A因果推理CausalInference.DOC

教師參巧資料 第六課－「工程過程」的批判性思維 學習目標 學生將由Isidro-Cloudas and Cassis, Glenn所提出的「工程過程」步驟； 透過建造橋程提高批判思能力。 建議課堂時間：約90分鐘橋樑類型簡介 橋樑主要分為三種不同的類型：樑橋、吊橋和拱橋。 問：為何橋樑有不同的類型？ 答：這三種橋樑的主要差異在於其礅距的距離。礅距是指兩個支座之間的差距。不同類型的橋樑以不同的方式承載重量。 橋樑的主要類型 樑橋 樑橋是一座堅固的水平結構建築，在橋的兩端各設有一個支座支撐。一座簡單的樑橋平跨兩岸，並由橋樑兩端支撐。 問：樑橋負重時會出現什麽情況？ 答：當橫樑受壓向下，其頂部會受到推壓，而底部則處於延展或繃緊狀態。 問：建造樑橋時需注意哪些因素？ 答：橫樑必須堅固，確保它不會因承受橋身及往來車輛的重量而彎曲。 拱橋 拱橋由一個連接兩端橋礅的弧形結構所組成。 問：拱橋負重時將出現什麽情況？ 答：拱橋負重時，重量會沿著拱形的弧度向外傳送至兩端的橋礅上。橋礅可防止拱橋末端向外伸張。 問：建造拱橋時需注意哪些因素？ 答：橋面的重量不斷沿著拱形曲線向外傳送至橋礅上，令拱橋一直處於被擠壓的狀態。提高拱橋的弧度會令垂直荷載產生橫向推力。 吊橋 吊橋是利用巨型鋼索將路基吊起來，由橋的一端延伸至另一端。鋼索與兩座高塔相連，由錨泊固定在地上。 問：吊橋負重時會出現什麽情況？ 答：鋼索把吊橋承受的重量傳送至埋藏在大石塊或巨型混凝土塊內的錨泊地。鋼索散佈在一個大範圍內，使錨泊地內的重量平均分佈，以防鋼索斷裂。 問：建造吊橋時需要注意哪些因素？ 答：錨泊地幫助橋身保持穩定。因此，高塔必須牢固地建於地面，令鋼索能把重量轉移至塔上，再直接輸送到地面。  情境 全班。學生需飲管設計和建造一座橋樑。橋樑需橫跨50厘米的距離，橋的寬度不可少於20厘米，總重量不可超過50克。橋的中央將放置負荷物，以測試橋樑的強度。 活動1 草擬設計方案 現在你有10分鐘組員討論橋樑的設計。記錄設計的步驟，並繪畫橋樑的設計草圖。 活動2介紹由Isidro-Cloudas and Cassis, Glenn提出的步驟 應用於橋樑設計的「工程過程」步驟已分別列於6張紙板上。將紙板正確排序，並嘗試回答下列問題。 問：在橋樑設計中，「工程過程」的步驟是怎樣的？ 答： 找出問題所在 確定限制因素 共同商討初部設計，並選出最佳方案 分析設計方案 修改設計 執行計劃 問：「工程過程」的各個步驟中有什麼任務？ 答： 找出問題所在 在開始工作前必須先了解將要解決的問題或任務。 確定限制因素 在開始設計橋樑前，必須考慮所面對的限制因素。 共同商討初部設計，並選出最佳方案。 找出問題或任務，以及了解其限制因素後，小組需盡可能想出最多的解決方案。所提出的方案理想，引發意念，成為最後解決問題的方案。 列出所有合理的方案，並繪出相應的設計草圖後，小組應從中選出2至3個較理想的方案進一步研究。設計草圖應按照規定的比例製作。 修改設計 每個設計小組應改善其設計方案，矯正當中的問題。 執行計劃 得出最終方案後，小組必須把紙上的意念轉化為實物。 註：若在建造過程中出現重大問題，可改動原本的計劃。 活動3 重新設計橋樑 根據「工程過程」的步驟，為擬建造的橋樑繪畫出完整的設計圖則。有關設計應包括橋樑的三圖。你可採用物料，並遵照規定繪圖。 提供物料： 80支飲管、1卷透明膠紙、10個紙夾、1把剪刀、1卷幼繩及數張A4紙。 符合下列規則將獲加分： 製圖整潔清晰 橋的三 橋礅距離少長30厘米 路基最少寬5厘米 橋樑支座的間距最少10厘米 試和「工程過程」的步驟比較，討論你設計的哪一個步驟需要重新考慮。 問： 建造橋樑時有哪些限制因素？ 答：橋的重量、長度、建造物料、橋身要求（例如：橋寬）。 活動4 橋樑建造比賽 按你的設計方案製作一座橋樑模型。若遇嚴重問題，可把設計修改。你可遵照下列規定製作。為了測試橋樑的強度，老師會在橋的中央逐漸增加載重量，直至橋樑開始彎曲爲止。 在活動結束前，你將要評估不同組別的設計，並選出： a. 最具成本效益的設計（物料vs 強度） b. 最堅固的橋樑設計 模型工整 模型由所提供的物料製作 橋礅距離最少長30厘米 路基最少寬5厘米 橋樑支座的間距最少10厘米 活動5 專家點評 有關建造橋樑的參考資料，請瀏覽： http：///ynhti/curriculum/units/2001/5/01.05.04.x.html#d 6 繃緊 壓縮 橋的兩端被擠壓