著如圖B將一支木條以交叉結構的方式穿入，左右各二支如圖C。
一上一下交疊，基本型是井字，彼此互相疊合，而此結構穩固。交叉可以增加結構的緊密，以編織來說，也是如此呢！
完成了橋中央的部份，將著是要往二邊延伸。如下圖，下方搭上另一支木條(圖D中橘色木條)，再穿入另外二支固定(圖E中綠色木條)。
因為我們用的是扁型木條，所以用穿入的方式較容易。若是使用大圓木的雜耍藝人(請見上篇雜耍藝人表演實況篇影片)，他們搭橋的模式則略有不同。如下圖，他們是以四根木頭為基本組合，在其中一邊的橫桿上搭上二根木頭(如下圖藍色木頭)，將整組組合抬起，再將另一根木頭(下圖橘色)卡入。
在我們的活動中，以五根木條為基本構型的方式最容易，之後是橋面的延伸，便可依喜好，以方法一或方法二的方式進行。綜合二種延伸橋面方法如下：
之三 調整，做出最大的拱度。
過程中，雖然常發生倒塌事件，但是重來就好，甚至最後因為掌握訣竅，所以重搭速度變快了。還需要那張紙嗎？不必了，方法已經記在腦中了。
有些組很快完成，有些組則還在嘗試與摸索。這時，就出現了個別教學，給些新任務，例如學生做出的橋很扁，不像拱橋呀？請他們研究如何調整拱度與跨距，於是產生了活動的第二關：做出最大的拱度。 怎麼做？學生的做法有二種，有一類學生打掉重做，問他們為什麼？他們說重做比較快。還有一些學生在拋出問題後，立刻回答：
『只要把木條往裡面集中，就能變拱！』
反之，如何使跨距(橋的長度)增加？
把木條往外拉一拉就能展開！
問他們怎麼知道？原來是邊做邊調整，試出來的心得。
『老師，要做到多拱？』要多拱？我倒沒想過定出標準呢，隨口說道：『至少，頭可以穿過去吧！』
真可愛，學生立刻挑戰！
其中，在310，孟群還想挑戰是否能”全身通過”呢！結果如何？請見影片。
之四 如何在不改變橋距的情況下，提升拱度？
要讓”拱度”變大不難，但是”跨距”也跟著變小。在不影響跨距的情況下，有沒有可能使木橋的拱度增加呢？拋出這個問題給學生挑戰。以現有的材料，能做到嗎？
用二組的成品(一個是跨距大，一個是拱度高)共同比較，以引導方式請他們觀察。並思考：『為什麼，只要將木條往內集中便能增加拱度？』
答案並不難，關鍵在於木條的角度。
跨距大的木橋，木條間夾角小；而拱度大的木橋，木條間夾角大。
當我們將木條往內外移動時，其實就是調整它的角度，連帶也使橋的跨距跟著變短。好好觀察材料，我們使用的是扁型木條(寬1公分、高0.5公分)。
學生在操作上很自然的都利用木條扁的部份來搭木橋，這樣做的橋，有了跨距卻少了拱度。
如果將夾著的那根木條轉個90度，橋就拱起來了！
當夾著的木條由橫式轉成直式，便能將夾角放大。
之五 在二桌之間，搭起木橋。
拉二張桌子，盡可能的分開，宣布任務：『請將木橋架在二桌之間。』怎做呢？是選擇拆掉橋，到桌上重建？還是小心翼翼抬起，將橋移到桌子上？
308的學生多是在地板上排好，再以合作的方式，將橋移到”懸崖邊”。
達文西發明木橋，讓軍隊帶著圓木行進，遇到河就能快速搭橋…….他們是直接在河上搭橋？還是在平地搭好才移動過去的呢？學生在搭橋時是將中央先完成，再分別將左右二幅擴展。影片中雜耍藝人也是由中央做起，輪流在左右二邊將橋慢慢加大。達文西那個時空，如何從河中央先搭起？有巨大外星人相助嗎？『達文西的木橋，如果用於戰爭，該如何搭？』這些問題的”正確”答案我也不知道，只是拋出來思考激盪一下。學生認為可以先在空地架好再移過去。不過~先搭好再移過去，稍微一動就可能傾倒，會面臨木條溜下來橋垮的問題......
『除了前面採用的交叉排列外，不用釘子、繩子與膠水，還可以如何增加木橋結構的緊密度？』增加摩擦力。反應快的學生能答出這點。那麼~哪些方法可以增加摩擦力？木條的接觸面粗糙一些，改變摩擦係數，使最大靜摩擦力提高。或著是木條的重量可以重一點，加大正向力，同樣增加最大靜摩擦力。還有呢？
不能用加法(加膠加釘)，來試試減法。如果，在木條接觸的位置上事先做個凹槽，然後呢？便可以”卡”在一塊，做成卡榫，木橋結構的穩定度便能提升。達文西木橋之所以穩固，便是由於『橋身具有重量，加上環環相扣使它們可自身連接在一起。堆疊得越緊密，就會變得越穩固。』甚至，整個橋面均勻佈滿交叉結構的木條，團結力量大，橋~更穩固了。
這種交叉式的木拱橋被稱為達文西木拱橋(是達文西的發明之一)，但是早在中國宋朝，便懂得利用交叉結構的方式做成木拱橋。在台中市的自然科學博物館中國科學廳便有一座"虹橋"，也能配合導覽活動親自搭建一座木橋模型。關於科博館的木橋，找到一個介紹詳細的網頁，請參考：在台中科博館搭木橋(99.1.30) @ 媽媽的另一扇窗 :: 痞客邦 PIXNET ::有清楚的搭橋DIY過程喔。
串起二張桌子間的是"有形的橋"，而人與人之間，則是透過活動小組的合作、默契來串起呢！
分類：創意教學與科學活動 2011/08/02 12:32
