科学类自制学前教育玩具：管道魔方

设计者：北京市东城区第二幼儿园 者亚囡 陈佳 李 杰

适用年龄：4～6岁

设计来源

管道魔方的设计来源于幼儿在科学区中对各种管道的传声现象进行的探究，幼儿在感知不同管子传递的声音效果不同的时候，提出：“要是把管子拐个弯还能不能听到声音？”“把两根管子连接在一起还会不会有声音？”根据幼儿的兴趣能不能设计一个大的框架，幼儿可以在里面自由拼接、并探究不同连接方式下管道的传声现象，经过反复尝试，选择了生活中常见到的饮水用PVC管道，这种管道安全、结构简单、玩法多样、便于拆卸和清洗，而且能够支持幼儿自主探究声音、空气、光影、力学等多方面内容，因此产生了管道魔方这件游戏材料。

主要功能

(1)低结构自主建构——幼儿可以根据自己的兴趣、能力水平，自主、有创意地在立体框架间进行不同管道的连接。

(2)核心领域多探究点——幼儿可以在框架内或者利用部分原件对声音、空气、光影、滚动等内容进行探究。

(3)促多领域发展——幼儿在拼接、游戏的过程中，能够实现丰富语言的使用、与同伴的交流合作、对立体空间的感知等。

制作材料

PVC管道(透明、不透明)、弯头、连接口(三通、四通等)、塑料膜、白布、绒毛小球、自制小火箭、颜料等。

制作方法

教师固定出1.2 m×1.2 m的立体框架，并提供透明的10 cm，20 cm，30 cm的PVC管道各50根，三通、四通、立体三通、立体四通、弯头连接件若干，幼儿在管道内自由拼插。

光影游戏时，在立方体框架前面增加可拆卸白色幕布，并在下面管道上加装小LED灯和开关，幼儿可以用各种道具进行皮影演出游戏。

使用方法

(1)低结构立体迷宫

应用范围：探究运用PVC管道等材料连接、立体拼插的方法，帮助幼儿建构空间感知经验。

方法1：幼儿自由选择各种PVC管道及连接头，从管道魔方任意边框进行立体拼插，一直连接到另外一端。在操作过程中，幼儿自主选定起点、终点，利用手中30 cm，20 cm，10 cm的透明管道与不同的弯头进行立体搭建连接，在过程中幼儿需要关注管子长度比例，用弯头决定搭建走向，最终完成立体搭建。

方法2：当幼儿完成搭建后可以加大挑战难度，要求幼儿同时连接多个起点与终点，在过程中，幼儿可以调整管道行进的方向，避免不同通路之间的相互影响，这对幼儿的空间发展是一个挑战。

(2)迷宫传声筒

应用范围：感知声音在管道中的传播现象，发现声音传播与管道振动之间的关系。

方法1：用透明管道搭建立体迷宫，请幼儿在迷宫出口一端发出声音，其他幼儿轻触管道，感受振动现象。

方法2：用透明管道搭建立体迷宫，请幼儿在迷宫出口一端发出声音，其他幼儿选择不同的管道出口进行倾听，发现声音可以清晰地进行传递，且不受出口位置数量的影响。

(3)小球走迷宫

应用范围：(1)对滚动现象感兴趣，乐于参与探究。(2)观察、感知小球滚动的方向、速度与圆筒坡度的关系。

方法1：用透明管道搭建立体迷宫，请幼儿将一个小球从高处的管道口中放进去，观察小球在自己设计的这个“迷宫”里面滚动的现象。

方法2：用透明管道搭建立体迷宫，将小球从迷宫一端放入管道内，几名幼儿合作通过旋转、抬动立体迷宫让小球从终点滚出。

(4)跑来跑去的空气

应用范围：对空气的科学现象感兴趣，感知空气的流动现象，探究发现物体上升高度与气流强弱之间的关系。

方法1：使用透明管拼插出行通道，将小号绒球放入竖管内，用吹风机或打气筒吹动横管，会看到小球会慢慢飘动，用手捂住竖管的上方，控制出气量，就会看到小绒球在竖管内上下运动。

方法2：引导幼儿先用PVC管道和连接头插接简单的一些作品。然后空出一个口，将“小火箭”放入另一个口上，再将其出口堵住。请幼儿猜一猜、并自己试一试：“如果对着空出来的口往里吹气，小火箭会怎么样？”同时也可以运用小球进行尝试，并感受当PVC管道有两个出气口时对“小火箭”升空的影响。

(5)皮影小屋

应用范围：通过皮影游戏感受光影的形成，以及光影与遮挡物间的关系。

方法：在立方体框架前面增加白色幕布，并在下面管道上加装小LED灯和开关，幼儿可以用各种道具和自己进行皮影演出游戏。

(6)穿越封锁线

应用范围：能够通过身体的运动感知空间方位和大小，建立空间感知经验。

方法1：在立体框架中间悬挂带有小铃铛的皮筋，鼓励幼儿用肢体穿越“封锁线”，尽量不碰响铃铛，提升幼儿的空间经验和肢体控制能力。

方法2：将多个立体框架进行分组连接当作城堡进行互相投掷游戏。

使用案例

1.案例1

豆豆和虫虫分别选择了迷宫的一个起点进行立体搭建。他们分别选择不同长短的管道和连接件，各自沉浸在自己的搭建中。搭着搭着，豆豆发现，他的管道“长龙”无法再搭建下去了，因为虫虫的管道“长龙”也成长得很迅速，并且两条长龙在管道魔方的中间位置相遇了，互相阻挡了去路。怎么办呢？2个孩子开始想解决问题的办法。豆豆：“虫虫你挡着我的路了。”虫虫：“我的长龙也长到这里了，怎么办？”2个孩子都挠着头寻找解决问题的办法。这时豆豆看到了地上的连接件计上心来：“我们可以把它们连接在一起。”说完拿起了一个四向的连接件，将两条“长龙”衔接起来。然后2名幼儿继续完成自己的搭建，直至搭建到立体迷宫的2个终点。

完成搭建后的虫虫请豆豆选择一个管道口，自己也找到一个管道口轻轻地说：“看我们搭得多棒！”豆豆清楚地听到了虫虫的话。也轻轻地用管道回复他：“下次我们还一起玩。”

2.案例2

舟舟举着一个圆形纸板，站在幕布后面蹲下然后慢慢往上移动圆板说：“天亮了，太阳升起来了。”然后拿出一棵小树形状的纸板说：“小树慢慢长大了！”这时观看的朵朵说：“小树还在那没有长大呀！”舟舟说：“那我换棵大点的数。”他找了找说：“可是没有了呀？”这个时候童童说：“你往后退树就变大了。”说完舟舟拿起小树往后退，一边退一边说：“小树还真是变大了！”然后他又尝试移动不同的物品试一试。

案例分析

幼儿在管道魔方中探究的时候可根据自己的兴趣及能力水平自主、有创意地在立体框架间连接、拼插，《3～6岁幼儿学习与发展指南》中明确指出，幼儿的科学学习是在探究具体事物和解决实际问题中，尝试发现事物间的异同和联系的过程，科学学习的核心是激发探究兴趣，体验探究过程，发展初步的探究能力。教师要善于发现和保护幼儿的好奇心，引导幼儿通过直接感知、亲身体验和实际操作进行科学学习，建构科学经验，幼儿在管道魔方中的自主探究充分为幼儿提供了这样一个游戏环境和材料支持，让幼儿在探究过程中发现问题、解决问题、建构新经验，感受科学探究的乐趣，幼儿在探究、解决问题的同时，锻炼了口语表达能力丰富了与同伴的交往。