神奇的數學視錯覺

你可能在某本書上看到過幾幅視錯覺的圖片？

被吸引住了？感覺不過癮？現在出集子了。趕緊看看吧。

看看下面這幅圖，你能看到什麼？

甲：「這明顯是個美少女嗎！」

乙：「這明顯是個巫婆嗎！」

……

再看，下圖中的齒輪是不是在動？

太神奇了，我一眼看下去，齒輪都是在轉動的，可是如果仔細盯著一個齒輪看，它又是靜止的 …

這究竟是什麼原理呢？原來它叫Optical Illusion（視覺錯覺）。之前給大家介紹的《數學文化素質教育資源庫》中也有很多視覺錯覺的圖片和遊戲。

不過，《數學文化素質教育資源庫》可能更加適合教師教學之用，如何讓小朋友也能體驗視錯覺的神奇並理解其中的原理呢？今天給大家安利的一套適合小朋友讀的科普繪本，它的中文書名叫做《科學初體驗》，是來自法國的一套科普繪本，剛剛被中科大出版社引進到國內，全書一共有3本，分別是《我的視錯覺初體驗》、《我的太空初體驗》和《我的水之初體驗》，分別覆蓋了視錯覺、太空科普以及水知識科普3大主題。

我最粉這套書的原因有下面幾點。

在我接觸的科普繪本當中，大部分都太過於注重科普內容，缺乏故事情節。這樣帶來兩個問題：

1. 雖然書籍本身很有乾貨，但可能孩子不夠有興趣。

2. 科普知識講得有點高深，孩子沒法理解，對父母要求也頗高。

而這套書則不一樣，它的編排是按照一頁漫畫故事，一頁科普內容的形式展開。

比如在《我的水之初體驗》這本書中，它先講了一個漫畫故事，兩個小朋友在打球，中場休息想喝水時，突然發現放在冰箱里的水都結冰了，而且還把水壺撐壞了。

緊接著，故事就很自然地引入一個問題：「為什麼凍住的水把水壺撐變形呢？」

孩子讀到這一頁的時候經常也會有同樣的問題，這就培養了孩子愛思考的好習慣，他們就會迫不及待地到下面一頁尋找答案。

我在讀到這一頁的時候，也在尋思著答案，因為冰的密度小，水的密度大，同樣質量的物體，密度小的體積越大。可是我又該怎麼給小朋友解釋這個問題呢？如果從密度、體積、質量的角度去解釋，對小孩子來說實在是太太太抽象了，於是我也忍不住看了後面一頁的答案。

後面這一頁用圖文的方式給孩子講解了原理。它完全沒有從密度、質量、體積的角度出發，而是從分子的角度來講。

首先它先介紹了分子，它把分子說成一個一個組成水的小「球」，就像有細絲一樣串聯起來。

當水結成冰后，分子會結成環，而環的中央會留出很大的空隙，因此同樣數量的水分子卻比以前更佔地方，這樣就把水壺撐變形了。

這麼一講孩子和我都豁然開朗，這比我一開始想的密度、質量、體積的方法簡單直接多了，孩子很好理解，而且還充滿了閱讀的樂趣。

在介紹太空知識的時候也是如此，比如《我的太空初體驗》這本書中介紹火箭的時候，先講了一個漫畫故事，幾個孩子想去火箭，可是老師沒有給他們看火箭，卻拿出了一個氣球 … 問題來了，氣球和火箭到底是什麼關係啊？

關於火箭的原理也是非常難給孩子解釋，可是這本書用氣球做比，一下子就將火箭的基本原理講得一清二楚。因為氣球裡面的氣體噴射而出，這樣由於反作用力的影響，氣球就會飛向相反的方向，而火箭就是基於這樣的原理。

讀這些章節的時候，完全是可以和實驗相結合。比如說上面講的水變成冰的內容，我們可以用一個礦泉水瓶盛滿水，然後放在冰箱冷凍層，看看等結成冰后，水瓶變成什麼樣子。

再比如火箭的這個內容，家長們可以找個氣球出來做個小實驗：

1. 將氣球口黏上吸管，並綁在小車上。

2. 將氣球吹滿氣，並堵住吸管。

3. 鬆開吸管后，氣球內的空氣會通過吸管迅速排出，這時候看看小車是怎麼運動的？

2

科普與遊戲相結合

這套書的互動性非常好，很多內容本身就是一個可以讓父母和孩子一起實踐的小遊戲。

比如《我的視錯覺初體驗》這本書中，就充斥著很多互動小遊戲。

除了前文所說的兩個遊戲，咱們看看下面這張圖，是不是感覺中間是彎曲的啊？

但我如果告訴你中間的線是直的，你信不信？這時候就需要孩子拿出尺，量一下，看看到底是彎曲的還是直線了。

再看看下面這張圖，有A、B兩個格子，是不是感覺A和B的顏色完全不一樣呢？

但實際上，A和B兩個格子的顏色是完全一模一樣的。

當時我讀到這一頁的時候，覺得不可思議，會不會是內容有誤，明顯不可能嗎！後面照 著書上的做法在紙上挖了兩個小洞，分別對準A、B兩個格子，這麼一看，顏色還真是一模一樣的……

還有下面這張圖，有兩個桌子，你覺得哪張桌子更長一點呢？

這時候，你可以做一個實驗，在紙上原樣描一張桌子，然後移到另外一張上面，你會驚奇地發現，兩張桌子竟然是一樣長的。

這本書中充滿了這樣的遊戲，它告訴了孩子一個道理，不要被眼睛和經驗所欺騙，凡事都要去嘗試一下，去驗證一番，你會發現，原來真相只存在於實踐當中。

3

激發孩子的想象力和探索欲

對於激發孩子的探索欲方面，《我的太空初體驗》這本書做得非常棒！這本書提及了一個很多孩子都非常好奇的問題，「究竟有沒有外星人？」

當孩子哪天冷不丁問你這個問題時，你該如何回答呢？

在這本書中，它就能幫你很好地回答外星人的問題。在動畫片、書籍中，外星人要麼是邪惡的，要麼是善良的，可現實中外星人並不為人類所認知。為了回答外星人這個問題，這本書從下面幾個方面入手：

1. 介紹了人類對宇宙的認知

它會從最基礎的知識入手，先講什麼是太空？人類怎麼去太空？

比如在介紹太空的時候，它就會講地球的重力，這就解釋了為什麼人類能夠在地球上生存而沒有漂到太空中；還會講地球外面的大氣層，告訴我們它是怎樣保護人類安全。而且如果孩子夠仔細的話，就能看到圖中有飛機和火箭兩種飛行器，但是飛機是在大氣層中飛行，但火箭卻衝出了大氣層的範疇，飛向了太空。這張圖就很清楚地告訴了孩子飛機和火箭的區別。

2. 介紹了人類探索宇宙的努力

在這部分里，這本書會介紹人類的科技，以及就現有科技對宇宙的認知。

它特地介紹了人類登月，下面這張圖的信息量很多，比如能看到宇航員的裝束，為什麼需要這麼著裝，是因為那裡沒有空氣；也能看到宇航員行走的樣子，是跳躍式的，因為那裡重力只有地球的六分之一。

除了介紹登月，還會介紹火星探測器、宇宙等等。

3. 介紹外星人

等介紹完人類的科技和對宇宙認知后，最後才開始講外星人。因為有前面的鋪墊，所以它告訴了孩子人類科技還很有限，對於外星人，還都只是停留在想象階段，這裡它從孩子的角度，把外星人想象成各種可愛的模樣。

但是人類一直未尋找外星人而努力，這裡還介紹了各種與外星人聯絡的方法。

為了驗證孩子們是否對這套書感興趣，中科大出版社在出版之前，還做了一個小活動，邀請了很多3~10歲的孩子來參加。

對於3歲多的孩子，在家長引導下讀得非常認真，

對於5歲以上的孩子，小朋友們可以自己閱讀，而且都看得津津有味，

所以，這套書對於3~10歲的孩子都是很適合的！