关于box的体能活动（机械工程创客营寒假来袭）

在经典动画《猫和老鼠》中，汤姆和杰瑞的比拼逗得我们捧腹大笑，但你有没有发现在《Design on Jerry》这一集中汤姆为了挽回猫科动物的尊严，设计了一套能产生连锁反应的装置——“更好的捕鼠器”。

像这样可以产生连锁反应的装置有个特定的名称，叫做鲁布·戈德堡机械（Rube Goldberg machine）。

机械在我们的生活中无处不在。

从金字塔建造时的简单机械滑轮到目前世界上近千米的建筑高楼，从工业革命时大家惊呼的蒸汽火车到现在动辄突破几百公里的高速铁路，从莱特兄弟的第一次人类起飞到现今外太空的探索，这一切都与我们的机械密切相关。

机械作为一门涉猎极其广泛的学科，早已经完全渗透到我们的生活当中，有些显而易见，诸如各种交通工具、建筑工程，有些则是间接地影响着我们的生活，诸如食品加工、服装制造、航天工程等等。

我们在享受机械带给我们的便利的过程中无不赞叹其中所蕴含的各种神奇，却又苦于复杂机械的晦涩难懂而陷于囹圄。

但实际上，当我们追根溯源，走上探索机械原理的旅途中后，却又会发现那些逆天的奇妙早已蕴藏在本源之中，其中的物理之玄、数学之美也将是我们为之努力的——

为什么飞机可以在天空中飞行？

为什么起重机能吊起货物？

为什么电梯可以持续运转？

为什么可以用钥匙打开门？

......

这一切的奥妙就掩藏在机械原理和力学原理之中，“BOX大冒险”这个项目要用到物理（斜面、多米诺效应、滑轮原理、杠杆原理、动力原理、惯性定律等）、数学、机械制图和工程材料及机械制造基础等方面的知识，尤其是理论力学的知识。

但并不是这些课程的简单重复，

而是要引导学生如何应用所学的知识

解决实际机械工程中所遇到的问题。

在解决这些实际问题时，他们会发现一个复杂装置的顺利运作需要依靠各部分的精确配合，任何层面的微小失误都可能导致下一步难以进行，引起最终结果的不理想。所以这就需要精密的机械部件的配合和分毫不差的时序控制。

· 如滑轮组、气动装置、齿轮链传动、轮轴机构、投掷装置、传送带等机械结构；

·大量精细的连接部件，如齿轮、轮轴、连杆等；

通过机械结构和连接配件的精确配合，采用标准模块设计方式，利用齿轮、连接绳、木材作为辅助材料，来实现加速、减速、转动等多种物理现象，制作出一个个传送装置，将物体从一个位置运送到另外一个位置——GBC（ Great Ball Contraption）。

GBC是Great Ball Contraption的缩写，意为“大型运送小球的流水线”，在国内也被叫做“工厂流水线”或“戈登堡”。设计规则很简单，只是规定了入球口、出球口的位置和尺寸，规定了小球运行的速度。孩子们可以按照自己的喜好做出传送装置，可以做的很简单，也可以做的很复杂。

要机械的魅力，有时候不是驾驭，而在于实现。所以孩子们可以在老师的引导下自行设计简单的机械——自己制作一个GBC。

在设计GBC的时候，孩子们首先考虑的问题是如何将整个机械工程拆分开来，分解成一个个的小部分，把复杂的问题用简单的设计来实现。

机械设计的过程往往是从整体到局部细化的过程。所谓整体，就是指一个总的全局观。比如拿到某个课题（设计某样功能的机械），首先要在头脑里形成一个总体的模糊性的设计概念（这时要考虑的是一些全局性因素）。

比如要考虑加工的材料的材质（各项物理性能/硬度/强度/屈服点/耐磨性/韧性/比热/密度等），形状（板材还是型材还是铸件锻件等）。再比如要考虑你所要设计的大体尺寸，总高，总长，总宽（考虑到实际使用）。

在考虑这些大致方向性的基础要素的同时，也要同时考虑机械功能的实现方式，也就是采取何种工艺或方法。

由于需要很多人配合，又包含大量机械与电动装置，往往既费时又费力，还要考虑到零件的磨损与故障。

孩子们可以配合杠杆原理做个小机关，在轨道节点处加入积木小挡板，靠小球撞击推动它，引起连锁反应。

还可以把小球的轨道变为断层路线，把弯轨积木块连在一起，让小球像下楼梯一样。

也可以把常规的单一循环的轨道，改成左右两个出口的路线，小球选择的不同轨道经历的道路不同。

还可以设计几条不同的轨道，让小球赛跑，看哪种轨道下落速度最快。

机械，就是孩子接触STEM的一把金钥匙。

对于很多孩子来说，通过自己实际操作学习的知识，通过联动获得的结果，才是真正的高效学习，这样的学习方式不仅记忆深刻，而且还可以融会贯通。让孩子从一个现象学会以点带面，总结物体运动的规律，也可以触类旁通，而这种学习能力才是孩子身上绝对的竞争力。

我们不会剥夺孩子们自己探索发现的机会，给孩子主动探索的可能，倾听孩子的想法，了解孩子们目前对某一概念的理解程度，同时还能帮孩子将目前新学习的内容与之前学过的内容联系起来，用一系列的问题引导孩子从而为孩子们构建出新的思考的框架。

比如：

你进行了什么尝试？你还能试着做什么？（或者当孩子确实遇到难题的时候问：你有没有试过……呢？

你观察到了什么？

你觉得这样做如何？

你是怎么知道的？或者，你为什么会这样想呢？又或者，你有什么证据可以证明这一点？

如果你改变这一项，你觉得会发生什么？

……

你会发现我们的项目会从头到尾的创造机会，让孩子们去提问、探索、调查、创建、分析和创造。孩子们会面临一系列挑战，学习如何用理论来制造模型，用模型来回馈理论，如何将自己的观点清晰地表达出来、展示出来。他们可以想象一个个新的方法，打开一个个新世界，并解释这个世界是如何运转的。在这个过程中，通过修改、完善、复盘自己的观点和改进自己设计的机械装置，孩子们可以获得第一手的经验。

为了让孩子们的想法能够实现，

老师们从设计到搭建的每一个步骤

都会进行指导和把关。

在这个过程中，让孩子们形成对机械工程的亲近感和敏感性，增强思考和动手的意识。循序渐进，了解、设计、制作、改进自己的机械，培养他们的创新能力和动手能力，引起他们对科学的兴趣。

一只南美洲的蝴蝶扇动几下翅膀，也可以引起美国的一场龙卷风。所以，别小看任何一个创造发明，也许未来改变世界的，就是从鲁布·戈德堡这样精密的机械装置中诞生的。

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