一张太阳系展示图把所有行星排在眼前,适合辨认名称和顺序,但这并不意味着图上的大小与间隔都按同一个比例缩小。科学教育中,与其直接说模型“真实”或“不真实”,不如先问它选择保留了哪一种关系。
NASA的Scaling the Solar System页面提供讨论题,提醒读者思考教材插图中行星距离过近可能带来的误解,也提出同时准确表示天体大小与距离为何困难。[1] 本文使用的是页面文字问题,没有观看其中视频,也不引用视频里的演示尺寸。
可以先区分两把尺:一把用于天体本身的大小,另一把用于天体之间的距离。如果教学展示为了让小天体看得见而放大模型,就应明确写出这种处理。这样做不必然让模型失去价值,但观众不能再把它当作大小与距离都同尺度的测量图。
用一个完全虚构的例子练习:两个球的直径分别是一厘米与两厘米,摆放时球心相距一米。若为了展示把两个球都放大十倍,却仍放在原位置,大小关系仍是二比一,但球体大小与间距之间的比例已经改变。这个例子只说明缩放逻辑,不代表任何两颗真实行星。
带领学生看展板时,可以先让他们找图例:是否标注按比例,比例适用于哪些量,哪些部分只是示意。若没有说明,可以把问题记录下来,而不是根据画面自行估算天体之间的实际距离。对一张图说清它不能回答什么,也是理解模型的一部分。
设计课堂作品时,也可以让学生先决定目标。若目标是比较相对大小,就优先保证这层关系,并明确距离只是排版安排;若目标是讨论距离,则另做一份距离模型。两份模型放在一起,反而有机会让学生发现单张图难以同时表达的内容。
NASA页面还鼓励设计面向较年幼学生的教育展览。[1] 一个可借鉴的问题是:观众离开展示后,最希望记住什么,又最可能误解什么?把这些问题写进作品说明,能让漂亮的手工模型成为有边界的科学表达。真正有用的比例说明,应当帮助读者理解模型的选择,而不是只在角落放一个难以解释的数字。
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