激光束之旅 , 从一条线 , 到一个面 , 再到一个体 , 经历的过程都可以清晰地展现在孩子们的面前 。
“想通了这个原理后 , 我们就可以直接拿一个球型的玻璃珠子 , 代替高速旋转的圆柱体 。 光透过玻璃珠子 , 就有放大效果 , 根据这个原理 , 我们可以做简易的显微镜 。 用玻璃珠 , 可以看到细胞 , 可以把一只小蚂蚁放大到手掌那么大 。 ”
(蚂蚁放大实验)
实验室的另一项有趣的实验——水滴中的世界 , 运用的也是这一原理 。 有了玻璃珠作为铺垫 , 孩子们很容易联想到 , 自然界中最易获得、形状也最接近球体的透明物质 , 就是水滴 。 水滴可以当放大镜吗?能放大多少倍?从人眼到显微镜 , 再到天文望远镜 , 人类是怎样一步一步扩展自己的视野的?可以这样引导孩子们由浅及深地思考问题 。
“运用这个原理 , 实验室还引导参与实验的孩子们给自己做了一次‘尿检’ 。 尿液也是水滴 , 用激光放大水滴中的物质 , 观察尿液中的杂质 , 杂质少的孩子更健康 。 ”孩子们对这样的小实验也很感兴趣 , 又有趣 , 又能引导他们思考背后的科学原理 。
(水滴中的世界)
“把复杂的科学简单化” , 是常博士的理念 。
常鹏博士还介绍了用小蜡烛做“简易蒸气机”的实验 。 将空心管支架插到塑料浮子的两孔中 , 通过注射器给空心管注满水 , 将蜡烛放在塑料浮子上方、空心管支架下方 , 整套装置放在水面上 , 点燃蜡烛即可观察浮子的运动 。
运用的原理也很简单 , 蜡烛火焰的热量将空心管支架内的水烧成蒸汽 , 蒸汽推着空心管内的水或蒸汽从空心管支架的两个出口喷出 , 两个出口的方向相反 , 于是 , 在喷涌的力矩作用下 , 浮子会发生旋转运动 。
常鹏认为 , 科学离我们很近 , 就在我们的身边 。 日常的知识积淀能帮助我们解决很多问题 。 因此 , 他所设计的实验材料包 , 用到的都是简单的材料 。
比如 , 4方磁铁石墨磁悬浮材料包只用到了四块方形磁体和一块热解石墨片 , 就可以观察到石墨片的磁悬浮现象 , 材料简单 , 但物理现象呈现明显 。
#2
孩子底层的科学素养来自哪里?
“当孩子们自己动手完成一项科学小实验 , 成就感是巨大的 。 每个人都有很大的潜力 , 都是小小发明家 。 ”
但他提醒家长 , 在培养孩子科学素养方面 , 一定要警惕“快餐思维” 。
“系统的知识点还是应该在课堂上学习 。 不能做快餐科学课 , 比如超前学习 , 把初中的知识点拿到小学提前学 , 浅显囫囵地把科学知识塞进孩子们的脑海里 。 功利性太强的学习 , 透支的是他们对世界的好奇心 。 ”
“当他们未来再在课堂上接触到这项实验 , 他认为自己已经看过了实验结果 , 对更严密的过程和原理就没有求知欲了 , 反而影响后面课堂上知识点的系统学习 。 ”
常鹏认为 , 实验的过程应该首先引导孩子思考、让孩子自己探索 , 而不是把所有材料都给到孩子 , 给他们一份说明书 , 孩子像组装家具一样 , 这样很容易看到结果 , 但是孩子如果不去思考背后的底层逻辑 , 这样的实验没有意义 。
了解声音的振动原理时 , 首先要知道什么是振动 , 谁在振动 。 声音是无形的 , 怎样让它“有形”?常鹏会给孩子们发纸杯和沙粒 , 对着纸杯说话 , 观察沙粒在振动 。 “我做科学活动时 , 用什么材料 , 先由学生自己想 , 绝大部分认同的情况下 , 再向下进展 。 ”
由于很多问题是开放性的 , 孩子们会给出一些不同的方案 。 这时候 , 孩子们可以根据自己选择的方案分组进行科学探索 , 看看哪种方案是最优的 。 科学实验器材也并不是简单组装就能完成的 。 一些动手能力强的孩子可能一次就能成功 , 有些孩子可能需要反复实践 , 或者靠同伴的帮助才能完成某个实验环节 。 每个环节的完成质量与最终的实验效果都是相关的 。
常鹏发现 , 网上很多实验短视频都会刻意追求“高大上”的设备、精密的仪器 。 例如 , 材料很复杂 , 钛合金、“超精密加工”磁悬浮材料、“航天材料”、专业软件画图、3D打印机……他非常不理解这种现象 , “难道为了做一个实验 , 还要先学会专业软件画图?还要买个3D打印机?”
在常鹏的实验室 , 很简单的道具就能完成相同的实验 , 朴素地展示实验背后的原理 。 把科学包装地非常高大上 , 却忽视了科学的本质 , 这样的做法他非常不支持 。
常鹏说 , 他并不强调孩子们把原理、知识点死记下来 , 他更希望孩子们能有独立的思考能力 , 培养他们的动手能力和意识 , 当孩子们懂得了科学基础知识后 , 可以自如运用 , 做一些小制作 , 解决生活中的难题 。 通过科学探索 , 鼓励孩子们在未来的人生中 , 无论遇到什么困难 , 都摒除惯性思维、勇于批判、勇于尝试 , 调动一切身边的资源去解决问题 。
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