怎样快速理解分子和原子(为什么孩子很难理解原子和分子呢)
怎样快速理解分子和原子(为什么孩子很难理解原子和分子呢)“那不对呀,老师,这么多东西,我怎么什么都看不到呢?”“虽然看起来没东西,但是充满了整个房间呢,比如你和你面前的屏幕之间,就有成千上万的空气分子。”我曾经尝试给一位小学生解释原子和分子,却怎么也说不通。“老师呀,您说空气是由一个个分子组成的,那不应该呀。这不是没东西嘛。”小 M 对着空气比划了几下,
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今天这篇文章,来自于学霸山丘教国际学校科学课的鲈鱼老师。在实际教学过程中,他发现是看不见、摸不着的微观粒子,我们的同学们特别难理解。即使学校科学老师在讲授这一章节知识了,孩子们来我们这补习,还是经常让鲈鱼老师帮他们再讲讲原子分子,好帮助他们弄懂弄明白。接下来请听鲈鱼老师的教学经验分享,爸爸妈妈们也可以用起来给孩子们讲讲。让我们开始今天的学习吧!
我作为学霸山丘科学老师,经常能感受到学生最纯真的好奇心。他们是真的不知道,但是想知道这个世界是如何运转的。
而我,最希望这些好奇心得到最满意的解答。
我曾经尝试给一位小学生解释原子和分子,却怎么也说不通。
“老师呀,您说空气是由一个个分子组成的,那不应该呀。这不是没东西嘛。”
小 M 对着空气比划了几下,
“虽然看起来没东西,但是充满了整个房间呢,比如你和你面前的屏幕之间,就有成千上万的空气分子。”
“那不对呀,老师,这么多东西,我怎么什么都看不到呢?”
“那是因为这些分子太小了,你看不到呀。”
“但是我用放大镜看,也看不到呀。”
我内心 OS,别说放大镜,你用显微镜都看不到哈哈。
“老师,这不科学,要是气体都是由一个个分子组成的话,那我每天走路不都会撞到很多分子?”
“老师,我还是不理解,要是气体都是由一个个分子组成的话,那我不是吸一口气就吸进去很多分子?。”
……
虽然小 M 对于走路撞到分子,呼吸吸入分子感到神奇,但是事实就是如此,在我们看不到的世界里,奇妙的事情无时不刻地正在发生。
原子真的是大家入门科学时最重要的概念。
因为对于原子的认知会从根本上改变你的世界观。
为什么学了原子论就会改变世界观?因为你可以“看”到看不到的东西。
原子究竟有多小呢?
如果你想要看到一个苹果里的原子,你需要把这个苹果变得多大?
这个苹果得变得和一个地球一样大。
那么把这个苹果变得和地球那么大了之后,你看到的原子有多大呢?
一粒蓝莓那么大。
也就是说,一个苹果里所包含的原子的数量,相当于用蓝莓塞满整个地球所需要的数量。
这个比喻其实也不好理解,因为你得先理解地球有多大。
地球大到人们以为它是一个平面。
对于一个正常人来说,视野的尽头就是地平线。那这个地平线离我们有多远呢?
4.5 km,相当于地球周长(40000km)的一万分之一。
这意味着当你从你所站的地方跑到你视野的尽头,仅仅只是在一个圆上走了 0.036°。
如果你想要在纸上画一个 1 cm 的距离作为这个 0.036°的圆弧,那么这个圆的半径是 15 m。
我们是无法在一张纸上画一个半径为 15 米的圆的,但是你可以找一个篮球场。
一个标准篮球场的尺寸是 长 28m * 宽15m。
两个标准篮球场加起来差不多就是一个半径 15 m 的圆了。
想象一下绕着两个篮球场跑 1 厘米是什么感觉,是不是感觉基本没动窝?
而这个 1 厘米,相当于你世界的尽头。
这种渺小感证明了地球的巨大。
也证明了原子有多小。
原子虽然小,但是原子内部结构却是很宽敞的。
原子由原子核和电子组成,电子绕着原子核转。
原子核呢,则是由质子和中子组成的,紧密的贴在一起。
然而,这个电子和这个原子核之间的距离,相比于他们的体积来讲,是非常巨大的。
举个例子,如果把一个原子比喻成一个体育馆,那么原子核就是放在体育场中心的一颗足球。
而电子则是在观众席上跳来跳去的爆米花。
在这个足球和爆米花之间这么大一片区域是什么呢?是真空。
没错,每一粒原子里,都有一大片真空存在着。
这意味着,如果你变得和一个电子那么小,那么你可以穿透世界上所有东西。
(从此告别魔法穿越,直接物理穿越)
当然,如果你变得那么小的话,你要跑的距离也会变得无限长就是了。
这也是为什么我们常见的教科书上的原子图都是错的,或者是不按照比例画的。
所以,在纸上是永远无法模拟我们现实世界的精妙之处的。
看不见的东西,往往都是最难理解的。
孩子们从小学到初中的科学课,开始从看得见的东西转变向看不见的东西。
小学的时候,科学课喜欢讲有哪些动物,有哪些植物,因为这些都是看得到摸得着的。
而进入初中,孩子们就得开始学习那些看不到的东西,比如原子和能量。
看不到的东西怎么办呢?那就用想象的,用我们的思考带我们探索这些知识。
在哲学中,我们把看得到的东西叫做经验的,把看不到的东西叫先验的。
经验的东西需要我们去经历,像以前亚里士多德研究动物一样。而先验的东西,则是需要我们去思考,就像以前柏拉图研究数学一样。
对于正在学习科学课的孩子们来说,他们面临的是用先验的方式去理解经验的东西——形而上学。
这是最抽象,最难理解,最容易造成畏难情绪的时刻。我们做老师的,就必须从孩子们的认知抓起,让孩子用最合适的认知方式来理解新的知识。
有没有人想过,我们看不见原子,那么原子是怎么被发现的呢?
原子论早在古希腊时期就被提出来了,用的就是先验的方法——通过逻辑判断,通过思考得出的结论。
想象一下切蛋糕,我们可以把这个蛋糕切成八块,分给八个人吃。
然而,要是把每一块再切成八块呢?要是把切出来的部分再切成八块呢?
以此类推,古人通过逻辑意识到不可能无限地切分下去,总有一个尽头。
而这个尽头,就是原子——atom。
在古希腊语中,atom 的本意是不可切分之物,也就是切到不能再切了,那就是原子。
所以,当我们在学习任何知识的时候,都应该究其本质,从认知论的角度来辅助自己对于世界的理解。
这也是为什么原子有多小,地球有多大这些问题这么难理解,也这么值得理解。
我是学霸山丘科学课鲈鱼老师,评论区回复是否真的明白分子原子概念了。我们下次见。