假期别错过——清华学霸带你玩科学

  • 2018-01-19 10:36:14
  • 北京青年报

编者按

一天之中,孩子有8个小时都在学校度过。就算还有周末,留给亲子的时间也并不多。可一生之中,一个人的人格与性情,却是由这并不宽裕的8 小时之外的时光所决定的。

孩子放学去哪儿,实在值得大人们动动脑筋。

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期末考试结束,寒假就要来了!让孩子跟着清华、北大的学霸前辈们,来一场妙趣横生的科学约会吧。从物理、化学实验营的炫酷一日之约,到涵盖物理、化学、生命科学和美术的全浸泡式六日单飞营,身边陪伴的老师,都是来自清华、北大、北师大的博士!顺便再亲近一番学子心中的“圣地”——清华、北大校园。

从电磁小火车到直升机DIY

这是一个物理学主题的一日行程,从早九点到下午四点半。上午,老师将带着孩子们泡在实验室,操作“羽落术、电池也疯狂、陀螺发电、电磁小火车”等物理实验,下午,则用来进行直升机的DIY,在动手制作自己喜欢的航模同时,还能学习直升机相关的知识,学习螺旋桨、电机及电路的基本原理。中午,和学长们一起吃大学食堂,也是不错的体验,饭后或许还可以一起漫步校园哦。不用想太多,带上纸笔和水杯,约吧。

说到电磁学,恐怕大部分家长早就把上学时学到的知识“还给”老师了。可是,生活中可以说处处都有电磁学的影子——电池、磁铁、陀螺、马达……没关系,把孩子交给清华学长,他们为孩子设计了四个有趣的实验,一上午,就能让孩子从各种不同的角度认识电磁学的奥妙。

实验1:羽落术

谁都知道,高空下落的物体会被强大重力拉向地面,下落速度不断变快。为了安全,人们发明了降落伞,以便从高空平稳降落。但是,你能想象一个小小的磁铁,甚至不需要华丽又复杂的处理,就可以在空中平稳地下落吗?这就是“羽落术”的神奇之处。

实验2:电池也疯狂

电池是再普通不过的,可你知道吗?普通的电池通过简单的加工处理,也能变得“疯狂”——它不再选择安静地待在原地,而是以华丽的舞步来证明它的不凡,来一起欣赏!

实验3:陀螺发电

你一定玩过磁铁,将两个磁铁相互靠近或远离,便可以感受到无限的乐趣。其实,除此之外,磁铁还有很多的乐趣可以探索。比如,你相信磁铁可以用来产生电么?这里面可包含着现代发电机的工作原理。在物理一日营里,可以通过简单的实验,用简单的装置来追寻前辈科学家法拉第的发现之旅。

实验4:电磁小火车

电动火车是很多小朋友喜欢的玩具,小火车在轨道上驰骋的景象非常刺激,这要归功于玩具里小马达的高速旋转。这回,咱们不用马达,而是通过电与磁的有趣结合,来实现一个世界上结构最简单的小火车,让你的思维跟随这辆小火车一起飞驰!

和电子一起“嗨”,洞悉“变色”与“发光”

这是一个化学主题的一日行程,一样是从早九点到下午四点半,只要带纸笔和水就可以啦,当然也包含校园午餐与休憩。

化学不仅在微观尺度上“解释世界”,更在宏观尺度上“创造物质”,改变着我们的生活。那么,化学可以怎样玩?这个寒假,实验室的清华学霸们给孩子们设计了一堂别出心裁的化学实验课——“五光十色”。虽然是乐趣多多的实验课,却要涉及光子能量、波粒二象性、电子跃迁等这些物理学深层领域的研究呢!

实验1:“五光”里的电子“自嗨”

光是什么?通俗来讲,光是一种电磁波,具有波动性,也具有粒子性,合称波粒二象性;那么,可见光又是什么呢?这只是人类本身的一个设定而已——人眼的视杆细胞与视锥细胞,一个负责感受光线强弱,一个负责感受光线颜色,两种细胞的共同作用使得我们能够分清光线强弱和颜色。

发光总是伴随着电子跃迁,电子总是来者不拒的:不管你给的是何种能量,我都能嗨起来。你给我加热?没问题!嗨给你看!你给我输入化学反应的能量?我也不挑!

基于此,学霸们设计了“五光十色”课程中的第一部分“五光”,在课上将通过两个系列实验,“Y系列”和“F系列”,来学习电子到底是怎么“嗨”起来的,又是怎么“摔”下来的。

实验2: “十色”中的“善变”

看过了“五光”中的电子“自嗨”,就可以来研究一下物质的颜色了。注意,物质是没有颜色的,真正有颜色的是白光,白光是由红橙黄绿青蓝紫组成的,这也就意味着,抽掉哪怕这七种颜色中的一种,白光也就不能称之为白光了。但是通过“五光”实验我们学到,如果这个电子天生就喜欢“自嗨”,在某些配合物配体或者π电子对的参与下,电子很容易利用可见光发生“自嗨”,这也就是我们看到物质颜色的原因。

那么,什么是变色?当电子周围环境发生改变(如配合物配体种类改变或离域电子范围改变等),电子跃迁(“自嗨”)的难易程度也会随之改变,原先吸收绿光跃迁的,现在可能要吸收紫光(或者红光)才可以了。因此,更换不同的配体,配合物会产生多种多样的颜色,相当“善变”;物质被氧化或是被还原,也会产生不同的颜色;不同的氢离子浓度同样会调节其颜色……基于此,在“十色”主题中,大家将通过三个系列——“L系列”、“R系列”和“H系列”——来学习调节电子跃迁难易的几种方法,进而探究物质颜色及其变化的奥秘。

五夜六天,开启一场头脑的风暴

除了一日营,学霸前辈们还在今年寒假给弟弟妺妹们准备了全浸泡式的一场“科学盛宴”——五夜六天的科学营。为了更好地针对不同年龄段的孩子,这个科学营还细分为适合小学三四年级的中级营与适合五六年级的高级营。

六天中,孩子将体验到生命科学、物理、化学以及环境科学等实验课程,还有艺术拓展、安全技能等专项课程。开营伊始,孩子们就将观看一场精彩的科学表演秀活动,看来自清华大学的学霸们如何“玩”科学。整个营期时间安排紧密,课程的有趣程度,只要看一看实验名字就不难想象了:神奇的表面张力-魔术纱布、大象牙膏、我这爆脾气、急救小英雄、蚂蚁机器人、鸡尾酒、电磁弹射、烟花之谜、幽灵南瓜……高级班还会安排两次环境专题课、两次无人机课。环境专题将分别从认识当下环境污染的问题和治理环境污染的途径两方面入手,引导大家认识重金属污染、水污染的原因和危害;学习采用化学手段进行水质絮凝沉淀的方法、采用物理手段进行过滤的方法,以及综合物理化学知识采用反渗透技术进行水处理的方法。无人机专题制定的目标是完成组装并初步体验飞行控制。

在这里,孩子们“动,要能玩到疯;静,要能写报告”,每一天,孩子们的大脑都会接受大量信息的“刺激”;和伙伴们一起在友谊中挑战自己,直到将这场科学“盛宴”深深地留在记忆里。

文并图/亦非

此次研发、推出科学营的儒力教育,成立于2011年,创始团队全部来自于清华大学物理系、化学系、汽车系、美术学院等院系。儒力团队专注于青少年科学课程和产品的研发,目前已在物理、化学、生命科学、环境科学、航天航空5个学科领域开展系统研究并推出系列科学课程,涵盖学前、小学、初中、高中四个年龄段。基于核心课程研发,推出“青少年科学素养培养精品课程”、“寒暑假科学实验营”、“清华主题研学旅行”三大类产品,旗下拥有“MW实验室”、“究趣研学”,为中国家庭孩子的科学素养培养提供高质量解决路径,为学校科学课程、研学旅行活动提供总体解决方案。

  • 编辑:张晓芳
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