艾希亞．希特羅（Asia Citro）

　　希特羅擁有科學教育碩士學位及多年教學經驗，生下女兒後，決定成為全職媽媽。她現在和先生、兩個可愛的女兒、和兩隻破壞力強大的貓咪，住在西雅圖附近。希特羅於2013年2月成立了「與孩子一起好好玩」（Fun at Home with Kids）部落格，經常熬夜實驗新的遊戲及嘗試各種工具與材料。她的第一本書《遠離螢幕的150個遊戲》（150+ Screen-Free Activities for Kids）出版於2014年11月。想看看她近日的熬夜新發現和她可愛的孩子們開心玩樂的照片，請造訪網址：www.funathomewithkids.com。

譯者簡介

甘錫安

　　由科學界進入譯界，在譯界持續關注科學界的「譯人」。曾獲得吳大猷科普著作獎翻譯類佳作，現仍定期為《科學人》及《BBC知識》等知識類雜誌翻譯，書籍譯作包括《123和＋－×÷的數學旅行》、《現代主義烹調》、《我在紐約當農夫》、《莫斯科謎題》、《決斷的演算》等。在吸收新知和翻譯之外，最愛的休閒活動是旅行、攝影和吃。目前住在有山有海有美食的台灣頭基隆，最大的心願是知識普及、人人快樂。

前言

　　我五歲大的女兒正在客廳裡玩，用一片木板做成坡道，讓兩台火柴盒小汽車在上面滑行。這片木板中間有溝槽，正好適合做成坡道。她喊道：「媽你看，有一輛車每次都會掉到坡道外面，另外一輛每次都一路滑到底。」她在那裡坐了一會兒，仔細研究坡道跟那兩輛車。後來她笑了起來，把車子翻過來，說：「我懂了！這輛車的輪子比較大，在中間跟坡道不合，所以就掉下去了。」

　　我說：「哦哦，妳這麼講很有意思。那妳能不能想辦法用更多小汽車來試試看？」她點點頭，蹦蹦跳跳地去翻找其他玩具，最後得意洋洋地拿著一輛輪子很寬的大腳貨車和一輛輪子比較窄的野馬型跑車。她讓這兩輛小汽車滑下坡道，立刻就說：「我知道了！大腳車的輪子太大了，跟坡道不合，所以也會掉下來！」不久之後，一頭迅猛龍順利地滑下坡道。她興奮地觀察這隻迅猛龍，沒錯，牠的腳和尾巴都很窄，正好可以卡進溝槽。

　　我女兒仔細看了一下坡道，露出高興的表情，問我：「媽，我們可以用這片坡道做成蹺蹺板，用來量玩具的重量嗎？」我點點頭，看著她環顧四周，尋找需要的物品。幾分鐘後，她用一條木料線板和小塑膠盒做成簡單的天平，開始測量玩具的重量。

　　身為科學教師，我很希望改變我們教孩子認識科學的傳統方法。科學不是一步步照著別人的指示做實驗，或者只是看著別人示範。科學不是吟誦科學事實或字彙，而是自己提出問題、自己研究，重要的是小朋友對這兩件事都很在行！本書的實驗只需要超市或家裡找得到的簡單材料就能進行，鼓勵孩子們以開放、好玩又效果極佳的方式探索科學。

　　孩子們是天生的科學家

　　嬰兒和幼兒探索世界的方式是提出問題，再進行實驗找出解答。你有沒有看過嬰兒或幼兒從兒童椅上一次次地拋下食物，觀察會有什麼結果？孩子們是天生的科學家。

　　小小孩不僅好奇、觀察力強，而且有決心解決問題。孩子們的腦子裡充滿各種各樣的問題，也很樂於學習。這些特質不只有助於成為傑出的科學家，也是在STEM（科學、科技、工程和數學）相關領域出類拔萃的重要條件。讓孩子有機會自己做實驗，可讓這些與生俱來的技巧進一步成長茁壯。

　　科學不一定很複雜

　　小小孩對周圍的簡單材料很有興趣。我們不需要準備特別的材料或複雜的實驗器材來吸引他們注意。種子、水和小蘇打這些簡單的材料不只有吸引力，也很適合用來做實驗。本書共有一百多個簡單、容易又有趣的活動，只要用很容易在家裡或雜貨店裡找到的材料，而且不要特別花功夫就能開始進行。

　　專業科學家進行的實驗通常非常精密，而且必須嚴格控制。小小孩不需要遵守這麼嚴格的標準。家裡也沒有專門實驗室可以精密地控制所有變因。你可以盡量提高精確度，但請記住簡化的方法同樣可以接受。沒有人會要求五歲大的小孩做的實驗跟大人的實驗一樣複雜精確。

　　實驗並非成功才有價值

　　實驗有時候會失敗，有時候帶來的問題往往比答案還多，不過科學就是這樣。實驗即使失敗也有價值，孩子們可以從失敗中學習，並將這些知識運用在未來的實驗中。科學很少一成不變，也鮮少完美無瑕。書中許多活動刻意編寫得沒有標準答案。挑戰活動的用意是讓孩子們反覆嘗試，從錯誤中學習。

　　專注於開發孩子與生俱來的科學技巧

　　小小孩的科學教育應該培養觀察事物、提出疑問和進行實驗等與生俱來的科學性向。讓孩子有時間和空間以開放的方式探索世界，有助於開發這些技巧。給孩子們練習設計簡單實驗的機會，則可讓他們扮演科學家的角色。實際生活中，研究問題的方法不只一種。本書不提供有明確數據和指示的單一方法，而是為孩子們提供機會，讓他們運用問題解決技巧來創造研究問題的方式。孩子們可在設計實驗的過程中學到如何評量成果以及由錯誤中學習。

　　由本書學到的技巧有助於提升孩子的表現

　　近20年來，美國的學校開始採行兒童導向科學。以往，科學教育中的實驗是依循其他人撰寫的指示進行，現在的孩子則必須自己擬定問題和實驗。進行本書中的實驗所學到的技巧，有助於提升孩子的在校表現。此外，提出問題和設計實驗的經驗則可為孩子打下設計科展題目的深厚基礎。

　　本書各項活動的主要用意是培養解決問題的能力。即使沒有投入STEM相關工作，同樣可讓孩子一生受用。設計實驗解決問題的能力對各行各業而言都相當重要，不論是行銷或管理或實驗科學，都很需要這類能力。

推薦序 科學精神與獨立思考，從動手實作開始
前言
如何使用這本書
提出問題
基本實驗設計
科學與藝術
科學用品

第一章：植物與種子
前言
（挑戰主題）設計植物迷宮 （實驗主題）種子應該種得多深？
（探索主題）蒐集及種下種子 （挑戰主題）設計葉子
（實驗主題）種子在溫暖的地方會不會比較快發芽？
（實驗主題）我們能改變植物的顏色嗎？ （探索主題）幼苗和種子連連看
（實驗主題）芹菜把什麼成份送到葉子裡？ （探索主題）解剖植物和花
（挑戰主題）讓植物向下長 （實驗主題）植物需要多少水才長得高？
（探索主題）製作根部觀察器 （實驗主題）植物能靠果汁生長嗎？
（實驗主題）植物能在黑暗中生長嗎？ （實驗主題）植物能穿破石膏嗎？
（實驗主題）如果用麥克筆給葉子畫上顏色，植物會繼續生長嗎？

第二章：水和冰
前言
（挑戰主題）讓冰塊融化得更快 （實驗主題）冰塊的形狀對融化速度有沒有影響？
（挑戰主題）防止冰塊融化 （實驗主題）哪種紙花開得最快？
（挑戰主題）製作泡泡最持久的泡泡液 （實驗主題）哪種紙最快產生彩虹？
（探索主題）在廚房紙巾上畫畫，觀察色彩擴散
（探索主題）在一元硬幣上盡量滴下最多的水
（實驗主題）你能改變水結冰需要的時間嗎？

第三章：黴菌、細菌和真菌
前言
（探索主題）尋找細菌 （實驗主題）保鮮劑能改變麵包發黴的速度嗎？
（實驗主題）洋菜染色是否會影響細菌生長？ （實驗主題）哪種食物最快發黴？
（實驗主題）你的乾洗手有沒有效？ （挑戰主題）防止雞清湯發黴或長出細菌
（實驗主題）水份會影響食物發黴的速度嗎？ （實驗主題）你洗手洗得夠乾淨嗎？
（實驗主題）溫度會不會影響食物發黴的速度？ （探索主題）活化酵母
（實驗主題）酵母吃什麼吃得最快？ （探索主題）自己設計洋菜配方
（實驗主題）幾度的水讓酵母的活性最大？

第四章：工程
前言
（探索主題）設計讓汽車滑得更遠的坡道 （挑戰主題）設計雞蛋防摔容器
（挑戰主題）用鋁箔做出裝載重量最多的小船
（探索主題）修改彈弓，看看能把物體拋出多遠 （挑戰主題）設計吹泡泡器
（挑戰主題）設計承載重量最多的橋 （探索主題）修改氣球火箭，讓它飛得更遠
（挑戰主題）用吸管和膠帶設計一座高塔
（挑戰主題）用資源回收筒裡的東西設計彈珠雲霄飛車
（探索主題）設計一架吸管飛機，接著改變它的飛行方式
（實驗主題）重量改變對汽車滑行距離有什麼影響？
（實驗主題）哪種容器形狀產生的泡泡堆最高？ （挑戰主題）設計一輛氣球動力車

第五章：食物和糖果
前言
（實驗主題）哪種液體能最快取下M&M巧克力上的M？
（挑戰主題）防止蘋果片變黑 （探索主題）讓甘貝熊變大和縮小
（挑戰主題）加入材料讓雞蛋浮起來 （探索主題）把「裸體」蛋放到不同的液體中
（挑戰主題）製作麵團黏土 （探索主題）製作瀉鹽晶體
（實驗主題）兩種結晶材料混合之後是不是同樣能形成晶體？
（挑戰主題）找出製造明礬晶體的最佳方法
（實驗主題）溫度對食用色素擴散的速度有沒有影響？
（探索主題）用水彩、水和鹽畫畫 （探索主題）麥克筆的顏色是怎麼做出來的
（實驗主題）哪種牛奶盤旋得最久？
（挑戰主題）趁方糖溶化前建造一座高高的方糖塔
（探索主題）油和彩色水 （挑戰主題）製作膨脹得最大的麵團
（探索主題）小蘇打、泡打粉、玉米澱粉、麵粉、鹽和糖
（挑戰主題）找出神祕物質的真面目 （挑戰主題）用甘藍菜汁畫出彩虹

第六章：小蘇打和醋
前言
（探索主題）製作小蘇打化學反應盤 （實驗主題）哪種洗碗精製造的泡泡山最高？
（挑戰主題）找出最少需要多少小蘇打才能讓袋子炸開
（挑戰主題）在杯子裡製造高度最高的小蘇打反應
（實驗主題）應該把小蘇打加入醋還是把醋加入小蘇打？
（探索主題）製作氣泡小蘇打顏料 （挑戰主題）找出醋和小蘇打反應的適當用量
（挑戰主題）設計一座噴發的火山
（實驗主題）冷凍和乾燥的小蘇打反應速度一樣嗎？
（挑戰主題）用小蘇打和醋吹氣球，但別把氣球吹破！
（探索主題）冷凍對小蘇打和醋的反應有什麼影響

第七章：環境科學
前言
（實驗主題）污染對植物生長有什麼影響？ （挑戰主題）淨化水
（實驗主題）泥土中的什麼東西最先分解？ （挑戰主題）減少土壤流失
（探索主題）製作集水區模型 （實驗主題）鹽會改變植物的生長嗎？
（探索主題）沾滿油的羽毛 （探索主題）觀察紅蟲

第八章：生物
前言
（實驗主題）蛞蝓的黏液跟口紅膠比起來哪個黏？ （探索主題）飼養蝴蝶
（挑戰主題）設計小型水族箱 （探索主題）溫度改變對昆蟲的影響
（實驗主題）你養的昆蟲喜歡吃什麼食物？ （探索主題）養螳螂
（實驗主題）你養的昆蟲喜歡光亮還是黑暗？
（實驗主題）你養的昆蟲喜歡潮濕還是乾燥的地方？
（實驗主題）你養的昆蟲對強烈的氣味有什麼反應？

附錄A：到哪裡採購書中列出的物品？
附錄B：各類資源
致謝