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大象版三年级科学下册编写说明及教学建议
本册《科学》教材是三年级下册，共由七个单元组成。建立在三年级上学期强化了“观察与提问”主探究能力培养的基础上，在本册教材中，我们把 “猜想与假设”作为培养和训练的主探究过程能力，同时实现其他探究能力以及知识、情感态度与价值观等方面的全面发展，为学生深入地经历探究过程和后续学习创造条件。
一、本册教材的编写思路
牛顿说：“没有大胆的猜测就做不出伟大的发现。”“猜想与假设”是科学探究的重要环节，是科学研究活动的必经途径和必然形式，也是最基本的科学探究能力之一。三年级上学期学生已经经历了“观察与提问”主探究能力培养的全过程，使得他们认识了“观察与提问”的意义，掌握了“观察与提问”的多种方法，并且在“问题银行”里他们也已存入了许多问题。由于孩子是天生的探索者，遇到问题总喜欢追根究底，这时他们会有一种强烈的欲望，那就是很想弄清问题的答案，他们很自然地就会应用已有的知识和经验尝试着对所观察到的现象与问题进行假设性解释。因此，我们在三年级下学期就重点培养学生“猜想与假设”的主探究能力，并把“猜想与假设”作为“探究过程能力培养”的一级目标。这既符合儿童的认知特点，也符合科学探究活动的一般过程。
我们认为，尽管在三年级上学期的一些探究活动中，学生曾对一些问题的原因或结果进行了猜想或预测，但是那种经历是零散的，是不系统的，缺乏有目的、有层次、有步骤的训练，因此很难形成较强的猜想或假设的能力，也无法照顾到全员发展。本册教材则把引导学生“猜想与假设”作为主探究能力着力进行细致的指导、系统的培养。我们以儿童的认知特征作为教材设计的出发点，遵循由浅入深、循序渐进的教育规律，把“猜想与假设”按照猜想与假设的对象或内容划分为五个层次，作为主探究能力培养的二级目标，分别在“综合探究活动”单元（第二至六单元）中有侧重地进行训练。加上“探究过程能力训练”单元（第一单元）、“探究的探究”单元（第八单元），本册教材共设计七个单元。
在努力实现主探究能力培养目标的同时，我们同样注重其他探究过程能力以及其他科学素养能力的培养。我们的设计思路是用一些综合性强的“做中学”活动来展开比较完整的探究过程。在这些完整的探究活动中，我们有目的地扩大和强化“猜想与假设”这一环节，以突出培养一级目标。但同时学生也经历了探究活动的其他过程，因此其他探究过程能力也必然得到发展。学生还将体验到科学学习的乐趣，了解科学的发展史，掌握一些必要的科学知识，实现科学探究能力、情感态度与价值观以及科学知识目标的有机整合。
二、本册教材的培养目标及其实现的途径和方法
“猜想与假设”是本册教材的主探究能力培养目标，即“探究过程能力培养要项”的一级目标。我们努力站在科学研究方法论的高度和儿童认知特征的角度，对本册主探究能力培养的一级目标进行了深入的研究和探讨，力求准确把握其内涵，并积极寻求最佳的培养途径。
我们认识到猜想、假设、假说都是对科学问题做出的假定性说明或解释，但它们却反映了科学探究活动中三个不同层次的方法论概念。猜想是凭借想象和感性经验的估计与猜测，带有更浓重的想象和直观经验色彩；假设则是更多地凭借已有知识经验对事物发展的规律、结果、原因等方面进行理性的思考，并作出综合性的推测或假定性说明，更强调事实和根据，强调推理和分析；而假说则是系统的科学假设，强调系统性。针对小学生的认知特征，我们的培养目标是“以猜想为主体，以假设为发展，以假说为适当延伸”。具体地说，就是通过生动的探究活动提供各种猜想与假设的机会，使学生不但要敢于猜想，更要善于猜想。即在训练学生大胆猜想的基础上，实现从侧重于主观性、想象性的猜想向强调事实根据的理性化假设的过渡，并初步学会对科学问题作出比较科学的假设。而对于假说，我们是通过提供一些科学家建立假说的案例引导学生进行感知和了解。
为了更好地达成培养目标，使学生能在循序渐进的训练过程中得到发展，我们将“猜想与假设”培养目标划分成几个层次，分布在三种训练类型的七个单元中，详见下页表。
三年级下册教材二级目标的布设
一级
目标
单元
类型
单元
单元标题
二级目标
猜想与假设
探究过程能力训练
一
猜 猜 猜
初步尝试猜想与假设，了解假设与事实的区别
综合探究活动
二
风呀，你吹吧
能应用已有知识和经验对所观察的现象作假设性解释
三
神奇的指南针
能对实验现象的原因进行猜想和假设
四
水与盐的故事
能对实验的条件进行猜想与假设
五
电与我们的生活
能够分别对结果、原因进行假设
六
地球真的不动吗
能区分什么是假设，什么是事实
探究的探究
七
漂移的大陆
进一步认识科学探究中猜想与假设，感受科学假说在科学探究中的重要性
不难发现，“探究过程能力训练”、“综合探究活动”、“探究的探究”三种不同类型的单元，构成了一个“扶——放——反思与总结”的能力培养的渐进过程。其中，探究过程能力训练单元《猜 猜 猜》是能力训练的引入单元，旨在引导学生初步尝试猜想与假设，了解事实与假设的区别，这个单元的主要任务就是“初步训练，‘扶’着走”。接着的五个单元是综合探究活动单元，它们是本册教材的主体，将实现“由扶到放”的培养目标 。这五个单元的设计力求以科学知识为基础，分别承担了对原因、对条件、对结果等进行“猜想与假设”的二级目标的训练任务，最后达到“能区分什么是事实，什么是假设”的二级目标。同时通过使学生亲历多个相对完整的探究活动过程，帮助他们亲身体验到猜想与假设在科学探究中所起的重要作用。最后一个单元《漂移的大陆》是本册的总结单元，目的是引导学生通过学习科学家们进行猜想与假设以至于形成假说的案例，加深其学生对“猜想和假设”这一科学探究过程和方法的认识，树立他们大胆猜想，尊重证据的科学态度。然后指导他们反思自己一学期来在科学探究学习中所做的猜想和假设，以提高其自我反思的能力，促进其探究能力的发展与重建。
当然，凸显主探究能力的培养并不是放弃其他能力和方面的培养。比如在《神奇的指南针》这个单元，二级目标是重点培养学生“能对实验现象的原因进行猜想与假设”的能力，但我们还注意关于“猜想与假设”其他层次能力的训练。在制作完“魔力”小针之后，教材有意引导学生猜想“小针具有怎样的魔力呢？”在“磁铁的朋友”活动中，让学生猜想“哪些材料能被磁铁吸住？”等等。教材中我们还重视让学生自主地观察与提问，自己想办法验证猜想。总之，每个单元的训练都是有重点的，同时又是全面的。
三、本册教材的编写特点
1．活动设计的探究性
本册教材把对学生进行“猜想与假设”能力的培养贯穿在探究活动之中，每个单元都突出了“猜想与假设”这一主探究能力的培养。比如《电与我们的生活》单元就把对事物的原因和结果进行猜想这一培养目标贯穿在关于电路、开关、导体与绝缘体等科学知识的探究活动之中。在这些活动中，学生要经历观察与提问，猜想与假设，再到实验、分析、解释、表达、交流等相对完整的探究活动过程。这样既创造了更多的“猜想与假设”的机会和情境，同时也使其他一些探究过程能力得到同步发展。从而实现探究能力培养的“小循环”，使学生的能力发展既有点的突出，同时又有面的均衡。
2.教学设计的开放性
（1）探究内容的开放
本册教材对探究活动内容一般不作过于具体详尽的指导和限定，而是更多地采用开放式教学，对活动内容或规则作宏观的定向，让学生拥有更多更广的选择空间。
如：《猜 猜 猜》单元的第一课中的“头脑风暴”活动，教材提供了一系列的话题，让学生自己选择，对活动内容和要求均不做统一规定，其目的就在于不束缚学生的思路，以便极大地发挥学生的自主作用。学生以完全放开的心态参加讨论，有利于培养他们积极思考，大胆猜想的科学精神。
（2）活动方式的开放
对于活动方式，我们力求给学生创设一种开放宽松的环境氛围，鼓励学生用自己独特的方式自主探究。如：《神奇的指南针》、《电与我们的生活》、《水与盐的故事》等单元，我们通过适当的引导，让学生大胆试验，用一种开放的甚至是一种“玩”的方式，尽情去尝试、去体验、去发现。在研究“小磁针怎么了”、“把盐藏起来”、“小电珠亮了”等“猜想和实验”的活动中，教材是通过适当的提示、插图或人物的对话启发引导学生动脑筋、想办法，让他们在玩中发现，在玩中发展，努力追求1+1﹥2的教学效果。
（3）活动结果的开放
俗话说“仁者见仁，智者见智”。面对处在不同环境、条件下的学生个体，我们无权要求他们都达到同一个要求，也无权要求他们从实验中得到完全一致的结论。在不同的实验环境下，同一个学生可能会有不同的发现；在相同的实验环境下，不同的学生也可能会获得不同的体会。因此，我们的教材改变了传统教材用填空的形式圈定实验结果和范围的做法。我们把收获的权利留给学生自己，在活动中，他们得到的可以是知识结论，可以是新发现的问题，甚至是失败的教训……
本册教材关于电路、开关以及认识导体和绝缘体的探究活动都是放开学生的手脚让他们自己去探究。主要表现在让他们自选材料，自主设计研究方案，自己动手试验，自己通过比较、讨论整理自己的收获或发现的问题。我们不要求学生一定要探究到什么必然的知识内容，学生发现的问题同样是他们探究的收获。甚至，有时我们更关注学生在活动中是否发现新的问题。
3．注重引导学生反思
本册教材注重引导学生在探究过程中或探究活动结束时，对学习过程和方法、学习态度以及学习内容进行总结和反思，促进学生元认知能力的发展。比如，在《神奇的指南针》、《水与盐的故事》、《电与我们的生活》等单元，我们设计了“总结与交流”、“整理与反思”等教学环节。旨在引导学生在探究过程中进行反思和总结，使其通过反思总结收获，发现新的问题，实现对知识能力的主动建构。
4．实施发展性评价
为了促进每个学生的健康发展，实现科学课程的目标，本套教材在评价方面进行了一些积极的探索。以本册教材为例，对“情感态度与价值观”的评价，我们主要以随堂评估的方式进行，将反思与随机评价相结合，取名为 “反思与评价”。这种形式，我们一般在每个单元中设计一至两个，旨在引导学生对探究活动中的表现进行随机评价，重点评价自己参与学习、对待科学、对待自然等方面的情感态度与价值观，激励他们不断进步。如《猜 猜 猜》中的“反思与评价”我们就设计了“我敢于猜想，对恐龙灭绝的原因的猜想有 ，我能倾听别人的意见，同学们的猜想还有 ”。也就是说学生在认为自己敢于猜想时，必须列举一些自己所做出的猜想内容，在检测自己是否能倾听别人意见时，必须说说自己所听到的内容。这样以一言两语的填空形式引导学生对自己的学习态度、情感等方面进行自我评价，既简单可行，又能够促进学生反思自己的学习过程。
每个单元最后我们都把反思与单元评价相结合，创设一个“挑战自我”栏目。引导学生反思和检测本单元主探究能力的发展情况，引导学生认识科学探究过程，促进其对科学方法的掌握和探究能力的提高。每学期都有“期末考核与评价”，旨在指导学生检测本学期“主探究过程能力”学习目标的达成情况，从而及时修整自己的学习目标。
5．适应城乡差别
我国是一个幅员辽阔，城乡差异较大，教育环境变化较大的国家。为适应我国城乡广大地区对科学教育发展的需要，本套教材在选择活动内容时力求既凸显鲜明的时代特色，同时注意对学习条件的要求上高低皆宜，对教师素质的要求上有一定的弹性空间。努力为不同地域、不同水平的学生都能提供可选择的、有较强应用性与可操作性强的内容。在进行活动设计时，尽量降低活动材料要求，选取学生常见的材料就能完成。本册教材《风啊，你吹吧》、《电与我们的生活》、《水与盐的故事》等单元，在活动设计时都考虑到适应城乡不同环境中的学生学习的需要，大多数活动材料几乎是所有学生都能经常见到的。如纸片、针、线、小电池、小电珠、橡皮、水、盐、小木块……同时，我们还将通过设计配套的“材料超市”，提供一些常见的实验必需品，如酒精灯、各种磁铁等，为不同层次师生的教学提供方便。在教学活动场所上，我们的活动设计尽量避免对活动环境、场所的特殊要求，给不同条件的师生留下弹性空间。
第一单元
猜 猜 猜
教材设计说明
《猜猜猜》属于“探究过程能力训练单元”，是系统培养学生猜想与假设能力的准备单元。本单元承担的二级目标是让学生“初步尝试猜想与假设，了解假设与事实的区别”。
猜想与假设是科学探究的重要组成部分。猜想是凭借想象和感性经验的估计与猜测，假设是人们依据已有的知识和经验对所观察的现象做出不同程度的看法（说明）和解释，是进一步研究问题的出发点。为更好地促进学生“猜想与假设”能力的发展，使学生对猜想与假设有一个比较深刻的认识，培养学生大胆猜想、重视实证的科学态度，激发学生的科学探究,欲望，我们特别设计了本单元作为“猜想与假设”的专项训练。本单元由《猜猜看》、《猜对了吗》和《猜猜猜》三组活动组成（见表1—1）。
本学期将对学生进行“猜想与假设”能力的一系列训练，包括对事物发展的原因、条件、结果的猜想与假设，对事物多层次多角度的猜想与假设，以及对于猜想与事实的区分和检验等诸项内容。因此，本单元力求站在统领和启蒙的角度，设计了大量的猜想与假设、猜想与验证的活动，将上述训练内容均做了适当的渗透和巧妙的安排。其中，《猜猜看》通过多组问题情境设计，既渗透了生命世界、物质世界、地球和宇宙等各方面的知识，又蕴涵了对事物不同方面的猜想。本课侧重于猜想与假设的尝试训练，期望通过“头脑风暴”活动，使学生大脑快速运转起来，让他们能在无拘无束的自由猜想中体验猜想的快乐。接着以交流为契机，把学生的自由猜想悄然引到猜想的依据、猜想的验证上来，为后面的《猜对了吗》和《猜猜猜》两课活动做了有机的铺垫。《猜对了吗》借助火烧纸杯这个容易操作、效果明显的实验，引导学生在验证的过程中，通过有的猜想被推翻了、有的猜想得到修正、有的猜想被肯定下来的验证结果，使学生认识到猜想并不代表着事实的道理，重点训练学生对事物结果的猜想与验证的能力。《猜猜猜》是在学生学会简单猜想与验证的基础，以恐龙灭绝原因为猜想话题，目的是借助恐龙灭绝原因答案不唯一的特点，激发三年级学生的猜想兴趣，进行的多角度、多层次的猜想训练，使学生明白科学探究无止境的深刻道理（见图1—1）。
为巩固上述观点，调动学生的积极性，“科学自助餐”中安排了“月亮，你是谁？”多种猜想的连环画阅读，再一次向学生展示尽管科学家的多种假设各有道理，但科学探究必须尊重充足的证据，各种猜想和假设只有经过证实或实践的检验才能成为真理，因此，科学探究是永无止境的。
总之，本单元基本上按照“围绕问题提出猜想——围绕猜想进行验证——根据验证结果反思猜想——和科学家作比较评价猜想”的思路来组织的，尽可能使学生经历完整的探究过程，又重点进行“猜想与假设”的能力训练。教学本单元时，应充分利用学生已有的知识，构建新的知识体系，重视学生的科学方法、科学能力、科学思维、科学态度和科学价值观的培养，达到培养学生敢于猜想、重视验证、善于从生活中发现问题并做出有依据假设的教学目的。
图1-1第一单元教学活动框图
教学过程与教学建议
一、课时安排建议
表1－2 第一单元课时安排建议
课题
课时建议
主要活动时间安排
猜猜看
1课时
头脑风暴：选择自己喜欢的问题进行大胆猜想，并说出根据（约25’）
猜对了吗
1课时
猜想与验证：猜想火烧三个纸杯的底部，纸杯会燃吗？学习使用酒精灯，然后验证自己的想法（约30’）
猜猜猜
1课时
讨论与猜想：多方面多角度猜想恐龙灭绝的原因，并思考怎样得到验证（约20’）
二、教学准备提示
表1－3 第一单元教学准备提示
课题
活动
教 学 准 备
材料、工具和场地的准备
教学方法准备
猜猜看
活动：借助问题情境猜想
教师准备：引发学生猜想的多种材料。学生准备：水杯、纸团、《少年百科全书》、《十万个为什么》等书籍
教室内可进行
谈话法
猜对了吗
猜想与验证：火烧三个纸杯的底部，纸杯会燃着吗
每组准备一个酒精灯、火柴、三个相同的纸杯、水等
学会使用酒精灯：在学生进行猜想后，教师教会学生使用酒精灯，注意演示加热时使用外焰
火烧纸杯的实验验证，提醒学生注意观察现象，特别是火烧有水的纸杯的实验，需一定的时间
以上实验时，小组之间保持一定的距离，以免互相干扰，桌面平整，注意安全
演示法
实验法
观察法
猜猜猜
讨论与猜想：恐龙灭绝的原因
科学家关于恐龙灭绝原因的详细资料，科学家探索的VCD资料、学生搜集的资料、白纸等
猜想与假设在小组交流讨论恐龙生活环境的基础上进行
讨论法
谈话法
三、教学建议
作为专项能力训练单元，围绕本单元的二级目标，本单元教学要让学生大胆猜想与假设，交流猜想与假设的途径，重视实验和搜集证据。
为作好技能训练，需要教师为学生准备大量的可供猜想的问题，并鼓励学生积极参与，大胆猜想。头脑风暴活动，教师要给予学生自由选择，自由猜想的空间；验证猜想的实验活动，教师不要过多地干预，让学生自己设计实验，获取证据，从而提高探究的能力。
1 猜猜看
【要点】
初步尝试猜想与假设，了解科学家猜想的途径。
【目标】
（1）能选择自己喜欢的问题，进行大胆的猜想与想象。
（2）能说出自己猜想的依据；初步了解科学家猜想的有效途径；了解地球表面是在不断变化的。
（3）培养学生敢于猜想和想象的思维能力，积极参与头脑风暴活动。
【怎样进行】
（1）头脑风暴活动引入
生活中充满着神奇的科学奥秘，人们总喜欢问个为什么，并力求寻找正确的答案。本文的开始，教师就可以利用学生的好奇心，引入头脑风暴活动（头脑风暴活动在三年级第一单元已用过），让学生放飞想象，大胆猜想，无拘无束。也可以先进行猜谜语活动，引发兴趣，然后再引入头脑风暴法，让学生淋漓尽致地猜想。例如开场白：同学们，你们喜欢猜谜语吗？大家猜猜看“此花没人栽，年年冬天开，朵朵白如玉，好看不能摘”谜底是什么？为什么猜是它？当学生的积极性被调动起来后，教师不失时机地过渡“大家猜得很好，理由比较充分。现在老师这里又有一些有趣的问题，你们还想猜猜看吗？”此刻，教师可利用多媒体进行画面与问题的展示，供学生自由选择与猜想；没有条件的学校，教师可以直接叙述或学生看课本后大胆猜想。教学时注意，教师只需提供自由猜想的空间和问题，让学生从中选择自己喜欢的那些进行大胆猜想，无需过多地辅导和控制；文中提供的只是生命世界、物质世界、地球和宇宙中的各两组问题，在实际教学中，这些问题远远不能满足学生的需求，因此，教师应充分准备大量的可供学生猜想的问题，有必要也可以在猜想过程中穿插学生的提问，且由学生来猜想。《十万个为什么》、《少年百科全书》等书中有许多问题可用来猜想。
(2)谈论猜想的依据，阅读科学家猜想的途径
在猜想与假设的过程中，无论是对问题起因的猜想，还是对问题结果的猜想，以及对过程的猜想，人们都是依据已有的知识和经验对所观察的现象做出不同程度的说明和解释。同样小学生对问题的猜想也是如此，尽管有时的猜想属于子虚乌有，但毕竟有了思维加工的过程。为了充分展示学生的猜想过程，为科学验证埋下伏笔，在此很有必要让学生充分谈论猜想与假设的依据。文中卡通人物的对话，恰是部分学生猜想与假设过程的真实写照。教学时，教师可将猜想与依据结合在一起进行，如：“选择你最感兴趣的问题进行猜想，并想一想为什么这样猜？”如果学生对猜想的依据不能较好地把握，教师要及时引导，将科学家们对海洋变成高山的猜想途径加以分析，然后让学生修正自己的猜想；如果对猜想与依据都能顺利开展，那么对科学家们的猜想途径可作为阅读资料来补充。另外，为了保证《猜对了吗》一课验证的顺利进行，提醒学生对自己的猜想要及时记录。
2 猜对了吗？
【要点】
了解猜想假设与事实的区别。
【目标】
(1) 利用实验验证的方法，使学生明白猜想只是一种可能的答案，它和事实并不总是一致的。
(2) 学习使用酒精灯加热的技能，了解材料传热的性质。
(3) 培养学生重视实验和证明的科学态度。
【怎样进行】
（1）猜想与验证活动引入
导入语：同学们，在《猜猜看》一课的训练中，我们对什么是猜想与假设有了初步的尝试和了解，而且对自己所做的猜想找到了不同的理由或根据，那么，我们的猜想是否正确，依据有无道理？这需要运用各种途径加以验证。今天，我们就对“火烧纸杯”的猜想亲自验证一番，好吗？（本课选取了能直接利用实验来验证其猜想的简单办法，使学生在简单的操作中容易获取足够的证据。）接下来的教学中，先让学生对火烧纸杯底部的三种情况做出大胆的猜想并加以记录，然后说出猜想的依据，引起学生的争论，特别是纸杯能否烧水的猜想，学生的意见会发生很大的分歧（注意，如果此猜想在第一课已经进行过，可在此以回顾的形式出现）。在此争论不休的情况下，教师要引导学生想到用实验的办法来验证，从而自然过渡到酒精灯的使用及学生的实际练习。应注意的是，酒精灯要规范使用，让学生多练习几次后，再进入到验证环节；验证时，让学生亲自动手实验，感悟“要想知道猜想是否正确，必须设法验证”的道理。
(2) 交流与总结
待学生进行了大量的猜想与验证后，在他们的头脑中定会产生各种想法，因此很有必要让他们一吐为快。因为，交流与总结的过程，更能使学生理解猜想只是一种可能的答案，它和事实并不总是一样的，在实验中，有的猜想被抛弃了，有的猜想得到修正或补充，有的则被肯定下来。教学中，应充分让学生发表自己的观点及看法。
【应变参考】
(1) 在猜想与验证环节，教师可以灵活掌握材料的选择，不必拘泥于书中的问题与验证，如可以结合对《猜猜看》中“杯子竖直扣入水底，杯中的纸团会湿吗？”问题的猜想，进行验证；可以直接选取比较有趣的、操作简便的小实验引发猜想与验证，如：“用一张普通的纸，裁成长条，以螺旋状紧绕在一根铁棒上。然后用火柴去烧铁棒上的纸条。猜一猜，纸条会被烧着吗？结果会怎样？试一试。”答案是纸条烧不着。原来，金属传热的本领很强（铜比铁更强），它把纸上的热很快地夺了过去，尽管一连烧了几根火柴，但铁棒上的温度却还没有达到纸条烧起来的程度。这样，纸条当然不会烧着。
(2) 对空纸杯倒扣酒精灯上的猜想与验证，教师可设计为两种情况：其一，纸杯与酒精灯之间不能有缝隙；其二，纸杯与酒精灯之间有缝隙。
（3）教学时，如果教师认为酒精灯的学习，安排在验证环节前会削弱学生获取证据的高涨情绪，可以另设时间提前进行此项训练，以备课上使用。
3 猜猜猜
【要点】
了解有些猜想假设需从多角度、多层次进行；科学探究永无止境。
【目标】
（1）了解恐龙的生活背景，学习怎样进行猜想，了解多重多角度猜想。
（2）能理解科学探究永无止境的道理。
（3）学习科学家实事求是的态度及不断进取的精神。
【怎样进行】
（1）课前搜集
结合《猜猜看》中“恐龙是怎么灭绝的？能复活吗？”的问题，让学生大量搜集并阅读有关恐龙生活的背景资料，有兴趣的可以自由猜想灭绝的各种原因，将自己的猜想记录在纸上，以备交流。
（2）课上交流
学生的猜想一定会千奇百怪，因为他们收集资料的途径不同，内容有别，考虑的角度也会各种各样，因此在学生初步交流的基础上，进行猜想提示，让他们从多方面多角度考虑后再次猜想，并思考这些猜想有没有可能得到验证，怎样验证？
（3）阅读与分析
恐龙到底是怎么灭绝的？学生们的猜想没有统一的答案，也不可能有现成的答案，这正是安排本活动的目的所在。当学生们处于困惑之时，教师提醒他们阅读科学家们对恐龙灭绝原因的各种猜想、验证与分析，并详细地补充科学家的猜想与假设。通过对比与反思，真正使学生理解对待复杂问题该怎样从多角度进行猜想、对不能用实验找到答案的猜想需要搜集查找众多的材料、经过验证但谜底仍不能揭开的猜想与假设还有待于进一步地思考和探究。
【应变参考】
（1）本活动，教材展示的是恐龙灭绝原因的猜想与假设，在教学中，可以选取其他内容，例如“鸽子为什么不迷途？”等。
（2）有关恐龙灭绝与复活的话题，学生比较敏感。因此，有必要将研究继续展开，放飞学生的思维，举办《恐龙博览会》、《恐龙的家族》、《恐龙哪儿去了？》、《恐龙能复活吗？》等活动，让学生在资料的搜集中再次尝试寻找证据的快乐。
四、评价建议
本单元主要采用随机评价和结果评价两种。
由于本单元的训练重点之一是让学生尝试猜想与假设，因此，为激发猜想兴趣，鼓励大胆想象，随机评价显得尤为重要。例如，在选择自己感兴趣的问题进行猜想时、在对恐龙灭绝原因的假设时都可运用这种随机评价，同时在随机评价的过程中又以自我评价为主，使学生充满自信，充满快乐。
本单元的又一训练重点是让学生初步了解猜想假设与事实的区别，因此，对能力训练的成果采用的是结果评价。对学生所完成的记录表、搜集的资料、验证的结果等，在展示交流的过程中进行定性评价，会起到交流反馈和增强信心的作用。另外，本单元对学生学会倾听别人意见的情感态度方面也应进行评价。
教法导引
恩格斯指出“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。” ——恩格斯《自然辩证法》
1、什么是假说
假说是指在已有知识和事实基础上，通过理论思维的能动作用，对于研究对象的本质和规律所提出的猜测和推断。
假说作为一种以假定的想法为基础的知识，作为对事物以有限的事实和观察为基础的一种推测性说明，具有以下基本特征：
（1）推测性
假说之所以不能称之为科学的理论，主要是因为他们基于不够充分的事实材料，是对事物本质和规律的一种推测性说明。这种说明可能是正确的，也可能是错误的。
假说作为一种猜想和推断，与科学理论相比较又具有不同的性质和特点。假说是在一定的事实资料的基础上的理论思维的产物，是否正确地反映了研究对象的本质和规律，是否具有客观的真理性，还没有经过观察和实验的检验和证明，因而具有一定的猜测性和偶然性。假说只有接受观察和实验的检验和证明，甚至经过补充、发展和提高，才有可能上升为科学的理论。此外，由于假说具有一定的猜测性和偶然性，在科学研究中，并不是所有的假说都能发展成为科学的理论，也不是任何一个假说所包含的全部内容都是正确的。
（2）合理性
假说虽然是一种猜测和推断，但不是纯粹的主观臆造，也不是毫无根据的空想，假说的建构，总是依据已有的知识，在一定的事实材料基础上提出的，因此，不管后来被实践验证是否正确，都会有一定的合理性和科学性，只是错误的假说合理性少一些而已。如：“地心说”是科学史上有名的错误假说，它的提出也是有一定的合理性的。公元2世纪，古希腊学者托勒密在天文观测和经验认识基础上，提出地球是宇宙的中心，各个行星以圆形轨道围绕地球均匀运行。“地心说”本?上是错误的，但它毕竟有一定的经验认识基础，符合人们的感观认识，它对天体运行的解释和预测也有一定的准确性，对天文学的早期发展起过一定的积极作用。
（3）可变性
科学理论在其发展过程中也有变化，如概念的扩张、原理的增加、理论体系的丰富等，但它们的内核和本质却是不变的。假说则不然，假说产生之后，可能演变成科学的理论，可能因为其错误而被淘汰，变化趋势相当大。例如，哥白尼“日心说”本?上是正确的，在后来的发展中，它的许多原理发生了重大变化。比如，他和托勒密一样，都认为行星的运行轨道是正圆，德国天文学家开普勒对此作了重大修正：行星轨道呈椭圆形，太阳在一个焦点上。由此，克服了“太阳中心说”的一个严重缺陷。
（4）多样性
多样性也是一种可变性。所谓假说的多样性，是指对同一类现象，可以同时存在多个假说。这多个假说往往有下面几种情况存在。
其一：并存的假说中，有一个是正确的，其余是错误的。
其二，并存的假说都不完全正确，又都不完全错误。
其三，并存的假说中，有的完全正确，有的不完全正确，这些假说最终都演变成科学的理论。
在上述的四个特点中，推测性和合理性是最基本的特点，可变性和多样性都是从它们派生出来的。任何一个假说，不管最终能否转化为科学的理论，只要它产生出来，就会表现出有一定的推测性和一定的合理性。
2．假说的重要作用
科学史表明，假说存在于科学的各个领域，而且贯穿在科学发展进程的始终，是科学发展的重要形式，是科学进步过程不可缺少的重要环节，是建立科学理论的桥梁。假说的作用主要表现在以下几个方面：
(1) 假说是科学发展的重要形式和不可缺少的重要环节。
科学研究活动的一般发展过程，是在选定了科研课题以后，通过科学观察和科学实验的方法获取和积累有关研究对象的事实资料；通过理论思维的能动作用，对这些事实资料进行整理和加工，提出和建立科学的假说；通过相应的观察和实验进行检验和证明，使之发展为科学的理论。也就是说，观察和实验的结果以及事实资料的积累，不能自然而然地导致科学理论的建立，只有通过假说这个中介，才能由事实资料的积累达到科学理论的创立。所以，假说是科学发展的重要形式和必经途径。
(2) 假说对科学研究起着重要的指导作用。
在科学研究中，假说一旦建立，就对科学研究起着指导作用。首先，假说的提出进一步确定了继续进行观察和实验的内容、方法和方向，指引着科学研究的深入和发展。其次，在某一学科领域提出的假说，对于该领域在观察和实验中所继续获得的事实资料的理解具有一定的指导意义。再次，科学假说对于其他领域的研究工作具有一定的启发和指导意义。
(3) 重大的假说引起自然科学的革命。
在科学研究中，一些重大的科学假象的提出和建立，往往是突破了传统的理论观念的束缚和局限，突破了原有的科学理论已经达到的水平和界限，预示着新的突破性的科学理论的创立，从而引起自然科学发展中的革命性的变革。
(4) 著名的假说对科学家有着强大的吸引和激励作用。
在假说提出和建立以后，对于它的检验和证明，将直接地关系到科学理论的创立和自然科学的进一步发展。在科学史上，一些著名的假说，例如哥德巴赫猜想提出以后，曾吸引了一大批甚至一代又一代的科学家，激励了他们的探索精神，激发了他们的聪明才智，从而使一些科学人才，特别是年轻的科学人才得到锻炼，成为著名的科学巨匠。
(5) 错误的假说具有一定的积极作用。
在科学研究中，不仅那些后来被证明是正确的假说对于科学的发展具有重要作用，即使是那些后来被证明是错误或者部分错误的假说也仍然具有某些方面的积极作用。事实上，当经过实践检验，人们发现所运用的假说是错误的，就会针对错误重新进行探索，以便消除错误，用新的假说代替旧的假说，从而提高了人们进行观察和实验的技能、技巧，发明了新的仪器、仪表等实验装置，成为以后进行新的探索以及提出新的假说的有力的技术手段。
总之，错误假说是人类科学认识运动发展过程中的一种难以避免的现象，它反映了人类对具体事物的认识由不知到知、由知其片面到知其全面、由知其表面现象到知其本质和规律的反复曲折的发展过程。从某种意义上讲，错误假说恰恰是孕育着正确的假说和科学理论之母。
3．假说经历的三个基本阶段
不同的假说，形成的具体途径不同，但也有共同之处，这就是假说的形成一般要经历的三个基本阶段：
(1)发现问题。问题是科学假说产生的动因。人们在科学实践过程中总会发现这样或那样的问题。魏格纳之所以提出“大陆漂移说”，也正是因为他产生了这样的问题：为什么地图上南大西洋的海岸线吻合得那么巧妙？几乎一点都不差？门捷列夫面对当时已经发现的63种元素，也提出了这样一些问题：地球上究竟有多少种元素？怎样寻找新元素？各种元素间是否存在着一定的内在联系？总之，一切科学假说的产生，都是以特定的问题为先导，并且为了解答问题而被构思、创造出来的。现代科学家用自己的亲身实践证明了：科学家说的逻辑起点，不是一般的观察、实验，而是问题。
(2)搜集、整理有关该科学问题的事实资料，运用创造性思维，对该问题做出初步的解释和假定性的推测。例如，魏格纳倾注了全部的精力带着明确的目的性和选择性，广泛地搜集证据，大胆想象，提出了推测：这些大陆原先可能是连在一起的，后来由于各种力的作用断裂开来；由于组成大陆的岩石比组成海底的岩石轻，所以大陆就像“冰山”一样，在海底上方漂移，由此形成现在的各个大陆块。
(3) 从初步的假定和推测性出发，利用各种有关材料，采用各种有效方法，对假说的观点进行论证，进而形成有结构的体系。
4．假说验证的方法
科学假说的验证和证明一般是通过科学观察和科学实验的途径来进行的。
(1) 支持性检验法。 如果假说所涉及的一类现象是以单个形式存在的，而且数目有限，并且便于观察或实验，可对每个现象逐一加以考察，以检验假说对他们的解释是否符合实际。
(2) 判决性检验法。在假说的外壳中，有的命题直接与核（核是由基本概念、基本原理和基本方法组成的，它们比较抽象，难以直接检验）有关，且起着关键性的作用，如果该命题得到验证，那么可直接推断核也正确，此时采用判决性检验法。也就是选择起决定作用的命题加以验证，如生物学中的“种生说”的验证。
（3）模拟实验检验法。有的现象难以直接观察到，或难以直接进行实验，特别是那些曾在历史上发生过，早已事过境迁的现象，根本无法让它们再现。因此，模拟实验是检验的有效途径。
（4）反证检验法。反正检验法，是指不去直接验证假说的命题，而是去检验假说命题的反命题。如果反命题不成立，那么也就间接地验证了原命题。
2．有关问题的答疑
（1）大海为什么会变成高山
1960年5月，中国登山队第一次从北坡登上了世界第一高峰珠穆朗玛峰（海拔8848.13米）,并在珠峰岩层中发现了大批古生物化石,其中有代表海洋环境下生长的菊石类等化石,这些化石是一亿年前形成的。这些清楚的证明：“世界屋脊”喜马拉雅山脉连同珠穆朗玛峰在很早很早以前曾经是汪洋大海。是什么力量使茫茫古海变成巍峨高山？科学家已经为我们找到了满意的答案。
原来坚硬的地壳并不是“铁板一块”，位于地表以下70－100千米厚的岩石层也不象蛋壳那样完整。无论是在大洋底下或大陆底下的岩层，原来都是由一块块大板块构成的。这些板块就像橡皮筏子那样漂浮在具有流动性的地幔软流层之上。当两个大板块相互靠拢并发生碰撞时，就会在碰撞合拢的地方挤压出高大险峻的山脉。喜马拉雅山就是被这样异常强烈的挤压运动形成的。有趣的是，雄伟挺拔的喜马拉雅山至今仍在缓缓上升呢。
（2）科学家们对恐龙灭绝的原因是怎样假设的？
距今6500万年前，在地球上存活了有1亿年之久的恐龙绝灭了，与它同期绝灭的还有当时的一些其他物种。
恐龙的绝灭发生在它的极盛时期，它的命运对于已经创造了高度文明而历史要短得多的人类的命运来说，所蕴涵的意义是不言而喻的，这也是人类不遗余力地探求包括恐龙绝灭在内的生物大规模绝灭的一个重要原因。
恐龙为什么灭绝了？
迄今为止，尽管科学家们没有发现恐龙灭绝的真正原因，但针对恐龙灭绝原因，却有2种科学猜想。
第二单元
风啊，你吹吧
教材设计说明
本单元属于综合探究活动单元，由“起风了”、“风的测量”、“可爱又可恨的风”三组活动组成。本单元二级目标是“能应用已有知识和经验对所观察的现象作假设性解释”。
“假设性解释”是人们常用的一种解释方式。当人们遇到不认识的事物或现象时，往往借助已有的知识和经验，结合部分事实与证据，运用猜想、假设、类比、归纳、演绎等逻辑方法，做出“合理的”解释，如，对于恐龙灭绝原因的种种解释（陨石说、火山说、疾病说等等）、地月系形成的原因的解释等，就是假设性解释，这种解释有待于科学的检验。由于尚无定论，所以对同一事物或现象的假设性解释往往是多种多样的。
风是自然界中的常见事物，同学们在日常生活已有生动的感性认识，大量有关风的歌曲、诗词、绘画作品也建构起他们丰富的知识背景，关于风的大小、方向、测量、利弊等均有所知晓，但他们的知识技能结构是不系统的，也不够深刻，依然存在着许许多多的问题。对于这些问题，他们可能给不出完全正确的答案，但可以运用已有的知识和经验，做出合乎逻辑的假设性解释来。
教材设计了部分训练假设性解释的素材，如“为什么他的风车转得快”、“台风为什么能吹倒大树”等问题，引导学生通过多种方法，做出合理的解释。教师还要挖掘和利用其他素材，使学生的这个能力得到进一步的提高。（见图2－1）
值得注意的是，假设性解释不是胡乱猜，不是无源之水、无本之木，而是建立在事实与证据基础上的，必须以已有的知识和经验为支撑，以实事求是的精神来进行论证，在表达与交流的过程中，要善于维护自己的观点，学会接纳别人的优点和长处，不断完善解释的合理性。
本单元以对风的认识为载体，配合竞赛、思考、观察、记录、辩论等多种形式的教学活动，在能力、情感、知识等各方面全面培养学生的科学素养。（见表2－1）
《起风了》这一课主要了解同学们对风的认识程度，由“问题接龙”这一智力竞赛的形式引入，让学生在头脑中浮现起风的景象，在回顾已有的知识和经验的基础上提出关于风的问题，并对这些问题做出合理的解释，初步体验假设性解释的过程和方法；然后，通过纸风车的设计与制作训练他们的动手动脑能力。记录活动则起到承上启下的作用，为下节课的教学做好内容上的准备。
《风的测量》主要学习风力和风向的知识，首先汇报和分析课前的记录，提出自己的问题，并对问题做假设性解释，进一步深化对二级目标的培养。在技能的培养上还包括了巩固设计与制作的能力――制作一个测量风的仪器，并在使用过程中对其进行改进。了解了风向和风力的知识可以帮助学生分析“双刃”性，为下面的活动提供知识上的准备和铺垫。
《可爱又可恨的风》从情感态度价值观的角度帮助学生正确认识风的利弊，了解风能的利用和风灾的防治。同时，训练同学们的辩论能力。
　　
图2－1　第二单元教学活动框图
教学过程与教学建议
一、课时安排建议
表2－2　第二单元课时安排建议
课题
课时建议
主要活动内容及时间安排
起风了
1课时
猜想与假设：对问题作假设性解释（10’）
设计与制作：纸风车（15’）
风的测量
1课时
猜想与假设：对预报内容作假设性解释（10’）
设计与制作：测量风的仪器（15’）
可爱又可恨的风
1－2课时
辩论会：风是“好处多”还是“坏处多”（20’，或利用一课时收集整理资料）
阅读与思考：风的利用（5’）
图片分析：大自然的报复（5’）
二、教学准备提示
表2－3　第二单元教学准备提示
课题
教师准备
学生准备
其他
起风了
纸风车的多种做法及其成品。
天气预报记录。
制作纸风车的材料：纸、剪刀、大头针、带橡皮头的铅笔。
留心天气预报，选择有风的日子。或准备电风扇等风源。
对于各种纸风车的做法，教师要有大概的了解。
风的测量
风力风向仪的实物或图片。
材料超市：卡纸、剪刀、大头针、带橡皮头的铅笔、量角器、吸管、乒乓球、包装泡沫、布袋等。
若能事先联系，请来气象专业人士或去气象台站参观就更好了。
可爱又可恨的风
利用风能的图片。
大饮料瓶、水、纸、包装泡沫等。
三、教学建议
本单元教学要注意以下几点：
第一，强化对二级目标的训练。指导学生进行假设性解释，掌握其要点，学会其技巧，特别是要注意做到有理有据。
第二，本单元也是进行设计与制作训练的好契机。涉及到的纸风车、测量风的仪器都是同学们喜欢做的东西，要在充分的思考、讨论、反思的基础上开展制作活动，而不能是简单的仿制。
第三，两个长期记录活动需要老师和学生的共同努力才能坚持完成。教师的动员、指导和学生的自律、合作等是完成这些活动的基础。
1　起风了
【要点】
感受风的存在，初步练习假设性解释。
【目标】
了解学生对于风的已有的知识和经验。
会制作各种各样的纸风车。
能初步对事物或现象作出假设性解释。
意识到实事求是、尊重事实在科学探究活动中的重要性。
【怎样进行】
以“问题接龙”的形式，了解学生已有的知识和希望弄清的问题。此环节用时5分钟，对于接不上的同学可以“惩罚”一下，但不能占用太多的时间，学个动物叫、扮个动物形象即可。
同学们提出的问题会很多，但并不是所有问题都适合作假设性解释。教师要注意发现合适的问题，提供给学生，进行合理的猜想和解释。
“怎样证明风的存在？”是一个户外活动，同学们可以先分小组讨论活动方案，然后出去验证。
纸风车的制作是检验同学们创造力的好机会。其实，只要是风吹着转动的纸片都可以叫纸风车了。这样，纸风车的形状、结构、叶片数量等都可以任意设计，让学生做出花样繁多的纸风车来！
“自己的纸风车转得快吗？”，这是一个引导学生做假设性解释的问题。不论风车转得快还是慢，不同的学生会从不同的角度、不同的原因去解释它。只要是能说出道理的，教师就应该接纳，并鼓励他们去验证解释、修改解释。
最后，布置学生记录气象台一个星期“风的预报”，为下节课做准备。
【应变参考】
教师要留心天气预报，选择有风的日子开展本课活动。在没有风的日子里，教师要做好准备，电风扇是必要的器材之一。
【要点询问参考】
提出合适的问题是进行假设性解释的前提。教师可结合教学内容提出下面的问题：　　“你认为怎样改进才会使纸风车转得快？为什么？”
当学生问及风的成因时，可以让学生自行猜测“你认为风是怎么产生的？”
2　风的测量
【要点】
了解测量风的仪器
【目标】
（1）体验长期测量的意义及成功测量所带来的乐趣。
（2）知道有关风的基本概念，能用测量仪器测量风力和风向。
（3）会制作观测仪器，并适当进行改进。
【怎样进行】
（1）交流记录结果。
上节课布置了一项课后活动：记录一周的“风的预报”。小组间互相交流一星期来的记录，针对记录，提出问题。
（2）进行假设性解释的训练。
教师选择一些适合做假设性解释的问题，让同学们做出合理的解释，再一次提醒学生，解释是要有依据的。
（3）阅读P.17“风力与风向”，看看室外的风，知道有关风的简单知识，认识常用测量仪器及使用方法。验证部分假设性解释。
（4）设计与制作
测量风的仪器是多种多样的，复杂的如自动化、电子化的专业仪器，简单的如纸风车、红领巾等，均可以用来测量风力和风向。
这个环节将有意识地培养学生的设计能力。作为技术领域的一个重要组成部分，设计时需要考虑的因素是很多的，比如实用、经济、美观、操作简单、材料容易得到等。三年级的学生，在设计时能够做到实用、材料易得这两点已经足够了。
首先让同学们思考仪器的作用和原理，再画出草图，小组内分工、准备好工具和材料，就可以开始制作了。
尽量让学生自己设计制作方案，收集制作材料，学生的作品会是五花八门的，只要能说出原理，并且实用，就值得肯定。
制作测风仪的方法有很多种，教师要鼓励学生大胆创新、敢于尝试，将自己的想法付诸实施。
（5）长期测量
仪器制作完后，用它来实地测量，检验设计与制作的水平。之后与气象台公布的数据进行对比，依照差异，思考自制仪器的缺陷，并进行改进。
长期测量是一项考验意志与恒心的活动，教师要充分考虑到儿童的年龄特征与心理品质对顺利开展此项活动的障碍。教师得做好动员工作，提出明确要求，检查措施要落实，帮助同学们实实在在地完成这项活动，让他们体验到科学探索的成果来之不易，体验到经历长时间测量活动并取得成功的所带来的乐趣。
3　可爱又可恨的风
【要点】
风是好处多还是坏处多？让我们展开辩论，争取用事实说服对方。
【目标】
（1）会在辩论会上陈述自己的理由。
（2）了解风的利弊，知道人们对风的利用和防治方法。
【怎样进行】
（1）辩论会
关于风是“好处多”还是“坏处多”，是一个值得学生争论的问题。至于标准答案，似乎没有，也不用给出。关键是在辩论过程中了解有关风的现象、丰富知识结构，同时培养学生能思善辩的能力。
辩论会前的准备工作是很重要的，教师要首先提出目标，再将同学们按意见的不同分成两组，可以组间辩论，也可以组内辩论。然后是搜集、整理资料的过程，要尽可能多地找到支持本方论点的事实与证据，将图片、图表、文字等论据整理、分类，便于辩论时呈示。有可能的话，要事先揣摩对方的论点、论据，有针对性地准备应对材料――这一点，对于三年级的孩子来说要求高了些，不宜作硬性要求。
辩论强调以事实与证据取胜，而不是起哄、辱骂等不良行为，教师要注意提醒学生尊重对手、尊重事实，营造积极、健康的风气。
辩论会后教师做一小结，从一分为二的角度，引导同学们正确认识自然，树立科学的世界观。
（2）在辩论会的基础上，通过阅读、思考P20、21面的材料，进一步深化对风的认识，了解人与自然的关系，知道可持续发展的重要性和实现途径，思考自己能做哪些力所能及的贡献。
（3）拓展活动――“龙卷风”。通过一个小实验，体验龙卷风的巨大破坏力，激发同学们研究自然的兴趣。
【应变参考】
辩论会宜控制在20分钟之内。目前大班额的教学，要达到人人参与辩论有一定难度，可事先培训一组学生，由他们示范，再组内或组间开展活动。
　　四、评价建议
　　本单元主要考察同学们进行假设性解释的能力，需要结合教学过程来评价，可采用小组评价的方式，重点看他们的解释是否有依据，能否“自圆其说”。
对知识与技能的评价，主要通过两个设计与制作活动来进行，教师通过倾听学生的表述，检查他们的作品，从而能判断他们对知识和技能的掌握程度。
　　情感态度价值观的评价重点是“能参与中长期的科学探究活动”，以及观察学生在辩论中是否尊重对方、尊重事实等方面进行过程性评价，两个记录表也能很好地体现学生的表现。
教学参考资料
风速、风向和风力
通常，人们把空气流动称为风。风是地球大气运动的一种形式，它是一个矢量。
风在单位时间里移动的距离称为风速，单位是“米／秒”或者“公里／小时”；移来的方向称为风向。
1805年英国人蒲福（Frincis Beanfort）根据我国唐代天文学家李淳风撰写的《乙巳占》把风力定为13个等级，最小0级，最大为12级。0级风风速为0.0～0.2米/秒，称为无风，唐朝诗人王维《使至塞上》诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”，描写的就是0级风景象；1级风风速是0.3～1.5米／秒，称为软风。每级风风速包含的数字范围自下而上逐渐增大，如3级风风速为3.4～5.4米／秒，称为微风，上下相差2.0米／秒；4级风风速为5.5～7.9米／秒，称为和风，上下相差2.4米／秒。蒲福创立的风级，具有科学、精确、通俗、适用等特点，已为各国气象界及整个科学界认可并采用。
蒲福之后，“蒲福风力等级”几经修订补充，现已扩展为18个等级。如11级风，即现在所说的达到台风标准的风，风速是32.7～36.9米／秒，海面浪高一般为14.0米，征象是“海浪滔天”、“陆上极少，其摧毁力极大”。13级以上的风，浪高及海陆征象就很难表达了；如11级风，即现在所说的达到台风标准的风，风速是32.7～36.9米／秒，这种风也称为飓风，海面浪高一般为14.0米，征象是“海浪滔天”、“陆上绝少，其摧毁力极大”。13级以上的风，浪高及海陆征象就很难表达了；最高一级——17级风的风速是56.1～61.2米／秒。17级以上的风速，极为罕见，但也绝非未出现过，只是现在还没有制订出衡量它们级别的标准。
龙卷风
龙卷风是一种十分猛烈的旋风，多发生在平原地区，一般范围不大，直径从几米到几百米，最大的可达1000米，突然生成，又突然消失，历时只有几分钟或几十分钟。风速每秒钟可达100米－200米。往往从雷雨云下面伸出，像个漏斗。由于气流的旋转力很大，可将地面上的水，尘土、泥沙挟卷而上，破坏力很大，能拔倒树木，毁坏房屋，造成巨大损失。
第三单元
神奇的指南针
教材设计说明
本单元属于综合探究活动单元，二级目标是进行“对实验现象的原因进行猜想与假设”的具体探究能力训练。围绕二级目标，教材设计了《神奇的小针》、《有趣的磁铁游戏》、《磁铁的妙用》三个主题活动。
好问、好动是孩子们的天性。为了充分利用学生的这一天生的学习资源，本单元开篇便设计了《神奇的小针》这一“做中学”活动，从学生动手制作神奇的小针引入，在激发探究兴趣的游戏活动中，发现小针出现的各种现象，并对其原因进行初步的猜想，为下面《有趣的磁铁游戏》埋下了伏笔。《指南针家史》的阅读，可以使学生知道指南针是我国古代四大发明之一，从而激发他们的爱国热情。
接着，教材又从学生的年龄特征出发，以游戏为载体设计了第二课《有趣的磁铁游戏》，意在引导学生通过玩磁铁，发现磁铁的各种特性，猜想并验证对针尖出现各种现象的原因。为了能积极调动学生已有的生活经验，本活动一开始，就让学生充分汇报对磁铁的有关了解，把学生已有的，但还不十分确定的认识尽可能的“调”出来，并以此作为即将通过“玩磁铁”来证实的“猜想”。四组游戏活动，都是学生对磁铁性质猜想进行的验证。随着验证活动的进行，学生对磁铁的性质会产生进一步的认识，至此揭开针尖指南北、两针尖接近或吸引或排斥的秘密已水到渠成。“地球也是巨大磁体”的小资料，为了拓展学生的思维空间，也可能引起学生进一步的猜想。
了解过了磁铁的特性，还要引导学生了解人类对磁铁性质的利用。这样才能使学生体会到科学研究的价值所在，由此渗透STS教育思想。《磁铁的妙用》便是在这种理念的指导下设计而成的。这一“做中学”活动，是对前两课知识和能力两大培养目标的巩固。“金鱼出水”、“巧分小米”、“破译听话的小车”三个小游戏，既补充了磁铁隔物吸铁的新知，又锻炼了学生的解决实际问题的能力，力求将新知融于生活，自然地引出磁铁在人们生活中的应用。磁悬浮列车的补充阅读，将激发学生的时代感和对科学的美好向往，在引领学生真切地领会磁铁在生活中应用的同时，力求达到德育的无痕渗透。
扩展制作磁铁小玩具的活动，旨在使学生亲自尝试磁铁的妙用，在动手操作中加以思考、加以改进，达到学科学，用科学，学以致用教育目的。
《谁“咬”住了指南针？》作为本单元的《科学自助餐》，为学生补充了俄罗斯物理学家米尔诺夫利用指南针发现巨大矿藏的故事，更充分地说明指南针为人类做出了巨大的贡献。
总之，本单元先直接以制作指南针为起点，再到对指南针指南原因的猜想为发展，接着再通过玩磁铁来探究与解答指南针指南的秘密为高潮，体现了各课教学内容的综合性和关联性、趣味性，活动与活动之间环环相扣，呈现着紧密的因果关系。这种“倒叙”式的活动安排，有利于培养学生的“对实验现象的原因进行猜想与假设”的能力。教材在呈现形式方面，也力求从三年级学生的视角出发，利用适量的儿童语言，引进真实的生活场景，多次设计儿童喜欢的游戏，让他们在动手操作中发现问题，作出猜想，并最终通过“玩中学”揭开事物的原因。
图3-1 第三单元教学活动框图
教学过程与教学建议
一、课时安排建议
表3－2 第三单元课时安排建议
课题
课时建议
主要活动时间安排
神奇的小针
1课时
制作活动：做个小指南针（约5’）
实验：用水浮法、悬吊法等玩自制的小针，发现现象
游戏：用自制的小针和其他同学的一起玩，发现现象（约20’）
猜想：对小针产生“魔力”的原因进行猜想（约10’）
有趣的磁铁游戏
1课时
游戏活动：认识磁铁的性质（约20’）
整理与反思：交流收获，解释小针产生“魔力”的原因（约10’）
磁铁的妙用
1课时
游戏引入，猜想原因（大约15’）
课外小制作介绍：磁铁小玩具（5’-8’）
二、教学准备提示
表3－3 第三单元教学准备提示
课题
活动
教 学 准 备
材料、工具和场地的准备
教学方法准备
神奇的小针
制作活动：做个小指南针
教师准备：磁铁、泡沫板、水槽或小水盆
学生准备：缝衣针、细线、小科学家记录本、笔
实验法
有趣的磁铁游戏
游戏活动：探究磁铁的四个性质
各样磁铁（每组保证有2块）；小铁钉、大头针、小木块（木屑）、铝片、硬币（每组若干）等；泡沫（每组1块）；旋转支架（每组1个，若没有，可用细线悬吊）
实验法、
观察法
磁铁的妙用
游戏：利用磁铁解决生活中的问题
磁铁在生活中应用的有关图片、VCD资料、学生搜集的资料等；磁铁、带水的玻璃缸、带铁片的小物体、大头针、小米或其它碎物、纸条缠绕的磁铁、缝衣针等
讨论法
谈话法
三 、教学建议
根据学生的年龄特点，本单元为他们设计了大量的游戏，在游戏活动中对原因进行猜想与验证。因此，教学中应注意：
第一，教师要放手让学生自己去制作、去游戏、去发现现象、去猜想原因、去解开秘密。特别是第二课对磁铁性质的探究，教师决不能一步步地引领去完成。
第二，水浮法、悬吊法（或在支架上旋转），都需要一定的时间，教师应提醒学生注意耐心等待和细致观察，以便对现象出现的原因进行大胆准确的猜想。
第三，为了做好技能训练，需要教师为学生准备大量的可供实验的游戏，不要局限于书中提供的活动。特别是第三课利用磁铁性质的实验有很多，也可以让学生自己设计游戏。
神奇的小针
【要点】
自制指南针，对现象出现的原因进行猜想。
【目标】
（1）对自制指南针出现现象的原因进行猜想。
（2）能动手制作指南针，在实验中观察现象，猜想其原因。
（3）培养学生喜欢大胆想象、相互合作的科学态度; 了解指南针的发展史，培养爱国情感。
【怎样进行】
(1) 制作“神奇的小针”。
每人取出缝衣针（或大头针）在磁铁上沿同一方向摩擦十几下后让学生猜想，摩擦过的小针会具有怎样的“魔力”呢？接着引导学生用水浮法、悬吊法观察静止下来的小针所指的方向，以引起初步的疑问；鼓励学生再和同桌玩一玩，看看会不会又有新的发现。
注意：学生用磁铁摩擦小针的位置可能不一样，有的用磁铁北极一端摩擦小针的针尖，有的摩擦小针的针鼻；有的用磁铁的南极一端摩擦小针的针尖或针鼻。因此，小针出现的指向可能不同，两个小针接近时出现的斥吸情况也会不同，教师应提示学生记住实验的方法及现象。
(2)猜想与交流。
结合小针出现的不同现象，让学生对魔力产生的原因进行大胆的猜想，引出对磁铁的研究。
指南针家史的阅读，可放在课下进行，也可放在猜想产生“魔力”原因的后面。
【要点询问参考】
“摩擦过的小针会具有怎样的‘魔力’呢？”
“小针一直指的是什么方向？你能猜一猜原因吗？”
“为什么有的两针尖相吸，有的两针尖不相吸？”
2、有趣的磁铁游戏
【要点】
研究磁铁的性质，揭开 “魔力”产生的原因。
【目标】
（1）探究磁铁指示方向的特性，磁铁的两极以及磁铁之间同极相斥、异极相吸的规律，从中揭开“魔力”产生的原因。
（2）能相互配合，协作完成探究工作。
【怎样进行】
(1) 回顾与交流。
教学中，应调动学生的积极性，使其回忆玩磁铁的方法，把经验、疑惑和猜想说给大家听。
(2) 在游戏活动中，探究磁铁的性质和本领。
文中安排的四组实验活动，是学生对磁铁性质猜想的验证。实验是从磁铁能吸铁的猜想开始的，在认识各种磁铁的前提下，了解磁铁指南北，有两极，同极相斥、异极相吸，磁铁的两极的磁力大的特性，为揭开自制指南针针尖或指南或指北、两针尖接近或吸引或排斥的秘密做了知识上的铺垫。教学中，教师不要认为四个游戏在排列上有着先后顺序，这只是版面展示的结果。教师可放开学生的思维，不要过多地操纵他们，让他们在动手动脑的活动中自行探究，获取结论。
(3) 整理与反思。
这一环节的安排，意在让学生探究后大量地发表自己的观点，验证对磁铁的各种猜想，在此基础上，揭开小针产生“魔力”的原因，给学生以水到渠成的感觉。
【要点询问参考】
大家发现了磁铁的哪些秘密？
通过以上的研究，你们认为小针产生魔力的原因究竟与什么有关？
【应变参考】
(1) 在第一课对原因进行猜想时 ，如果有的学生没有认识到可能是磁铁的摩擦引起小针产生的“魔力”，可以让他们现场用没有被磁铁摩擦过的小针重复自己的实验，从而在对比中认识到，小针产生“魔力”的原因可能是被磁铁摩擦过引起的，而被磁铁摩擦后，又为什么会这样？磁铁本身又有什么秘密吗？这将会引起学生更多的猜想。
(2) 在解释小针产生“魔力”的原因时，学生可能忘记了当时自制小针出现的各种现象，尽管做了记录。因此，教师有必要在此处让学生再次制作，进一步加以验证。
3 磁铁的妙用
【要点】
了解人类对磁铁的利用，猜想磁铁妙用的道理。
【目标】
(1) 能在游戏中，猜想原因，测试能力。
(2) 了解生活中人类对磁铁的利用，补充新知，激发学生的时代感和爱国情。
(3) 培养科学学习的积极态度。
【怎样进行】
(1) 游戏引入，猜想原因
结合已学过的磁铁知识，教师可以让学生直接进入“金鱼出水”、“巧分小米”、“破译听话的小车”三个游戏情境，让他们在动手操作中，获得磁铁能隔物吸铁的又一性质，继而引发对原因的猜想。教学中，教师可以利用书中的游戏，更可以设计一些其他的实验来加深巩固对磁铁性质的利用。
(2) 讨论与阅读
先让学生进行讨论，然后阅读补充材料《磁悬浮列车》，通过这一具有时代感的知识阅读，激发起学生的自豪感和爱国情；科学自助餐“谁咬住了指南针”, 为学生补充了俄罗斯物理学家米尔诺夫利用指南针发现巨大矿藏的故事，更充分地说明指南针为人类做出了巨大的贡献。教学时有必要让学生搜集生活中有关磁铁利用的文字介绍、图片或实际产品，以备课上利用。
【应变参考】
（1）“金鱼出水”、“巧分小米”、“破译听话的小车”三个游戏解答的方法不唯一。例如，有的学生可能想到把水抽干，让金鱼出水，也可能想到借助其他物体捞出来等方法。教学时，教师对此不要一味地否定，只把目光定在磁铁的利用上，注意及时引导。待学生说出方法后，现场验证所说方法的优劣，认识到磁铁的用途。
（2）玩具小制作活动可视具体情况安排。既可以在课上完成，也可以课下制作、课上展示，还可以专用一课时进行制作。因为在激发学生制作兴趣的同时，他们的动手动脑的能力会得到有机的锻炼，从而引发新的疑问。
（3）教师可将讨论和阅读两个环节合并到一起，让学生在大量列举的事实中，充分理解磁铁给人们生活带来的方便、人们对磁铁性质的高度利用。
四、评价建议
为了真实、准确的反映学生掌握基本知识，形成科学技能和科学态度的情况，评价应贯穿教学的全过程，可采取谈话、平时考查等方式对学生进行形成性评价。
对学生情感态度价值观的评价主要采用自我评价和随堂评价的方式，如学生大胆猜想、积极答问、主动参与、善于质疑、团结协作等方面；对学生参与完成实践活动的情况也要随机完成，如大胆猜想原因、主动操作、仔细观察现象、大胆进行结果交流、想出一定的有效措施等方面。
“挑战自我”中的“我进步我成功”，采取学生自我评价的方式进行；“试剑石”是一个开放性的题目，可以准确地了解学生对磁铁知识的学习与利用，可以放在本课教学中进行，也可以单独操作。无论采用哪种形式，都要注意与教学过程的结合点。
教学参考资料
1.磁性
能够吸引铁、钴、镍等物质的属性。远在公元前三世纪，我们的祖先就已发现一种称为“磁石”的天然矿石具有磁性。我国古代四大发明之一的指南针即利用磁石制成。这种磁石我们称为天然磁体。后来发现，磁体和电流之间，电流和电流之间，也具有相斥相吸的作用，因而逐步确定了磁和电有密切的联系，并大大地扩大了它的应用范围。到了二十世纪初，由于原子结构理论的建立，人们才开始认识到，磁现象的本质，即磁性起源于电流或实物内部电荷（电子、原子核）的运动。
2.磁体
具有磁性的物体。能够长期保持磁性的磁体叫永磁体，永磁体有天然磁体和人造磁体两种。天然磁体是直接从自然界得到的磁性矿石，比如磁铁矿石也就是我们通常说的吸铁石就是天然矿石。人造磁体通常是用钢或某些合金，通过磁化、充磁制成的。永磁体可以制成各种形状，常见的有条形、针形和马蹄形磁铁。永磁体应用于各种电表、扬声器、耳机、录音机、永磁发电机等设备中。根据对磁性需要的特点，利用通电线圈和软磁材料做铁心可制成电磁铁，利用通断电来控制磁性的有无。它广泛应用于继电器、电磁制动器、起重和选矿设备上。
3.磁极
磁体上磁性最强的部分。针形、条形、马蹄形磁铁的磁极，都是在接近两端处。在任何一个磁体上，南极和北极总是成对出现，而且它们的强度相等。
若将一条磁棒或圆饼形磁铁，分为两段，每段磁铁均有一对N、S极，且无论将磁体分为多少段，其每一小段必存在N极和S极。
将一条磁棒或圆饼形磁铁，沿N极与S极之连线间，横断折成数段时，则在每一断口处，都会有相异的磁极生成，因此每一段都变成一个具有S极和N极的新磁铁是。
但若折断之形式由Ｓ极和Ｎ极的连线纵切，其断口处并不会有新的磁极生成，只是将磁铁一分为二，形成两个新的磁铁。
4.地球是个大磁体
指南针在静止时为什么能沿地球南北取向？这表明地球也是个大磁体，也有两极——地磁南极和地磁北极。它的两磁极接近地球地理两极，但不完全重合，两者之间的偏差随着时间有所变化。地球磁体的北极（Ｎ极）位于其地理南极附近，地球磁体的南极（Ｓ极）位于其地理北极附近。由于同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，所以磁针在地磁的作用下便能转动，静止时两端分别指向地磁南北极的方向。（磁针南极指向的是地磁的北极，地理的南极；磁针北极指向的是地磁的南极，地理的北极。）
5.磁场、磁力线
在永磁体或电流周围所发生的力场，即凡是磁力所能达到的空间，或磁力作用的范围，叫做磁场；所以严格的说，磁场是没有一定界限的，只有强弱之分。与任何力场一样，磁场是能量的一种形式，它将一个物体的作用传递给另一个物体。磁场的存在表现在它的各个不同的作用中，最容易观察的是对磁场内所放置磁针的作用，力作用于磁针，使该针向一定方向旋转。自由旋转磁针在某一地方所处的方位表示磁场在该处的方向，即每一点的磁场方向都是朝着磁针的北极端所指的方向。如果我们想像有许许多多的小磁针，则这些小磁针将沿磁力线而排列，所谓的磁力线是在每一点上的方向都与此点的磁场方向相同。磁力线始于北极而终于南极，磁力线在磁极附近较密，故磁极附近的磁场最强。
磁力线，描写磁场分布情况的曲线。这些曲线上各点的切线方向，就是该点的磁场方向。曲线越密的地方表示磁场强，曲线稀的地方表示磁场弱。磁力线永远是闭合的曲线，永磁体的磁力线，可以认为是由N极开始，终止于S极。实际上，永磁体的磁性起源于电子和原子核的运动，与电流的磁场没有本?上的区别，磁极只是一个抽象的概念，在考虑到永磁体内部的磁场时，磁力线仍然是时闭合的。
磁力线在磁场两头十分密集，所以磁铁两头吸引力最强。
实验观测表明，地球、天体和星际空间都存在着强度不同的磁场，地球本身具有很大的磁场，人体也存在着微弱的磁场。
地球本身具有很大的磁场，会影响在磁场范围内所有具有磁性的物质，使其静止时，皆受此磁力的作用而指向南极或指向北极。
6.磁铁的保存与消磁
磁铁是用钢或某些合金、经人工磁化而制成的人造磁体，如果保存得当，能够长期保持磁性。为了不使磁铁的磁性减弱，在使用和保存时应注意：
（1）不要使磁铁受到敲击和剧烈振动；
（2）不要把磁铁放在火上烘烤；
（3）不要把磁铁放在强电流附近；
（4）小磁铁（如磁针）不能与大磁铁放在一起；
（5）保存条形磁铁时，必须把相邻磁铁的南北极倒置合并在一起，并在两端各加一片软铁；
（6）保存蹄形磁铁时，也应在两极上加一片软铁使两极连起来，并把相邻磁铁的南北极倒置。
附：
趣味小实验1
首先，准备一支汤匙。注意：应该是金属汤匙，塑料和木头汤匙神仙也不能把它变成磁铁。然后，手里抓一块真正的磁铁慢慢地在汤匙上来回摩擦。
经过一番不懈的努力，现在汤匙已经变成了磁铁，它可以吸起一些轻小的金属物体。
若是再将汤匙在桌子上敲一敲则汤匙又变回原来的样子了。这是怎么回事呢？
其实道理很简单：构成汤匙的金属物质可以被看成是一个个的小磁铁，但由于它们的磁场方向不同，作用被相互抵消，整个汤匙也就没有了磁性。而如果用一块真正磁铁的磁力将汤匙内部的小磁铁的磁场强行排列成同一方向，汤匙就会表现出磁力。将汤匙在桌子上一敲，其内部小磁铁的排列又被破坏掉，汤匙的磁力也就消失了。
趣味小实验2 磁铁影响录音机
动手试一试：
（1）把磁带放进录音机里；
（2）在磁带上录下自己的笑声或说话声；
（3）倒回磁带听一听自己的声音；
（4）取出磁带，将一只铅笔插入带孔，边转动铅笔，边用磁铁摩擦露出的磁带部分；
（5）重新放音，注意再听。
结果怎样，声音是不是消失了？
原来，磁带有一条磁性带子缠绕在两个转轮上。带子上随机地散布着一些细微的磁性颗粒。空白带子上的磁性颗粒没有组成特殊的模式。你的声音进入录音机后就变成了电波。这些电波驱使录音机里的磁铁移动，磁铁的移动重组了磁带上的磁性颗粒的排列方式。磁性颗粒的这种排列方式通过录音机产生了你的声音。用磁铁摩擦过的磁带，磁性颗粒被排斥或吸引，离开原位。重新排列的磁性颗粒就擦除了你的声音。所以，磁带应该远离磁铁。
7.司南——指南鱼——指南针——罗盘
指南针是中国古人最早发明的，是中国古代四大发明之一。指南针的发展经历了漫长的历史阶段，在不同阶段有不同的形式和名称。它最早的名称叫做司南。
中国古籍中很早就有关于司南的记载，如公元前四世纪的《鬼谷子．谋篇》就记载道：“郑子取玉，必载司南，为其不惑也。”在公元前三世纪的《韩非子》中，也有与司南相关的记述“……故先王立司南，以端朝夕”。这些史料表明，远在战国时期，中国古人就已经发现了磁石具有吸铁和指极的特性，并且发明了指示方向的仪器。
司南。在东汉王充的著作《论衡》中对司南作了比较具体的记述。在我国河南出土的东汉石刻上有司南的图案。据学者考证，司南是用天然磁石琢磨成杓形的东西，其大小形式略如现在家庭常用的汤匙。与汤匙不同的是司南的底是球形的，能在平滑的面上自由转动。把它放在铜制的地盘上，地盘四周刻有甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸、子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥、乾、坤、巽、艮24个字，用来配合司南定向。拨动其柄使其旋转，静止后，杓柄指向南方。司南是最早的磁性指南仪器，被视为指南针的祖先。我国古书中把“磁石”写成“慈石”，说明2000年前我们祖先已发现了磁石吸铁的特性，认为磁和铁的关系好像慈母和她的儿女一样亲密。 由于制作司南的天然磁石磁性较弱，且与地盘接触时转动摩擦阻力也较大，其指南效果受到限制，所以并没有得到广泛的应用，后来逐渐被淘汰了。
随着航海业的发展，人们需要更好的指向工具，随着实践经验的提高，人们发现了人工磁化的方法，从而成功制造具有更高磁性效果的指南鱼。有关指南鱼最早的记载出现在西晋时代崔豹所著的《古今注》上。北宋时期（约于公元1044年），曾公亮主持编写的《武经总要》中，详细介绍了指南鱼的制作方法。首先，把铁片剪成鱼形（长二寸宽五分），然后再置炭火中加热到通红。然后把鱼尾正对正北方，蘸水，使鱼冷却，经过这样的操作后，铁片鱼就具有了磁性。古人的操作虽然是凭借经验积累。但其中确实有一定道理，这是一种利用强大地磁场的作用使铁片磁化的方法。首先将铁片加热到通红，可以看作是使铁片的温度高于居里点（约700℃），因而铁片的无规则排列的磁畴便瓦解，自发磁化完全消失，这样铁片就变成了顺磁体，不再具有自发磁化特性。当蘸水冷却后，磁畴又重新恢复。由于这时，铁片成南北方向放置，所以在地磁场的作用下，磁畴的排列具有一定的方向性，对着北方的鱼尾被磁化成为北极，鱼首自然指向南极。因此鱼浮在水面时，其首部自然要指南。行军时，战士们携带指南鱼，阴天也可避免迷失方向，只是磁性仍较低，实用价值也不太大。
指南鱼的灵敏度比司南有了巨大的进步，但它的磁性还是比较低的，因而其实用价值受到了一定限制。从指南鱼再加以改进，把带磁的薄片改成带磁的钢针，就创造了比指南鱼更进一步的新的指南仪器――指南针。把一支缝纫用的小钢针，在天然磁石上磨过，使它带有磁性，人造磁体的指南针就这样产生了。有关指南针的最早记载出现在沈括的《梦溪笔谈》中。沈括在书卷二十四《杂志一》中记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常偏东，不全南也。”这是世界上关于地磁偏角的最早记载。沈括认为，磁石指南并不指正南，他测算是偏东一些，这是因为地球磁场的两极与地球经线的两极并不重合，磁力线与经线形成一定夹角（地磁偏角），后人精确指出偏角约在5°之内。而且全国各地不同，沈括对“地磁偏角”的发现是中国人对世界的重大贡献。西方直到公元1492年哥伦布第一次航行美洲的时候才发现了地磁偏角，比沈括的发现晚了四百年。沈括在《梦溪笔谈》的《补笔谈》第三卷中《药议》中又记载道：“以磁石磨针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不同。”沈括不仅记载了指南针的制作方法，而且通过实验研究，总结出了四种放置指南针的的方法：把磁针横贯灯芯、架在碗沿或指甲上，以及用丝线悬挂起来。最后沈括指出使用丝线悬挂磁针的方法最好。
随着指南技术的进一步发展，中国古人又发明了更方便的指南仪器──罗盘。最早有关罗盘的记载出现在南宋曾三异所著的《因话录》中。当时的罗盘是水罗盘，磁针横串着灯草浮在水面上。到了明嘉靖年间（公元1522-1566），又出现了旱罗盘。旱罗盘以钉子支在磁针的重心处，并且使支点的摩擦阻力十分小，磁针可以自由转动，静止后指南。由于磁针有了固定支点，就不会像放在水面那样到处游荡。因此旱罗盘比水罗盘更适用于航海。旱罗盘的使用西方比中国要早。
指南针的发明和运用，大大促进了中国古代航海事业的发展。宋朝航海者首先将指南针装到了船上，到宋后半期，海船上已普遍装有原始的罗盘导航“针盘”。这是世界海运史上空前的进步，标志着人类从此获得了在海洋中全天候、远距离航行的能力，对发展海上交通、推进世界各地人民的交往起了巨大的作用。与中国在海?上贸易来往频繁的阿拉伯人，于十二世纪八十年代在其船上装置了指南针。宋末元初，欧洲人从阿拉伯人那里认识进而在船上安装了指南针，由此，近代欧洲航海家的一系列远航与地理大发现都成为了可能。中国人首先将指南针应用于航海比欧洲人至少要早80年。明代中国伟大的航海家郑和（1371-1435）曾率庞大船队七下西洋，有力的促进了中国和亚非各国的经济、文化交流。这样大规模的远海航行，如果没有构造先进、读数可靠的指南针来指引航路是绝对不可能的。
8.磁悬浮列车有关知识
（1）磁悬浮列车是什么？
磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低、运行时噪音小、安全舒适、不燃油，污染少等优点。并且它采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的铿锵声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。
准确来说，磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行。虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，因此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，所以它也许会成为人们梦寐以求的理想陆上交通工具。
根据吸引力和排斥力的基本原理，国际上磁悬浮列车有两个发展方向。一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统－－EMS系统，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来，悬空运行，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400-500公里，适合于城市间的长距离快速运输；另一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统－－EDS系统，它使用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行，这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的，都在把各自的技术推向实用化阶段。估计到下一个世纪，这两种技术路线将依然并存。
（2）磁悬浮列车发展史
磁悬浮列车是自大约200年前斯蒂芬森的“火箭”号蒸汽机车问世以来铁路技术最根本的突破。磁悬浮列车在今天看似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备已有很长的历史。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。而美国和前苏联则分别在七八十年代放弃了这项研究计划，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。
日本于1962年开始研究常导磁浮铁路。此后由于超导技术的迅速发展，从70年代初开始转而研究超导磁浮铁路。1972年首次成功地进行了2.2吨重的超导磁浮列车实验，其速度达到每小时50公里。1977年12月在宫崎磁浮铁路试验线上，最高速度达到了每小时204公里，到1979年12月又进一步提高到517公里。1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。1995年，载人磁浮列车试验时的最高时速达到411公里。为了进行东京至大阪间修建磁浮铁路的可行性研究，于1990年又着手建设山梨磁悬浮铁路试验线，首期18.4公里长的试验线已于1996年全部建设完成。 德国对磁浮铁路的研究始于1968年（当时的联邦德国）。研究初期，常导和超导并重，到1977年，先后分别研制出常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式试验车辆，试验时的最高时速达到400公里。后来经过分析比较认为，超导磁浮铁路所需的技术水平太高，短期内难以取得较大进展，遂决定以后只集中力量发展常导磁浮铁路。1978年，决定在埃姆斯兰德修建全长31.5公里的试验线，并于1980年开工兴建，1982年开始进行不载人试验。列车的最高试验速度在1983年底达到每小时300公里，1984年又进一步增至400公里。目前，德国在常导磁浮铁路研究方面的技术已趋成熟。　 与日本和德国相比，英国对磁浮铁路的研究起步较晚，从1973年才开始。但是，英国则是最早将磁浮铁路投入商业运营的国家之一。1984年4月，伯明翰机场至英特纳雄纳尔车站之间一条600米长的磁浮铁路正式通车营业。旅客乘坐磁浮列车从伯明翰机场到英特纳雄纳尔火车站仅需90秒钟。令人遗憾的是，在1995年，这趟一度是世界上唯一从事商业运营的磁浮列车在运行了11年之后被宣布停止营业，其运送旅客的任务由机场班车所取代。 （3）我国的磁悬浮列车
我国第一辆国产磁悬浮客车在长春客车厂竣工下线，这标志着我国继德国和日本之后，成为第三个掌握磁悬浮客车技术的国家。
这辆磁悬浮客车是由长春客车厂、西南交通大学和株洲电力机车研究所联合开发研制的。这辆磁悬浮客车为常导吸浮式磁悬浮车，采用电磁吸力将车辆浮起，与轨道间距始终保持在8至10毫米之间，采用直线电机驱动车，推进速度取决于直线电机的牵引力，运营时速6 0公里，最高试验时速可达100公里。这辆磁悬浮客车体长11.2米，宽2.6米，内设28个座位，载重2吨。车体采用铝合金板梁焊接车体，重量轻，自重仅16吨，由于没有轮轨与车辆之间的机械摩擦阻力，车辆运行时具有平稳舒适、低噪音、无污染等优点。
2002年12月31日10时，中国国务院总理朱镕基和德国总理施罗德谈笑风生地为上海磁浮列车通车剪彩。历史会记住这一刻：世界上第一条投入商业化运营的磁浮列车示范线路在上海通车。
此时，距2001年3月1日上海磁浮工程打下第一根桩不过22个月时间。就在几天前，德国的《南德意志报》也为此激情写道：“中国利用磁浮铁路的正式运行向人们显示，他们的国家是多么有活力”、“世界将为之震动。”
的确，世界将为中国上海的磁浮列车工程而震动，“磁浮速度”将改写人类地面出行的新速度，世界交通发展史也将掀开瓦特发明蒸汽机和莱特兄弟发明飞机以来的又一崭新一页。 （4）磁悬浮列车安全吗？
A、转弯没问题
据介绍，列车高速行驶，危险因素之一是转弯半径问题。设计半径不能过小。整个磁悬浮线?上需要转弯的地方约有三处，其中设计的最大转弯曲线半径达到8000米，用肉眼看几乎是一条直线，因此在转弯中乘客没有丝毫的不适，最小半径也达到1300米，即使是高速行驶中的转弯，乘客也同样感觉平稳舒适。
B、设障不可能
由于磁悬浮轨道平躺在“光天化日”之下，万一轨道上出现障碍物对高速行驶的列车构成威胁怎么办？据介绍，磁悬浮轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置，人为在轨道上制造障碍几无可能。同时，高速行驶中的列车对其他路面行驶中的车辆的安全也可能产生影响，尤其是两旁还有高架道路。为此，为了防止磁悬浮列车高速运行时对行驶在高架道?上的机动车产生影响，将在高架道路的内侧栏杆处安装防眩板。
C、制造精度高
据透露，由于列车在开动时是并不接触轨道的浮起（1厘米）行驶，因此列车在起动和停止行驶时，乘客可以感觉到列车有所提升和落下。磁悬浮线路的轨道梁，既是承载列车的承重结构，又是浮起列车运行的导向结构，制造精度极高，梁体的最终测试与调整必须在恒温车间进行，通过上述及其它各种先进的制造技术，确保列车在浮起和落下时乘客的安全。
第四单元
水和盐的故事
教材设计说明
本单元是三年级下册的第四单元，是对学生“猜想与假设”能力进行综合训练的第三个单元，承担的二级目标是对学生进行“对实验现象产生的条件进行猜想”的能力训练。围绕二级目标，本单元设计了《把盐藏起来》，《水落“盐”出》，《浮与沉》三个主题活动。
水是我们生活中最为常见又离不开的物质，学生们天天都和水打交道，已经领略了一些水的奇妙之处，对水的三态变化、糖和盐在水中的溶解和物体在水中的浮沉也有了一些初步的感性认识，但对这些现象的主要特征却不甚了解。本单元将引领学生们去探究一下盐与水演绎出的奇妙现象。
本单元首先通过一个有趣的故事展开，围绕盐的“隐身”与“现形”，以盐和水作为主要的观察与研究材料，把学生可能提出的一系列有趣的问题按顺序编排起来——怎样使盐在水里溶解得更快？溶解在水中的盐怎样能重新分离出来？水怎样才能实现三态变化？哪些物体在水中能溶解？不溶解的物体在水中的浮沉与什么有关？怎样改变物体的浮沉？——通过三个活动，让学生逐步深入的展开探究活动，训练学生“对实验（事物）现象产生的条件进行猜想”的能力。
《把盐藏起来》首先通过小红军巧送盐的故事，创造问题情境，让学生产生一起为小红军想一个办法的探索欲望，并大胆设法试一试。在学生大胆猜想并试验的过程中，引导学生认识溶解现象，并随机引领学生对“加快溶解的条件”进行探究。
知道了小红军是通过溶解的办法把盐“藏”到水里，然后沾到棉衣里而通过了敌人的严密封锁线，那么红军们又是怎样把盐从水中取出来的呢？教材围绕着学生关心的故事情节，设计了《水落“盐”出》这一课。在这一课里将引导学生对“把溶解在水中的盐取出来的条件”进行探究。把盐从水中取出来的过程也是水的“汽化”的过程。因此这又是研究水的形态变化的契机。于是我们抓住这一契机，让学生在水中取盐的故事情节中，探究水的形态变化现象，并以此进一步引领学生对加快蒸发速度的条件、水的三态变化的条件进行猜想和验证。
《浮与沉》在前面研究盐的溶解特征后，引领学生进一步探究“其他的物体在水中是否溶解”。由此引导学生发现，放到水中的物体除了溶解外还有其它情况，从而引出沉与浮的内容。教材先设计了“感受浮力”的体验活动让学生亲身感受浮力的存在。接着又通过实验探究“沉到水底的物体是否受到浮力？”然后再引导学生进行应用和拓展，让他们设法“改变鸡蛋与橡皮泥的浮沉”，由此将学生的视野从课堂引入生活实际，去关注生活中的浮力现象和人类对浮力的应用。
为了渗透“STS”教育理念，加强科学及科学教育与生活的联系，加强教材与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，本单元的每节课的最后，都安排了一个拓展活动，让学生去寻找和观察生产、生活中的溶解、蒸发、沉浮等现象，并试图用所学的知识对这些现象进行解释。本单元最后的《科学自助餐》再现了古人利用水三态变化构筑城堡的有趣事例，也正是为了使学生进一步体验科学对人类社会的作用。
本单元在完成二级目标的同时，还是培养学生学会围绕一定的主题，不断提出一个个新的、值得研究的问题，并通过自主探究解决一个个新的问题的过程。如第二课《水落“盐”出》研究的第一个问题“怎样把溶解在水中的盐取出来”是前一课故事情节的延伸，第二个问题“水到哪里去了，怎样才能使水发生状态变化？”则是在第一个问题的研究过程中发现并提出来的。

教学过程与教学建议
课时安排建议
表4-2单元课时安排建议
课题
课时安排建议
主要教学活动与时间安排
把盐藏起来
1课时
阅读（播放）故事（大约5′）
探究盐的溶解（15-20′）
总结与交流（大约10′）
拓展活动（大约5′）
水落
盐出
1-2课时
探究分离盐与水的方法（25-30′）
总结与交流（大约10′）
拓展活动（课下进行）
探究水的三态变化条件（25-30′）
总结与交流（大约10′）
拓展活动
浮与沉
1课时
探究其他物体在水中的溶解情况（10′）
探究下沉的物体是否受浮力（15′）
探究改变浮沉的方法（10′）
拓展活动（课下进行）
二、教学准备提示
若能找到电影《闪闪的红星》的VCD或录像带，可以放其中的“送盐”的片段，可以进一步激发学生的兴趣，为教学的进行创设一个扣人心弦的问题情境。
准备好材料超市，放一些可能用到的器材。
第一课要准备：粗盐（较大的结晶体，非粉末状）、水、热水瓶、玻璃棒、烧杯等。
第二课要准备：粗盐、水、水盆、小碗、金属杯、烧杯、蒸发皿、勺子、玻璃片、三角架、酒精灯、石棉网、火柴、滴管或玻璃棒、温度计，最好能配备小冰箱。
第三课要准备：粗盐、水、水盆、水槽、木块、橡皮泥、鸡蛋、测力计、钩码等。
温习温度计的正确使用。
三、教学建议
教师在组织学生探究活动时，由于学生年龄较小，观察与操作经验不足，要进行有效的引领。对溶解的快慢与什么有关的猜想及溶解快慢

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