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達文西木橋(下)~布拉格廣場遇見達文西(達文西木橋實做篇)

這篇文章是第一次在課堂上操作達文西木橋的經驗分享,經過整理後的教學活動心得。

此文完整連結 http://n.sfs.tw/11546

複製連結 達文西木橋(下)~布拉格廣場遇見達文西(達文西木橋實做篇)@zfangの科學小玩意
(文章歡迎轉載,務必尊重版權註明連結來源)
2017-07-30 18:58:34 最後編修
2017-07-30 18:49:06 By zfang
 

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

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訪客留言

鴿子
老師你的木橋教學好清楚易懂 @2019-02-02 21:43:34

zfangの科學小玩意
謝謝你的讚美~^^
2019-03-08 15:26:14

隨機好文

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