(林懿偉老師用魔術棒示範迷思引導/2009年原鄉科普計畫課程整理記錄)

每個老師都知道,教學的第一步驟首要引起學生的學習動機,魔術的神祕效果與背後原理,是引發學生動機很好用的工具。魔術王子常說:「魔術即科學,科學像魔術」,其實花樣百出的魔術只有兩個最基本的訣竅:一個是「科學效果」,另一個就是「迷思引導(misdirection)」。在課堂中,讓學生看到魔術效果、腦筋思考科學原理、進一步動手學習,若再搭配童話故事的劇情來進行,會更有助於讓孩子的記憶、樂於分享給家人。最後,學會變魔術能滿足學生的成就感、產生自信心,更樂於去了解背後的科學道理,也就達到了教育學習的良性循環。

魔術師的訣竅,引導觀眾看右手時,其實關鍵都在左手,開頭解釋說是什麼原理,通常就不會是那種原理,老師用魔術教學時要注重效果還是本質?得靠老師們在課堂上自己取捨。一般魔術師都會有魔術棒,你看這根魔術棒放在玻璃瓶子,我用右手遠距離催眠它,「起來~起來~起來」,魔術棒就真的從瓶子裡升上來了!原理說穿了不稀奇,其實我西裝外套裡放了一支鋼筆,用釣魚線分別綁在魔術棒和鋼筆上,只要跟觀眾稍微有點距離,大家都看不見這根釣魚線,我拿著瓶子的左手往外移動,釣魚線一扯開,魔術棒就自然被拉起來,右手只是障眼法的噱頭而已。


 (左圖:魔術棒還在玻璃瓶內,右圖:魔術棒被右手催眠升起來) 


(林懿偉老師解釋:訣竅就在這根遠處看不見的釣魚線)

力、水、聲音與光的奧祕

今天要跟各位老師介紹的三個科學魔術單元,涵蓋「力」、「水」、「聲音與光」。

力有很多種,以日常生活中會看見的飛機來舉例,它就會牽涉到四個重要的力:浮力、重力、推力、(空氣)阻力。紙飛機大家都會折,再加上一些很簡單的材料,就可以製作擲出去會自動轉一圈飛回來的「特技飛機」,詳細製作步驟如下:

作品名稱--特技飛機
準備材料:咖啡攪拌棒(冰棒棍或吸管也行)、紙片、迴紋針、雙面膠、膠帶(圖1)
步驟圖示:
1. 將兩張大小相同紙片的其中一張對折,利用它在另一張紙片上劃出中心線,並點上中心點(圖2)。
2. 把剛才對折的那張紙左右兩邊分別再對折一次,成為如圖3的樣子。
3. 折好之後利用雙面膠黏貼在攪拌棒一端,成為垂直及水平尾翼(圖4)。
4. 在攪拌棒的另一端貼上兩隻迴紋針(圖5)。
5. 找出整個物體的重心位置(圖6),並用筆做上記號。
6. 在剛剛劃有中心線的紙片上面貼上雙面膠,然後把攪拌棒的記號處與中心點重疊(圖7),此處可利用桌子邊緣來放置會比較容易製作。
7. 最後利用膠帶補強(圖8),膠帶黏貼的方式請儘量沿著紙片、攪拌棒黏貼,而且左右邊的長度要一樣多。
8. 完成如圖9,用手持著重心處,水平的往前丟出去就可以平穩的飛出去。確認飛行沒有問題之後再調整水平尾翼角度,就可以變成特技飛機。


流速快壓力小,逆風飛浮力強

在解釋飛機原理時,老師一定會提到伯努力定律:流速越快,產生壓力愈小。由於機翼特殊的造型,使得飛機上半邊所受氣壓比下半邊小,飛機便得到上升的力而飛起來。老師還可以另外示範,把一張鈔票放在嘴巴下面,明明沒有吹到鈔票,但向前吹氣時讓鈔票往上飛,這就是利用鈔票上下的壓力差產生的現象。


 (參加南投場研習的老師現場試驗自己做的特技飛機)

為什麼翅膀要貼在重心處?因為飛機的重量需要平衡才能飛得穩。所以實際航班的乘客人數少時,座位劃位就會特別分散,讓整架飛機可以配重平衡。因此當你在教學生做的特技飛機時,若重心和膠帶左右貼得不夠平衡,它就會飛得歪斜了。 建議老師要先做好一台可以飛得很漂亮的特技飛機當,讓學生可以根據你的示範,對自己的不足處做細微調整。


 (林懿偉老師說:用鈔票做特技飛機能增加趣味和吸引目光)

運用比重原理,手搖爆出爆米花

小學自然科學教到比重時,最常見的例子就是木頭丟在水裡面會浮起來,要怎麼增加講課的趣味呢?老師可以準備一杯還沒爆開的爆玉米花,預先藏一些爆開的玉米花在底下,跟小朋友預告「我現在要用手搖的力量把爆米花炸開喔!」然後用雙手夾緊杯子,用旋轉的方式搖晃,比重較小的白色爆米花,就會「浮到」比重較大的黃色玉米花之上。


 (林懿偉老師示範手搖爆米花)

水的魔術之「消失的水」

第二單元我們來看水的魔術。首先來玩「消失的水」,要一個自告奮勇的學生上台,將杯子放在頭頂上,你把水倒進杯子,要他轉三圈、唸三聲咒語,例如「老師你好帥(美)」,再把杯子拿下來一倒,哇~剛倒的水真的消失了。重點是準備的材料只需紙杯和高分子吸收樹脂(剪一小塊尿布即可),把高分子吸收樹脂塞在杯底,倒水時不要放太多,讓水能被瞬間吸收,就能達到消失效果。要正式解說原理前,可再拿個內裝有完整紙尿布的紙袋,把紙袋放在學生頭上倒水,紙袋不但不會濕,水也再度消失,這時再要學生把手伸進紙袋拿尿布出來~謎底就揭曉了,老師便可進一步解說高分子的吸水原理,而且灑些鹽下去破壞高分子的結構,水就會再跑出來。


(左圖:消失的水之紙杯型,右圖:消失的水之紙袋型)

水的魔術之「不漏水的杯子」
 
將一個裝滿水的杯子放在盤子裡,不論怎樣劇烈的移動,杯子裡的水還是不會灑出來。這個魔術準備的材料是「盤子、杯子、繩子」,杯子以重心較低的布丁杯為佳,布丁杯不會因為水量太多而過重,也可讓穩定性更高。老師可以先準備好一個用三根繩子吊起來的盤子,三根繩子在盤面的角度是均分的120度,將水杯放在盤子裡,要同學以手指頭戳進水杯裡證明上面沒有蓋子蓋住,然後自己拿著繩子以360度的圓圈甩動,或者拿著道具在教室裡跑一圈,再讓同學檢查盤子上有沒有水漏出來。原理是因為向心力和盤繩系統形成平衡,所以怎麼晃都不會漏水。


(林懿偉老師示範不漏水的杯子,先要同學驗證沒有蓋子)


(林懿偉老師示範不漏水的杯子,在面前甩一大圈)

聲音與光的魔術

大家都愛唱卡拉OK或KTV,為什麼唱KTV可以聽見回音(echo)呢?echo是利用聲音延遲的原理,後到的聲音就是回音,老師只要用兩個紙杯、透明投影片(或紙板),就可以做成echo音箱(如下圖)。


聲音是一種波,可是你看不見聲音的波動,要怎麼讓學生理解聲波?我們可以用雷射光的特性,將聲音的振動透過光線來展示,老師只要準備在一個傳聲筒底下加裝雷射筆(如下圖),就可以讓聲音的傳播透過光波來呈現。


(傳聲筒加裝雷射筆的裝置)


(用上圖的裝置喊聲,雷射筆射在螢幕的光波就會有所變化)

科學研究有四個重要的步驟:觀察、假設、實驗、結論。學生們很容易從科學魔術的表演中做到第一個步驟「觀察」,而一些較有思考力的學生,會對自己觀察到的現象提出「假設」。從教育的立場,剩下兩個步驟都須經由老師們繼續引導學生,透過他們自己的假設,動手設計實驗,進而獲得結論,這樣才是完整習得科學知識的方式。魔術不只是噱頭、好玩而已,只要老師們妥善設計課程流程、引導學生思考魔術背後的科學原理,就能發揮魔術寓教於樂的功能。

(創意快遞電子報主編八寶記錄整理)

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  • 讀者
  • 請問林老師設計的科學魔術,有書可以參考嗎?還買得到嗎?
  • 胡德貞
  • 請問林老師有教社團嗎??
    或是願意接小學生社團課程呢??
    我們再找可以教魔術的老師!!