如何建立幼兒的幾何概念?5款建築師也推薦的瑞士naef幾何積木【2024年版】

該如何建立幼兒的幾何概念呢 ? 從可以看得懂基本的三角形、正方形、圓形,再來老師帶著小朋友們做剪紙、走迷宮這類的勞作開始,讓幼兒認識形狀,接著小學之後的幾何概念就更複雜了,有更多不同的空間圖形運算。那麼,為什麼認識幾何對幼兒那麼重要呢?幾何跟美感又有什麼關係?在接下來的文章中更仔細的介紹:幾何是什麼?藝術史享有盛名上的包浩斯對幼兒幾何有甚麼影響?幼兒學幾何有哪些好處?怎麼樣可以讓幼兒認識幾何? 在這篇中我們會用五款很美的瑞士naef幾何積木來示範幼兒怎麼玩幾何,幫助兒童建立幾何形體概念!

naef幾何積木

圖片來源:naef_taiwan

幾何是什麼?

幾何是研究二維形狀和三維圖形的大小,形狀和位置的數學分支。幾何的英文是geometry,它來自希臘文的單詞geometria。在希臘文中,「geo」是地球,而「metria」是指測量的意思,幾何是因為古人想要測量土地和距離,但沒有測量工具,就用圖形來測量,隨著時代需求演進、漸漸發展出更多我們今日所知道的幾何。

幾何是數學的一部份,我們最常接觸的是「平面幾何」和「立體幾何」兩種。你可以把平面幾何理解成平面形狀,是指在2D平面上,由多點連接所構成的封閉形狀,譬如:正方形、梯形、六邊形、圓形等。

而立體幾何則是跟3D空間有關,我們可以把立體幾何想成立體圖形,立體圖形是由許多平面圖形所架構出來、具有體積的空間,譬如:正方體、三角錐、球體等。

幼兒幾何

在幾何學裡,數學家特別定義了「圖形的運動」,同樣的圖形經過移動、縮放、旋轉、反射,它仍然是同一種圖形,不會變成別的;而面積和體積的測量可以在這個定義上被延伸、找到答案。

幾何學的歷史?

幾何學誕生於西元前6世紀,當時的指標人物是科學家泰勒思,他利用有限的數學和幾何知識,預測出日全蝕的時間、船離岸邊的距離,並且用等比的方式,觀察金字塔的陰影計算出金字塔的高度。

幼兒幾何

圖片來源:維基百科

西元前3世紀,歐基里德總結了先前希臘的數學成就、提出《幾何原本》這本書,很多我們熟悉的公式都出自於這裡,譬如國中學過的畢氏定理、三角形內角和是180度等,歐基里德的理論為後續的幾何學奠定了重要的基礎,後人稱他為幾何學之父。而同一時期的幾何學家還有阿基米德,他提出計算面積及體積的方法,並且用槓桿原理來推算球的體積,這些概念讓當時的數學和天文學有很多的突破。

17世紀可以說是幾何學重要的分水嶺,在17世紀以前,幾何學的觀念是建立在「地球是平的」的測量基準上,到17 世紀以後,人們漸漸接受「地球是圓的」,於是科學家開始思考:之前的幾何學是否適用於整個地球、甚至宇宙呢?於是有了後來的幾何發展,高斯首先討論三維空間中的曲線與曲面,而20世紀愛因斯坦則是藉由這些理論發展出「相對論」,說明了我們所存在的時空是彎曲的。

20世紀中、後期,科學家曼德布落特提出碎形幾何的理論,他觀察我們所看到的雲、星系、海岸線、雪花、腫瘤等,這些看似雜亂的幾何體卻都含有某種規則,他的這些幾何觀點更透過近代的電腦得到驗證。

幾何跟藝術有甚麼關係?

幾何除了被應用在數學、科學、天文學領域,它也被廣泛的應用到哲學、心理學、設計、藝術、建築和空間當中,甚至在大自然中我們也可以看見幾何的美。

首先,你一定看過的幾何藝術是抽象派畫家蒙德里安 ( Piet Cornelies Mondrian ) 的作品,光聽名字可能會一頭霧水,但如果看到《紅、黃、藍的構成 II》你一定會恍然大悟:原來是他喔!蒙德里安是抽象派畫家的先驅之一,他擅長用直線、橫線,搭配紅、黃、藍、白安排出比例完美幾何畫作。

幼兒幾何

圖片來源:soulsfilledwithart

之所以這樣創作,是因為他主張藝術是高於現實的,如果想要在藝術中接近精神層面就要少使用現實,因此他帶領著我們去到抽象藝術的領域。蒙德里安的創作至今仍非常受人喜歡,它被應用到服裝、室內設計,甚至被幼教老師當作幾何教案使用,非常的經典。

再來的歐普藝術(OP Art),則是被稱為視幻藝術或光學藝術,歐普藝術最有趣的地方就是它偋棄了「主題」,把創作精力放在嚴謹地安排幾何圖形,用形狀、顏色、線條週期性的排列,各種弧形、曲線的交錯應用,讓人把平面的東西誤以為是立體的。你看看是不是覺得圖好像在動呢?

幼兒幾何

圖片來源:thejaxis

包浩斯 (Bauhaus)與幾何

幼兒幾何

圖片來源:among_typo

純藝術創作領域之外,20世紀也有一個超重要的極簡主義風潮興起,叫做「包浩斯」,包浩斯不是一個人,它是建築師瓦爾特·格羅皮烏斯(Walter Gropius)在德國創立的藝術建築學院,這個學院只存活了14年就被納粹打壓以至於關門,但它辦學時引領了一種機器時代的極簡、工業風,對後代設計師們影響非常大!包浩斯的精神之一是要強調設計作品的「功能」必須跟「設計、藝術、工藝」結合,而近代設計師們把「幾何、三原色、less is more」當成包浩斯風格的三個指標,我們所熟悉的MUJI、蘋果手機,就是將less is more的包浩斯精神完全的體現在商品當中!

大自然中的幾何

從大自然的角度來看,我們可以看見的幾何之美多不勝數,花瓣的排列、雪花、蜂巢、昆蟲的複眼等,這些自然界的幾何之美除了好看之外,大多還帶有實用功能!譬如數學家和建築師在研究蜂巢的時候,發現正六邊形是最節省空間、結構最穩固的形狀,於是他們向自然界取經,將這些智慧應用到蓋房子、研發螺絲板手等生活上。來看看數感實驗室這支影片有更深入的介紹

如何建立幼兒的幾何概念?

在介紹幾何美感積木之前,我們先想該如何帶著小孩玩幾何之美?其實生活中到處都有幾何之美,可以從日常生活中找出幾何的元素。常見的幾何之美大概列舉下面7種。

1、重複

畫面中出現同樣的形狀、規律的重複排列,譬如大樓的房子。

圖片來源:juancamiloberlin

2、對稱

譬如樹、大廈跟水中的倒影。

圖片來源:pazuhanich

3、對比

譬如一隻鳥單獨的在地上對比一群鳥。

圖片來源:clementphoque

4、黃金比例(長寬比為1:1.618)

鸚鵡螺的內部就是一個最好的範例,下面會有詳細介紹。

圖片來源:維基百科

5、三角構圖

找出視覺中畫面中的三角形。

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6、平行與垂直

畫面中出現線條的切割。

圖片來源:clementphoque

7、放射

找出放射狀的排列。

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上面的例子都可以幫助大家在生活中,找出幾何的美學,用在幼教或是家裡,都會是很好的教案喔!再來搭配上下面的積木,就更容易讓孩子了解,原來積木不只是疊高高,還可以有更多的想像在裡面 ! 我們下面就要來介紹5款可以練習幾何美感的naef積木。

一個可以傳家的積木,建築師的最愛 :Naef 幾何積木

介紹了這麼多幾何相關的知識之後,今天要介紹的是這個建築師和室內設計師的最愛 - 來自瑞士的naef幾何積木,它將完全顛覆你對積木的想像,而這也就是他持續銷售了超過60年的原因!

圖片來源:naef_taiwan

naef的創辦人叫作Kurt Naef,早在1954年的時候,他用自己的名字做為品牌名稱、開始創業。有趣的是,這家公司一開始不是做玩具的,而是專門做室內設計和木製家具的。之所以會開始做玩具,完全是因為Kurt Naef某天心血來潮,自己設計了一款木製玩具送給客戶,沒想到客戶超喜歡,對他的點子和精巧的手工讚不絕口,不斷地向他訂製木製玩具,在這個機緣下,Kurt Naef就跨入了玩具的領域,造就了一個超過一甲子的傳奇。

有別於別人用紙筆畫設計圖再製作出玩具,他設計玩具的方式是在腦中思考玩具的樣貌、再用實驗的方式親自動手做出來,有時腦袋想的可以被做出來、有時則行不通。但Naef喜歡不斷地嘗試、調整,讓玩具臻至完美,他總是跟別人說:「這樣一來,我每天24小時都在設計玩具。」由此可看出他有多麼享受這個過程。

naef 本身是做家具起家的,所以他們在設計和製作玩具時,也運用了做家具的技術,講究切割木材的方向以及紋理,讓小朋友可以摔、可以丟卻不會輕易斷裂,同時為了怕孩子會割傷手,每一塊積木的導角都做得非常細緻。而naef玩具的塗料大多都是手工上色的,美麗的塗料雖然是飽和色,卻一點都沒有搶了木頭的風采!拿著naef積木放到眼前仔細看,你還是可以在飽和顏色底下看到木紋的痕跡,超級有層次。

naef的玩具並不像市售的玩具,一直推出新品項、刺激消費者買單,相反的,naef幾何積木出的品項極少,卻用它獨一無二、無法被超越的設計,讓它一直被口耳相傳、成為過去60年來積木界的經典!不只是小孩子,連大人都為它著迷,收藏naef的狂熱份子不乏藝術家、玩具設計師、建築師,甚至也是日本幼教界最愛使用的教具之一!許多日本玩具設計師也帶著朝聖的心情到naef提案、成為設計團隊的一員。

圖片來源:edu_toy_japan

5款建築師也推薦的瑞士naef幾何積木

1. 瑞士naef Spiel 經典木製積木

圖片來源:naef_taiwan

Spiel 就是德文遊戲的意思。naef Spiel經典木製積木,是naef這個品牌從家具跨足玩具市場的第一個作品,由創辦人Kurt Naef親自設計的,從它被發明出來至今已經過了60年,仍然受到市場愛戴、是naef最暢銷商品之一。它特殊的楔形設計讓積木在堆疊時可以非常密合,就算是小孩拿到手上也可以靠直覺堆高高!

圖片來源:yenii._.vely

圖片來源:kiiroikasutera

光是這樣隨手拿起來疊高,在畫面上就創造出了重複、規律的排列,這就是一種幾何美感!

而且說明書上面說,任兩個積木就有12種疊法,可以帶著小朋友腦力激盪、挑戰一下,你可以找到幾種呢?

naef Spiel經典木製積木,它雖然靠直覺來堆疊就很穩了,但某些角度要平衡又不是很容易,在堆疊之中能夠找到平衡,是一件非常有趣的事情。

相信大家都知道,疊積木可以訓練小朋友們手眼協調和專注力,而玩naef Spiel 還有一個延伸的玩法,就是疊完之後記得帶著小朋友後退幾步,你就會發現,原來積木和積木中間的空間也是一種幾何圖形 (教孩子辨識三角形、菱形、等邊梯形)!

退一步看,見林又見樹

非常小的點居然也可以保持平衡

再來看看這種堆疊方式,過去我們總以為蓋房子一定要地基穩固,大的東西在下面、小的在上面才行,但看到這種堆疊方式是不是很讓人吃驚呢?小的積木居然可以在下面!它是怎麼做到平衡不會倒的?拼好之後退後一點看,整個建築又是一個巨大的菱形,是不是很有趣呢?

圖片來源:petitedepetit

更複雜的還有這個,如果熟悉了前面的12種玩法,各種堆疊方式組合在一起,就會創造一個很多元的空間,每個角度都不一樣,留白的空間也有愈來愈多形狀,讓人忍不住要動手實驗看看你到底還有什麼可能!

naef Spiel經典木製積木除了可以做到各種有趣的圖案之外,它還可以當骨牌玩呢!過去我們覺得骨牌就是要平面、扁積木才能玩得起來,但這完全顛覆我們對骨牌想像!在推倒骨牌之前,楔型積木的堆疊、排列也創造了一種幾何美感喔!

2.瑞士naef Cubicus立方積木

Cubicus立方積木讓人感覺好像變形金剛喔!打開包裝的時候,會看到一個工整、美麗的正立方體,倒出來之後,正立方體就會像洋蔥一般的散開,變成形狀不一的物件,這時會有一種驚喜感!原來正立方體可以這樣被切割?

圖片來源:form.ost

我們可以問問小朋友:咦?剛剛那個正方形變成現在這樣是什麼形狀呢?你可以拼回去嗎?讓他們來試試看如何從解構的零件變成整體。

除了正立方體之外,我們還能把這些積木塊拼成什麼呢?這時候可以讓小朋友發揮想像力、和生活經驗連結一下,看看他們會說出什麼東西來?

像這位小朋友就說可以變成蓋房子的工地!當小朋友說出「工地」時,我們可以延伸出STEM的教學,比如說:蓋房子的工地長怎麼樣?為什麼會長這樣?蓋房子的順序是怎樣的?等,每個小朋友能聯想到的東西可能不一樣,我們都可以再依照他們所想的去延伸討論,把生活經驗跟積木做一個連結,加深印象。

小朋友在玩這款積木的時候,有可能還是會侷限在結構需要靠平面線條才能穩固,但是Cubicus立方積木最特別的點在於,它可以靠著尖角支點來讓積木站穩,我們可以引導孩子們來觀察這點,至少要幾個尖角才能讓積木站穩呢?生活中有沒有類似形狀的物品呢?

接著,可以邀請他們把其他積木往上堆疊看看!如何才能平衡不會倒呢?

Cubicus立方積木最厲害的地方就是:只要你能拼得出來的建物,隨便怎麼拼都美!別忘了拼出來之後要帶著孩子在作品繞一圈,從不同角度看作品會看到不一樣的風景喔!有時候我們從正面看是歪斜的、快要傾倒的樣子,繞到側面去看卻又是異常穩固,真的很有趣!

這款積木除了上面圖片的原木色之外,它還有漸層的紅色跟漸層的藍色,超美der~~~!看著這個漸層色你會聯想到什麼呢?是不是夕陽跟海呢?我們可以把顏色的元素帶入玩樂中,和小朋友們聊聊還有什麼地方有類似的顏色?naef 會被要求高的建築師們收藏的原因,就是連選色也是經過精心設計的,可以刺激小朋友們的感官,難怪日本幼教老師喜歡把naef積木當成增進幾何之美的學習教具。

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3.瑞士naef Modulon黃金比例藝術積木

打開Modulon黃金比例藝術積木的時候,會被它的俐落切割的線條和強烈的紅、黃、藍、白色給震懾住,這簡直就是藝術品來著!裡面的積木看起來就是一群長方體啊,為什麼有一種自成一格的美感?

這些立方體跟長方體,並不是隨隨便便被切割出來的,它是naef設計師Jo Niemeyer用「斐波那契數列原則」做出來的,斐波那契數列原則聽起來很艱深,但其實就是我們常常聽到的「黃金比例」!玩這款積木的時候我們可以跟孩子們介紹黃金比例的概念。

黃金比例是什麼?

黃金比例簡單的說就是一條直線被切割時,全長:長邊=長邊:短邊,那麼這個比例就是黃金比例,在構圖上最常用的黃金比例就是1:1.618,人們常常用這張圖來說明黃金比例。

圖片來源:維基百科

自然界和藝術創作中有很多美的創作都來自這個原則,譬如,螺旋貝殼、蒙娜麗莎的微笑。

我們可以利用Modulon黃金比例藝術積木來展現黃金比例給孩子看!順便帶入數學等分的概念。最面積大的積木長:面積第二大的積木寬=1:1.618,最面積第二大的積木長:面積第二大的積木寬=1:1.618,這就是黃金比例,對孩子來說視覺上看到會比光是用講的還容易理解。

Modulon黃金比例藝術積木全部組合在一起的時候也是正立方體,它有別於上面介紹的Cubicus立方積木,原來正方體還可以有不同的切割方式啊!大家一起腦力激盪把它拼回去看看怎樣能組成正立方體呢?除了正立方體之外,我們可以把它拼成長方形嗎?

這種立體和平面交錯思考的方式,可以刺激孩子們對幾何的敏銳度,同時積木本身就已經是黃金切割了,所以它隨意拼、隨意玩都會是美的建物,另外也可以讓孩子們用開放式玩法來玩,可以看看他們能玩出什麼再加以延伸。

圖片來源:momotoys_jp

圖片來源:momotoys_jp

4.瑞士naef Angular直角彩虹積木

Angular直角彩虹積木,是小朋友認識「直角」的好朋友,有了這款積木你再也不需要費心的製作教具,隨便拿出一根,就可以讓孩子們在家中,或教室四處丈量哪裡有出現直角?門的角落是直角嗎?摺疊桌的角跟地板有垂直嗎?順便跟孩子們分享幾何在歷史上之所以會被發展出來,就是為了要測量喔!

那麼直角可以拼出什麼圖案呢?這組Angular直角彩虹積木是8個由大到小的L型積木、1個暗紅色的方塊,還有4個轉接小元件所組成的,它最棒的地方就是你可以把它變成平面、在地板上玩2D圖形的拼圖,也可以把它立起來堆疊成3D的。

圖片來源:kiiroikasutera

但就算你沒有特別要拼出什麼、光是把這些積木立起來排列在一起,就會出現同一形狀重複排列、等比放大的幾何美感。

就連這個還不知道怎麼拼出圖形的小朋友,也在利用積木跟他們家的沙發連結,看!每一塊積木都可以站立在沙發椅背上呢!別小看這個舉動,他正在利用積木建立他對空間的感受喔!

圖片來源:naef_switzerland

Angular直角彩虹積木最有趣的地方,就是它一直在顛覆人們對於直線條、直角僵硬的刻板印象,當我們利用積木創作3D作品時,它總是能表現一種線條的流動感!這也許跟他們”黑色轉接小元件”的設計方式有關!轉接頭的兩面方向不一樣,使用轉接頭時,兩端的直角積木,就勢必要往不同的方向走。我們在帶孩子玩這款積木的時候,也可以從黑色轉接小元件開始玩起,讓他們思考如何運用黑色小元件,能蓋出平衡的積木呢?

圖片來源:naef_switzerland

除了直角、直線條顛覆人們的刻板印象之外,它玩平衡的方式也超級顛覆常人想像!就算沒有使用黑色的轉接小元件,這些直角積木們,就是能靠著邊角直挺挺的站穩、往上堆疊也沒有問題,我們可以跟小朋友們討論為什麼尖尖的地方可以站啊?是什麼原因它才站得穩?也務必要讓他們親自動手做看看、挑戰看看!愈玩會對空間和幾何愈敏銳喔!

5.瑞士naef包浩斯帆船建構遊戲

圖片來源:naef_taiwan

記得上面有提到包浩斯嗎?這款包浩斯帆船建構遊戲,就是naef在1977年所打造的一個經典!因為包浩斯學院所引領的極簡風潮,為20、21世紀的設計、藝術、建築、工藝領域帶出了全新的態度!能取得包浩斯博物館的支持來復刻他們的玩具,讓同樣在這些領域深耕的naef興奮不已,當然,naef也沒有讓他們失望,naef把包浩斯帆船建構遊戲做得非常精緻,木質表面磨得像絲綢般的光滑,俐落的線條配合包浩斯經典色紅、黃、藍,還有墨綠,質感好得沒話說!完全帶出了包浩斯精神!

圖片來源:naef_switzerland

圖片來源:naef_switzerland

這款玩具最初被發明出來,是因為包浩斯學院當時辦了一個校內的室內設計比賽,當時一位參賽的設計師設計了這款玩具放在他作品的兒童房!沒想到這玩具受到了很大的注目,後來被naef復刻發售。

圖片來源:naef_switzerland

包浩斯帆船建構遊戲裡,有一個很搶眼的弧形積木,一拿到它立刻就想要玩平衡遊戲,我們可以把其他積木當作貨物,帶著孩子們輪流在這艘船上放上貨物,放上去的時候不能讓其他貨物掉下來,也不能讓船倒下喔!立刻就可以變成一個團體的平衡遊戲!玩遊戲之餘也可以跟小朋友們討論平衡是什麼?要怎麼樣才能平衡?透過遊戲的方式讓他們對弧形更有印象。

用弧形積木來玩平衡如果太簡單的話,還可以改成這樣子玩!很驚險吧?

包浩斯帆船建構遊戲很適合玩建構,這些長方體、正方體、三角形可以蓋出些什麼東西呢?船嗎?橋嗎?山嗎?是在哪裡的船或哪裡的橋呢?要怎麼搭呢?他們的外圍有什麼?包浩斯帆船建構遊戲可以搭建出「場景」,而生活中的場景(畫面)是有景深的,透過這樣的遊戲方式,可以帶著孩子從更大的角度來看到幾何和空間的關係!

同場加映:瑞士naef Ligno方塊圓柱積木組

Ligno方塊圓柱積木組給人一種樸實的感覺,它跟Spiel經典木製積木一樣,是60多年前被設計出來的,由鮮明的紅、黃、藍、綠四種顏色組成,每一塊都是正立方體,中間暗藏了1個或2個被切割出來的圓柱體,是1-2歲小朋友就可以開始玩的入門積木。

圖片來源:kiiroikasutera

為什麼這麼說呢?因為它顏色飽和鮮明、很適合跟孩子認識基礎顏色,對1-2歲比較小的孩子來說,光是把圓柱體從正立方體中推出來、再裝回去就可以練習手眼協調了!

漸漸長大一點可以用這些積木建構出不同的東西,像火車啊、機器人啊等,別小看這些積木只有這兩種形狀,圓柱體也可以變成兩個正方體中間的卡榫,能做出的東西多到你沒想過!

圖片來源:naef_taiwan

圖片來源:kiiroikasutera

來看看這位日本老先生如何玩Ligno!他可是naef的玩具設計師,在日本有玩具博士的美稱!看他玩Ligno好像在變魔術,超有趣的!

另外這個影片可以看到Ligno可以變出什麼!

結論

naef幾何積木的美是讓人屏息的,同時也是衝擊的,在認識naef幾何積木的過程中,我們不斷的在經歷一種理性的美感,它用各種千變萬化的形式存在,有時候以為這樣就結束了,沒想到換個方式又是新的姿態!這也是數學所帶給這個世界的幾何之美,毫無限制,永遠有更新、更好的來推翻舊有的,讓我們可以不停地看見新的可能、走入更新的生活。

此外,naef幾何積木作為一個開放式玩具也是非常可以的!小朋友玩這套積木的時候跟大人有不一樣的觀點,他們完全不會被形狀限制,隨手拿起來就能蓋出一個建物,他們對建物充滿想像,也許未來的某一天他們會將新的幾何觀點帶進世界,成為我們新的生活樣貌也說不定喔!