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早在Lincoln Logs木頭積木玩具出現以前,與工程技術有關的玩具已經幫助許多孩子發展空間能力以及建構知識了。而從1930年代的樂高積木(Lego)到今日的 Raspberry Pi 單板電腦,各種新科技與工程玩具更為數以百萬計的幸運學童們奠定了良好的教育基礎。

雖然常常接觸科學或工程玩具的小孩子長大後並不一定就會加入工程師的行列,但我們認為其間仍存在某種關聯性。本文整理了從上個世紀初至今日的一些工程玩具,從 Tinker Toy 與 Erector 等拼接組裝遊戲,到近來的 LeapPads 與 littleBits 基礎工程玩具,它們都曾經鼓舞了許多孩童長大後成為工程師,甚至讓許多工程師也一直愛不釋手。

你是不是正因為受到哪些科學或工程玩具的啟發,而萌生成為工程師的念頭?或者,在這些工程玩具中,你曾經玩過或最喜歡哪些呢?

樂高機器人是工程師的最愛

Lego Mindstorms EV3 是樂高公司(Lego) Mindstorms 系列的第三代機器人,專為10歲及以上的孩童所開發的,包括軟體和硬體,讓他們能打造出17種不同的可編程機器人。透過一個可編程的 EV3 積木控制器來控制系統,其中包括模組化感測器、馬達和樂高零件。樂高公司表示, EV3 版本是針對原有的 Lego Mindstorms 概念加以強化,包括「擴展積木上的編程設計」(expanded on-brick programming),以及與 Android 和 iOS 智慧設備更密切整合。 可編程積木組的概念是在麻省理工學院的媒體實驗室(MIT Media Lab)中發展出來的。 

樂高機器人
樂高機器人玩具一直是許多矽谷工程師的最愛
(來源:The Lego Group) 

NI myRIO成為學生族玩具新寵 

美商國家儀器公司(National Instruments;NI)針對大專工程系所學生推出的 myRIO ,是一款基於該公司 CompactRIO 平台的簡化版嵌入式硬體裝置。其中包括賽靈思(Xilinx)的可編程系統級晶片技術,結合雙核心ARM-based處理器以及包含28,000個邏輯閘的 FPGA 。當與該公司的 LabVIEW 圖形化編程環境搭配使用時,它可讓學生編寫基於 FPGA 的應用。 

 NI myRIOK'NEX
NI myRIO是工程系學生族的新玩具                                                    K'NEX Introduction to Structure: Bridge 橋樑組裝遊戲
(來源:Bridge Street Toys)                                                                              (來源:K'NEX)

K'NEX橋樑組裝遊戲

K'NEX推出了Introduction to Structure: Bridge 橋樑組裝遊戲,讓兒童們動手搭建塑膠拱橋、桁架與吊橋。K'NEX的想法是讓「學童們更瞭解橋樑的歷史、功能、結構設計、幾何與強度。」 

Girder and Panel Building建築遊戲組

1957年推出的Girder and Panel Building建築遊戲組讓兒童可動手建造摩天大樓、橋樑、道路,甚至是水力系統。這款遊戲產品至今還在市面上販售,內容包括塑膠製的樑柱、地基、側牆面與屋頂等。

 

K'NEX Girder and Panel Building建築遊戲組
Girder and Panel Building建築遊戲組
(來源:Bridge Street Toys)

Raspberry Pi單板電腦

Raspberry Pi基金會開發出僅信用卡般大小的單板電腦,期望協助推動在校學生的電腦知識與技能,讓學生樂於學習編程。該電路板包括一個700 MHz ARM架構處理器、繪圖處理器與512MB RAM,可支援多種作業系統。

 

 

Raspberry Pi單板電腦
Raspberry Pi單板電腦
(來源:Wikipedia)

Lincoln Logs搭造的小木屋(來源:Wikipedia)

用Lincoln Logs積木搭造小木屋

美國知名建築師Frank Lloyd Wright的兒子John Lloyd Wright在1916年發明的Lincoln Logs,已經讓好幾個世代的兒童瞭解建築的基本知識。這些小小的木製積木可以垂直嵌入另一個積本中,讓小朋友打造出一間小木屋。John Lloyd  Wright開發這款玩具的創意來自於父親所設計的東京帝國大飯店。

 

 

 


K'NEX的機械組裝遊戲

K'NEX的Simple and Compound Machines機械組裝遊戲組,有助於中學生培養對於機械原理的理解。該遊戲組包括352個K'NEX零件──足以打造出16種可運轉的機器。它還包括建築物的說明以及符合科學、技術、工程與數學(STEM)標準的指導手冊。  

K'NEX的機械組裝遊戲
K'NEX的機械組裝遊戲專為中學生而設計
(來源:K'NEX)

 樂高積木

 樂高積木從1930年代開發木製玩具開始,到了1947年時演變成為塑膠積木。數以百萬計的孩子們使用可互相連結起來的積木組裝出各種建建築物、汽車與人物。2013年,用超過500萬個樂高積木組裝出全世界最大的樂高模型──《星際大戰》(Star Wars)的X翼戰鬥機(X-Wing)模型。

 

 

樂高積木
樂高積木
(來源:Wikipedia)

 Erector金屬組裝玩具

 1913年推出的Erector金屬組裝玩具由各種可用螺母和螺栓連結的金屬桿柱組成。其他機械零件還包括了滑輪、齒輪、輪軸與電動馬達,讓用戶幾乎可打造出任何東西的大致模型。
1950年,耶魯大學醫學院的醫生真的用Erector搭建出一顆人工心臟,據說還讓一隻狗活了一個小時。Erector至今已經賣出數百萬套了,原產品的其他版本目前仍在銷售中。

 

 

Erector金屬組裝玩具
Erector金屬組裝玩具
(來源:Wikipedia)

 

 

 

Scratch教育編程語言(來源:Wikipedia)

 

 

Scratch教育編程語言

 

由MIT Lifelong Kindergarten Group開發的 Scratch
是一款教育編程語言,讓孩子們可創作出互動式的故事、遊戲、藝術與模擬。孩童在使用Scratch編程時,只需將樣板中的模組拖放到另一個拼圖遊戲的格式即可。其想法是讓世界各地的學校使用Scratch為學童們介紹基本的電腦編程技能。

 

Tinker Toy組裝遊戲

 

1914年開發的Tinker
Toy組裝遊戲組是一位石匠在看了小朋友用棍棒和線軸玩耍後的創意。這款產品採用帶有45度孔的木製線軸,可打造出令人讚歎的複雜機器與架構。這款遊戲組合現代版目前也仍在銷售中。

 

 

Tinker Toy組裝遊戲
Tinker Toy組裝遊戲
(來源:Wikipedia)

littleBits電路積木

 

2011年首次上市的littleBits是小型、以顏色編碼的電路板,使用戶能夠用於創作出簡單的電子電路。以電路板作為Bits模組的背板,其上包括了各種電源、光源與聲音等功能模組,同時,這些模組也不必進行焊接、接線或編程。

 

 

 littleBits電路積木(來源:littleBits)

 

 

Snap Circuits電子積木

 

Snap
Circuits電子積木組針對八歲以上的兒童,包括可相互扣在一起的塑膠模組,讓兒童開始接觸到電力與電子元件。這套積木組讓用戶可打造出AM收音機、門鈴和防盜報警器等裝置。電腦介面實驗還可讓用戶看到電路中的電子訊號,就好像工程師從示波器和頻譜分析儀上找到所需的訊號一樣。

 

 

Snap Circuits電子積木
Snap Circuits電子積木
(來源:Elenco
Electronics)

 

 

K'NEX太陽能發電遊戲組

 

K'NEX的Investigating Solar
Energy遊戲組教孩子門如何利用太陽能,並將它轉化成為電力。這款遊戲組包括太陽能板、馬達以及其它128個零件,讓孩子們動手建造三種不同類型的太陽能模組。

 

 

K'NEX太陽能發電遊戲組
K'NEX太陽能發電遊戲組
(來源:K'NEX ) 

機器先生

 Ideal Toy公司在1960年推出的機器先生(Mr. Machine)長得就像機器人一樣,他戴著一頂大禮帽,必須透過手動將他背後的巨大發條上緊後才能開始走動。這款玩具是透明的,讓孩子們能在機器先生行走時看到裡面的齒輪轉動情形。他們也可以動手拆解機器先生,然後再重新組裝。機器先生為他們提供了一節寶貴的建築課程。 

Mr. Machine
經典機器人玩具──Mr.
Machine

(來源:globaltoynews.com)

 

 

Construx塑膠組裝玩具

1983年上市的Construx塑膠組裝玩具,透過節節相扣的塑膠元件,讓孩子們建造成更大型的模型。它雖然未使用螺母或螺栓,但Construx中包含了鉸鏈、馬達以及其他可拆卸的零件,讓孩子打造出可活動的結構與模型。 

 

Construx塑膠組裝玩具
Construx塑膠組裝玩具
(來源:Wikipedia)

 

 

LeapPad兒童平板電腦

LeapFrog Enterprises稱其所推出的「LeapPad」電子平板玩具為「專為兒童打造的終極學習平板電腦」。 它包括800多個益智遊戲、創意應用程式、電子書、視訊與和音樂資料庫。2013年還推出了新一代的 LeapPad2 ,包括一個可充電電池、AC變壓器以及4GB的儲存空間,可儲存照片、應用程式與視訊。

兒童用7吋平板LeapPad
兒童用7吋平板LeapPad
(來源:LeapFrog Enterprises
Inc.)

 

 

編譯:Susan Hong

 

(參考原文:Slideshow: Tech Toys for Aspiring Engineers,by Charles Murray, Senior Technical Editor, Electronics & Test)

 

 

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