萬花纏繞

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課程名稱創意萬花圖
適用年級5, 6
節數2
領域科學S, 藝術A, 數學M
課程目標
  • 認知： 理解「齒輪傳動」與「公因數」在機械結構與圖樣規律中的應用。
  • 技能： 熟練操作積木零件組裝「擺線繪圖機」，並能調整變因改變圖樣。
  • 美感： 觀察線條與空間分割，將科學繪圖轉化為「萬花花磚」藝術創作。
  • 素養： 透過科學模擬與實作驗證，培養發現問題、解決問題的探究精神。
國小議題融入科 E5 繪製簡單草圖以呈現設計構想。, 科 E7 依據設計構想以規劃物品的製作步驟。, 1-III-3 能學習多元媒材與技法，表現創作主題。

第一階段：探索與發現（背景介紹）

萬花纏繞——擺線繪圖儀的科學與藝術

從翻轉科學玩具到美麗花磚創作

什麼是萬花圖 (Spirograph)？

  • 介紹早期萬花尺的歷史與各國商品（大陸、台灣、美國、英國）的演進 。
  • 分析市售商品的優缺點：過於單調或價格昂貴 。

科學計畫目標

  • 發展具備高度「組件變化性」的科學玩具套件 。
  • 特色：變化多、組裝簡易、具教育功能 。

第二階段：科學原理（為什麼會這樣動？）

核心科學概念 (I) —— 齒輪傳動

  • 應用於「自然與生活科技」領域的齒輪運作教學 。

核心科學概念 (II) —— 數學規律

  • 公因數的應用：解釋大、小齒輪齒數比如何決定花瓣數量 。
    範例：若比例為 160:60（簡約比 8:3），則會畫出 8 個花瓣 。

數學模擬驗證

  • 展示如何透過數學模擬來預測圖形的生成 。

第三階段：實作教學（動手做萬花筒）

組裝說明書

  • 擺線繪圖機 (Cycloid Drawing Machine) 組裝步驟導引 。

組裝技巧分享

  • 分享關鍵的組裝細節與穩定機器的小技巧 。

實驗變因：創造千變萬化

  • 改變以下因素會如何影響圖形？
    • 桿A、桿B插入不同的洞位 。
    • 更換不同大小的齒輪 。
    • 改變畫筆或把手的相對位置 。

第四階段：藝術創作（美的延伸）

線條的基礎構成

  • 樣式探討：直線、折線、曲線 。
  • 粗細變化對視覺的影響 。

圖樣的形式與分割

  • 封閉與開放式圖樣的差異 。
  • 畫面分割練習：考慮長寬比例與構圖 。

從萬花到花磚

  • 展示「美麗的花磚」範例，引導學生將萬花圖樣轉化為集合藝術 。

第五階段：成果展示與交流

學生作品集錦

  • 展示萬花纏繞的教學過程與學生精彩作品 。

結語與未來展望

  • 科學玩具的發明專利與商品化潛力 。

Q&A 與教學回饋。