書名：放學後的理科教室：33個在家就能做的小實驗，玩出理科力！

作者簡介

尾?好美（Ojima Yoshimi）
筑波大學GFEST統籌。出生於東京都。北海道大學農學部畜產科學學士、碩士。筑波大學生命環境科學研究科博士課程修畢退學。博士（Ph. D）。任職於筑波大學，十多年來致力於科學教育計畫的企劃、經營，以國小到高中的學生們為主要對象。目前亦以「透過科學實驗培養邏輯思考的能力與自主性」為主軸，推動親子同樂的科學實驗教室。著作包括《「可以吃的」科學實驗精選》、《「蠟燭的科學」教會我們的事》（皆為Science-i新書出版）等。

監修者介紹
宮本一弘（Miyamoto Kazuhiro）
開成國中、開成高中的化學教師。出生於東京都。東京都立大學畢業，東京工業大學研究所畢業，理學碩士。除了教師工作之外，每年會舉辦70次以小學生、學齡前兒童為對象的體驗型科學實驗教室。另外也參與了多種化學活動的企劃、經營，以及化學普及活動。NHK教育頻道「高中講座 化學基礎」的講師。共著作品包括《由插圖瞭解有趣的化學世界1生活周遭的實驗》（東洋館出版社）等。

譯者簡介

陳朕疆
自由譯者。清大生命科學學士、政大財務管理碩士、京都大學農學部交換一年。現為專職譯者，譯有多本科普、健康、商管書籍，歡迎批評指教。
信箱：[email protected]

書籍目錄

前言
實驗注意事項
實驗時應有的意識、應記錄的事項

序章
為什麼要將生活中的事物與科學實驗結果「數值化」？
哪個比較冷？別被感覺騙了

第1章
分離
∼混在一起難以分辨的混合物∼
黑色的簽字筆真的是黑色的嗎？
將光分離成各種顏色
溶在牛乳中的成分
茶內的咖啡因有形狀嗎？

第2章
比較
∼比較後才知道的事∼
分辨出原本無法分辨的東西
醋蛋會吸收什麼物質呢？
以前為什麼沒有鳳梨果凍？
該怎麼防止水果變色呢？
製作麵包的幕後功臣

第3章
觀察變化
∼即使外觀改變，內在仍相同∼
如何將松果放入瓶內？
棉花糖與氣壓之間的神奇關係
在3分鐘內將果汁變成冰沙
逐漸膨脹的肥皂
看不見的吸水顆粒

第4章
反應
∼混合後會產生變化的東西∼
用化學原理來吹氣球
在不用手的情況下使氣球破裂
做豆腐時會產生什麼反應？
為什麼製作美乃滋時容易失敗？
漱口藥瞬間變成無色！
可以用手抓起的水
變化的焰色

第5章
模型化
∼親眼看見時便能理解∼
不用摺就能飛的紙飛機
旋轉的種子教會我們的事
製作出一片晚霞
土壤液化如何發生？

第6章
可視化
∼看到原本看不見的東西∼
看到小番茄的甜度
靜置的香蕉中發生了什麼事？
蕈菇如何繁殖？
沖茶時會冒泡的原因
被吸進去的水
與蠟燭相連的火焰
浮在空中的肥皂泡

結語
參考文獻

推薦序/導讀/自序

前言

隨著智慧型手機的普及，我們隨時隨地都可以獲得來自全世界的資訊。科幻作家亞瑟．查理斯．克拉克（1917∼2008年）曾寫道：「科技發展到一定程度時，就和魔法沒什麼兩樣了」。現在也有許多魔法般的科技陸續誕生，譬如可以遠端操作的手術機器人、僅讓特定的人聽到的音響系統等等。

隨著科技的發展，未來的職業與工作方式也會產生很大的變化。在日本快速成長期時，除了研發人員、藝術家、創業家等少數職業以外，大部分的人都將「精確無誤地完成固定工作」「依照理論解決問題」奉為圭臬。但在這個「不曉得未來會發生什麼事」的年代，每個人都需要「處理未知事物的能力」。

若要培養處理未知事物的能力，需先培養「發現、解決問題的能力」「邏輯性思考的能力」「不斷嘗試的能力」。本書將這些能力統稱為「理科力」。

我認為，培養理科力的最佳方法，就是做科學實驗。透過科學實驗，可以讓孩子們自發性地思考「該怎麼做才能找到答案」「為什麼會得到這樣的結果」，建立起「這麼做就可以找到答案」「原因大概是如何如何」的假說後，進行實驗。如果實驗結果不符假說，再思考「為什麼會這樣？」並用不同方法再次實驗，不斷嘗試以找出答案。實驗過程不只要有客觀性，也要有再現性。再現性指的是「其他人來做同一個實驗時，也會有一樣的結果」。

這樣的實驗通常會在學校或研究室內進行，不過本書中的實驗在一般家庭內也可以做。本書將介紹33個實驗，並分成以下七大主題。

●數值化 ●反應
●分離 ●模型化
●比較 ●可視化
●觀察變化

這樣的分類能夠幫助讀者理解實驗時該觀察哪些對象，以及該如何進行實驗。而且，在每篇章節的內容中，會從科學的角度說明「為什麼會得到這樣的結果」，給予讀者提示，幫助讀者建立邏輯性的思路。
另外，本書嚴選出來的實驗皆可在短時間內完成，同時能實際感受到生活周遭物品的神奇之處。有些實驗需靜置一段時日觀察變化，不過大部分都可以在一個週末內完成，所以請讀者們一定要嘗試看看。除了這33個實驗，本書還在「應用篇」中列出了幾個額外的實驗，如果可以讓讀者們覺得「這些實驗也蠻有趣的耶」，並成為理解科學實驗的參考資料，那就太棒了。

本書的實驗不會失敗，但因為每個家庭的環境不大一樣，所以做實驗時可能會產生與本書內容不同的結果。這時候，請想像自己是在觀賞一場魔術秀。當魔術秀出現意料之外的結果，總是會讓人「想知道為什麼會這樣！」讓人「想知道魔術原理！」不是嗎？提起對科學的興趣後，進行更多嘗試，便能逐漸提升自己的理科力。

我自己在做那些已知原理、已做過很多次的實驗時，也會興奮地看著眼前的變化。如果這本書能讓各位覺得，「感覺真有意思，就來試試看吧！」身為作者的我也會備感榮幸。

尾?好美

文章試閱

為什麼要將生活中的事物與科學實驗結果「數值化」？

我們的日常生活中，一直都在做實驗。以料理為例，我們會先預測「要做什麼樣的料理」，然後動手準備材料、開始料理。完成料理後再分析結果是「好吃」還是「難吃」。所以，「實驗」並不是什麼特別的東西。

實驗就像是在開發新的料理食譜一樣。若將一份好的食譜拿給其他人，他們可以依照這個食譜做出相同的料理、相同的味道。只有「使用什麼材料？使用多少量」「依照什麼步驟做」會影響到做出來的料理；「在何時？何地？由誰來做？」則不會影響到料理結果。這種「重現性」對食譜或實驗來說，都是一大重點。食譜和實驗過程，都必須寫得讓每一個人都能看得懂，並能做出相同的結果。

為了讓實驗有「重現性」，就必須「數值化」。舉例來說，假設我們想藉由實驗，了解不同溫度下的洗髮精泡泡有什麼不同。如果實驗過程只寫「將洗髮精放入冷水或熱水中，充分搖晃，比較兩者泡泡的差異」，其他人應該不大容易重現出這樣的實驗。如果將其數值化，改寫成「取兩個500 mL的寶特瓶做為容器，一個裝入200 mL的60℃熱水，另一個裝入200 mL的10℃冷水，接著於兩個容器中分別加入1 mL的○○牌洗髮精，分別上下搖動30次」，其他人會比較容易重現這個實驗。

像這樣記錄各種數值時，除了容易計算的個數、次數，用到其他單位時也要準確量測才行。因為我們的「感覺」其實不怎麼靠得住。

舉例來說，薄荷醇是薄荷的成分之一。若將含有薄荷醇的噴霧噴在皮膚表面時，會有「冰涼」的感覺。發燒時貼在額頭上的貼布、含有薄荷醇的入浴劑就是利用這個機制，讓人感覺到清爽。

但事實上，薄荷醇並沒辦法降低體溫。我們平時會透過皮膚或口腔內的感覺神經來感覺體溫。感覺神經與多個溫度感覺受器相連，不同的受器會在不同的溫度下產生反應。某些對低溫有反應的受器，也會對薄荷醇產生反應，所以薄荷醇的刺激才會讓我們覺得「冰涼」。

另一方面，某些對高溫有反應的受器，也會對辣椒的成分——辣椒素產生反應。所以辣椒素的刺激會讓我們覺得「熱」。

由以上例子，以及下頁開始介紹的簡易實驗可以了解到，我們感覺到的溫度和實際的溫度並不一樣，而且每個人的感覺也各不相同。不只是溫度，精確測量重量、容量、長度（距離）、時間等，皆為科學實驗的基本。

日常生活中，我們會藉由體重與腰圍的數值，判斷減肥有沒有成功。商業上，掌握營收數字更是基本中的基本。請不要依賴感覺，要用數值化的資料進行初步分析。

哪個比較冷？別被感覺騙了

在同一室溫下，有人覺得「冷」，也有人覺得「熱」，每個人的感覺各有不同。食物也一樣，濕潤的食物和乾燥的食物即使溫度相同，也會讓人覺得一個燙一個涼。

進入海中或游泳池內時，一開始會覺得「冷」，但是待久一點之後，就能適應水中溫度，漸漸覺得水中比較溫暖了，不是嗎？水的溫度並沒有改變，改變的是我們的感覺。
讓我們實際感受一下「人體感覺難以準確判斷事物」這件事吧。


用手指及溫度計來測量液體溫度

實驗所需物品
●水 適量
●碳酸水 適量
●日本酒 適量
▸溫度計、3個杯子

可選用料理用數位式溫度計，操作起來會方便許多。

實驗方法
1. 將水、碳酸水、日本酒放入冰箱冷卻。
2.在3個杯子內分別倒入水、碳酸水、日本酒，插入手指，確認哪一杯比較冰冷。
3.用溫度計測量各杯液體的溫度。

解說 模糊不清的溫度感覺

手指的冰涼感與實際的溫度數字一致嗎？大部分人應該會覺得一開始手指插入的液體最冷，但用溫度計測量時，卻會發現三杯液體的溫度都一樣。事實上，人類對溫度的感覺相當模糊，容易出錯。

人類靠著皮膚上的「溫點」與「冷點」來感覺溫度。全身的溫點有3萬個，冷點有25萬個。冷點在29℃時最為敏感，溫點在43℃時最為敏感。我們對於溫度通常只有「冷」「涼」「溫」「熱」等相對模糊的形容方式。而且，我們「容易習慣」對溫度的感覺。進入海水或游泳池時，一開始會覺得很冷，過一陣子後會覺得水變溫暖了，不是嗎？這就是我們對周遭溫度的「適應」。

將手指放入20℃以下的液體時，我們會覺得「冷」，但很難估計出正確的溫度。舉例來說，就算我們把手指放進8℃和15℃的水杯中，也不一定能正確回答出哪杯水比較冷。

不只是溫度，每個人對時間、重量、長度的感覺也各不相同。進行某些作業時，如果這些「量」不精確，結果也會出現分歧。沒有寫明重量、容量的食譜，會因為製作者的不同做法而得到味道不同的料理，無法使風味保持一致。科學實驗也一樣。做實驗時，為了「在下一次做實驗，或者是換其他人做實驗的時候，也能得到同樣的結果」，一定要將實驗材料的重量、容量、需要的時間等以數值的形式記錄下來。