小小科學(xué)家-惠特爾（教學(xué)設(shè)計(jì)）寒暑假周末托管科學(xué)拓展課

小小科學(xué)家——惠特爾（教學(xué)設(shè)計(jì)）寒暑假周末托管科學(xué)拓展課課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、課程基本信息1.課程名稱：小小科學(xué)家——惠特爾（教學(xué)設(shè)計(jì)）寒暑假周末托管科學(xué)拓展課

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：小學(xué)四年級(jí)

3.授課時(shí)間：2023年5月20日上午9:00-10:00

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)（45分鐘）二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察記錄、分析數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力，通過(guò)探究惠特爾的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的興趣。

2.科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的尊重和好奇心，培養(yǎng)勇于探索、善于合作、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

3.科學(xué)思維素養(yǎng)：訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用比較、分析、推理等方法，理解惠特爾的科學(xué)原理，提高解決問(wèn)題的能力。

4.科學(xué)運(yùn)用素養(yǎng)：引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于日常生活，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展觀念。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-惠特爾科學(xué)原理的理解：重點(diǎn)在于讓學(xué)生掌握惠特爾提出的科學(xué)原理，如惠特爾效應(yīng)的基本概念、原理及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。例如，通過(guò)講解惠特爾效應(yīng)在飛機(jī)翼設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使學(xué)生理解氣流對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。

-實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析：重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和數(shù)據(jù)分析能力。例如，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬惠特爾效應(yīng)，并教會(huì)他們?nèi)绾斡涗洈?shù)據(jù)、分析結(jié)果，從而得出科學(xué)結(jié)論。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-惠特爾效應(yīng)的復(fù)雜機(jī)制：難點(diǎn)在于讓學(xué)生理解惠特爾效應(yīng)背后的物理機(jī)制，包括氣流動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)的基本概念。例如，解釋氣流速度、壓力差與物體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，可能會(huì)因?yàn)楦拍畛橄蠖y以理解。

-實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變量控制：難點(diǎn)在于學(xué)生如何在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中準(zhǔn)確地控制變量，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差。例如，在模擬惠特爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要精確控制風(fēng)速、角度等因素，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

-科學(xué)思維與推理的應(yīng)用：難點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維進(jìn)行推理和解決問(wèn)題。例如，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中抽象出惠特爾效應(yīng)的原理，并將其應(yīng)用到不同的情境中，這個(gè)過(guò)程需要較強(qiáng)的邏輯思維和推理能力。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：人教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)教材《身邊的科學(xué)》相關(guān)章節(jié)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備惠特爾效應(yīng)的動(dòng)畫(huà)視頻、相關(guān)科學(xué)家的圖片和圖表，以及惠特爾效應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中的案例資料。

3.實(shí)驗(yàn)器材：風(fēng)洞模型、不同形狀的物體（如球體、翼形板）、測(cè)量風(fēng)速的儀器、記錄數(shù)據(jù)的表格等。

4.教室布置：將教室分為實(shí)驗(yàn)操作區(qū)和討論區(qū)，確保每個(gè)小組都有足夠的空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和討論。五、教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：以一段關(guān)于飛機(jī)起飛的視頻引入，提問(wèn)學(xué)生飛機(jī)起飛的原理，引導(dǎo)學(xué)生思考?xì)饬鲗?duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。

-回顧舊知：回顧之前學(xué)習(xí)的空氣動(dòng)力學(xué)的基本概念，如氣流、壓力差等。

2.新課呈現(xiàn)（約25分鐘）

-講解新知：詳細(xì)介紹惠特爾效應(yīng)的定義、原理及其在科學(xué)和技術(shù)中的應(yīng)用。

-舉例說(shuō)明：通過(guò)展示風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的動(dòng)畫(huà)，解釋惠特爾效應(yīng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，如飛機(jī)翼的設(shè)計(jì)。

-互動(dòng)探究：將學(xué)生分為小組，每組設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬惠特爾效應(yīng)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.鞏固練習(xí)（約15分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，嘗試?yán)L制氣流和壓力分布圖，分析惠特爾效應(yīng)產(chǎn)生的原因。

-教師指導(dǎo)：在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問(wèn)，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

4.小組討論（約10分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：每組學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題和解決方案。

-教師指導(dǎo)：教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)惠特爾效應(yīng)的特點(diǎn)，并探討其在不同情境下的應(yīng)用。

5.總結(jié)與反思（約5分鐘）

-教師總結(jié)：教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)惠特爾效應(yīng)在實(shí)際生活中的重要性。

-學(xué)生反思：學(xué)生反思本節(jié)課的學(xué)習(xí)過(guò)程，分享自己的收獲和疑問(wèn)。

6.作業(yè)布置（約5分鐘）

-布置作業(yè)：教師布置相關(guān)的作業(yè)，如撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)一步研究惠特爾效應(yīng)在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.惠特爾效應(yīng)的基本概念

-惠特爾效應(yīng)的定義：由于物體表面的氣流速度不同，導(dǎo)致壓力差，從而產(chǎn)生的一種力的效應(yīng)。

-惠特爾效應(yīng)的原理：根據(jù)伯努利原理，流速越快的地方壓力越低，流速越慢的地方壓力越高。

2.惠特爾效應(yīng)的應(yīng)用

-在飛機(jī)翼設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：利用惠特爾效應(yīng)，設(shè)計(jì)出上凸下平的翼型，使得飛機(jī)能夠獲得升力。

-在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：通過(guò)優(yōu)化汽車外形，減少空氣阻力，提高汽車燃油效率。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析

-實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則：控制變量法，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

-數(shù)據(jù)分析技巧：如何記錄數(shù)據(jù)，如何繪制圖表，如何從數(shù)據(jù)中得出結(jié)論。

4.科學(xué)探究過(guò)程

-提出問(wèn)題：觀察現(xiàn)象，提出需要解決的問(wèn)題。

-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)材料、步驟等。

-觀察記錄：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，詳細(xì)記錄觀察到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。

-分析數(shù)據(jù)：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

-得出結(jié)論：根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)。

5.科學(xué)態(tài)度與科學(xué)思維

-科學(xué)態(tài)度：尊重科學(xué)事實(shí)，勇于探索，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)。

-科學(xué)思維：運(yùn)用比較、分析、推理等方法，進(jìn)行科學(xué)探究。

6.科學(xué)運(yùn)用與可持續(xù)發(fā)展

-科學(xué)運(yùn)用：將科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于日常生活，解決實(shí)際問(wèn)題。

-可持續(xù)發(fā)展：在應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，注重環(huán)境保護(hù)和資源的可持續(xù)利用。

7.惠特爾效應(yīng)的局限性

-惠特爾效應(yīng)的適用條件：僅在特定條件下有效，如氣流穩(wěn)定、無(wú)湍流等。

-惠特爾效應(yīng)的局限性：不能解釋所有流體力學(xué)現(xiàn)象，需要與其他理論相結(jié)合。

8.相關(guān)科學(xué)家介紹

-惠特爾：介紹惠特爾的生平和科學(xué)成就，以及他對(duì)科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)。

-其他相關(guān)科學(xué)家：介紹其他對(duì)惠特爾效應(yīng)研究和應(yīng)用做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。

9.科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)

-科學(xué)史：回顧惠特爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，了解科學(xué)發(fā)展的歷史背景。

-科學(xué)哲學(xué)：探討科學(xué)知識(shí)的相對(duì)性，理解科學(xué)理論的演變和發(fā)展。

10.綜合應(yīng)用與實(shí)踐

-綜合應(yīng)用：將惠特爾效應(yīng)與其他科學(xué)知識(shí)結(jié)合，解決復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題。

-實(shí)踐活動(dòng)：組織學(xué)生參與相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)，如科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科技制作等。七、教學(xué)反思與總結(jié)今天的科學(xué)拓展課，我以“小小科學(xué)家——惠特爾效應(yīng)”為主題，帶領(lǐng)四年級(jí)的同學(xué)們進(jìn)行了一次探索之旅。在課程設(shè)計(jì)之初，我就明確了教學(xué)目標(biāo)和核心素養(yǎng)目標(biāo)，力求讓學(xué)生在掌握惠特爾效應(yīng)相關(guān)知識(shí)的同時(shí)，提升他們的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度。

在教學(xué)過(guò)程中，我首先通過(guò)一段飛機(jī)起飛的視頻導(dǎo)入課程，激發(fā)了學(xué)生的興趣，讓他們對(duì)惠特爾效應(yīng)產(chǎn)生了好奇心。然后，我詳細(xì)講解了惠特爾效應(yīng)的原理和應(yīng)用，并通過(guò)動(dòng)畫(huà)和實(shí)例幫助學(xué)生理解。在互動(dòng)探究環(huán)節(jié)，學(xué)生們分組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，模擬惠特爾效應(yīng)，這個(gè)過(guò)程中他們積極討論，動(dòng)手操作，觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)，展現(xiàn)出了很高的參與度和探究熱情。

然而，在課后反思中，我也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處。首先，在講解惠特爾效應(yīng)的原理時(shí)，可能由于我的表達(dá)不夠清晰，部分學(xué)生對(duì)氣流速度與壓力差的關(guān)系理解不夠深刻。其次，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，由于時(shí)間有限，我沒(méi)有給每個(gè)小組足夠的討論和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，導(dǎo)致一些小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確。最后，在總結(jié)環(huán)節(jié)，我沒(méi)有充分利用學(xué)生的反饋，未能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

針對(duì)這些問(wèn)題，我認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

1.在講解惠特爾效應(yīng)原理時(shí)，我可以采用更多直觀的教具和模型，如氣流演示器，幫助學(xué)生直觀地理解氣流速度與壓力差的關(guān)系。

2.在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我可以提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料，確保實(shí)驗(yàn)的流暢性，同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓每個(gè)小組都有充足的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和討論。

3.在總結(jié)環(huán)節(jié)，我可以更多地鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的看法，通過(guò)提問(wèn)和討論，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，從而加深他們對(duì)惠特爾效應(yīng)的理解。

總體來(lái)說(shuō)，本節(jié)課的教學(xué)效果還是不錯(cuò)的。學(xué)生們?cè)谥R(shí)掌握、技能提升和情感態(tài)度等方面都有所收獲。他們不僅學(xué)會(huì)了惠特爾效應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，而且在實(shí)驗(yàn)中鍛煉了自己的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神?？吹剿麄?cè)谡n堂上的積極表現(xiàn)和進(jìn)步，我感到非常欣慰。當(dāng)然，我也清楚地認(rèn)識(shí)到，教學(xué)永遠(yuǎn)是一門需要不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)的藝術(shù)。我會(huì)繼續(xù)努力，不斷提升自己的教學(xué)水平，為學(xué)生們提供更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。八、重點(diǎn)題型整理題型一：簡(jiǎn)答題

題目：簡(jiǎn)述惠特爾效應(yīng)的原理。

答案：惠特爾效應(yīng)是基于伯努利原理的一種現(xiàn)象，當(dāng)流體（如空氣）流過(guò)一個(gè)物體時(shí)，物體表面的流速不同會(huì)導(dǎo)致壓力差。在流速較快的地方，壓力較低；在流速較慢的地方，壓力較高。這種壓力差會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于流體流動(dòng)方向的力，即惠特爾效應(yīng)。

題型二：應(yīng)用題

題目：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證惠特爾效應(yīng)。

答案：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

1.準(zhǔn)備一個(gè)風(fēng)洞模型和不同形狀的物體（如球體、翼形板）。

2.將物體固定在風(fēng)洞中，確保物體能夠自由旋轉(zhuǎn)。

3.打開(kāi)風(fēng)洞，觀察物體在氣流中的旋轉(zhuǎn)情況。

4.記錄物體旋轉(zhuǎn)的方向和速度。

5.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證惠特爾效應(yīng)的存在。

題型三：分析題

題目：分析惠特爾效應(yīng)在飛機(jī)翼設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

答案：在飛機(jī)翼設(shè)計(jì)中，利用惠特爾效應(yīng)可以設(shè)計(jì)出上凸下平的翼型。翼型上表面的氣流速度較快，壓力較低；下表面的氣流速度較慢，壓力較高。這種壓力差產(chǎn)生向上的升力，幫助飛機(jī)克服重力，實(shí)現(xiàn)飛行。

題型四：論述題

題目：論述惠特爾效應(yīng)的局限性。

答案：惠特爾效應(yīng)雖然可以解釋許多流體力學(xué)現(xiàn)象，但它也有局限性。首先，惠特爾效應(yīng)的適用條件較為嚴(yán)格，需要在穩(wěn)定、無(wú)湍流的流體環(huán)境中才有效。其次，惠特爾效應(yīng)不能解釋所有流體力學(xué)現(xiàn)象，如復(fù)雜流體的運(yùn)動(dòng)和湍流現(xiàn)象。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合其他理論和實(shí)驗(yàn)方法來(lái)完善對(duì)流體力學(xué)現(xiàn)象的理解。

題型五：案例分析題

題目：案例分析：某地區(qū)計(jì)劃建設(shè)一座風(fēng)力發(fā)電站，請(qǐng)你從惠特爾效應(yīng)的角度分析該地區(qū)是否適合建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站。

答案：在分析該地區(qū)是否適合建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面考慮：

1.該地區(qū)的風(fēng)速和風(fēng)向：了解該地區(qū)的風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)，判斷是否具備建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站的基本條件。

2.地形地貌：分析地形地貌對(duì)惠特爾效應(yīng)的影響，如山脈、水體等可能影響氣流的速度和方向。

3.氣候條件：考慮該地區(qū)的氣候條件，如臺(tái)風(fēng)、極端天氣等可能對(duì)風(fēng)力發(fā)電站的影響。

4.綜合評(píng)估：結(jié)合以上因素，綜合評(píng)估該地區(qū)是否適合建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站。如果該地區(qū)風(fēng)速穩(wěn)定、風(fēng)向適宜，且地形地貌對(duì)惠特爾效應(yīng)影響較小，則可以考慮建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

今天我們一起探索了惠特爾效應(yīng)的奧秘，了解了它是如何基于伯努利原理產(chǎn)生的，以及它在實(shí)際生活中的應(yīng)用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們親自感受到了氣流速度與壓力差之間的關(guān)系，并且嘗試了如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證科學(xué)原理。同學(xué)們?cè)谡n堂上積極思考，主動(dòng)參與，展現(xiàn)出了良好的科學(xué)探究精神和團(tuán)隊(duì)合作能力。接下來(lái)，我們將進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)，以鞏固今天所學(xué)的知識(shí)。

當(dāng)堂檢測(cè)：

1.填空題

-惠特爾效應(yīng)是基于________原理的一種現(xiàn)象。

-在惠特爾效應(yīng)中，流速較快的地方，壓力________；流速較慢的地方，壓力________。

2.判斷題

-()惠特爾效應(yīng)只能在液體中產(chǎn)生。

-()飛機(jī)翼的設(shè)計(jì)利用了惠特爾效應(yīng)來(lái)獲得升力。

3.應(yīng)用題

-請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證惠特爾效應(yīng)的存在，并說(shuō)明你的實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)期結(jié)果。

4.分析題

-分析惠特爾效應(yīng)在汽車設(shè)計(jì)中的作用，并解釋它是如何提高汽車燃油效率的。

5.論述題

-論述惠特爾效應(yīng)的局限性，并舉例說(shuō)明哪些情況下的流體力學(xué)現(xiàn)象不能僅用惠特爾效應(yīng)來(lái)解釋。

答案：

1.伯努利；低；高

2.錯(cuò)誤；正確

3.實(shí)驗(yàn)步驟：使用風(fēng)洞和不同形狀的物體，觀察物體在風(fēng)洞中的運(yùn)動(dòng)情況。預(yù)期結(jié)果：物體在風(fēng)洞中會(huì)因壓力差產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)。

4.惠特爾效應(yīng)在汽車設(shè)計(jì)中的作用是減少空氣阻力，提高汽車燃油效率。通過(guò)優(yōu)化汽車外形，使得汽車表面的氣流速度分布