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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!



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