跟着哈利波特学习STEM课程

整理 / Amanda

提到烧杯和化学方程式时,J.K.罗琳总是直言不讳。


“化学是我在学校最不喜欢的科目,所以我一有机会就放弃了,”她回忆道。


罗琳非常讨厌这门课,甚至西弗勒斯•斯内普——哈利•波特的死敌——霍格沃茨的魔药课老师。


然而,在写《哈利•波特》系列小说时,罗琳开始全神贯注于现实世界中她所创作的药剂的灵感。她有一部分“觉得魔药课和斯内普一样有趣”,于是钻研各种植物和酊剂的历史——既有真实的,也有虚构的。当哈利被伏地魔的蛇咬伤时,赫敏用一种叫Dittany的神奇植物来医治他。它的起源可以追溯到Origanum dictamnus,一种小,天鹅绒般的草药,只生长在希腊克里特岛。几个世纪以前,它被用作治疗伤口的膏药。


今年早些时候,圣地亚哥州立大学(San Diego State University)科学教育荣誉退休教授艾伦•麦考马克(Alan McCormack)在NSTA的一次演讲中解释说,教师可以利用学生对《哈利•波特》(Harry Potter)等书的兴趣来提高参与度,激发学生的想象力和创造力。有很多方法可以做到这一点。



哈利•波特的隐形衣


《哈利•波特》中著名的隐形斗篷——在《魔法石》中被描述为“摸起来很奇怪,就像水被织成物质一样”——在危险的情况下,它可以四处走动、偷听和逃脱侦查。


隐形衣在现实生活中有用吗?学生们可能认为这是不可能的,但这是一个讨论光折射的机会,当光从一种介质到另一种介质,例如从水到空气,可以观察到光的折射。这里有一个你可以对年幼的孩子做的简单实验:把一枚硬币放在一个透明的杯子下面,让学生看到这枚硬币。当你把杯子装满水,硬币就会消失。你的学生必须从一个特定的角度看杯子——不要太高,否则他们会从上面看到硬币。


当然,它并没有消失。当水进入杯子时,它会使硬币反射的光发生弯曲,使硬币出现在不同的位置——从学生的角度看不出来的地方。


阿拉斯托•穆迪的魔眼


阿拉斯特•穆迪教授在战斗中失去了一只眼睛,他得到了一只神奇的替代物。穆迪的眼睛被形容为“电光蓝”,可以看穿任何东西,从门到墙,甚至哈利的隐形衣。


你可以用一件罗彻斯特斗篷“看穿”固体物体。把四个凸透镜排成一条直线会使光线在它们之间发生弯曲。这就在两个镜片之间形成了一个“隧道”——如果你把你的手放在正确的位置,你就能直接看到它。



冥想盆


霍格沃茨校长办公室里有一个大盆,盛满了闪闪发光的液体。“一个人只要把脑子里多余的想法虹吸出来,把它们倒进盆里,然后在空闲的时候检查它们。”邓布利多解释道。一代又一代的巫师可以把他们的记忆储存在冥想盆里,创造了一个未来参考的经验图书馆。


记忆是如何存储的?他们是如何被召回的?它们能被提取和改变吗?这是一个深入研究记忆科学的机会,让你的学生学习大脑解剖学和不同类型的记忆(工作记忆、短期记忆和长期记忆)。学生们还可以做几十个关于记忆的实验,以调查记忆随着时间的推移有多可靠,或测试能够提高记忆回忆的策略。你可以从一个波特式的例子开始,比如纳威•隆巴顿忘记了他把癞蛤蟆放在哪里,然后用它来启动一个实验,看看唱歌是否能提高他的记忆力。



法术和药水


魔法药水有科学依据吗?在《哈利•波特的科学:魔法是如何运作的》一书中,科学记者罗杰•海菲尔德为我们提供了一条有用的线索:因为植物不能逃跑或躲藏,它们已经研发出“一系列可怕的化学武器来阻止、致残、甚至杀死吃它们的昆虫和动物。”你可以让你的学生思考植物保护自己的方式,用一些真实的例子,比如dieffenbachia,它在吃东西的时候用特殊的细胞来释放引起麻痹的酶。


书中的咒语也有一定的现实依据。在《阿兹卡班的囚徒》中,莱姆斯•卢平教授用魔杖轻敲茶壶,立刻给茶加热。虽然沸腾通常是由热引起的,但它也可以用压力来模拟,就像这个科学实验演示的那样:拔出注射器的塞子,同时盖住针头(一定要喊“燃烧弹!”降低了内部的压力,把液体变成了气体。水蒸汽的气泡会出现,使它看起来好像水是沸腾的。


巫师通常会使用隐形墨水来确保他们的日记是保密的,或者向别人发送秘密信息。当她发现汤姆•里德尔的日记时,她在空白的书页上施了一种揭示的魔法,希望能揭露任何隐藏的文字(尽管毫无结果)。要把它作为科学实验重现,你只需要一个柠檬、水、一个灯泡或其他热源。香蕉和鳄梨变褐色的过程——氧化——也赋予了隐形墨水神奇的魔力。



分院帽


一到霍格沃茨,学生们就被分到四所学院之一:格兰芬多、赫奇帕奇、拉文克劳或斯莱特林。一千多年来,给学生分配住房是分院帽的工作,分院帽能预测一个巫师的潜力,并宣布他们将加入哪个学院。


卡片分类可以帮助较年轻的学生练习早期的数学技能,如分类、模式识别和观察。当学生描述他们所看到的东西时,也能培养他们的语言技能。一个有趣的活动是把卡片从帽子里抽出来分类。这也可以用形状和颜色、动物或石头来完成——几乎任何一组可以被分类的对象都可以被改编成一个分类游戏。


像分院帽这样的魔法装置可以用来培养学生的好奇心,让他们了解科学概念,否则这些概念会太抽象,难以理解。以下是《哈利•波特》系列丛书中其他一些可以应用于科学课的魔法元素:



飞天扫帚和空气动力学/推进


物质的变形和状态

纽特的手提箱和镶嵌片

魔法棒和烟火

比比多味豆和味蕾

魔法石和炼金术

悬浮和磁铁