給孩子的STEAM實驗室（簡體書）

席捲世界的跨學科綜合素質教育――“STEM”，強調以數學(M)和科學(S)為基礎，來解決實際中的工程(E)和技術(T)問題，本書還獨特地融入了藝術(A)的審美與創意。
書中的52個實驗以藝術創意為取向，聯結“STEM”諸學科知識，激發起兒童的創造力、理解力和動手能力，並清楚地闡釋了有趣現象背後的原理。
在這本書中，可以通過紙雕實驗，幫助孩子探索密度的概念；由被碾碎的硬糖做成的“彩色玻璃”幫助孩子窺探熔點的奧秘；切割水果則是一個幫助孩子瞭解分數、理解古希臘人如何生成原子概念的實操途徑；孩子能夠通過製作簡單機器人、可閉合電路和能點亮一盞LED燈的石墨圖紙，輕鬆探索各種技術。
這些實驗能由個人獨立操作，在一間房間中實施，也可以由親朋好友合力完成。

從第一次觀察蝴蝶開始，麗茲·李·海拿克(Liz Heinecke)就喜歡上了科學。
她畢業于美國的路德學院，在威斯康星大學麥迪遜分校獲得了細菌學的碩士學位。在經歷十年分子生物學的科研工作並獲得碩士學位之後，她離開了實驗室，開啟了人生的新篇章――成為一位全職媽媽。很快地，她發現她的三個孩子在成長的過程中和她一樣非常熱愛科學。於是，她開始在她命名為“廚房科學家”的網站上記錄他們的科學探險。
她希望能夠向別人傳遞她對科學的熱愛，這件事變成了當地美國全國廣播公司(NBC電視臺)旗下的一個常規電視節目，這也使得她成為了NASA(美國國家航空和宇宙航行局)的地球大使。為了讓父母和不同年紀的孩子能夠更方便地一起做實驗，或者孩子能夠獨自安全地做實驗，她撰寫了一系列適合兒童的實驗書，包括《給孩子的廚房實驗室》、《給孩子的戶外實驗室》等。

 入選美國國際教育協會及童書委員會“2019年度孩子的選擇”書單
 全彩照實驗步驟：由科學家媽媽設計，並帶著孩子們實踐驗證，提供如食譜一般簡潔明瞭的說明指導，展示200多張高清步驟彩照
 簡明易懂的科學揭秘：5個單元、52個實驗，用有趣、好看的藝術形式融會貫通科學、技術、工程與數學知識
 觸手可及的實驗材料：鍋碗瓢盆、油鹽醬醋，蛋殼糖果，實驗材料就在身邊
 更進一步的奇思妙想：每個實驗之後提示不同的玩法和新的創意，激發下一階段的好奇心、發明力和解決問題的能力

【推薦序】
《給孩子的STEAM實驗室》一書是那種家庭、圖書館和學校不可或缺的圖書資源。每個與年輕求知者共度時光的成年人都熟悉這樣的場景：他們不停地踱步、坐立不安或跑來跑去並發出噪聲，還常常在遭遇問題之前就感到垂頭喪氣。“我能為他們做些什麼？”儘管我們中的大多數人都知道，這些時刻可以成為這些年輕求知者探索未知和潛在可能性的契機，但我們並不總是有時間或確切地知道如何為他們佈置一次完美的體驗。《給孩子的STEAM實驗室》則精心策劃了五十余個能將無聊時光轉化為動手時刻的小實驗，在每一位父母或教育者發出“我能為他們做些什麼？”的疑問時，可以提高時間的利用率。
我們可以感覺到，家將成為重構“STEM”(科學、技術、工程和數學)教學模式的理想場所，而“STEAM”(科學、技術、工程、藝術和數學)中“A”(藝術)的價值則在於幫助我們認識到創造力與“STEM”每個組成部分之間的辯證關係。數學和科學被局限於枯燥實驗室或教室的日子已經一去不返了。這些學科是活生生的，它們就在我們的身邊，以五花八門的，甚至有時稍顯混亂的方式呈現和活躍於廚房的餐桌上。當“STEM”學科作為我們好奇心的具象出現時，整個學習氣氛就會充斥著熱忱和無盡的可能性。“STEAM”的教育方式將鼓勵孩子探索未知，並幫助他們養成從失敗中汲取積極教訓的良好心態。
成年人應該清楚：支持“STEAM”教學法並不要求你必須是一位專業人士。實際上，你的小求知者也許會獲益於你共同學習的意願：向他們展示學習是一個勇於承擔風險、作出嘗試並在第一次嘗試失敗後進行反思的過程。本書可以輕鬆成為你們共同的指導書，彌補成年學習者可能在兒時錯過的概念和奇妙現象。
在這本書中，我最喜歡的部分是單元5中的數學實驗，滑稽的是，我恰巧屬￿容易被孩子定義為“一個不會數學的人”的那類父母，事實上，我正在通過學習逐漸成為一個“會數學的人”，而那些傳統的用在教室裡的數學教學法從來無法使我成為這樣的人。
書中“技術”單元的一個實驗起源於我在Mouse設計團隊工作期間的經驗，那時我們持續進行著一些可彌合美國普通學生與技術工程領域前沿之間鴻溝的試驗。我們致力於幫助新的一代瞭解一套可以幫助每個人表達創想、造福世界的工具集成――STEM。
我希望你享受深入閱讀這本書，這類圖書資料將幫助我們所有人都參與到這些能使青少年全身心投入學習過程的挑戰性嘗試中。祝你玩得開心！

馬克·萊塞(Marc Lesser)
Mouse學習過程設計部門高級指導員
【譯後記】
編輯聯繫我寫這篇譯後記的時候，正值2019新冠病毒的疫情肆虐，所有的省、直轄市和自治區都啟動了公共衛生一級響應機制的時期。春節假期之後，本該早已復工複學，但無奈中大家居家辦公、學習。
今天早上我算了一下，我和孩子已經連續25天憋在家裡。自從他上了幼兒園之後，我們還從未有過這麼長的時間每天耗在一起。最初的幾天休息之後，無論是我還是孩子，都不知道該幹點什麼好。孩子似乎很享受父母長時間陪伴的日子，但又隱約感到事情不妙，而且不知道這樣突如其來的全方位陪伴可以持續到什麼時候。
他焦慮了，我也焦慮了。
我們把能想到的東西都畫了個遍，家裡的玩具從頭到尾玩了5輪，各種繪本翻了3遍，動畫片早就看膩了……這個時候，英語和數學的在線教育機構頻頻打來電話推銷它們的網課。
無意中，我想起了之前翻譯過的“給孩子的實驗室”系列圖書。我嘗試著和他一起做了幾個小實驗。在我看來，實驗特別簡單，甚至稱不上是“做”實驗。用科學實驗的標準來衡量，可能只算得上是演示了一個小變化、製作了一個小作品。
但是，在這將近1個月的宅家生活中，那一個個演示小變化、製作小作品的下午，是他最快樂的下午。我到現在還記得，他手腳並用，興奮極了。實驗用過的材料到現在也捨不得扔，每天就擺在自己的小桌子上不讓別人碰。有一個實驗需要用到氣球，他毫不吝嗇地拿出了自己珍藏的生日氣球給我用。過去讓他飯前便後去洗手，他磨磨蹭蹭拖延時間。但是在實驗前和實驗之後，他自覺主動去洗手，自己開燈搬凳子，自己認真清洗了手指頭縫隙的每一個角落，然後莊重地把手擦乾。
你看，對於孩子來說，這份莊重，就是他心目中科學實驗的意義。對他來說，一個小變化的演示，充滿了魔法，不亞于故事裡女巫的神奇帽子和魔法城堡的吸引力。對孩子來說，更有魔力的是父母和他一起擺弄這些小材料、觀察這些小變化、製作這些小作品。這就好像是，我們帶領他掀開魔法世界的一角，洩漏出來的魔力足夠把他拉進去。
其實，對父母來說這件事的收穫可能遠遠大於孩子。
“不知道可以和孩子玩什麼”，不是孩子的問題，而是父母的難題。玩得安全，玩得高級，玩得投入，玩得實用，是這本STEAM實驗的精髓。你甚至都不需要做任何科學講解和說教，你只需要把活動本身持續進行下去，孩子會自動輸出各種各樣的“為什麼”、“然後呢”、“天啊”、“再玩一個”……
我還記得自己很小的時候，住在郊區村子的平房裡。假期可以玩的就是觀察地上的螞蟻。我嘗試偷取廚房裡的醬油、醋、花生油、洗滌劑輪番騷擾螞蟻，看看螞蟻對這些東西有什麼不同的反應。這樣的活動我可以一個人持續玩上好幾天也不會厭煩。現在，我們有了這套《給孩子的STEAM實驗室》，你和你的孩子有了共同觀察和體驗的機會，你們有了更可靠和更合適的“醬油醋”。

高爽
德國海德堡大學博士，天文科普工作者，本書譯者
2020年2月

【目錄】

推薦序
前言
概述
單元1 科學 SCIENCE
實驗1 被敲碎的糖果
實驗2 自製草籽寵物
實驗3 水晶藝術品
實驗4 暈染指尖陀螺
實驗5 用檸檬汁畫出的彩蛋
實驗6 桌上的水域生態系統
實驗7 野花紙
實驗8 彩虹黏液
實驗9 彩色糖球點心
實驗10 甜蜜分子
單元2 技術 TECHNOLOGY
實驗11 點亮小怪物
實驗12 自製迪斯科燈球
實驗13 太陽能螢火蟲
實驗14 石墨電路
實驗15 藝術機器人
實驗16 彩珠泡泡瓶
實驗17 布藝電路
實驗18 風力發電機
實驗19 刷毛機器人
實驗20 觸屏手套
單元3 工程 ENGINEERING
實驗21 橡皮筋發射器
實驗22 立體書
實驗23 氣球火箭
實驗24 橡皮筋賽車
實驗25 橋樑設計
實驗26 齒輪毛毛蟲
實驗27 相機暗箱
實驗28 自製大型遊戲機
實驗29 自製尤克裡裡
實驗30 太陽能棉花糖烤爐
單元4 藝術 ART
實驗31 奇妙的大理石紋紙
實驗32 自製顏料
實驗33 自製紙張
實驗34 熱熔膠複製品
實驗35 冰封之花
實驗36 蔬果印章
實驗37 刮板蝕刻
實驗38 豔麗蠟染
實驗39 浮雕
實驗40 擊打植物印花
實驗41 指甲油大理石紋彩蛋
單元5 數學 MATH
實驗42 立體派動物
實驗43 時尚耳環
實驗44 分形幾何
實驗45 透視畫
實驗46 斐波那契螺旋
實驗47 鑲嵌裝飾
實驗48 連續稀釋法
實驗49 用數學用具創作藝術
實驗50 莫比烏斯帶風鈴
實驗51 水果分數動物
實驗52 繞線藝術
致謝
關於作者
關於攝影師
關於MOUSE
譯後記

【概述】
這本書提供了52個完美適用於檯面、書桌、草地和人行道的“STEAM”(科學、技術、工程、藝術和數學)實驗。
每個實驗都帶有一個易於理解的說明，來幫你瞭解趣味背後的“STEAM”知識點，從而向你介紹新的詞匯及與所屬主題息息相關的其他妙想。這些實驗，讓你探索“STEAM”的過程，變得像執行食譜一樣簡單，每個實驗都包含以下幾個詳細步驟：
→ 實驗材料
羅列出操作每個實驗項目所需的所有材料。
→ 安全提示
提供能使實驗過程流暢進行的常識性安全指南和小提示。
→ 實驗步驟
帶你一步步瞭解實驗操作的過程。
→ 奇思妙想
給你帶來進一步推進實驗的想法，以激發你的好奇心、發明力和解決問題的能力。
→ 科學揭秘
提供針對實驗的簡明科學解釋，就相關跨學科的話題進行延伸。

無論你正在探索的是藝術還是生物學，你的經驗和創意都將給別人留下深刻印象。應該鼓勵孩子們親身參與實驗，與實物進行直接接觸，因為實驗和發明的過程與結果同等重要。而成年人的支持，使他們不懼失敗，全神貫注于自由探索的過程，測量、取樣、攪拌、犯錯和排除故障，各個環節都應該成為每個“STEAM”經歷中不可或缺的組成部分。
你或許已經擁有這些實驗所需的大多數材料，但“技術”實驗部分可能需要提前準備物品。這些物資都可以通過網購獲得，且大都相對廉價，膠帶、麻繩、熱熔膠槍、熱熔膠棒、橡皮筋、紙張、記號筆、顏料和膠水都會在實驗中派上用場。“技術”實驗或許需要小型玩具馬達、鱷魚夾測試導線、5號電池座、電池扣和LED燈。
我和我的孩子已經嘗試了書中的所有實驗，如果你完全遵循實驗步驟，它們應該能順利進行。然而，這些項目有時會需要一些調整、練習或創新。當你學做一些新的事情時，耐心同樣重要。請不要抵觸將失敗品拆解並從頭開始，比如，當一枚LED燈沒法發光時，你可能只是將它接反了(參見實驗11“點亮小怪物”)。
記住，錯誤和排除故障要比完美實施更有意義，諸多科學失誤都導向了偉大的發現。