STEAM校園：紙皮建築 學幾何
【明報專訊】大家可能疑惑，學校不是應以磚頭等堅固的物料建成，並固定在地面嗎？流動學校是什麼呢？原來同學運用紙皮、膠喉等較輕的物料製作學校，只要在底部加裝車輪，就可以輕易搬動。除此之外，小市山設計的導師楊建邦(圖)補充：「設計任何流動建築，需要顧及5個要素，包括輕、可伸縮、堅固、多功能及可壓縮摺疊」。
想一想
我們身邊有什麼流動建築？
立體圖、平面圖、立面圖
設計任何建築物都要先畫設計圖，但原來設計圖除了畫畫時常畫的立體圖外，更需要畫建築的平面圖和立面圖。三者之間有什麼分別呢？在繪畫立體圖時，我們要畫出該立體所有的面，例如長方體有6面，長方體的立體圖便需要顯示出這6面。
平面圖，又稱為俯瞰圖，即是從高處看該立體時看到的影像。以同一長方體為例，從高處看此長方體時，就會看到一個較為扁身的長方形。透過平面圖，我們可以寫上建築頂部的尺寸，方便人們閱讀及明白建築頂部的形狀及結構。(圖b)
立面圖指平視立體時所得影像。不同立體的立面數量都不同，以長方體為例，當我們平視它的正面和背面時，會看到兩個相同大小的長方形。但當平視長方體的側面，看到的長方形的大小就會跟正面和背面的不同。
這是立體圖嗎？
五邑工商總會學校學生與導師一起畫的設計圖(圖c)，除了有門口、櫃等設施，他們說這是一個有花園的設計，可以種植不同植物。導師說這是一幅「假立體圖」，因為圖中只可見到流動學校的立面、側面、和部分的平面，不能看到底部和背面。
幾何圖形
畫好設計圖後，同學就要運用紙皮製出流動學校的模型。原來不論材質厚薄，只要掌握當中的原理，就能製成立體。為了讓同學理解相關原理，導師向他們派發紙張，紙張上畫有虛線，形成了不同的幾何圖形，同學嘗試沿着虛線，把紙張摺成三角柱體等不同的立體。
眨眼間，原本平面的紙張，變成一個個立體。原來當三角形、正方形、長方形等幾何圖形拼在一起時，就能組成不同的立體。例如三角柱體(圖d)是由兩個三角形和3個長方形組成；四角錐體(圖e)則是由1個四邊形及4個三角形組成。所以，我們只要把幾何圖形拼合，就能製成一張立體圖形紙樣，沿着線條就能摺成柱體或者錐體。
■小遊戲
沿着虛線摺起這些幾何圖形，看看可以摺成什麼立體吧！(圖f)
STEAM x支撐點
導師又向同學展示所摺的紙製模型，當中有很多不是由一般的柱體形成，底部雖然尖尖的，但依然可以穩穩地站立，難道導師在這些立體的底部塗了膠水，把立體貼在地上？
當然不是！原來這些立體的尖腳都是支撐點，當支撐點足夠承受到紙張重量時，就能把立體承托起來。同樣地，同學摺出的各種錐體和柱體，都因為底部的4隻角都是支撐點，令這些立體可以站立。
比例
導師要求同學製作的流動學校模型，與實際流動學校的大小相同，「同學可以進入所製的模型，使用自己製作的設施，親身檢查是否穩固安全，所以他們之間的比例是1：1」。到底什麼是比例呢？(圖g)
比例是指兩個非零數量之間的比較關係，通常寫成x：y。通常以分數計算比例，以比較同學製作的流動學校模型與實際流動學校大小的關係為例，假設流動學校模型的大小是100立方米，實際流動學校大小都是100立方米，比例便是：100/100 = 1/1＝1：1。由此可見，當兩個數量相同時，他們之間的比例便是1：1。
我們又以流動學校模型的大小與當中的櫃子大小為例，假設流動學校模型的大小是100立方米，櫃子大小是20立方米。那麼流動學校模型大小與櫃子大小的比例便是：100/20＝5/1＝5：1。
■考考你
假設流動學校模型大小是100立方米，安裝在模型底部的車輪是5立方米。那麼流動學校模型與車輪的比例是？
a. 10：1
b. 20：1
c. 30：1
d. 40：1
■提提你
導師提提你：「設計建築時要有同理心，從用家的角度出發」。在正式設計前，可先向用家了解需求，明白他們現時面對的困難。設計時除針對用家所需，易地而處，協助他們解決問題外，想像他們如何在自己設計的建築中生活，可以令用家更滿意呢！當然設計及製作完成後，要記得測試確保安全啊！
■關鍵詞
流動學校 Mobile schooling
柱體 Cylinder
錐體 Pyramid
比例 Ratio
(答案見另文)
文：Christine
圖：Christine、受訪者提供
[常識學堂 第166期]
