培养孩子的科学思维，从做手工玩科学小实验做起！（内附实验）

　　前几天，看到一个家长的提问：
　　有没有直接、简易、有效的教育方法，能够帮助孩子在幼年时期就奠定科学思维的坚实根基。那些从科学史、教育史、心理学出发的长篇大论，列举一二三四五六七八九十应做、必做的就省了。对大部分家庭来说，家长不可能先成长为科学家，而后教子。
　　作为一个陪孩子玩了7年手工和家庭科学小实验的妈妈，我想说，培养孩子的科创思维，最直接简便的方法就是带着孩子一起做手工，玩科学小实验。让孩子通过观察、学习、思考和动手，去认识、理解和掌握蕴含在其中的科学原理！ 1.幼儿园阶段的孩子
　　幼儿园阶段的孩子，可不喜欢听什么高深晦涩的理论知识，做手工、玩游戏才是他们的热爱。
　　所以，针对学龄前的孩子，我们可以利用做手工、玩游戏来调动孩子的参与热情，引发他们对科学探索的兴趣。
　　通过剪纸，让孩子了解什么叫图形对称。
　　通过玩吸管＂搬运＂纸片的游戏，让孩子了解气压。
　　通过玩吹乒乓球的游戏，让孩子认识水的浮力和气流。
　　用色素、泡沫洗手液、水来做降雨实验，让孩子直观地看到降雨是怎么一回事。
　　通过玩三棱镜，让孩子认识和了解光的颜色构成和折射现象。
　　用积木、纸条、黏土、铅笔、生日蜡烛来制作风的实验，让孩子了解风的原理。
　　把水滴在线路板上，看灯亮不亮，以此验证水是否是导体。 2.小学阶段的孩子
　　到了小学阶段，仅会上述这些简单的小手工和科学小实验可不能满足大龄孩子们蓬勃高涨的好奇心了。学校在科创方面也会对孩子们提出更高的要求。所以，我们得试着引导孩子去做一些相对复杂，更有挑战性的手工和实验了，以此来认识和掌握更多的科学原理！
　　以我们家可爱多最近参加的上海头脑奥林匹克创新大赛为例。
　　所有参赛项目都鼓励用废弃材料制作，不能使用智能或遥控设备，运动轨迹有创造性的可以额外加分。
　　本着重在参与的想法，我们一家经过商量，最后一致决定参加第一个项目《P1车辆：突然停止》。为了寻找制作车辆的灵感，我上网买一些与机械装置、机器人制作和steam思维训练相关的书籍作为参考，并鼓励可爱多用不同材料制作了两款不同动力的车子。
　　可爱多制作的两款车：上图为发条车，下图为风能动力车
　　一款是用纸板、饮料瓶盖、吸管、硬板纸制作而成的发条车，一款是用乐高积木和风力电动机搭建而成的电动车（风力电动机是从《小看山的为什么科学盒子》里拆出来的）。
　　从材料构成上来看，发条车明显更具创造性。但是发条车的动力有限，根本无法在1分钟内走完2米的路程。最终，我们选择了用乐高积木搭建而成的风能动力车。
　　别看视频里车子的路线很笔直，停下来也很顺畅，整个过程看上去非常简单。其实，我们在背后做了大量的测试和修改工作： 轮子用胶枪固定得歪了，开车路线出现偏差，甚至无法开到红纸区域，要调整。 风力发动机与地面平行，导致车速太快，无法在中心区域停留；风力发动机朝上偏移，速度可以稍微减缓。想要找到合适的速度，需要反复调试。 中心区域的毛巾厚薄、粗糙程度与否决定其是否能产生足够的摩擦力，让车子自主停留。
　　为了成功捕捉这2分钟的视频，我们一家人付出了无数的心血和努力。科学创造，真的没有想象中那么简单。
　　接下来，我还想分享2套我们家目前自用的，特别适合小学生阅读的科创相关书籍，它们是《DK STEAM思维训练手册》、《乐高少年工程师》系列。 1.《DK STEM思维训练手册》
　　《DK STEM思维训练手册》为好奇的孩子们提供了动手的机会。书上有25个简易好玩的STEM（科学、技术、工程和数学）实验供孩子们学习和参考，从发条车、塑料瓶阀到结实的沙堡、牢固的报纸凳子，从保温瓶、隔热手套、气泡塔到口琴、蜂鸣器、吉他……每个实验都有清晰明确的摄影图片指导，每个实验都有科学原理的解释说明，还有真实世界的例子来说明STEM是如何影响和创造现代生活的。 会动的发条车
　　图为我们根据书上的说明制作的同款发条车
　　我们这次准备参赛的汽车模型之一，就来自这本书的发条车。
　　书上不仅有详细的图解说明，教我们手把手复制同款，还有发条车能动起来的工作原理介绍：
　　这辆发条车展示了势能和动能的转化。势能是储存的能力，随时可以释放。动能是物体运动的能量。当你卷起发条时，就储存了势能，它将使车向前行驶。物体运动速度越快，质量越大，它的动能就越大。你可以用公式计算一个运动物体所具有的的能量：动能等于质量乘速度的平方，然后除以2。（1）当你向后拉车时，车轮使发条紧紧地卷起来，储存势能。当你松手时，发条松开，势能转化为动能，车向前运动。 （2）发条继续松开，车继续前进。因为存在摩擦力（车轴与轴承之间、地面与车轮之间）以及空气阻力，车的动能转化为热量。 （3）你无法感觉到摩擦力和空气阻力产生的热量，因为发条车的动能实在太小。一旦失去动能，车就会停下来。
　　除此之外，书上还提供了不同的测试与调整方案： 放在不同的表面，比如如地面和桌面，来测试发条车的行驶速度。 在车轮上缠上砂纸、橡皮筋，又或者用卡片纸代替普通纸作为发条，来试试车子会有什么怎样不同的表现。
　　对于孩子而言，不管是发条车的制作过程还是后面的调试过程，都是一次非常有意义的逻辑锻炼和科学探索的过程。 结实的沙堡
　　沙堡估计很多孩子都玩过。只要用水把沙子变潮湿，就能堆出成型的沙堡来。但是用潮湿的沙子堆出来的沙堡并不牢固，只要受到一点点重压就会坍塌。
　　那么，怎样才能堆出不容易坍塌的超强沙堡呢？书上就有答案。只要在沙层中间多铺上几层绷带即可。
　　原理也很简单。
　　沙粒本身很容易从从彼此的侧面滑落。但是在沙堡中增加了绷带，绷带会增加沙粒之间的摩擦力（摩擦力是两个或多个物体表面发生滑动时，接触面产生的阻力），防止沙粒侧向滑动，也就增加了沙堡的稳固程度。
　　这种用于建造沙堡的沙子和绷带的组合类似于工程师们用来制造加固结构的技术，比如高速公路边的斜坡、保护沿海地区的堤坝等等。 口琴
　　我们还能用冰棍棒、牙签、橡皮筋、纸片来制作一个简易的口琴。制作好的口琴就像真实的口琴一样，里面的＂簧片＂会振动，能发出奇妙的声音哟！
　　口琴的工作原理如下：
　　牙签固定了纸条的两端。当你吹（或吸）口琴的时候，急速流过纸条的气流使纸条振动，这个振动在空气中产生干扰，以声波的形式向外传播。如果在吹气时更用力，或者捏住冰棍杆，纸条就会震动得更快，从而产生更高频的音高。2.《乐高少年工程师》系列
　　《乐高少年工程师》系列真是孩子无法抵抗的爱。这次，我入的是《搭建连锁反应》、《极客机器人》和《建造机械装置》这三本。每一本上都有适配的说明书和乐高积木，方便孩子手把手实操，做出专属于自己的精密装置来。
　　刚把书拿回家，可爱多就迫不及待地拆了，我连盒子的完整模样都没拍到！ 《建造机械装置》
　　使用书上的纸模和盒子里附带的乐高积木块就可以搭建出11个在生活中常见的机械装置来，包括万能机械手、经典投石机、旋转器、鬼魂捕捉车、进击的雷克斯、飞轮巡逻车、风能俱乐部、搅拌大师、迷你电影制作器、拳击机器人、重力投掷车等。
　　来看看可爱多自己搭建出来的乐高模型吧！
　　这个机械装置叫作旋转器，能够制造出美好的视觉幻象。卡片上的两面是不同的图案，当旋转器快速旋转时，一个＂全新＂的组合就出现了！
　　那么，这个旋转器的工作原理是什么呢？书上也有进行答疑。
　　在快速旋转的情况下，两个图案会合二为一。这个现象叫＂视觉停留＂。当人们盯着一个画面看时，在这个画面消失后，它还会在这个大脑里停留大约十分之一秒的时间。
　　除了旋转器，可爱多还搭出了＂进击的雷克斯＂，雷克斯走路的样子和我们人类迈步的样子非常像呢！
　　还有方便操作的万能机械手，它能模拟鸟类的爪子去抓取物件。 《极客机器人》
　　机器人是怎么做出动作的，背后的原理是什么？
　　这本《极客机器人》非常适合用来解答孩子们提出的这些问题，也能让孩子们按图索骥，搭建出专属于自己的可爱机器人来。极客机器人是由乐高积木和纸模组装而成的机械装置。最大的特点是可以自行移动，或者看上去能够自行移动。
　　书上还有关于机器人解剖学基础的知识介绍： 主轴：水平方向上的轴，相当于极客机器人的内脏。 手柄：转动它，就能让极客机器人动起来。 轴承：用来支撑主轴和其他型号轴的孔洞。 偏心凸轮：刻在主轴上旋转的轮盘。 曲柄：一个U形柄，用来抬起主轴。
　　看看可爱多用纸模和乐高积木搭建的混乱怪物，滑动滚轮时，手臂也会抬高放低，看上去蛮有意思的。 《搭建连锁反应》
　　《搭建连锁反应》有点类似于多米诺骨牌的含义，大致意思就是A装置会触发B装置，B装置会触发C装置，C装置会引发……诸如此类。
　　阅读这本《搭建连锁反应》，孩子可以解锁伍动装置、多米诺骨牌、跷跷板和斜坡、升旗和落锤装置、弹板装置、慢转装置、电梯坡道、滑轮和滚桶、漏斗坡道、Z形坡道等10个连锁反应装置，观察它们不同的连锁反应。
　　虽然可爱多还没来得及组装这本书里的装置，但我还挺期待他搭出来的成品模型呢。一定非常好玩！
　　对于孩子而言，只要能够上手玩的科学创造，他们都是乐意去尝试，去探索，去学习的。所以，想要培养孩子的科创思维，日常多陪孩子读STEM相关书籍，陪他们动手制作就是最好的方式了！