STEM大冒險：超驚奇的工程魔法：配閤108課綱科技領域，培養創意設計與實作能力 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Nick Arnold

圖書標籤:

• STEM教育
• 科技教育
• 工程學
• 創意設計
• 動手實踐
• 108課綱
• 兒童科學
• 益智遊戲
• 科普讀物
• 實驗教學

STEM大冒險

　　工程涵蓋力的魔法和機器的奇妙。
　　你能不能研究東西怎麼運作，變成一位傑齣的工程師呢？

　　發現怎麼讓迴紋針漂浮在空中、設計摩天大樓、建造超級潛水艇、用齒輪和彈簧做實驗！

　　這本超贊的STEM書籍有30多種可以在傢做的驚奇實驗、非凡的事實和統計資料，以及最酷的插圖，幫你弄清楚齒條跟製輪，還有凸輪和麯軸。

　　來探索工程學的驚人世界吧！
 

好的，以下是為您的圖書《STEM大冒險：超驚奇的工程魔法：配閤108課綱科技領域，培養創意設計與實作能力》量身打造的圖書簡介，內容將側重於展現該書的教育價值、實踐性以及與當前教育體係的契閤度，避免提及生成過程或AI相關詞匯。 --- 圖書簡介：STEM大冒險：超驚奇的工程魔法 翻開科學的奇幻之門，啓動未來的創造引擎 《STEM大冒險：超驚奇的工程魔法》 不僅僅是一本指導手冊，它是一場精心策劃的、麵嚮中小學階段學習者的沉浸式探險。本書旨在將抽象的科學原理、技術概念、工程思維和數學邏輯（STEM）轉化為學生觸手可及、充滿樂趣的實踐活動，讓“學”的過程本身成為一場激動人心的“大冒險”。 我們深知，在信息爆炸的時代，知識的獲取已不再是核心挑戰，如何運用知識去解決真實世界的問題、如何培養齣批判性思考和創新設計的能力，纔是教育的真正目標。本書正是基於這樣的理念，以“工程魔法”為引綫，引導小探險傢們從零開始，構建屬於自己的發明與作品。 核心理念：從“知識點”到“問題解” 本書的設計哲學是“做中學，學中創”。我們摒棄瞭枯燥的理論灌輸，轉而采用項目式學習（PBL）的模式。每一個章節都圍繞一個引人入勝的真實世界挑戰展開，例如：如何設計一座能夠抵抗地震的橋梁？如何利用簡單的機械原理製作一個自動送水裝置？如何用可再生能源驅動一個小小的模型？ 學習者將不再是被動的知識接收者，而是主動的“問題解決者”與“創意工程師”。通過引導式的提問、結構化的步驟分解以及豐富的視覺材料，即便是初次接觸工程學的孩子，也能自信地投入到探索與試錯的過程中。 深度契閤：精準對標108課綱科技領域 本書的編寫嚴格參考並深度融閤瞭108學年度國民中小學科技領域課程綱要的核心素養要求。我們明確地將活動設計與課程目標對齊，確保學生在完成“大冒險”的過程中，自然而然地習得以下關鍵能力： 1. 科技認知與應用： 理解基本機械結構（如杠杆、滑輪、齒輪）的原理，並能將其應用於實際問題中。 2. 工程思考（Design Thinking）： 掌握工程設計的基本流程——從界定問題、構思方案、製作原型到測試改進，形成完整的“創意設計與實作閉環”。 3. 跨域整閤能力： 自然地將數學的測量、科學的原理（物理、化學基礎）與科技的工具運用結閤起來，體現STEM教育的整閤性價值。 4. 信息素養與工具使用： 鼓勵學生利用數字化工具（如3D建模基礎概念、傳感器應用簡介，具體工具將根據章節內容靈活調整）輔助設計與記錄過程。 我們相信，最好的學習是無感的，本書的活動設計力求在趣味性與教育性之間達到完美平衡，使學生在“玩”的過程中，不知不覺地掌握瞭課綱所要求的核心技能。 豐富內容模塊：工程魔法的七大領域 本書內容結構精妙，涵蓋瞭工程學的多個重要分支，構成瞭一個完整的探險地圖： 第一站：基礎力學與結構設計（靜力學的魔力） 深入探索重心、平衡、受力分析的基礎。學生將親手搭建不同跨度的橋梁模型，學習桁架結構和拱形結構的設計優勢，理解材料的韌性與強度在結構穩定中的作用。 第二站：能源轉換與利用（驅動未來的動力） 本模塊聚焦能量的儲存、轉換與傳輸。活動涉及水力、風力驅動係統（如小型風力發電機模型）以及簡單的電路基礎知識，讓學生理解如何將自然界的能量高效地轉化為可用的功。 第三站：自動化與感測入門（智能化的雛形） 引入簡單的編程邏輯與傳感器的概念（無需復雜代碼，更多是基於模塊化連接或指令序列的理解）。學生將設計一個具備基本“反應能力”的簡單裝置，感受自動化係統帶來的便利。 第四站：仿生科技與材料學（嚮大自然學習） 探索自然界中存在的卓越工程設計，例如昆蟲的腿部結構、鳥類的飛行原理。學生將被挑戰模仿這些自然結構，設計齣更有效率的抓取器或移動工具，初步接觸仿生學的概念。 第五站：精密機械傳動（齒輪與杠杆的交響樂） 這是對機械傳動效率和速度控製的深入探索。學生需要通過精確計算和組裝，設計齣具有不同變速比的傳動係統，理解效率與扭矩之間的權衡。 第六站：環境工程與可持續設計（地球的守護者） 結閤當今世界對環境問題的關注，設計水資源淨化模型或簡易的廢物分類自動化裝置，培養學生的社會責任感和可持續發展的工程觀。 第七站：創意原型與展示（我的發明宇宙） 收官階段，鼓勵學生綜閤運用前六站所學，提齣一個原創性的工程問題，並獨立設計、製作並測試解決方案。同時，學習如何清晰、有條理地嚮他人展示和解釋自己的設計思路與成果。 為什麼選擇《STEM大冒險》？ 1. 高度實踐性： 所需材料大多常見易得，或可通過簡易工具自製，最大程度降低瞭實踐門檻，強調動手能力大於依賴昂貴套件。 2. 強調迭代思維： 書中明確指齣“失敗是工程的一部分”，引導學生記錄每一次失敗的原因，並將其轉化為下一次優化的基礎，真正培養堅韌不拔的探索精神。 3. 詳細的教師/傢長指引： 對於引導者而言，本書提供瞭清晰的活動目標、所需材料清單、關鍵知識點提示以及評估建議，確保成人可以在不完全掌握工程背景的情況下，也能有效引導學生的學習過程。 《STEM大冒險：超驚奇的工程魔法》是激發下一代創新者的鑰匙。它不僅教會孩子們如何建造東西，更重要的是，教會他們如何思考、如何提問、以及如何將想象力轉化為現實中的驚奇創造。準備好，讓你的學習之旅充滿無限可能吧！

作者簡介

Nick Arnold（尼剋·阿諾）

　　尼剋·阿諾寫瞭很多兒童的科學書籍，其中有一套暢銷係列，介紹惡心但很有趣的科學事實。寫作之餘，尼剋會到書店、學校和圖書館對小朋友演講。

譯者簡介

嚴麗娟

　　颱大外文係、英國倫敦大學語言學碩士及西敏斯特大學翻譯碩士，業餘喜愛閱讀和翻譯。

繪者簡介

剋莉絲汀娜·巴剋辛斯基（Kristyna Baczynski）

　　剋莉絲汀娜·巴剋辛斯基的漫畫作品曾獲得教育傢艾斯納（Eisner）提名。她的創作廣見於全球各地，包括雜誌、書籍、衣物和窗簾。如果沒當上插畫傢，她本來會成為生物化學傢，因此STEM的主題也深得她心。
 

歡迎來到 STEM 大冒險！
質量很重要
動起來
滋！有電！
物質世界
更大更好的建築物
支撐的結構
橋梁和隧道
往上升！
輕鬆舉起
輪子真好玩
磨來磨去的齒輪
齒條、棘輪、凸輪和麯柄
可以延展跟有彈性的東西
嘟嘟～汽鏘汽鏘
磁浮列車
踩油門
移動的馬達
船形工程
沉下去，還是盤鏇？
超贊的飛機
鏇轉的機翼
綠色小組需要你
超乾淨
超級物質
醫學技術
神奇的自來水廠
生物工程學
亮起來的工程師
礦業工程
核能
熟練的電腦操作
有趣的電腦程式碼
水上的荒野
火箭動力
詞匯
索引

 

工程就是研究和規劃怎麼創造齣更優良的産品和係統。
 
說到「工程」，你會想到什麼？或許你會想到力、機器和建築工地。這本書裏會介紹很多力跟機器，也會介紹人—工程師，他們使用科學和數學來測量力跟檢驗材料，纔能創造齣奇妙的新産品和係統。
 
每個人都需要工程。我們需要結實的建築物，需要泵浦和水管來澆灌食物以及讓房屋變暖。我們有汽車和火車帶我們去上學和工作。我們有能潛入水裏的機器來探索海洋，有火箭帶我們進入太空。細小微生物做成的藥物可以拯救我們的性命。
 
因為各個領域的工程，我們的生活也變好瞭。你對哪一種類型的工程最有興趣？看完這本書的介紹，有一天，你也會變成這些驚人進展的大師或解決問題的人！
 
胸懷大誌！祝你好運！
 
質量很重要
 
工程師們，能感覺到力的存在嗎？力跟提供動力的能量影響本書的所有工程專案—現在，力也對你的身體起作用。就拿重力來舉例吧⋯⋯
 
重點是什麼？
 
重力
 
重力這種力會讓有質量的物體彼此拉扯。質量是構成某個東西的所有物質。質量很大的物體—例如地球—重力就很強，超過質量比較小的物體。重力讓所有的物體落在地球上，也讓地球繞行太陽。
 
在傢做實驗
 
重力速度測試
 
我們所謂的「重量」其實是拉著物體質量的重力。因此，如果重力拉著比較重的物體，掉落的速度就會比較快—對嗎？來實驗一下吧！
 
1.你要同時把大球跟小球從同樣的高度落下。在開始前，先預測哪一顆球會先掉到地上。
 
2.放開球，看你的預測對不對。
 
3.同時讓一顆球跟一張紙一起落下呢？紙跟球，哪一個會先碰到地麵？
 
4.讓球跟紙落下，找齣答案。
 
原理是什麼？
會同時掉下來！這是因為重力讓所有落下的物體用同樣的速率加速。重力對比較重的東西確實拉力比較強，但是會抵銷，因為跟輕的東西比起來，重的東西更會抵擋動作。如果你讓輕的東西往下落，比方說紙張，會發生什麼事？落下的時間比較長，因為空氣讓它的速度變慢瞭。
 
在傢做實驗
 
橡皮筋能量比賽
 
除瞭駕馭力，工程師也需要駕馭能量。能量提供動力。來看看吧！
 
1.把橡皮筋拉成原來的三倍長，然後放開。
 
2.現在把橡皮筋拉成六倍長，然後放開。

评分☆☆☆☆☆

我是一名小學教師，在一次偶然的機會下接觸到瞭《STEM大冒險》這本書，當時就覺得它跟市麵上許多 STEM 教材截然不同。這本書的編排方式非常精巧，它不是簡單地羅列知識點，而是將復雜的工程概念融入到引人入勝的故事情節中。舉個例子，書中有一段關於“電力傳輸”的內容，它不是枯燥地講解電路原理，而是通過孩子們為瞭點亮一個神秘裝置而需要完成一係列任務來展開。任務中包含瞭設計簡易電路、理解串聯並聯的區彆、甚至是如何找到最佳的“能量傳輸路徑”。在這個過程中，孩子們不僅學習到瞭電力的基本知識，更重要的是學會瞭如何分析問題、分解任務，並找到可行的解決方案。書中還設計瞭許多“挑戰關卡”，這些關卡需要孩子們運用前麵學到的知識進行設計和實操。我特彆注意到它強調“試錯”的重要性，鼓勵孩子們大膽嘗試，即使失敗瞭也不氣餒，而是從中找到改進的方法。這一點在 STEM 教育中非常關鍵，很多時候孩子們害怕失敗，不敢動手，《STEM大冒險》恰恰提供瞭這樣一個安全的“試驗田”。而且，書中提供的很多設計原型和思路，都可以直接應用到課堂教學中，成為老師們設計 STEM 活動的絕佳素材。它真正做到瞭將理論與實踐相結閤，培養學生的動手能力和工程思維，這對於我們落實108課綱科技領域的教學目標非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

作為一位 STEM 教學的倡導者，我一直在尋找能夠真正激發學生創造力與實踐能力的好教材。《STEM大冒險》這本書給我留下瞭深刻的印象。它巧妙地將108課綱中關於科技領域的培養目標融入到引人入勝的故事情境中，讓學習過程充滿趣味性。書中對於工程設計的講解，不是生硬的理論灌輸，而是通過一係列“任務”來引導學生思考。例如，書中有一個“構建穩定平颱”的任務，學生需要利用不同的材料，設計齣能夠承受一定重量的平颱。在這個過程中，他們會接觸到結構力學、材料科學等基本概念，但這一切都是在“解決問題”的驅動下進行的。書中的圖示和步驟都非常清晰，能夠讓學生理解每個環節的設計思路和操作方法，而且，書中還會鼓勵學生進行“優化設計”，思考如何讓平颱更穩固、更輕便，這無疑是在培養學生的創新意識和批判性思維。我特彆欣賞書中對“失敗”的解讀，它鼓勵學生將失敗視為學習的機會，從中找齣原因，改進設計，這正是科學探索和工程實踐的精髓所在。這本書為學生提供瞭一個“動手做”的絕佳機會，讓他們在實踐中學習，在創造中成長，非常適閤作為學校 STEM 課程的補充教材，或者傢庭親子 STEM 活動的指引。

评分☆☆☆☆☆

這本書絕對是我最近的寶藏！我傢小孩平常對書本不是很有興趣，尤其是那些純理論的，但《STEM大冒險》完全改變瞭他對學習的看法。封麵設計就很吸引人，色彩鮮艷，插畫也很有想象力，一看就知道不是那種死闆的教科書。我最喜歡的是它把科學、技術、工程和數學這些“大人們”覺得枯燥的領域，用“大冒險”的形式呈現齣來，瞬間就變得好玩有趣。書中不僅僅是講概念，更重要的是引導孩子去思考“為什麼”和“怎麼做”。例如，有一章節講到橋梁的建造，不是直接丟一堆公式給他，而是通過一個故事，講述主角們如何剋服睏難，利用不同的材料和結構來搭建一座能支撐重量的橋。這個過程充滿瞭探險的刺激感，孩子一邊讀，一邊腦子裏就已經開始模擬各種可能性瞭。更棒的是，書中提供的許多小實驗，都是我們可以在傢輕鬆完成的，材料也很常見，不會讓人覺得遙不可及。看著孩子動手組裝、測試，從失敗中學習，然後再一次嘗試，那種成就感是任何電子遊戲都無法比擬的。而且，它巧妙地融入瞭108課綱科技領域的精神，不是死記硬背，而是培養解決問題的能力和創新思維，這正是我們傢長最希望看到的。這本書真的做到瞭寓教於樂，而且是那種真正深入孩子內心的“寓教於樂”。

评分☆☆☆☆☆

對於我們這些在傢給孩子進行STEAM啓濛的傢長來說，找到一本既能激發興趣又能真正落地的書籍實在不容易。《STEM大冒險》簡直就是我的救星！首先，它的語言風格非常貼近孩子，不是那種說教式的，而是用一種輕鬆、幽默的方式在講故事。比如，書中設計瞭一個“時間機器修復”的主題，孩子們需要根據綫索，利用不同的機械原理來修復這個“壞掉”的時間機器。這個過程包含瞭齒輪的傳動、杠杆的應用、甚至是一些簡單的電路知識，但都是在解決問題的過程中自然而然地學到的。最讓我驚喜的是，書中有很多“製作說明”，圖文並茂，清晰易懂，連我這個動手能力一般的人都能跟著孩子一起完成。這些小製作往往隻需要一些廢舊材料，比如紙闆、吸管、橡皮筋等等，這不僅鍛煉瞭孩子的動手能力，還培養瞭他們的環保意識和資源利用能力。而且，書中還鼓勵孩子們發揮創意，在基本結構的基礎上進行二次設計，這真的是在培養他們的創新能力。很多時候，孩子會告訴我：“媽媽，我可不可以這樣做？這樣會不會更好？”這種主動思考和探索的精神，比單純的知識灌輸要重要得多。這本書不僅僅是關於 STEM 知識，它更是在塑造一種解決問題的思維模式，一種擁抱挑戰、勇於創新的態度，這對於孩子的長遠發展至關重要。

评分☆☆☆☆☆

我傢孩子是那種對“動腦筋”很感興趣的孩子，但有時候他的想法總是停留在腦海裏，很難真正實現。《STEM大冒險》這本書就給瞭他一個非常棒的平颱。這本書最吸引人的地方在於，它把抽象的工程原理變成瞭一個個生動有趣的“挑戰”。比如，有一個章節講的是如何設計一個“自動收集落葉的裝置”，這就需要孩子們思考重力、杠杆、甚至是一些簡單的動力傳遞。孩子在讀到這裏的時候，會非常興奮，然後就會拿起手邊的積木或者紙闆，開始嘗試搭建。書中的插畫非常有啓發性，不僅僅是展示最終成品，還包含瞭不同階段的設計草圖和思考過程，這對於孩子理解“設計”這個概念非常有幫助。而且，書中常常會引導孩子思考“如果……會怎麼樣？”這種開放式的提問，能夠極大地激發他們的想象力和創造力。我看到孩子在書本的啓發下，能夠將書中的一些想法與他自己的玩具結閤起來，創造齣全新的玩法。這種從閱讀到實踐，再到自主創新的過程，正是我們希望看到的。這本書不僅僅是在教知識，它更是在培養一種“工程思維”，一種用科學和技術去解決實際問題的能力，這對於未來的社會發展來說，是不可或缺的素質。