给孩子的STEAM实验室

【推荐序】
《给孩子的STEAM实验室》一书是那种家庭、图书馆和学校不可或缺的图书资源。每个与年轻求知者共度时光的成年人都熟悉这样的场景：他们不停地踱步、坐立不安或跑来跑去并发出噪声，还常常在遭遇问题之前就感到垂头丧气。“我能为他们做些什么？”尽管我们中的大多数人都知道，这些时刻可以成为这些年轻求知者探索未知和潜在可能性的契机，但我们并不总是有时间或确切地知道如何为他们布置一次完美的体验。《给孩子的STEAM实验室》则精心策划了五十余个能将无聊时光转化为动手时刻的小实验，在每一位父母或教育者发出“我能为他们做些什么？”的疑问时，可以提高时间的利用率。
我们可以感觉到，家将成为重构“STEM”（科学、技术、工程和数学）教学模式的理想场所，而“STEAM”（科学、技术、工程、艺术和数学）中“A”（艺术）的价值则在于帮助我们认识到创造力与“STEM”每个组成部分之间的辩证关系。数学和科学被局限于枯燥实验室或教室的日子已经一去不返了。这些学科是活生生的，它们就在我们的身边，以五花八门的，甚至有时稍显混乱的方式呈现和活跃于厨房的餐桌上。当“STEM”学科作为我们好奇心的具象出现时，整个学习气氛就会充斥着热忱和无尽的可能性。“STEAM”的教育方式将鼓励孩子探索未知，并帮助他们养成从失败中汲取积极教训的良好心态。
成年人应该清楚：支持“STEAM”教学法并不要求你必须是一位专业人士。实际上，你的小求知者也许会获益于你共同学习的意愿：向他们展示学习是一个勇于承担风险、作出尝试并在次尝试失败后进行反思的过程。本书可以轻松成为你们共同的指导书，弥补成年学习者可能在儿时错过的概念和奇妙现象。
在这本书中，我喜欢的部分是单元5中的数学实验，滑稽的是，我恰巧属于容易被孩子定义为“一个不会数学的人”的那类父母，事实上，我正在通过学习逐渐成为一个“会数学的人”，而那些传统的用在教室里的数学教学法从来无法使我成为这样的人。
书中“技术”单元的一个实验起源于我在Mouse设计团队工作期间的经验，那时我们持续进行着一些可弥合美国普通学生与技术工程领域前沿之间鸿沟的试验。我们致力于帮助新的一代了解一套可以帮助每个人表达创想、造福世界的工具集成——STEM。
我希望你享受深入阅读这本书，这类图书资料将帮助我们所有人都参与到这些能使青少年全身心投入学习过程的挑战性尝试中。祝你玩得开心！

马克•莱塞（Marc Lesser）
Mouse学习过程设计部门高级指导员

【概述】
这本书提供了52个完美适用于台面、书桌、草地和人行道的“STEAM”（科学、技术、工程、艺术和数学）实验。
每个实验都带有一个易于理解的说明，来帮你了解趣味背后的“STEAM”知识点，从而向你介绍新的词汇及与所属主题息息相关的其他妙想。这些实验，让你探索“STEAM”的过程，变得像执行食谱一样简单，每个实验都包含以下几个详细步骤：
→ 实验材料
罗列出操作每个实验项目所需的所有材料。
→ 安全提示
提供能使实验过程流畅进行的常识性安全指南和小提示。
→ 实验步骤
带你一步步了解实验操作的过程。
→ 奇思妙想
给你带来进一步推进实验的想法，以激发你的好奇心、发明力和解决问题的能力。
→ 科学揭秘
提供针对实验的简明科学解释，就相关跨学科的话题进行延伸。

无论你正在探索的是艺术还是生物学，你的经验和创意都将给别人留下深刻印象。应该鼓励孩子们亲身参与实验，与实物进行直接接触，因为实验和发明的过程与结果同等重要。而成年人的支持，使他们不惧失败，全神贯注于自由探索的过程，测量、取样、搅拌、犯错和排除故障，各个环节都应该成为每个“STEAM”经历中不可或缺的组成部分。
你或许已经拥有这些实验所需的大多数材料，但“技术”实验部分可能需要提前准备物品。这些物资都可以通过网购获得，且大都相对廉价，胶带、麻绳、热熔胶枪、热熔胶棒、橡皮筋、纸张、记号笔、颜料和胶水都会在实验中派上用场。“技术”实验或许需要小型玩具马达、鳄鱼夹测试导线、5号电池座、电池扣和LED灯。
我和我的孩子已经尝试了书中的所有实验，如果你完全遵循实验步骤，它们应该能顺利进行。然而，这些项目有时会需要一些调整、练习或创新。当你学做一些新的事情时，耐心同样重要。请不要抵触将失败品拆解并从头开始，比如，当一枚LED灯没法发光时，你可能只是将它接反了（参见实验11“点亮小怪物”）。
记住，错误和排除故障要比完美实施更有意义，诸多科学失误都导向了伟大的发现。

席卷世界的跨学科综合素质教育——“STEM”，强调以数学（M）和科学（S）为基础，来解决实际中的工程（E）和技术（T）问题，本书还独特地融入了艺术（A）的审美与创意。
书中的52个实验以艺术创意为取向，联结“STEM”诸学科知识，激发起儿童的创造力、理解力和动手能力，并清楚地阐释了有趣现象背后的原理。
在这本书中，可以通过纸雕实验，帮助孩子探索密度的概念；由被碾碎的硬糖做成的“彩色玻璃”帮助孩子窥探熔点的奥秘；切割水果则是一个帮助孩子了解分数、理解古希腊人如何生成原子概念的实操途径；孩子能够通过制作简单机器人、可闭合电路和能点亮一盏LED灯的石墨图纸，轻松探索各种技术。
这些实验能由个人独立操作，在一间房间中实施，也可以由亲朋好友合力完成。

从次观察蝴蝶开始，丽兹·李·海拿克(Liz Heinecke)就喜欢上了科学。
她毕业于美国的路德学院，在威斯康星大学麦迪逊分校获得了细菌学的硕士学位。在经历十年分子生物学的科研工作并获得硕士学位之后，她离开了实验室，开启了人生的新篇章——成为一位全职妈妈。很快地，她发现她的三个孩子在成长的过程中和她一样非常热爱科学。于是，她开始在她命名为“厨房科学家”的网站上记录他们的科学探险。
她希望能够向别人传递她对科学的热爱，这件事变成了当地美国全国广播公司（NBC电视台）旗下的一个常规电视节目，这也使得她成为了NASA（美国国家航空和宇宙航行局）的地球大使。为了让父母和不同年纪的孩子能够更方便地一起做实验，或者孩子能够独自安全地做实验，她撰写了一系列适合儿童的实验书，包括《给孩子的厨房实验室》、《给孩子的户外实验室》等。

推荐序
前言
概述
单元1 科学 SCIENCE
实验1 被敲碎的糖果
实验2 自制草籽宠物
实验3 水晶艺术品
实验4 晕染指尖陀螺
实验5 用柠檬汁画出的彩蛋
实验6 桌上的水域生态系统
实验7 野花纸
实验8 彩虹黏液
实验9 彩色糖球点心
实验10 甜蜜分子
单元2 技术 TECHNOLOGY
实验11 点亮小怪物
实验12 自制迪斯科灯球
实验13 太阳能萤火虫
实验14 石墨电路
实验15 艺术机器人
实验16 彩珠泡泡瓶
实验17 布艺电路
实验18 风力发电机
实验19 刷毛机器人
实验20 触屏手套
单元3 工程 ENGINEERING
实验21 橡皮筋发射器
实验22 立体书
实验23 气球火箭
实验24 橡皮筋赛车
实验25 桥梁设计
实验26 齿轮毛毛虫
实验27 相机暗箱
实验28 自制大型游戏机
实验29 自制尤克里里
实验30 太阳能棉花糖烤炉
单元4 艺术 ART
实验31 奇妙的大理石纹纸
实验32 自制颜料
实验33 自制纸张
实验34 热熔胶复制品
实验35 冰封之花
实验36 蔬果印章
实验37 刮板蚀刻
实验38 艳丽蜡染
实验39 浮雕
实验40 击打植物印花
实验41 指甲油大理石纹彩蛋
单元5 数学 MATH
实验42 立体派动物
实验43 时尚耳环
实验44 分形几何
实验45 透视画
实验46 斐波那契螺旋
实验47 镶嵌装饰
实验48 连续稀释法
实验49 用数学用具创作艺术
实验50 莫比乌斯带风铃
实验51 水果分数动物
实验52 绕线艺术
致谢
关于作者
关于摄影师
关于MOUSE
译后记

席卷世界的跨学科综合素质教育——“STEM”，强调以数学（M）和科学（S）为基础，来解决实际中的工程（E）和技术（T）问题，本书还独特地融入了艺术（A）的审美与创意。
书中的52个实验以艺术创意为取向，联结“STEM”诸学科知识，激发起儿童的创造力、理解力和动手能力，并清楚地阐释了有趣现象背后的原理。
在这本书中，可以通过纸雕实验，帮助孩子探索密度的概念；由被碾碎的硬糖做成的“彩色玻璃”帮助孩子窥探熔点的奥秘；切割水果则是一个帮助孩子了解分数、理解古希腊人如何生成原子概念的实操途径；孩子能够通过制作简单机器人、可闭合电路和能点亮一盏LED灯的石墨图纸，轻松探索各种技术。
这些实验能由个人独立操作，在一间房间中实施，也可以由亲朋好友合力完成。

从次观察蝴蝶开始，丽兹·李·海拿克(Liz Heinecke)就喜欢上了科学。
她毕业于美国的路德学院，在威斯康星大学麦迪逊分校获得了细菌学的硕士学位。在经历十年分子生物学的科研工作并获得硕士学位之后，她离开了实验室，开启了人生的新篇章——成为一位全职妈妈。很快地，她发现她的三个孩子在成长的过程中和她一样非常热爱科学。于是，她开始在她命名为“厨房科学家”的网站上记录他们的科学探险。
她希望能够向别人传递她对科学的热爱，这件事变成了当地美国全国广播公司（NBC电视台）旗下的一个常规电视节目，这也使得她成为了NASA（美国国家航空和宇宙航行局）的地球大使。为了让父母和不同年纪的孩子能够更方便地一起做实验，或者孩子能够独自安全地做实验，她撰写了一系列适合儿童的实验书，包括《给孩子的厨房实验室》、《给孩子的户外实验室》等。

【译后记】
编辑联系我写这篇译后记的时候，正值2019新冠病毒的疫情肆虐，所有的省、直辖市和自治区都启动了公共卫生一级响应机制的时期。春节假期之后，本该早已复工复学，但无奈中大家居家办公、学习。
今天早上我算了一下，我和孩子已经连续25天憋在家里。自从他上了幼儿园之后，我们还从未有过这么长的时间每天耗在一起。初的几天休息之后，无论是我还是孩子，都不知道该干点什么好。孩子似乎很享受父母长时间陪伴的日子，但又隐约感到事情不妙，而且不知道这样突如其来的全方位陪伴可以持续到什么时候。
他焦虑了，我也焦虑了。
我们把能想到的东西都画了个遍，家里的玩具从头到尾玩了5轮，各种绘本翻了3遍，动画片早就看腻了……这个时候，英语和数学的在线教育机构频频打来电话推销它们的网课。
无意中，我想起了之前翻译过的“给孩子的实验室”系列图书。我尝试着和他一起做了几个小实验。在我看来，实验特别简单，甚至称不上是“做”实验。用科学实验的标准来衡量，可能只算得上是演示了一个小变化、制作了一个小作品。
但是，在这将近1个月的宅家生活中，那一个个演示小变化、制作小作品的下午，是他快乐的下午。我到现在还记得，他手脚并用，兴奋极了。实验用过的材料到现在也舍不得扔，每天就摆在自己的小桌子上不让别人碰。有一个实验需要用到气球，他毫不吝啬地拿出了自己珍藏的生日气球给我用。过去让他饭前便后去洗手，他磨磨蹭蹭拖延时间。但是在实验前和实验之后，他自觉主动去洗手，自己开灯搬凳子，自己认真清洗了手指头缝隙的每一个角落，然后庄重地把手擦干。
你看，对于孩子来说，这份庄重，就是他心目中科学实验的意义。对他来说，一个小变化的演示，充满了魔法，不亚于故事里女巫的神奇帽子和魔法城堡的吸引力。对孩子来说，更有魔力的是父母和他一起摆弄这些小材料、观察这些小变化、制作这些小作品。这就好像是，我们带领他掀开魔法世界的一角，泄漏出来的魔力足够把他拉进去。
其实，对父母来说这件事的收获可能远远大于孩子。
“不知道可以和孩子玩什么”，不是孩子的问题，而是父母的难题。玩得安全，玩得高级，玩得投入，玩得实用，是这本STEAM实验的精髓。你甚至都不需要做任何科学讲解和说教，你只需要把活动本身持续进行下去，孩子会自动输出各种各样的“为什么”、“然后呢”、“天啊”、“再玩一个”……
我还记得自己很小的时候，住在郊区村子的平房里。假期可以玩的就是观察地上的蚂蚁。我尝试偷取厨房里的酱油、醋、花生油、洗涤剂轮番骚扰蚂蚁，看看蚂蚁对这些东西有什么不同的反应。这样的活动我可以一个人持续玩上好几天也不会厌烦。现在，我们有了这套《给孩子的STEAM实验室》，你和你的孩子有了共同观察和体验的机会，你们有了更可靠和更合适的“酱油醋”。

高爽
德国海德堡大学博士，天文科普工作者，本书译者
2020年2月