虽然我们常常仰望星空看看月亮,但是我们很少敢肉眼直视太阳,很多时候太阳在我们的肉眼里就是个大光晕,虽然我们的学生都知道太阳很大,但是真的要回答题目里的问题:太阳究竟有多大?的时候,很多学生还是会挠挠后脑勺,答不出个所以然,今天鲈鱼老师来教孩子怎么回答这个问题。如果你不想错过带孩子科普的机会,记得右上角点击关注学霸山丘。下面有请鲈鱼老师:
这篇文章我想讲讲在学科学时,理解比例(scale)这个概念有多重要。
我有一个学生 M,对于科学知识一窍不通,特别是那些没办法亲眼目睹的。
“M,你现在了解了地球的自转,你能不能解释一下为什么我们会有白天和黑夜呢?”
“因为太阳下山了!”
然后我花了半小时才跟他讲明白天黑不是因为太阳下山了,而是因为我们所在的地区随着地球的自转转入背对太阳的一面。
可能对于一个小学生来说,太阳下山了是一个足够的解释(因为确实看起来是这么回事),但是考试这么写肯定就完蛋了。
我在给小 M 备课的时候,看到教科书上写着:太阳是地球的 130 万倍大,是地球的 33 万倍重。直径大约是地球的 1000 倍,约为 139 万千米。
这数据相信大家可能也都听过,或者至少觉得可以很好地描述太阳的大。
但是对于我们的小 M 来说,这些数字基本上是无法理解的。
不仅是小 M,像 130 万这样的数字对于大部分人都是很难理解的。因为我们生活中经历的数字都是比较小的。
你很难看到 130 万个硬币堆在一起是什么样子,你很难看到 130 万人的集会是什么样子的。因为即使你看过照片,肯定也拍不下。(因为 130 万人太多了)
这就导致这种倍数其实是理解不了的。
学习科学的时候,我们一定要用优秀的可视化手段,让这些抽象的数字变得可以理解。
那我们拿什么类比太阳和地球的比例呢?
有人说,很简单,地球和太阳比就像一粒小芝麻遇到了大西瓜。
太天真了。
地球的直径只有有太阳的千分之一。如果地球是一颗芝麻的话(芝麻直径大约一毫米),太阳会是一个直径为 1 米的大球,差不多是那种健身用的球那么大。
有意思的是,我们很难在屏幕上展示这样的比例。
一块 4k 的屏幕在水平方向有 4096 个像素点,在垂直方向有 2160 个像素点。
也就是说,如果你在一个 4k 屏幕上放一颗完整的太阳,那地球仅仅只能占据两个像素点。
如果你让太阳的直径撑满水平方向的像素点,那么地球也只能占据四个像素点。
一个东西如果小于人眼的最小可视角度,那么人眼就看不到它了。
人眼的最小可视角度是 0.017 °,一个正常的电脑屏幕的可视角度假设是 30°,那么地球所占据的那么几个像素点,仅占据 0.015°,完全看不到了。
这就是为啥很难在电脑展示太阳的大,你要想看到地球,那么这个屏幕必然放不下太阳。
我们不仅很难想象太阳的大,我们还很难理解太阳的遥远。
要学好我刚才说的比例问题,要理解这么庞大的数字概念,就需要理解科学学习中非常重要的概念——单位。
孩子们在学科学的时候首先要把单位搞清楚。比如,一毫米的一千倍是一米,这样就可以知道如果地球只有一毫米的话,那么太阳就是一米。
如果你去查,太阳和地球的距离是 1 亿 5000 万千米。
这同样很难理解,130 万这个数字已经令人匪夷所思了,更何况 1 亿 5000 万了。
无论如何,建立理解的第一步,都是理解“千米”这个单位是什么概念,那就是:一千个一米的概念。
除了换算,理解了单位,才能真正理解科学概念。
我们更常听到的关于地球太阳距离的描述是,光从太阳到地球需要跑 8 分钟的时间。
这个解释听起来就生动多了,这解释了我们看到的太阳是 8 分钟之前的太阳。
然而,如果我们需要解释给小学生听,他们必须要理解速度,而且是光速—— 30 万千米每秒。
很多孩子都不知道为啥教科书非得讨论速度的定义是什么。
速度就是一个物体运动得有多快?错,速度的定义是距离除以时间,单位时间走过的路程有多长。
当你知道光跑到从太阳跑到地球需要 8 分钟的时候,你就可以把光速乘以 8 分钟,通过计算感受太阳与地球之间的距离。
这就是一个思维方式的转变,当我们的思考中有单位的概念存在,我们才能真正学好科学。
理解了单位的概念,你就会知道 1 亿 5000 万千米是一个多么庞大的距离。
这么大的太阳为什么在地球上看起来就是个比瓶盖还大一点的东西呢?
那是因为太阳离地球太远了。
虽然相比于木星和土星,相比于柯伊伯带,地球当然离太阳很近。
但是不要忘了我们说的只是相对而言。
在我的科学课上,像这样子 Blow Your Mind 的科学知识还有很多,我会用视觉辅助手段去给孩子们解释清楚,在拓展视野的同时提升成绩。
如果您的孩子是 5 ~8 年级的国际学校学生,评论区留言,获取国际学校科学课学习资料。
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