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学物理压根不用课本!一套机械盒三种玩法,让娃像工程师一样思考解决问题

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提到德国,很多人首先会想到精密的机械制造,德国制造背后,藏着一套从小培养的探索式教育体系。


在纪录片《德国“制造”的孩子》中,通过镜头向我们展现了真实的德国早期教育:孩子的工程思维不是靠书本教出来的,而是在动手实践中「玩」出来的。


理科学习必然离不开物理,而物理是“做”出来的,不是“背”出来的。

杠杆原理、滑轮组、齿轮传动……这些在课本上只是几行字、几个公式。但当孩子亲手搭建一个起重机、一辆齿轮车,亲眼看到力是怎么传递的——抽象概念就变成了直观体验,生硬公式也会内化为思维直觉。

万物读者熟悉的德国KOSMOS科乐多,正是在这样的教育土壤中生长出来的品牌:孩子们可以像真正的工程师一样动手探索。


今天我们就借助KOSMOS的「机械动力」套盒,看看德国人是如何让孩子对冰冷生硬的机械产生兴趣,并且轻松搞懂能量转化、机械传动、擒纵调速...这些抽象物理概念的。


一芯三体

从零件到模型,每一步都在学知识

这款机械套盒让创造回归本质,没有太多复杂的零件,也无需电池,仅靠一个精密的螺旋弹簧动力装置,就能组合拼装出小汽车、计时器、机器人这三大机械模型。




每款模型都对应着不同的知识点,把书本上抽象难懂的概念变成真实操作的模型。


而这个可上弦的螺旋动力装置正是许多工业机械模型的核心,通过拧紧发条储存能量,为机械模型提供动力和实现能量转化。


首先,孩子将学习如何组装这个动力装置。在这个过程中,孩子要做的不仅是动手、更多的是观察、动脑、反复测试。


因为这不是简单的拼装,更像是个精细的“工程活”:

必须仔细观察、找对方向、确认卡扣位置,稍不留神,齿轮就可能装反,整个模型就动不起来。

当你完成螺旋动力装置后,就可以开始制作属于自己的模型

点击视频

一起解锁螺旋动力神奇模型

模型一:发条竞速车

小汽车模型在核心螺旋动力装置的驱动下,它可以飞速前进,行驶最远可达15米。


由这个最基础的小汽车模型,就带出了发条驱动的工作流程:

顺时针拧紧发条(储能)→发条锁定(待机)→调动开关(释放)→汽车行驶(传动)

从组装到测试的每一个阶段,孩子能直观感受到能量转化过程,理解「能量不会凭空产生或消失」的核心定律。


模型二:钟表倒计时器

这个模型严格来说不是一只钟表,而是一个复刻了传统机械表“能量分配器”的计时模型,它可以进行1到6分钟的倒计时。


(表盘6个黄色点分别代表1-6分钟)

这里除了提供动力来源的发条之外,还得有负责控制动力释放的节奏的零件:

它们就是传统机械表里的摆轮、擒纵轮、擒纵叉,通过这些零件精密配合可以保证你的计时器稳定、均匀地运行。

听到“嘀嗒嘀嗒”的声音,其实就是擒纵机构在工作的声音。

擒纵轮和擒纵叉的“一擒一纵”动作,将发条连续释放的能量切割成均匀的时间间隔,再传递给摆轮,让钟表计时器能够以稳定的速度走动,并产生“滴答”声。


学习时用它来定时,不仅能摸透机械表均匀走时的原理,了解擒纵调速原理、周期运动的等时性,还能让时间可视化,从小培养孩子的时间观念。


模型三:螺旋动力机器人

这次的模型同样利用螺旋动力,让机器人能够四肢交替,轻松实现摆臂迈步前进约半米。


关键就在于机器人身上的曲柄摇杆结构,它把螺旋弹簧的旋转运动,转化为双腿和双臂的交替摆动。

这个结构听起来复杂,但孩子亲手拼完一遍其实就能明白,不仅能直观理解运动形式的转化,同时也在认识连杆几何与步态优化以及仿生机构设计的原理。


看着自己亲手打造的机器人能够轻松行走、帅气摆臂时,这种成就感将会非常强烈。这也正是KOSMOS希望孩子能从中获得的东西:不是短暂的新鲜感,而是可以靠自己去创造一个工程作品的信心。


拆解和故障排查

从细节入手,反复测试和训练思维

这款机械套盒其实还藏着一个巧思:

三大模型共用同一个螺旋动力装置,每拼完一个模型之后,必须进行拆卸,再重新组装成下一个模型。

看似麻烦,但是拆解过程同样在学习。每次拆卸重装,都是在巩固对模型结构、工作原理的理解。先拆哪里、后拆哪里、零件怎么归类,同时也是对孩子耐心、逻辑思维的一个考验。


当然,故障排查也是重要的环节。当遇到汽车无法行驶、计时器运行不正常等问题时,该如何解决?——有实验手册帮忙。

对照问题清单,仔细检查自己的拼装过程,排除故障并重新调试。在反复测试和检查模型过程中,工程思维就得到了训练。


知识拓展

把生活现象和物理知识连接起来

KOSMOS的科学盒子之所以能受到众多中外家庭的欢迎,除了系统化的实验设计,当然还有对孩子知识面的拓展,让孩子能够真正学以致用。


比如告诉孩子人体是「发电站」,食物是储存的能量,肌肉发力拧紧弹簧同样也是能量转化的过程,还介绍了一千瓦时的能量可能做些什么,其他能量储存方式有哪些...


通过这些与生活息息相关的例子,帮助孩子建立起完整的「能量守恒与转换」认知,同时做到了跨学科的深度启发。

点击下图可购买


假期想让孩子动手动脑离开屏幕,KOSMOS有很多产品可选。比如,想成为小侦探吗?在侦查工作中,很多微小的细节往往对案件的真相起到重要的作用。


《侦探大师》套盒模拟了真实侦探人员所用的设备,配有紫外灯、指纹粉、放大镜、解码设备等22种破案辅助工具,帮助小侦探们开展调查工作。

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【实验室系列】套盒,内容涵盖物理、化学、侦查学等多个学科领域,让孩子在家也能尽情地进行科学探索,沉浸式体验当小科学家。

点击下图查看【实验室系列】详情


四款实验套盒的购买建议

- 年龄较小的孩子,建议从"我的第一个实验室"开始,培养科学兴趣。

- 喜欢动手制作的孩子,可以选择"史莱姆实验室"和"趣味化学"。

- 喜欢推理和挑战的孩子,"侦探实验室"是不二之选!

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图片来源:合作伙伴供图

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