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为期 6 周的工程课程

工程基础

通过六个动手挑战,了解工程师如何设计、制作、测试并改进解决方案。

年龄
2-5 年级
时长
6 节课
每节课
45-75 分钟
所需
纸和胶带

无需电脑、无需套件,也无需任何工程背景。

学生们在 Avanza STEM 工程工作坊上一起搭建结构

六个挑战。做出来、测试它、看它失败,再把它做得更好。

作品

六样你真的会亲手做出来的东西

每节课都以一件你能拿在手上、加重、推倒并重新做得更好的作品结束。全部用纸、纸板、胶带和绳子来做。

  • 用冰棒棍搭建、横跨两个支撑物的桥

    桥和塔:了解承重靠的是形状,而不是蛮力。

  • 学生在 Avanza STEM 搭建工作坊里测试自己动手做的桥

    用硬币和垫圈做承重测试,再重新设计弯曲变形的地方。

  • 一个手工搭的简易电路点亮了一个小灯泡

    只要搭建得当,就能动、能抬、能亮的机械和机构。

  1. 纸塔挑战

    像工程师一样思考

  2. 桥梁或平台承重挑战

    把它做得结实

  3. 纸板抓手或迷你起重机

    让它动起来

  4. 纸滑翔机或火星着陆器

    为飞行而设计

  5. 净水器、防洪屏障或产品再设计

    为人类和地球做工程

  6. 救援任务设计挑战

    工程结业挑战

学生会学到什么

工程是一种思维方式,而不是一门学科

学生像真正的工程师那样学习工程:接到一个挑战、画出方案、做出第一个版本、用真实测量来测试,再改进设计。每周围绕一个用便宜的日常材料(纸、纸板、胶带和绳子)完成的项目,以及一个重要的工程理念展开,从稳定性到简单机械再到飞行。课程以一个把一切结合起来的救援任务设计作为结业挑战。

6
动手作品
$0
专用设备
  • 说清工程师做些什么
  • 运用工程设计流程
  • 搭建并测试简单结构
  • 理解力、载荷和稳定性
  • 比较不同材料
  • 在失败之后改进设计
  • 在限制条件下解决问题
  • 完成一个工程设计结业挑战

路径

六节课,按顺序进行

每节课先讲一个工程理念,再在一件你亲手测试和改进的作品中加以运用。你的进度会保存在本设备上,无需账号。

已完成 0 / 6 课

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  1. 01

    像工程师一样思考

    学生用几张纸和一点胶带搭出尽可能高的塔,再重新设计让它更高更稳,从中认识工程设计流程。

    项目:
    纸塔挑战
    时间:
    45-60 分钟
    概念:
    工程设计流程, 稳定性, 原型, 重新设计
  2. 02

    把它做结实

    学生搭建一座小桥或一个平台,让它在不塌的前提下尽量多承重,从中理解为什么三角形和好的支撑能让结构变结实。

    项目:
    桥梁或平台承重挑战
    时间:
    50-60 分钟
    概念:
    结构, 荷载, 支撑, 三角形加固, 材料强度
  3. 03

    让它动起来

    学生制作一个纸板抓夹或迷你起重机,用杠杆和支点伸出去、抬起并移动一个小物件,从中探索简单机械。

    项目:
    纸板抓夹或迷你起重机
    时间:
    50-60 分钟
    概念:
    简单机械, 杠杆, 支点, 机械优势, 运动
  4. 04

    为飞行而设计

    学生制作一架纸滑翔机或一个用于跌落测试的火星着陆器,再测试重量和平衡如何改变它飞行或着陆的方式,从中研究飞行中的各种力。

    项目:
    纸滑翔机或火星着陆器
    时间:
    50-60 分钟
    概念:
    航空航天工程, 重力, 空气阻力, 平衡, 微小的改动
  5. 05

    为人和地球做工程

    学生设计一个净水器模型、一道防洪屏障,或对一件日常用品做再设计,在真实用户的需求与真实限制之间权衡,直面现实世界中的工程。

    项目:
    净水器、防洪屏障或产品再设计
    时间:
    50-60 分钟
    概念:
    为人而做的工程, 材料很重要, 限制条件, 取舍, 为用户而设计
  6. 结业

    终极工程挑战

    在这个总结性项目里,学生把课程中的一切,也就是结构、力、运动和测试,汇聚起来,设计一套能把补给包送过危险区域并完好送达的系统。

    项目:
    救援任务设计挑战
    时间:
    60-75 分钟
    概念:
    系统, 把想法组合起来, 限制条件与取舍, 迭代

方法

真正的工程师所用的循环

学生不追求第一次就完美。他们先做出可以测试的东西,找出哪里失败,再加以改进。这个循环会一直重复,直到设计满足挑战的要求。

1提问2构想3规划4制作5测试6改进
  1. 提问

    读懂挑战和它的规则。什么必须做到,什么是不允许做的?

  2. 构想

    想出几种不同的解决办法。工程师从不只从一个想法开始。

  3. 规划

    画出你的设计并标注各个部件。决定每个部件需要什么材料。

  4. 制作

    做出第一个版本,也就是原型。它不必完美,但必须能测试。

  5. 测试

    每次都做同样的公平测试,并记录实际发生了什么。

  6. 改进

    根据测试结果只改动一处,然后再测试一次。这就是再设计。

采购清单

手边要准备什么

所有材料都很常见、成本低。能凑齐多少就先凑多少,其余的慢慢补:没有哪节课会因为缺一样材料而无法进行。

基础用品

  • 纸板
  • 胶带
  • 剪刀
  • 尺子
  • 铅笔

搭建材料

  • 冰棒棍
  • 吸管
  • 卡片
  • 纸杯
  • 回形针

运动材料

  • 绳子
  • 橡皮筋
  • 工字钉
  • 可抬起的小物件

测试材料

  • 硬币
  • 垫圈
  • 书本
  • 卷尺
  • 小重物

可选材料

  • 咖啡滤纸
  • 棉球
  • 碎石
  • 沙子
  • 塑料蛋
  • 乒乓球

小提示

开始时不必备齐所有材料。每节课都提供替代方案。

写给大人

你不需要工程背景

带这门课最难的地方,是忍住自己动手去改设计的冲动。以下是让这些课程奏效的关键。

  • 让学生去测试不完美的设计。一个没通过测试的设计不是错误,而是用来改进它的信息。
  • 多提问,而不是替他们改。"你测试的时候发生了什么?"比直接给答案教得更多。
  • 每节课都以反思和再设计结束,让学生练习改进自己的作品。
  • 每节课都链接到一份可打印的学生练习单,以及一份含准备工作、安全提示和引导问题的家长与教师指南。

适合用在哪里

常见的搭建材料,无需电脑。它适合作为图书馆俱乐部、课后项目、课堂拓展,或周末在餐桌上进行的项目。

准备好动手做点东西了吗?

从纸塔挑战开始,按自己的节奏学完全部六节课。你的进度会保存在本设备上。