教点儿勾心斗角

时至今日,勾心斗角这词基本只见于宫斗剧总裁文场景、专用于形容人与人斗了,不过其本意真的就是形容中国古代建筑结构的交错和精巧。自己最近得以尝试用这类古建知识引导包子,从趣味入手,多角度实用所学知识,架构认知体系。全程概录如下,以励后续。

以兴趣活动奠基

十月时带包子参加了李庚老师的“读书行路”2019年第37期活动——秋日团城。三个多小时活动时间中,包子全程紧随,不断插话提问,显得兴趣十足。但当李老师开讲承光殿的庑殿顶结构时,爸爸离很远都能看到人群中包子头上频频弹出的问号,知道他完全没明白在讲什么,于是打算回家后再给他补补课。

这种实地行走活动,拓展了包子的视野,打开了兴趣的大门,也是包爸得以入手的起点。

自己先充电

其实自己对中国古建也无甚了解,正好借此机会和娃一起成长,先到图书馆找出梁思成所著《中国建筑史》《图像中国建筑史》两本书。翻开《中国建筑史》,开篇提及中国传统建筑的基本结构:

以立柱四根,上施梁枋,牵制成为一“间”……承重者为其立柱与其梁枋,不借力于高墙厚壁之垒砌……中国建筑之所以能自热带以至寒带;由沙漠以至两河流域及滨海之地,在极不同之自然环境下始终适用,实有赖于此构架制之绝大伸缩性也。

读到这里心中一动,觉得可以附会此架构,整合各种知识、技能,引导小家伙在心中搭建一座趣味学习的认知建筑。

柱一:读书

鉴于这两本书专业词汇较多、且遣词用句已异于当前,包爸决定只在《图像中国建筑史》中选取描述中国传统建筑房顶类型的内容给包子阅读,一来可以直接解读团城活动中他没听明白的庑殿顶部分,二来这部分有很多插图,图文结合、较易理解。

柱二:动手

为了确保包子真正理解了所读内容,包爸在休息日搬出乐高零件箱,和包子一起动手搭建了各种房顶:硬山顶、悬山顶、歇山顶、庑殿顶。

柱三:游戏

正好最近“求是数学”公众号推荐了一款叫Euclidea的几何尺规作图游戏app,游戏过程就是在工具箱中找到合适的工具,在屏幕上拖拽完成几何作图的通关目标,开发者用这种有乐趣的方式,引导孩子使用公理定理,由已知信息出发,去解决实际问题,是很好的几何学习辅助工具。此外,在通过这个游戏掌握了平分角、做已知线段平行线等方法后,对解决后面爸爸出的几何应用题也大有裨益。

柱四:体验

除了掌握知识,还要体验一下真实世界。于是这段时间只要出门看到传统建筑的房顶,爸爸都要招呼包子去分辨一下,看到底是哪一种类型的。有时候骑车带着包子走在路上,也会听到他在后面突然嚷嚷——“硬山顶!……歇山顶!”爸爸还翻出以往旅游的照片,让包子从中体会一下干燥大风的北方因防火而多用硬山顶、潮湿多雨的南方则采用悬山顶、歇山顶的道理。

当然,这种南北区别并不绝对,比如2016年去婺源玩见识过的标志性马头墙,就属于北方常见硬山顶的变化形式,也是出于防火的需求。

梁枋:解应用题

前述四柱既立,是“上施梁枋”的时候了。爸爸上网查阅了一些资料,并请教了建筑界专业人士,设计了一道应用题。内容是让包子做一次建筑工匠,根据初始条件,依照清代房屋营造的“举架”方式,画出房顶的大样,以便其它工匠照图样盖房。清《工部工程做法》中关于举架方法的描述如下:

如檐步五举,飞檐三五举,如五檩脊步七举,如七檩金步七举,脊步九举,如九檩下金六五举,上金七五举,脊步九举,如十一檩下金六举,中金六五举,上金七五举,脊步九举,或看形势酌定。

包爸简化以后的应用题则是:现在正在盖的房子进深(D)12米,架起屋顶的檩条数为7根。请根据“檐步五举(5/10)……金步七举(7/10),脊步九举(9/10)”的工部规定,将所有檩条的摆放位置按比例画在剖面图里。

包子很快理解了题意,兴奋地拿起铅笔、直尺、三角板画了起来,十几分钟后交卷。

爸爸对包子的计算过程和画图都十分满意,不过答案忘了象示例一样标注出各个檩条要扣分,摸摸头表扬了这个建筑小工。然后针对包子在画图时发出的“好麻烦!为什么不直接用一个三角形!”的抱怨,做进一步的引导。在包子的答案上,以最高处的檩4为顶点,向两侧最低的檩1和檩7各连接为线段,这样就可以更明显的看出来,根据古时候营造方式建出来的屋顶截面类似一条曲线,这个形状其实接近于“最速降线(在重力作用而忽略摩擦力的情况下,一个质点在一点A以速率为零开始,沿某条曲线,去到一点不高于A的B,该以何种曲线行进才能令所需的时间最短)”,也就是说,雨水落在屋顶上时,沿这种曲线就能用最短时间排下去,从而得以最大限度保护房屋不受雨水侵蚀。

不出所料,包子这时两眼发亮,开始追问最速降线是怎么回事了,爸爸不禁汗颜,承认自己也不懂,告诉他只有学习了更多的数学和物理知识后,才能理解这个问题。包子倒也好说话,摇头晃脑的离开去玩iPad了。留下包爸一人喜忧参半,盯着屏幕上维基百科最速降线条目里的一串串公式徒然抓挠一阵儿,毅然放弃,去吃饭先。

参考资料

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