新冠肺炎疫情期间,大家都在家里宅,天天上网课,无论对学生还是家长来说,都已经渐渐从一件新鲜事儿,变得开始烦闷起来。对孩子而言,在没有正式开学之前,学校老师以线上授课的方式进行教学,虽然在一定程度上保障了基础课业的延续,但维度毕竟是单一的。这样的时间长了,孩子在其他方面,如动手、动脑、激发创造力、想象力等,都不免显得单薄。 无论是老师还是家长都应该想办法丰富学生的居家生活,同时又与开发学生的创新能力,研究能力相结合起来。

今天我们要跟大家分享一项在国外超火的STEM挑战活动——过山车工程设计挑战,这个活动同时也是STEM教学经典案例之一。

在我们江苏常州,有个闻名全国的中华恐龙园,在里面有超级多的好玩的游乐设施,全国各地的游客尤其是父母都要带孩子来玩一趟,除了有好玩的恐龙园体验及游乐设施外,里面有个4D过山车在全世界也只有三台,另外两台分别位于美国的六旗魔术山和日本的富士急乐园。其高度可以达到惊人的79米,它超长的1158米的轨道,都是其他过山车无法与之比肩的。很刺激,也很好玩,但敢去玩的人不多哈。可以在网上找个视频了解一下中华恐龙园这个4D过山车有多惊险吧!

太空工程师房子建造教程(介绍一个超级好玩的国外STEM项目)(1)

中华恐龙园4D过山车

01 宅家也能DIY

一提到“过山车”,容易让人联想到激动人心和充满乐趣,再也没有什么比亲自动手设计一款属于自己的过山车更过瘾的了。

家长作为孩子最好的老师,应该重视培养孩子科学研究能力,不妨尝试引领孩子动手一起来创作,一起挑战设计大人小孩都热爱的过山车!设计精美又好玩的过山车放在家里桌子上或房间很壮观的,也很好玩,可以尽情在家不用外出玩啦!

太空工程师房子建造教程(介绍一个超级好玩的国外STEM项目)(2)

图1 运用身边的材料做车道

自己制作过山车需要充分运用科学、物理、工程相关知识,体验不同形式能量的转换——这些都让“过山车工程设计挑战”成为国外青少年们最喜爱的STEM项目之一

太空工程师房子建造教程(介绍一个超级好玩的国外STEM项目)(3)

图2 过山车工程设计挑战

这一挑战包含了力与运动的相关标准,通过设计不同的结构获得相应的势能。孩子在制作过程中,很容易可以发现势能和动能的区别,也能学习到摩擦力、动量和重力之间的关系。

设计一个合格、美观、实用的过山车,需要足够的细致、耐心和审美,这对不同水平不同年龄段的孩子都具备足够的挑战。这个项目也很适合在室内一家大小协作完成,通过齐心协力动手完成挑战,充分体验寓教于乐的魅力。

太空工程师房子建造教程(介绍一个超级好玩的国外STEM项目)(4)

图3 这里的过山车,坐的不是人而是球

02 为什么孩子喜欢过山车挑战

让我们先来看一段影片:宅家就能做!纸筒纸盘DIY趣味过山车挑战

那么,你知道为什么这个挑战如此受欢迎?

· 简单而又易于操作。

· 材料可以重复使用

· 充满探究趣味,具备实验性

· 在玩中学习动量、加速度、势能和动能、向心力,而且可以在不断尝试

· 高度自由化,呈现方式都随你

无论是开始前的准备过程,还是结束后的清理工作,“简单好操作”这一点都是有必要的。准备工作是很耗时的!但是我们可以利用居家常见的材料就能满足需要,这样不仅可以让整个过程变得更加轻松愉悦,而且有的用的是废弃的如纸盒等还很环保哦。

在设计和制作过山车时,孩子们可以一遍又一遍地调整整个结构,最后达到更佳效果。这种简易、便于重复又充满学习乐趣的工作,能够帮助孩子积累更多的成就感。

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03 如何设计你的过山车

设计一个过山车,是一个引人入胜的设计挑战。

孩子可以在团队协作中,体验工程设计过程,并将科学主题与现实世界的应用联系起来。

作为一个STEM项目,这次的任务应该由孩子来主导,家长的角色更多是引导和协调者。您可以参考我们给出的项目框架,让孩子充分发挥想象力,设计和制作属于自己的过山车。

好了,我们准备好了,下面就让我们来制作一个过山车吧。

友情提供一些制作过程图解,以便大家参考制作哦:

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1.空调保温管做轨道(可用粗的吸管剖开),纸杯,双面胶,大小珠子或小球

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2.用盒子做架子,把轨道架好,就可以释放球了,杯子做回收器

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3.双层过山车轨道,用纸杯做各种架子

过山车工程设计制作要求:

一、适合年龄

从幼儿园到初中8年级

二、需要时长

60-90分钟

三、材料准备

· 8根雪糕棍

· 10张卡纸

· 4个纸盘

· 足量胶带

· 乒乓球或弹珠

· 塑料/纸杯

· 或其他你能想到的任何材料

四、任务要求

设计一个过山车,让小球能在上面移动并完成以下挑战:

【1级过山车规则】

小球自由前进30厘米,落入杯中,且不弹出来。

【2级过山车规则】

小球自由前进60厘米,期间至少经过1个大于90度的弯道,最终落入杯子里,且不弹出来。

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一种用其他材料制作的简易版过山车结构供大家参考


通过这样一个有趣的过山车DIY及玩的过程,孩子们对这个挑战普遍感到非常兴奋和投入。大多数情况下,他们将超越最初的设计限制,并通过许多迂回曲折的路径来构建更大的设计、维持更长的运动时间。

当孩子玩得尽兴时,您还可以鼓励他把完成的作品呈现给其他家庭成员观看,让孩子可以完整展示这次项目的过程,讲述自己设计、制作、试错、改进的经过,并将得体会分享给大家。这样的回顾、复述的过程,可以帮助他更好地理解和记忆。

设计和制作过山车的过程,充分体现了STEM教育理念。孩子在提出问题-准备阶段-阐述和制作-展示评价-拓展提升的项目过程中,通过解决问题,将各方面的技能和知识,学以致用

这么简单又有趣的小实验,是不是已经让你和娃跃跃欲试了呢~ 如此热门的项目,你们一定不会错过吧~还要带大家一起玩哦!

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