04、三角形结构探究

上期的数学启蒙里面,涉及到了三角形的稳定性。三角形的稳定性在空间结构中大量运用,特别是在建筑中,所以,有必要跟孩子引起进行深入的探究。

 

但由于上期主题篇幅原因,不可能在一个阶段内做深入的探索。因此,这一期主题,我们将深入的探索三角形的稳定性。

 

所以,本期内容是对上期:数字3 ,的深入延伸和拓展

 

这次的探究,是从一个任务挑战出发,制作一个能承受篮球压力的支架。

 

 

三角形的稳定性特征,我并不想现成的说出来,然后去验证,最后希望孩子去记住。

 

而是通过游戏的设计,让孩子最直观的感受并领悟到到三角形强大的支撑能力、力学特点以及对稳定性的帮助,内化为自己的经验,最后用经验解决复杂的现实问题。

 

在开始比较难的任务挑战之前,通过简单的小游戏来热身,引导孩子进入状态。

 

 

小球重量轻,所以kiki可以通过很简单的搭建,就可以支撑起小球,而且她主动说,要把搭建的方式记录下来。

 

 

 

如何孩子不好用皮筋缠绕铅笔,可以让爸妈打下手,孩子负责观察和指挥。

 

 

其实,在这个过程中,我们用大篮球进行了试探,没有一个结构可以撑起大球。

 

下图,小球撑起来很轻松。

 

 

但是大球一放上去就直接倒塌了。

 

 

篮球很重,孩子其实很难通过简单的铅笔支架来支撑,她必须要掌握到力学原理,运用到三角形的稳定性的特征,才可以解决这个问题。

 

更何况是从零开始的搭建。

 

所以,这个环节的游戏是让孩子体验到难度后,并通过后续的引导更加感知到三角形结构支撑的巨大力量。

 

kiki尝试了很多中方法,最后都不足以对篮球进行支撑,她感觉很泄气,觉得自己不可能完成任务。

 

这个时候,就开始了下一环节的引导。

三角锥的支撑能力非常强,支架稳定好之后,顶部稳稳的托起了高重量的篮球。

 

当看到成功托起看球后,kiki已经被惊呆了。

 

 

让她去观察这个结构,想想看哪个地方作用最大,她说到了四周的三角形。(因为之前就提过了三角形的稳定性,所以,她可能是连猜带蒙的)

但是现场这样感受到,孩子一定是印象深刻的。

既然孩子不能自己搭建一个结构来支撑篮球。于是,考虑搭建一个不稳定的架构。

 

让她尝试将不稳定的结构改造成稳定的结构,来支撑起篮球。

 

我用铅笔搭建了一个四棱柱,让kiki尝试将篮球放上去。

 

 

马上,架子就压垮了。

 

让kiki提出改进建议。我把三棱锥放一旁,让她比较,给她一些灵感。

 

 

于是她让我抽掉一部分,改建成了四棱锥,结果调整之后,果然可以进行支撑。

 

 

所以,这种方式,算是一个比较灵活的改进。

 

但是,我又提出了一个问题。

 

四棱锥虽然很结实,但是内部空间小,而四棱柱的内部空间很大。如果我希望是四棱柱的结构,不改变底下空间,怎么样才能加固之后,支撑起篮球呢?

 

这次,kiki马上说要把四棱柱的四面,都用“X”形来加固。

 

于是,我作为副手,只在每面加上一根斜杠,就已经把歪歪扭扭的四棱柱稳住,并稳稳的撑起了篮球。

 

当目标达成,kiki还是非常兴奋的。

 

从复杂的结构中,抽取简单的部分来分析,帮助孩子认识到一个复杂结构中,如何对其中一面进行特殊分析,帮助我们更清楚的认识结构。

 

 

 

当增加了X型支撑后,四边形就稳稳的被固定住了,直观的体验让kiki对结构的理解更加深入。

 

 

 

准备材料:打印素材

三角形在建筑结构中的运用是最广的。

跟孩子一起指出各种不同建筑中,

三角形的出现在哪里,

支撑哪部分东西。

 

单纯看图片,孩子感知不明显。但是,通过这次主题游戏之后,最直观的方式认识到三角形的作用,然后再去观察生活中的运用,孩子对三角形结构的感知应该更强烈。

 

更为关键的是,给孩子在实际生活中如何解决问题也提供了思考的路径。

 

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