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天才達文西的科學教室:像科學家一樣,發明、創造和製作STEAM科展作品

天才達文西的科學教室:像科學家一樣,發明、創造和製作STEAM科展作品

Leonardo’s Science Workshop : Invent, Create, and Make STEAM Projects Like a Genius

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內容簡介

★跟著天才達文西一起玩STEAM★
★培養學生跨領域通才能力的最佳課外讀物★
統整達文西的五大科學思維:飛行、運動、能量、設計、天文,
讓孩子體驗發明、創造與思考的樂趣

  ※《天才達文西的藝術教室》即將登場

  【跨學科整合,像達文西一樣進行科學專題計畫】
  500多年前,達文西就知道科學,技術,工程,藝術和數學(STEAM)的領域都緊密相連,充滿好奇心的他不僅是一位雕塑家、畫家、建築師、設計師,同時也是科學家、工程師和發明家。本書以達文西的五個重要科學主題,結合藝術、科學與自然等跨學科,教孩子藉由完成一個個有趣的科學專題計畫去探索科學原理,從計劃到執行共包括七個步驟:

  第一步 觀察
  第二步 提出有趣的問題
  第三步 形成假說
  第四步 決定步驟以測試假說
  第五步 測試假說並記錄數據
  第六步 提出通則
  第七步 確認實驗資料可以反映假說的正確性嗎?
  而孩子所採取的步驟、投注的心血以及想像,將是最後成功的關鍵。

  【互動式冒險,將STEAM帶入生活應用】
  透過通俗易懂、引人入勝的說明,以及趣味的動手做實驗,跟孩子分享跨學科探究的精神。書中充分利用兒童天生的好奇心,探索達文西喜歡的五個主題,包括飛行、運動、能量、設計與透視圖、天文學。每個主題先由物理、化學、數學和工程概念解釋後,再讓孩子以親身體驗的原則,一步步實踐各個STEAM活動。他們將探索:

  •透過觀察鳥類並嘗試紙飛機設計來學會飛行物理學
  •透過製造纏繞蜻蜓來學會運動科學
  •通過使穀物“跳舞”來移動電子,學會能量學
  •學會再生材料製造紙張和織物的技術設計
  •學會繪製3D幻覺的科學視角

  【兒童STEAM專家設計,兼具趣味、知識與啟發】
  作者本身為美國STEAM教育專家,擁有十多年的豐富教學與實作經驗,書中以達文西的思考脈絡,設計符合其科學研究精神的專案,以活潑有趣的方式引導孩子從事科學探索。

  例如在第一章展翅高飛,從空氣的性質、空氣如何支撐物體飛行、物體如何上升與下降,到飛行需要的四個力,讓孩子完整了解飛行的奧祕,其中搭配紙飛機、降落傘、風箏的手作實驗,讓孩子記錄驗過程與數據。孩子不僅從中學會達文西的思考方式,也獲得相關科學知識,及未來學習的啟發。

名人推薦

  陳訓祥/國立科學工藝博物館館長
  鄭明騰/SUPER教師
  鄭永銘/跟著鄭大師玩科學版主
  盧俊良/阿魯米玩科學粉絲頁版主

各界好評

  《紐約書評》:本書為尋求跨學科教學計劃、著重科學教育的教師,提供了極好的資源。

 
 

作者介紹

作者簡介

海蒂.奧林傑(Heidi Olinger)


  作家、非營利組織「聰明腦力」(Pretty Brainy)創辦人。該組織以推廣STEAM為宗旨,特別針對啟發並培養女孩們創意創新、問題解決以及擔任21世紀領袖所需技能。

  海蒂.奧林傑擁有威斯康辛大學麥迪遜分校、科羅拉多大學波德分校學位,並於哈佛大學教育研究「零計畫」之未來學習研究所修研碩士課程。曾任教於科羅拉多大學波德分校、美國國家科學基金會的學習創新團隊講師,並獲選「科羅拉多影響力女性」的「2017年女性啟發者」殊榮。教學方面則榮獲「布徹基金會」等機構頒贈獎項。

  目前與救難犬「斑塊」住在科羅拉多州某個歷史藝術小城,歡迎造訪她的網站prettybrainy.com以及heidiolinger.com。

審訂者簡介

簡麗賢


  現任北一女物理教師,曾服務於新北市立樹林高中、新莊高中13年,北一女 20 年,熱愛物理教學與科普寫作,致力推廣科學教育和口語表達。他曾獲得物理教育學會物理教學獎和教育部全國語文競賽教師組國語演說第一名、閩南語演說第三名,獲邀擔任科學展覽、語文競賽演說評判委員及科學營、演說營講師。科普文章、教育評論、演說指導等創作散見於《科學月刊》、聯合報、國語日報、臺北市教育 e 週報。代表作有《生活物理 SHOW》、《木星上的炸薯條最好吃?》、《魅力演說 100 分》、《學校沒教的溝通課》等。快樂文化《原來科學家這樣想》審訂者

譯者簡介

李弘善


  中山大學海洋資源系學士,海洋大學環境生物與漁業科學系碩士,臺灣師範大學科學教育研究所博士。現任新北市橫山國小教師。譯作包括「目擊者系列」影集(漢聲);「課堂中的心理學系列」、《我家沒有小霸王》、《班級經營的雙贏策略》(遠流);《創意教室的力量》、《創意教室中的教與學》(教育部顧問室);《全美最好的老師》(寶瓶)。個人興趣為漁業文化與海洋生物,教學興趣則為海洋教育、數學教育與閱讀推廣。希望未來能夠引進更多的資源,繼續為偏遠山區的學童服務。
 
 

目錄

前言:天才達文西

第一章  展翅高飛
我們都泡在分子濃湯裡
達文西與飛行的奧祕書
著陸與升空
空氣阻力與飛行
上升與下降:玩玩風箏
掌握飛行的四種力量

第二章 運動不息:運動的科學
澄清問題與發現問題
我們到了嗎
怎樣動起來
水、氣球與數學
浮力

第三章 能量的流動:光、風以及電磁場
波動造成的世界
電磁場
如何指揮電流

第四章 科技設計家
科技的真諦
文藝復興還沒過時
減塑大作戰
科學觀點
化學與藝術共舞

第五章 石頭與星球
地球與月球:你離不開我、我離不開你
探索月球、持續提問
想像無法想像—撞擊器以及地球附近的星體
宇宙在你手中

第六章 寫信給達文西
跟達文西分享閱讀心得

參考資料
圖片來源
謝辭
 

前言

天才達文西


  李奧納多‧達文西(Leonardo da Vinci, 1452-1519)的筆記,我們今天可以看到的約有7,200頁。想像一下: 他辭世後500年,我們還能親炙他的部分手稿。研究達文西的傳記作家相信,他一生當中可能完

  成20,000 至28,000頁手稿,內容涵蓋解剖學、植物學、哲學、生理學、工程、建築、動物學、藝術、幾何與地理,涉獵範圍之廣不及備載。有些手稿已經亡佚,我們失去達文西的許多點子、研究問題與解答。不過,幸運的是,從傳世的7,200頁手稿,依舊可以一窺達文西的行事風格。

  歐洲文藝復興時期,從西元14 到16 世紀,其間偉大的天才輩出,達文西就是其中一位。他也被公認為世界有史以來最偉大的天才。看看他的筆記,就曉得此言不假。他留給世人多項恩賜,藝術作品—包括知名的畫作〈蒙娜‧麗莎〉,只是其中一項而已。達文西的天才,來自他的思考歷程,我們可以從中學習,並且應用於自己的學習。

  達文西留給人們諸多啟發,其中最重要的是:他不認為藝術與科學是壁壘分明的領域,也不把工程從科學中抽離。他以科學家與工程師的角度從事探究,因此能掌握解剖學、物理、自然與幾何,這樣的本領卻讓藝術成就更上層樓。他的機械繪圖與科技發明充滿美感,因為他花了許多心力觀察光線、影子與細微的特徵,正式畫作之前的試畫也同樣用心。

  達文西的研究主題,往往帶出下一個研究。他的筆記本真是洋洋大觀—人體解剖繪圖和水車素描以及工程專題擺在一起。在達文西的年代,紙張所費不貲,因此他珍惜著使用—幾乎填滿整個頁面。他的腰間隨時帶著筆記本,靈光乍現之際就能立刻抽出並記錄想法,這真是重要的態度。

  達文西的「鏡像書寫」(mirror writing)舉世聞名,相關論述也很多。達文西是左撇子,他發現從右邊寫到左邊是最省力的書寫方式—大部分人為了一窺究竟,必須用鏡子反射手稿內容。耐人尋味的是,他總是用自己的方式學習,此為一例。不過達文西之所以為天才,憑藉的是永無止境的好奇心、推敲萬物運作的道理且樂在其中,還有追求點子,以及解開自然界謎題。「天空為什麼是湛藍色?」他從不停止發問,並在尋求解答的過程中,利用筆記本記錄過程。

  還有一點值得注意:達文西對於自己曾經犯下的錯誤,在筆記中會加以註明,從不羞於承認。這也是重要的學習態度:研究、學習、犯錯、認錯,從錯誤中成長,學習再學習!

  以達文西學習風格辦學的學校,各學科會同時進行,讓學生體驗各科之間如何相互影響。學生學習科學之際,接觸數學;學習數學之際,接觸音樂;學習音樂之際,接觸科技,以此類推。對於置身其中的世界,達文西有獨特的學習方式;今日所稱的「STEAM」(S表示科學、T表示科技、E表示工程、A表示藝術,M表示數學),與他的學習風格有異曲同工之妙。下次如有機會從事專題計畫,請切記:如何執行及計畫內容,與最後的成果一樣重要。你採取的步驟、投入的心血與想像力,都是最後成功的關鍵。
 

詳細資料

  • ISBN:9789869901697
  • 叢書系列:科學圖書館
  • 規格:平裝 / 150頁 / 23 x 23 x 1.1 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:9歲~18歲
 

內容連載

【CHAPTER 1展翅高飛】
 
■達文西與飛行的奧祕─飛行的物理學

 
「看看翅膀如何鼓動著空氣,在稀薄的高空中,沉重的老鷹得到支撐。物體對空氣施加的力量,等於空氣對物體施加的力量。」15世紀末,達文西在筆記本如此寫道。達文西僅憑觀察,就掌握飛行的原理了。
 
上圖的金鵰比空氣沉重,但是翅膀的造形卻能善用空氣分子,讓身體起飛與降落。金鵰飛行的時候,你認為氣流通過翅膀上方與下方時,哪邊的速度較快?量量看,1 公尺有多長,這是金鵰身體的長度;再量量看2.3公尺有多長?這是牠的翅膀展開的長度!再想像一下:金鵰拍動翅膀、凌空起飛的模樣。請你想想看:翅膀上方還是下方的氣壓比較大?你可以解釋原因嗎?飛行的原理,讓達文西深深著迷。他發明人力驅動的飛行器,試圖證明人類能否飛上天,還設計人類可以操縱的翅膀。他仔細研究飛行中的鳥,並且提出飛行的假說:「鳥類張開寬寬的翅膀,加上短短的尾巴,準備起飛,」他接著寫道,「鳥類必須用力抬起翅膀,然後放下翅膀拍動下方的空氣。」
 
左頁的字跡與插圖, 出自達文西的《鳥類飛行手稿》(Codex on the Flight of Birds)。他的研究,造福許多後世的科學家, 包括丹尼爾‧白努利(Daniel Bernoulli)。他在1738年解釋了空氣流動的科學原理。白努利認為:鳥類飛行時,因為翅膀結構的關係,空氣通過翅膀上方的速度較快,使得氣壓較低;而空氣通過翅膀下方的速度較慢,使得氣壓較高。翅膀上方與下方的壓力差,進而造成了升力。
 
開始調查吧!
 
我們蒐集資訊,一起設計翅膀,就跟達文西一樣!我們將蒐集涵蓋翅膀形狀、空氣與運動方面的資訊,也跟達文西一樣,提出許多問題。
 
問題:淚珠的形狀,和飛行有什麼關係?
 
右圖的形狀,好像淚珠的一側。看到這種形狀,是否讓你聯想到它與飛行的關係呢?
 
答案:這就是翼型。淚珠的形狀,我們稱為「翼型」(airfoil)。這樣的造形,可能讓你想起噴射機的機翼或鳥翼的形狀。翼型的前端是較厚的圓弧,後端則逐漸變薄、變窄。

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