吴军博士: 怎么让孩子学懂数理化?答案在这40个科学故事里...

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檩子:今天,给大家安利一本中信刚刚出版的科普书,作者是大家熟悉的吴军博士
说起吴军,大家应该不陌生吧?
吴军的个人履历,开句玩笑,我感觉满足了好大一部分中国家长对孩子的“幻想”:一路顶级学校(清华附中、清华大学、约翰∙霍普金斯大学...)、顶级公司(谷歌、腾讯 ...),成为著名的自然语言处理和搜索专家;然后还特别能写作,出的书一部接一部,获得过文津图书奖、吴大猷科普著作奖;
当然,育儿方面也是“成绩斐然”,他走遍美国名校陪女儿选大学,最终女儿选择了麻省理工...
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吴军博士
因为吴军提倡通识教育,他写过很多书都是数学与科技通识教育方面的,比如《数学之美》《浪潮之巅》《文明之光》《数学通识讲义》《全球科技通史》等等,不少人读完都极其佩服他的知识面、写作表达能力。
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如果说,要选一个人来写一本科学领域的启蒙书,吴军博士当之无愧。
近几年,吴军博士就专门为孩子写了一套科学领域的启蒙书——“给孩子的通识课”系列,今天推荐的新书《给孩子的科学课》就是第三本。前两本已经走进数十万家庭,非常受欢迎。
《给孩子的科技史》豆瓣评分8.9。
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吴军博士从科技视角串联历史,详细描述了人类文明的演进过程中关键性的人物、事件及意义,展现了科技推动历史的整个历程,让孩子在阅读中不知不觉习得科学素养,养成科学思维。
《给孩子的数学课》豆瓣评分9.2。去年给大家推荐过数学课这本书,非常受欢迎。
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书中精选了40个对人类数学发展史产生重要影响的数学问题,100多个课本没讲透的知识点。比如圆周率、勾股定理、无理数问题、进制的发明、0的发明、黄金分割、长方形的面积问题、圆的面积问题、球的体积公式、虚数的发明……
通过这40个数学问题,让孩子了解数学史,了解重要的数学概念/知识点在生活中的应用,养成数学思维。
看几条读者评价,感受下吴军博士的写作风格:逻辑严密、文字准确、简明、流畅、优雅,充满人文关怀。
《给孩子的数学课》上学时只知其然,有些概念总感觉老师没讲清楚,看了这本书后居然知道了“所以然”,有种恍然大悟的感觉。
《给孩子的科学史》这本书其实不仅仅适合小朋友,而是不分年龄段,是物理课本有力的补充说明。很多高深的物理知识和原理通过有趣味的故事和卡通图片,从简单到复杂,从表象到原理妙趣横生讲述出来,这样生动有趣的物理书终于可以让害怕物理的人不再望而却步了。
今天,给大家推荐吴军博士的新书《给孩子的科学课》,来看看他是怎么用渊博又趣味的讲解,带孩子认识物化生,顺便还能“对付”校内的物化生考试的。
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在这本书中,吴军博士精选了影响人类文明进程的40个物理化学生物的科学实验。读完这本书,不仅能让孩子了解到一个个伟大的科学原理诞生的始末,理解这40个改变世界的科学原理,还能窥见科学家们质疑求知探究的实验过程和生平故事。
谈到为什么会写这本书,吴军博士这样说:
“在科学发展历程中,有不少重大的、影响人类文明进程的实验,比如阿基米德所做的浮力实验,焦耳发现能量守恒定律的实验,巴斯德发现细菌的鹅颈瓶肉汤实验等。
这些科学家设计实验、解决问题的思路和他们得到的实验结果一样重要,甚至更重要。
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书中阿基米德的浮力实验
今天的学生学习浮力定律、能量守恒定律或者细菌致病的原理,只需要一堂课的时间,它们并不难;但是如何能够通过学习,掌握探索科学问题的方法,却不是一件容易的事情。
因此,本书介绍了历史上那些伟大的科学家进行实验的细节和过程,希望大家从此学会他们的科学思维方法。只有掌握了这些方法,才能做出自己的创新。
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书中伽利略提出的实验科学研究方法
今天,从小学到高中的教科书已经系统性地介绍了基本的科学知识。但是教科书上一般不会介绍学生需要了解的三种知识;
其一,基本的科学知识是如何被发现的,当时的科学家是如何思考的;
其二,它们为什么重要,对后来的科学发展产生了什么影响;
其三,为了发现这些新知识需要设计什么实验或者实验和科学有何关系。
本书就为孩子们补上这三种知识,以便他们对科学有个完整的了解。”
为什么要从实验入手讲述呢?他说:因为人类在科学和技术上的进步离不开实验。可以讲,科学的发展历史就是人类不断做实验、发现科学规律的历史
今天,学习科学依然要从做实验入手,而青少年要想培养创造力,也需要从做实验开始。
下面,就来讲讲吴军博士的这本新书,看看他是如何弥补教科书上的缺憾,为孩子们讲解科学实验原理和故事的。
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图书内页:玻耳设计的研究气压设备
40个影响世界进程的科学实验故事
《给孩子的科学课》是吴军博士的“给孩子的通识课”系列第三本。
在这本书里,吴军博士讲述了历史上影响了人类进程的40个科学实验。吴军博士认为除了结论,实验里还有更重要东西值得孩子们去学习。
让孩子们跟随历史上伟大的科学家一起,探究提出问题到解决问题的过程,培养孩子系统思维、批判性思维和创造性思维等科学思维方法,学习求是、怀疑、实证和理性的科学精神。
这本书涵盖1000多个横跨物理、化学、数学、生物学等学科的知识点,让孩子了解课内知识的同时,了解当时科学家是如何思考的;这些知识对后来的科学发展产生了什么影响;为了为了发现这些新知识,需要设计什么样的实验,或者说实验和科学的关系。
吴军博士用这样的讲述方式让青少年了解科学发展的历史、最新的动态,以及更重要的——科学方法
吴军博士从最早的物理学测量讲起,一直讲到近期轰动世界的引力场的发现,串联起7000的科学发展历程。
下面,我把这40个实验一个个列出来,虽然占一些篇幅,但感觉这些实验讨论的现象真的很有意思,光看目录都觉得涨了不少知识~
古代科学时代
第1课 如何测量遥远的距离?
测量长度实验
科学离不开观察和实验,而观察和实验离不开测量。
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第2课 王冠中有没有掺白银?
阿基米德的浮力实验
如果一个问题难以解决,可以转换视角,从另一个角度来分析。
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第3课 哺乳动物的声带是如何被发现的?
盖伦的医学实验
再多的想法,也要通过实验验证。
第4课 火药是怎么被发明出来的?
中国的炼丹术实验
科学是一种思维方式,人们不知不觉就会自发运用。
第5课10斤铁球和1斤铁球究竟谁先落地?
伽利略的比萨斜塔实验
科学研究必备:实验、观测、逻辑推理和数学化。
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文艺复兴
第6课 古时候时间是如何被测算的?
伽利略的钟摆实验
科学探究往往为了满足生活的需求。
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第7课 空气能将水托举出来吗?
托里拆利的大气压实验
测量之前先要创造测量工具。
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第8课 大气压的威力有多大?
马德堡半球实验
正确的科学结果可以经得起无数双眼睛的验证。
第9课 火有多热,冰有多冷?
温度计实验
测量之前先要选一个公认的零点。
启蒙时代
第10课 如何打开人体循环的黑箱?
哈维证实血液循环的实验
面对科学问题,先观察分析,再提出假设,最后进行实验验证。
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第11课 阳光有多少种颜色?
牛顿的分光实验
对于前任的观点,要经过自己的思考,批判性接纳。
第12课 光是一种波吗?
托马斯·杨的光干涉实验
通过实验分析性质,通过性质辨别事物。
第13课 炼金术士煮干尿液获得了什么?
开启化学时代的炼金术实验
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第14课 白瓷为什么比黄金还值钱?
伯特格尔再发明瓷器的系列实验
第15课 困扰人类几千年的两个问题是什么?
普里斯特利和拉瓦锡的燃烧实验
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科学革命
第16课 如何从天上取电?
富兰克林的雷电实验
工业革命
第17课 电池是怎么被发明出来的?
伏特的电池实验
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第18课 一个扭秤如何称出了地球重量?
卡文迪许的扭秤实验
第19课 如何将机械能转化成热量?
焦耳的热力学实验
第20课 电可以生磁,磁可以生电吗?
亨利和法拉第的电学实验
第21课 怎么证明地球自己在旋转呢?
傅科摆实验
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第22课 细菌从哪里来?
巴斯德的鹅颈瓶肉汤实验
第23课 如何制造不确定是否存在的东西?
赫兹证实电磁波的实验
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第24课 为什么种瓜得瓜,种豆得豆?
孟德尔和摩尔根的遗传学实验
第25课 如何通过电路传递声音?
贝尔-华生的电话传音实验
第26课 传说中的“以太”真的存在吗?
迈克尔逊和莫雷的以太实验
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第27课 无线电通信是怎么诞生的?
马可尼的无线电实验
第28课 为什么狗进食前会自动流口水?
巴甫洛夫的条件反射实验
第29课 看不见的光线是如何被发现的?
伦琴发现X光和放射性的实验
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第30课 光能否产生电?
赫兹发现光电效应的实验
现代科学
第31课 世间万物由什么构成?
卢瑟福发现原子核结构的实验
第32课 光线为何遇见太阳会拐弯?
爱丁顿证实相对论的实验
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第33课 发霉甜瓜救了无数人的命?
弗莱明发现青霉素的实验
第34课 世界上最大的能量是什么?
迈特纳证实核裂变的实验
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第35课 双盲实验如何打败伪医学?
从“磁力疗法”到盐水试验
第36课 光纤是如何传递信息的?
丁达尔的全反射实验
第37课 宇宙大爆炸是怎么形成的?
证实宇宙大爆炸的实验
第38课 什么是夸克家族?
证实夸克的实验
第39课 赋予万物质量的“上帝粒子”是什么?
证实希格斯玻色子的实验
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第40课 如何“听到”宇宙天体的变化?
证实引力场的实验
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这些实验、画风和插图,是不是已经很吊胃口了。
必须说,这么讲科学,一般学校里是决不会有的。
辅助课内的学科学习
它不仅是一本能帮助孩子系统了解科普的读物,更是一套对课内学习很有帮助的好书。
这本《给孩子的科学课》,不仅有时间上的深度,展现了科学发展的历史,同时有学科上的广度,主要涉及物理、化学、生物等学科的科学实验,很适合给孩子作为小四门的启蒙。
书中,有课本中会学到的物理实验,比如:
在第2课”王冠中有没有掺白银?“中,就讲到了阿基米德的浮力实验。
阿基米德在泡澡的时候灵机一动,意识到自己在浴盆中排出的水量就等于自己的体积,这个发现让他破解了王冠中是否掺银的谜题,并在进一步的研究后总结出了浮力定律。
而浮力正是八年级的物理知识点
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在这一节中,除了浮力,还会涉及到更本源的一些概念:质量、重量、体积和杠杆原理的由来 ...
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在第6课古时候时间是如何被测算的,讲了伽利略的钟摆实验。其中就会涉及到影响时钟单摆周期的维度:摆锤的重量、长度、一开始摆动的角度...
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第17课通过伏特的电池实验,来一起探究电池是怎么发明出来的过程。每个金属有自己的电势,一对金属有不同的电势就能产生电势差,从而产生电流。让孩子对电有了非常形象的了解。
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第18课:你知道么,牛顿的万有引力定律公式提出后,因为不知道地球的质量,连牛顿也不知道万有引力的常数G等于多少。
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如何称出地球的质量得出万有引力常数,这里就涉及到了卡文迪许的扭秤实验,也是物理学史上的经典实验之一。它不仅直接证实了牛顿的万有引力定律,还解开了万有引力的常数之谜。
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丁达尔全反射实验
还有化学实验
第15课,拉瓦锡在做了一系列燃烧实验后,他确认了空气中有一种助燃的气体,并命名为氧气。
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氧气的助燃性质正是九上化学的知识点。
第13课,开启化学时代的炼金术实验。一位炼金术士开始了一个被称为史上最臭的实验——加热尿液,发现了一种新物质叫做“夜晚发光的冰”,就是现在的磷。
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他还做了流程优化,并详细记录了实验流程的每一个细节,这件事在化学的发展史上非常重要,因为他把实验的流程规范化了。
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后来的化学家了解到,人体的尿液中包含磷酸钠、硅酸和含碳的物质,加热后产生化学反应,产生了硅酸钠、一氧化碳和磷,下面是方程式
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书中还涉及到不少生物实验
弗莱明发现青霉素的实验
孟德尔和摩尔根的遗传学实验
巴斯德的鹅颈瓶肉汤实验
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巴斯德鹅颈瓶肉汤实验
在第24课“为什么种瓜得瓜,种豆得豆?”中,介绍了孟德尔和摩尔根的遗传学实验。孟德尔通过豌豆杂交实验提出了遗传学的分离定律、自由组合定律。后人摩尔根则是通过果蝇实验,提出了基因的连锁互换定律。
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而基因的遗传正是八下生物的知识点。
举个例子,通过伽利略的比萨斜塔实验
来看伟大的科学发现是如何产生的
下面,我们拿出书中的一节实验课,《10斤铁球和1斤铁球究竟谁先落地?》,看看伽利略这位科学家是怎么做科学研究的?
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看实验前,先来了解下,对物理学做出重大贡献的伽利略生平故事。
说实话,没看之前我也不知道这些知识:伽利略当时还是比萨大学数学系主任。果然,物理好的大概率数学都不会差。
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第一步:相信逻辑,大胆质疑
要了解伽利略的比萨斜塔实验,我们应该先知道,这个实验是在什么背景下做出来的。
原来,伽利略做这个实验,是要和当时的“大佬”亚里士多德来battle。在此之前,人们笃定亚里士多德的观点:重的物体下落速度比轻的物体快...
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从常识来看,在同一个高度同时扔下一片羽毛和一个铁球,是不是铁球先掉下去?所以亚里士多德认为,”重的物体下落的速度比轻的物体快“。
按照亚里士多德的说法,11磅的铁球下落速度应该比10磅的铁球更快。但是伽利略发现,这个猜想没法成立,逻辑上是走不通的。
讲到这,吴军博士在书中说:
“在这个世界上,任何理论如果和逻辑发生矛盾,错的一定是理论”。
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第二步:做实验和观测,得出新发现
这其实,就是一种追求严谨的科学思维。所以,伽利略要做这个比萨斜塔实验,推翻亚里士多德的理论。
经过大量的实验,伽利略又得到一个惊人的结论:自由落体下降的速度会越来越快。
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第三步:逻辑推理,进一步验证
为了证实自己的想法,伽利略设计了一个非常精妙的实验。制止了一个大约6米长的木槽斜坡,让光滑的铜球从斜披上滚下去,计算滚动时间和滚动距离间的变化。
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从结果上看:铜球滚动的速度是不断增加的,加速度是恒定的,这也是我们今天所说的匀加速运动。
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不仅如此,他在实验中还有新发现。通过仔细的观测,伽利略又从这个实验中得到一个关于物体运动的想法:
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第四步:更深的思考,数学化推理
斜坡实验之后,伽利略没有停下思考的步伐,他提出了新的假设:如果没有外力作用,物体运动是否会停下来呢?
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他在斜坡实验所得结论的基础上,设计了一个假想实验
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基于前面的真实斜坡实验,这个思想实验在逻辑上合情合理,于是,他得出了一个结论:外力只是改变了物体的运动状态。
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伽利略的这几个实验的意义重大,对物理学的贡献非常大,确定了实验科学研究的新方法:让自然科学的理论能够在一个统一的数学框架下自洽,而且经得起实验的检验。
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原来我们今天所熟知的自由落体、匀加速运动、力学定律,都是在这样的实验和思考中发展而来!
中国科学院院士、中国科学技术协会名誉主席韩启德先生这样推荐这本书:
“材料丰富,逻辑严密,文字准确、简明、流畅、优雅、充满人文关怀。不仅为孩子们写的,即使对成人理解艰深的科学原理也是非常有帮助的。”
《给孩子的科学课》这本书延续了吴军博士一贯视野开阔、思路清晰、讲解生动的写作风格,特别推荐给花生娃们读一读。
新学期,订下这套
吴军"给孩子的科学通识课"系列
探索科学的世界
这是一位很懂数学和科学通识教育的专家,尽可能以孩子理解的方式,把核心的科学概念的历史来源与应用做了贯穿式的梳理,让孩子能脱离教科书与习题,站在更高的角度去领会科学的意义。
让这套书作为指引,去开启一扇门,让孩子带着对科学的好奇走进科学的世界,开始充满乐趣的探索,新学期,不如试一试。
这套书,适合三年级以上大一些的孩子。
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