给孩子的能量实验室

最近我问了几个孩子：为什么要去了解关于能量的科学知识？以下是孩子们的回答： 
詹姆斯说：“因为这样我们就可以学习如何在不耗尽自然能源的情况下，让我们的世界得以运行。” 
奥利弗说：“可以让我们意识到自己对地球施加的影响。” 
莉莉说：“了解关于能量的科学知识，我们就能知道开车会污染环境，应该多骑自行车，保护环境。 ” 
莎拉说：“因为很多东西都有能量。 ” 
当我和摄影师安柏•普罗卡西尼以及一群聪明可爱的孩子们一起操作书中这些实验的时候，我也学习到了不少关于能量的知识。 
书中的一些实验都比较容易操作，也充满了科学的趣味性。比如，孩子们会发现用门铃里的电线、9伏电池、钉子和一些回形针，就能方便地制造出一个电磁铁（实验27）；把发亮的荧光棒放入热水里，荧光棒竟然会变得更亮，这个实验非常有趣，让孩子们知道了热是如何加快反应速度的（实验11）； 在自己制作的热量计中点燃奶酪卷能够测量食物的热量，这个实验的味道不太好闻，但是却非常好玩（实验30）。
这本书中的很多实验都向我们揭示了自然资源中的守恒原理。比如，“巧克力豆挖掘比赛”（实验16）向我们展示了，把一个物体拆分后，再想让它恢复原状是极其困难甚至不可能的。 
在科学研究中，研究过程和结果一样重要。教会孩子如何在错误中得到经验、如何提出创意、如何坚持，对于培养孩子的创造性思维至关重要。当孩子在尝试多次之后，成功地用铝条和电池点亮灯泡时，他们眼中的光芒比点亮的灯泡更加闪亮。在起初的实验中，电磁发电机不能正常运作，在孩子们面对问题、解决问题的过程中，他们能够体会到隐藏在实验趣味性背后的真正的科学实质。 
当我们在整理总结这些实验的时候，我询问了这本书的作者埃米莉：为什么我们应该多了解一些关于能量的知识。她告诉我：“几乎我们做的任何一件事情都需要能量。随着我们越来越精通科技，全球每年消耗的能量也越来越多，但我们使用的很多能量都来源于储量有限的不可再生能源。为了确保我们能够为下一代提供可持续使用的能源，我们必须明白应该如何更负责任地使用能源。” 
虽然孩子们的语言很纯朴，但他们也表达了相似的意思。今天的孩子就是将来的发明者、创造者，我期待在未来，他们会找到更高效、更友好的使用能源的方式，为我们所有人创造更美好的明天。
【概述】
能量在我们身边。我们在新闻里听到过它，每天都在使用它，有的时候也会有人告诉我们，我们还有很多很多能量可供使用。到底什么是能量呢？当你把插头插入墙上插座的时候，有没有想过电是从哪儿来的呢？使电灯发光、让汽车行驶的并不是什么神奇的魔术——而是能量，这就是科学。 
这本书大人和孩子都可以读！而且可以根据这本书开始你的神奇实验之旅。书里的实验能带领孩子们探索关于能量的方方面面：能量是什么？我们是怎么找到能量的？我们怎样才能节约能量？书里用了诸多与真正的科学研究相似的实验方法，比如预测、观察、测量和总结。这本书虽然是写给孩子的，但是大人们也会觉得非常有趣。 
实验过程中需要准备什么？ 
实验中所用到的材料，在家里、杂货店或是超市里都能找到。每个实验在一开始，都会有一个实验材料的清单，如果你找来的东西和实验材料清单上的有一点点不同，也不妨试一下，说不定效果也会不错。
本书中的大部分实验都可以在室内完成，只要有个平整的实验操作台即可，建议离厨房近一点，这样会方便实验后的清理工作。做实验时，要适当清空周围的空间。为了保护实验操作台面，我们时不时地也需要一些塑料台布或废报纸。如果这个实验更适合在室外操作，在实验开始的时候会有友情提示告诉大家。
安全是关键！ 
本书中的所有实验均使用了常见的材料，操作过程也都非常安全。但是如果你有防护眼镜的话，建议你在实验过程中全程佩戴。就像我们在实验室进行实验操作一样，实验过程中一定要遵守和注意安全事项。 
时间和人员准备 
在实验开始之前，关注一下完成这个实验所需的时间。这本书里的实验大多在1小时内或更短的时间内就可以完成，但也有几个实验需要我们持续几个小时或几天进行观察和测量。 
有些实验操作起来非常方便，可以由一个人完成。也有一些实验相对复杂一些，需要更多人帮忙。如果实验标注为“这个实验很简单，单人就可以完成”，说明这个实验的装备和实验后的清理过程都比较简单，实验操作也不需要额外的帮忙和指导。如果实验标注为“找个实验伙伴一起做”，说明这个实验需要额外的帮助和指导。如果这个实验标注为“这个实验需要大家一起做”，说明这个实验在操作的时候需要一些技巧，如果和朋友、家人一起做实验的话，会更加有趣。
接下来，大家一起来探索科学吧！

能量在我们身边。我们在新闻里听到过它，每天都在使用它，有的时候也会有人告诉我们，我们还有很多很多能量可供使用。到底什么是能量呢？当你把插头插入墙上插座的时候，有没有想过电是从哪儿来的呢？使电灯发光、让汽车行驶的并不是什么神奇的魔术——而是能量，这就是科学。 
这本书大人和孩子都可以读！而且可以根据这本书开始你的神奇实验之旅。书里的实验能带领孩子们探索关于能量的方方面面：能量是什么？我们是怎么找到能量的？我们怎样才能节约能量？书里用了诸多与真正的科学研究相似的实验方法，比如预测、观察、测量和总结。这本书虽然是写给孩子的，但是大人们也会觉得非常有趣。 

埃米莉·霍贝克（EMILY HAWBAKER）
她对科学和教育一直充满着热情和激情。在宾夕法尼亚州立大学就读时，主修地球科学兼修自然科学教育。学成毕业后，开始在离费城不远的宾夕法尼亚州特拉华县教授八年级科学课。她所在的学校参与了一个能源教育项目，在NEED课程材料的帮助下，学生们学习能源方面的知识，并将所学传授给他人。埃米莉看到她的学生们在参与这个项目时非常活跃，这激发了她对能源教育的热情。
几年后，埃米莉离开课堂，全职加入NEED并成为课程主管。她参与研发活动，设计新的课程材料，作为导师与教师们分享她对能源教育的热情，在全国各地和世界各地为学生活动做规划。甚至，埃米莉每次都能再回到她以前的学校开展活动 ！和同学、老师们一起快乐地学习，是她持续前进的动力。
除了阅读、写作和研讨，埃米莉日常喜欢在费城逛街、慢跑、航海、旅行，还有用激光笔逗弄她养的猫咪。

前言 
概述

单元1  关于能量的基本概念
实验 1　杯子里的对流
实验 2　海滩的规律
实验 3　神奇的气体
实验 4　影子制造者
实验 5　疯狂的镜子
实验 6　斜坡加速
实验 7　单摆
实验 8　螺旋弹簧
实验 9　声波拦截

单元2  能量的表现形式和相互转换
实验 10　反弹
实验 11　闪闪发光
实验 12　气泡升起
实验 13　温暖双手
实验 14　烈日下的黑与白

单元3  可再生和不可再生能源
实验 15　采集糖果 
实验 16　巧克力豆挖掘比赛
实验 17　把油吸上来
实验 18　完美钻探
实验 19　压裂明胶
实验 20　开采铀矿
实验 21　风的力量
实验 22　地热热水器
实验 23　太阳灶
实验 24　生物质能袋子
实验 25　水坝的乐趣

单元4  使用能源
实验 26　饼干燃料
实验 27　电磁铁
实验 28　发电机
实验 29　点亮灯泡
实验 30　燃烧食物

单元5  节约能源
实验 31　减少能量流失的保温材料
实验 32　侦查空气泄漏
实验 33　发光吧，灯泡
实验 34　太阳能热水器
实验 35　“瓦特”究竟是什么
实验 36　有趣的冰箱
实验 37　持续监测一个月（或一周）
实验 38　追踪垃圾
实验 39　二氧化碳的谜团
实验 40　出行

专业词汇
网络资源 
致谢 
关于作者
关于美国国家能源教育发展项目（NEED）
译后记 

能量在我们身边。我们在新闻里听到过它，每天都在使用它，有的时候也会有人告诉我们，我们还有很多很多能量可供使用。到底什么是能量呢？当你把插头插入墙上插座的时候，有没有想过电是从哪儿来的呢？使电灯发光、让汽车行驶的并不是什么神奇的魔术——而是能量，这就是科学。 
这本书大人和孩子都可以读！而且可以根据这本书开始你的神奇实验之旅。书里的实验能带领孩子们探索关于能量的方方面面：能量是什么？我们是怎么找到能量的？我们怎样才能节约能量？书里用了诸多与真正的科学研究相似的实验方法，比如预测、观察、测量和总结。这本书虽然是写给孩子的，但是大人们也会觉得非常有趣。 

埃米莉·霍贝克（EMILY HAWBAKER）
她对科学和教育一直充满着热情和激情。在宾夕法尼亚州立大学就读时，主修地球科学兼修自然科学教育。学成毕业后，开始在离费城不远的宾夕法尼亚州特拉华县教授八年级科学课。她所在的学校参与了一个能源教育项目，在NEED课程材料的帮助下，学生们学习能源方面的知识，并将所学传授给他人。埃米莉看到她的学生们在参与这个项目时非常活跃，这激发了她对能源教育的热情。
几年后，埃米莉离开课堂，全职加入NEED并成为课程主管。她参与研发活动，设计新的课程材料，作为导师与教师们分享她对能源教育的热情，在全国各地和世界各地为学生活动做规划。甚至，埃米莉每次都能再回到她以前的学校开展活动 ！和同学、老师们一起快乐地学习，是她持续前进的动力。
除了阅读、写作和研讨，埃米莉日常喜欢在费城逛街、慢跑、航海、旅行，还有用激光笔逗弄她养的猫咪。

【译后记】
本书由我们4位同事一起合作翻译，我们都是初高中学段的科学老师，和学生们一起通过实验感受科学的有趣和神奇、探索科学的本质是我们每天的工作。在翻译这本《给孩子的能量实验室》的时候，作为老师和成年人，我们也深深地被书中丰富有趣的实验所吸引。40个简单易做的实验，步骤清晰、配图详实，辅以深入浅出的科学原理解释，符合孩子们的认知规律，也有利于激发他们对科学的兴趣，培养他们节能环保的生活观念。
对学生而言，“能量”相关知识需要一个长时间的学习和理解过程，是一个从具象到抽象，从个别到整体，从宏观到微观的过程。
对“能量”这一核心概念的学习一直贯穿于基础教育的各个学段，根据不同阶段学生的认知特点，提出了不同层次的学习要求。例如，在学前阶段，主要学习和探索与“能量”相关的现象，如声音、冷热、光影等；进入小学之后，在前期经验的基础上，小学生开始认识不同形式的能量，理解运动、声、光、热、电、磁的自然现象和基础概念，结合日常生活中的应用理解各种能量形式之间的转换；进入初中之后，开始涉及更加具体的“能量”定义及计算方法，初步建立用能量转换与守恒的观点分析问题的意识。
这本书中的40个能量实验以通俗易懂的方式，向孩子介绍什么是能量、能量与我们生活的关系，十分具有可操作性。适合为学前和小学阶段的孩子储备丰富的关于能量的经验与体验，帮助他们从日常生活现象入手，对能量建立初步的认识和理解。温度、光线、声音、运动、食物、电器、化学反应……一个个生活中司空见惯的现象和物品，孩子们平时可能丝毫不会去留意，但在动手做完书中的实验，得知原理后，就会恍然大悟：原来生活中处处有能量！我们时时都在转换能量、利用能量、消耗能量。等到在课堂上再正式与“能量”打交道时，也就不会那么陌生了。
另一方面，这本书也向我们提供了一个十分重要的启发——原来实验不一定都要在实验室中才能完成。只要使用生活中唾手可得的简单材料，在成年人的监护下确保安全，孩子们完全可以自己去尝试、感受、合作和探索。
从生活中的问题出发，预测、观察、测量、总结，这本就与真正的科学研究过程类似。在平时的教学中，我们也会试着用这种思路来启发学生。例如，在实验课上，让学生尝试用不同的方法，去研究课本中的一个问题。在实验后的总结阶段，让学生想一想：
研究这一问题，还可以用哪些方法？
这些方法还可以研究哪些其他的问题？
你在生活中有没有遇到过其他想进一步研究的问题？
我们认为，这些问题即使不便于在实验课上解决，也可以拓展他们的思路。在如此尝试后，我们惊喜地发现，学生提出的个人研究课题变得更丰富了！再也不是局限于重复前人的实验，或仅仅是在课堂实验的基础上改变一些变量，而是多了许多对日常生活问题的思考与探索，使得研究充满了挑战。可见，来自书中启发的动手实践加上发散性思考的学习方法，对孩子们而言很有效果！
希望拿到这本书的孩子以及家长都能动手做做书中的实验，这不仅会带来亲密的亲子互动、有趣的同伴交往，还能让孩子体验科学研究是怎么一个过程，教会孩子如何在错误中得到经验、如何提出创意、如何坚持，这对于培养孩子的创造性思维至关重要。毕竟科学不是“读”出来的，而是“做”出来的！

本书译者（排名不分先后）
还妍（上海市民办平和学校科学、生物实验老师，指导高中IBDP生物实验课和学生个人课题）
徐婧（上海市民办平和学校高中部校长、IBDP协调员、资深IBDP化学教师）
李宁娟（上海市民办平和学校高三年级组长，资深IBDP化学教师）
方圆（上海市民办平和学校IBDP生化环境教研组副组长、资深IBDP生物教师、ESS教师）

从测量阴影和绘制温度变化图表，到用比萨盒中制作太阳能灶，从创建家用电器能源需求清单，到用巧克力豆饼干来模拟“采矿”和土地恢复。书里的这些实验所需的材料都极为简单，但却能说清楚能源是如何储存、转移的，也呈现了人类要如何负责任地使用和循环利用能源，极具环保理念与价值。
——Kirkus Reviews书评杂志

书里的实验分为五个单元，方便教师可以更容易地找到适用于自己课程的能源实验。实验步骤容易理解，几乎每一步说明都配有彩色照片。通过实验将特定的能量概念与孩子们的日常生活进行关联，并解释每个实验背后的科学原理。非常推荐科学老师带着学生一起做这本书中的实验。
——美国科学教师协会

在这本书里，玩一玩巧克力糖浆、冰激凌和奶酪卷，就可以解释从太阳能到声波，以及燃烧卡路里的神奇知识，所需要的就只是几个简单的工具和日常用品。通过这些实验，会了解能量如何产生、为什么节约能源如此重要。当然，完成实验的过程也少不了团队合作和趣味性，所有这些都能在60分钟或更短的时间内完成。
——ForeWord Reviews书评杂志

这本书提供了一个很好的方式，将有趣与实用建立起联系。作者出色地将一个个富有趣味、视觉上引人入胜的实验与现实世界中关于能源的学习结合在一起，解释了能量以及能源是如何工作的，又可以如何探索和利用它来丰富我们的世界。
——How It Works magazine科普杂志

我的专业是生物工程，现在正教授STEM(科学、技术、工程、数学)课程。我真的很喜欢这本针对年轻读者的科普书籍，它鼓励孩子们在玩耍的同时进行探索、推理和学习。这些实验非常适合用于课堂或作为家庭教育的一部分。
在这本书的开头，在所有实验之前，是关于如何安全操作的概述性介绍。实验分为5个单元，每个单元对应的实验和科学概念。所有的实验都从详细的材料清单和安全说明开始，并用大量的照片进行辅助。实验材料从生活中就易于获得，这点也很好地契合了这本书所倡导的节能环保的理念。
——美国读者

这本书对年轻读者来说非常棒，是鼓励人们远离屏幕的一种很好的方式！我特别喜欢每个实验中呈现的一些额外细节，例如，说明每个实验的混乱程度和所需时间，这样父母就可以依据实际情况选择要和孩子玩哪些实验，这点太实用了。
——美国读者