跟著哈利波特學習STEM課程

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整理 / Amanda

提到燒杯和化學方程式時,J.K.羅琳總是直言不諱。


“化學是我在學校最不喜歡的科目,所以我一有機會就放棄了,”她回憶道。


羅琳非常討厭這門課,甚至西弗勒斯•斯內普——哈利•波特的死敵——霍格沃茨的魔藥課老師。


然而,在寫《哈利•波特》系列小說時,羅琳開始全神貫注於現實世界中她所創作的藥劑的靈感。她有一部分“覺得魔藥課和斯內普一樣有趣”,於是鑽研各種植物和酊劑的歷史——既有真實的,也有虛構的。當哈利被伏地魔的蛇咬傷時,赫敏用一種叫Dittany的神奇植物來醫治他。它的起源可以追溯到Origanum dictamnus,一種小,天鵝絨般的草藥,只生長在希臘克里特島。幾個世紀以前,它被用作治療傷口的膏藥。


今年早些時候,聖地亞哥州立大學(San Diego State University)科學教育榮譽退休教授艾倫•麥考馬克(Alan McCormack)在NSTA的一次演講中解釋說,教師可以利用學生對《哈利•波特》(Harry Potter)等書的興趣來提高參與度,激發學生的想象力和創造力。有很多方法可以做到這一點。


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哈利•波特的隱形衣


《哈利•波特》中著名的隱形斗篷——在《魔法石》中被描述為“摸起來很奇怪,就像水被織成物質一樣”——在危險的情況下,它可以四處走動、偷聽和逃脫偵查。


隱形衣在現實生活中有用嗎?學生們可能認為這是不可能的,但這是一個討論光折射的機會,當光從一種介質到另一種介質,例如從水到空氣,可以觀察到光的折射。這裡有一個你可以對年幼的孩子做的簡單實驗:把一枚硬幣放在一個透明的杯子下面,讓學生看到這枚硬幣。當你把杯子裝滿水,硬幣就會消失。你的學生必須從一個特定的角度看杯子——不要太高,否則他們會從上面看到硬幣。


當然,它並沒有消失。當水進入杯子時,它會使硬幣反射的光發生彎曲,使硬幣出現在不同的位置——從學生的角度看不出來的地方。

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阿拉斯托•穆迪的魔眼


阿拉斯特•穆迪教授在戰鬥中失去了一隻眼睛,他得到了一隻神奇的替代物。穆迪的眼睛被形容為“電光藍”,可以看穿任何東西,從門到牆,甚至哈利的隱形衣。


你可以用一件羅徹斯特斗篷“看穿”固體物體。把四個凸透鏡排成一條直線會使光線在它們之間發生彎曲。這就在兩個鏡片之間形成了一個“隧道”——如果你把你的手放在正確的位置,你就能直接看到它。


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冥想盆


霍格沃茨校長辦公室裡有一個大盆,盛滿了閃閃發光的液體。“一個人只要把腦子裡多餘的想法虹吸出來,把它們倒進盆裡,然後在空閒的時候檢查它們。”鄧布利多解釋道。一代又一代的巫師可以把他們的記憶儲存在冥想盆裡,創造了一個未來參考的經驗圖書館。


記憶是如何存儲的?他們是如何被召回的?它們能被提取和改變嗎?這是一個深入研究記憶科學的機會,讓你的學生學習大腦解剖學和不同類型的記憶(工作記憶、短期記憶和長期記憶)。學生們還可以做幾十個關於記憶的實驗,以調查記憶隨著時間的推移有多可靠,或測試能夠提高記憶回憶的策略。你可以從一個波特式的例子開始,比如納威•隆巴頓忘記了他把癩蛤蟆放在哪裡,然後用它來啟動一個實驗,看看唱歌是否能提高他的記憶力。


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法術和藥水


魔法藥水有科學依據嗎?在《哈利•波特的科學:魔法是如何運作的》一書中,科學記者羅傑•海菲爾德為我們提供了一條有用的線索:因為植物不能逃跑或躲藏,它們已經研發出“一系列可怕的化學武器來阻止、致殘、甚至殺死吃它們的昆蟲和動物。”你可以讓你的學生思考植物保護自己的方式,用一些真實的例子,比如dieffenbachia,它在吃東西的時候用特殊的細胞來釋放引起麻痺的酶。


書中的咒語也有一定的現實依據。在《阿茲卡班的囚徒》中,萊姆斯•盧平教授用魔杖輕敲茶壺,立刻給茶加熱。雖然沸騰通常是由熱引起的,但它也可以用壓力來模擬,就像這個科學實驗演示的那樣:拔出注射器的塞子,同時蓋住針頭(一定要喊“燃燒彈!”降低了內部的壓力,把液體變成了氣體。水蒸汽的氣泡會出現,使它看起來好像水是沸騰的。


巫師通常會使用隱形墨水來確保他們的日記是保密的,或者向別人發送秘密信息。當她發現湯姆•裡德爾的日記時,她在空白的書頁上施了一種揭示的魔法,希望能揭露任何隱藏的文字(儘管毫無結果)。要把它作為科學實驗重現,你只需要一個檸檬、水、一個燈泡或其他熱源。香蕉和鱷梨變褐色的過程——氧化——也賦予了隱形墨水神奇的魔力。


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分院帽


一到霍格沃茨,學生們就被分到四所學院之一:格蘭芬多、赫奇帕奇、拉文克勞或斯萊特林。一千多年來,給學生分配住房是分院帽的工作,分院帽能預測一個巫師的潛力,並宣佈他們將加入哪個學院。


卡片分類可以幫助較年輕的學生練習早期的數學技能,如分類、模式識別和觀察。當學生描述他們所看到的東西時,也能培養他們的語言技能。一個有趣的活動是把卡片從帽子裡抽出來分類。這也可以用形狀和顏色、動物或石頭來完成——幾乎任何一組可以被分類的對象都可以被改編成一個分類遊戲。


像分院帽這樣的魔法裝置可以用來培養學生的好奇心,讓他們瞭解科學概念,否則這些概念會太抽象,難以理解。以下是《哈利•波特》系列叢書中其他一些可以應用於科學課的魔法元素:


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飛天掃帚和空氣動力學/推進


物質的變形和狀態

紐特的手提箱和鑲嵌片

魔法棒和煙火

比比多味豆和味蕾

魔法石和鍊金術

懸浮和磁鐵


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