小小科学家-惠特尔（教学设计）寒暑假周末托管科学拓展课

小小科学家——惠特尔（教学设计）寒暑假周末托管科学拓展课课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：小小科学家——惠特尔（教学设计）寒暑假周末托管科学拓展课

2.教学年级和班级：小学四年级

3.授课时间：2023年5月20日上午9:00-10:00

4.教学时数：1课时（45分钟）二、核心素养目标1.科学探究素养：培养学生提出问题、设计实验、观察记录、分析数据和得出结论的能力，通过探究惠特尔的科学发现，激发学生对科学探究的兴趣。

2.科学态度素养：培养学生对科学知识的尊重和好奇心，培养勇于探索、善于合作、严谨求实的科学态度。

3.科学思维素养：训练学生运用比较、分析、推理等方法，理解惠特尔的科学原理，提高解决问题的能力。

4.科学运用素养：引导学生将所学科学知识应用于日常生活，增强环保意识，培养可持续发展观念。三、教学难点与重点1.教学重点

-惠特尔科学原理的理解：重点在于让学生掌握惠特尔提出的科学原理，如惠特尔效应的基本概念、原理及其在实际生活中的应用。例如，通过讲解惠特尔效应在飞机翼设计中的应用，使学生理解气流对物体运动的影响。

-实验设计与数据分析：重点培养学生的实验设计能力和数据分析能力。例如，指导学生设计实验来模拟惠特尔效应，并教会他们如何记录数据、分析结果，从而得出科学结论。

2.教学难点

-惠特尔效应的复杂机制：难点在于让学生理解惠特尔效应背后的物理机制，包括气流动力学和流体力学的基本概念。例如，解释气流速度、压力差与物体运动之间的关系，可能会因为概念抽象而难以理解。

-实验过程中的变量控制：难点在于学生如何在实验过程中准确地控制变量，避免实验结果的偏差。例如，在模拟惠特尔效应的实验中，学生需要精确控制风速、角度等因素，以确保实验结果的准确性。

-科学思维与推理的应用：难点在于培养学生运用科学思维进行推理和解决问题。例如，引导学生从实验结果中抽象出惠特尔效应的原理，并将其应用到不同的情境中，这个过程需要较强的逻辑思维和推理能力。四、教学资源准备1.教材：人教版小学科学四年级教材《身边的科学》相关章节。

2.辅助材料：准备惠特尔效应的动画视频、相关科学家的图片和图表，以及惠特尔效应在实际应用中的案例资料。

3.实验器材：风洞模型、不同形状的物体（如球体、翼形板）、测量风速的仪器、记录数据的表格等。

4.教室布置：将教室分为实验操作区和讨论区，确保每个小组都有足够的空间进行实验和讨论。五、教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：以一段关于飞机起飞的视频引入，提问学生飞机起飞的原理，引导学生思考气流对物体运动的影响。

-回顾旧知：回顾之前学习的空气动力学的基本概念，如气流、压力差等。

2.新课呈现（约25分钟）

-讲解新知：详细介绍惠特尔效应的定义、原理及其在科学和技术中的应用。

-举例说明：通过展示风洞实验的动画，解释惠特尔效应在实际生活中的应用，如飞机翼的设计。

-互动探究：将学生分为小组，每组设计一个简单的实验来模拟惠特尔效应，观察并记录实验结果。

3.巩固练习（约15分钟）

-学生活动：学生根据实验结果，尝试绘制气流和压力分布图，分析惠特尔效应产生的原因。

-教师指导：在学生实验过程中，教师巡回指导，解答学生的疑问，确保实验顺利进行。

4.小组讨论（约10分钟）

-学生活动：每组学生汇报实验结果，讨论实验中遇到的问题和解决方案。

-教师指导：教师引导学生总结惠特尔效应的特点，并探讨其在不同情境下的应用。

5.总结与反思（约5分钟）

-教师总结：教师总结本节课的主要内容，强调惠特尔效应在实际生活中的重要性。

-学生反思：学生反思本节课的学习过程，分享自己的收获和疑问。

6.作业布置（约5分钟）

-布置作业：教师布置相关的作业，如撰写实验报告，进一步研究惠特尔效应在不同领域中的应用。六、知识点梳理1.惠特尔效应的基本概念

-惠特尔效应的定义：由于物体表面的气流速度不同，导致压力差，从而产生的一种力的效应。

-惠特尔效应的原理：根据伯努利原理，流速越快的地方压力越低，流速越慢的地方压力越高。

2.惠特尔效应的应用

-在飞机翼设计中的应用：利用惠特尔效应，设计出上凸下平的翼型，使得飞机能够获得升力。

-在汽车设计中的应用：通过优化汽车外形，减少空气阻力，提高汽车燃油效率。

3.实验设计与数据分析

-实验设计原则：控制变量法，确保实验的准确性。

-数据分析技巧：如何记录数据，如何绘制图表，如何从数据中得出结论。

4.科学探究过程

-提出问题：观察现象，提出需要解决的问题。

-设计实验：根据问题设计实验方案，包括实验材料、步骤等。

-观察记录：在实验过程中，详细记录观察到的现象和数据。

-分析数据：对实验数据进行整理和分析，得出实验结论。

-得出结论：根据数据分析结果，总结实验的发现。

5.科学态度与科学思维

-科学态度：尊重科学事实，勇于探索，严谨求实。

-科学思维：运用比较、分析、推理等方法，进行科学探究。

6.科学运用与可持续发展

-科学运用：将科学知识应用于日常生活，解决实际问题。

-可持续发展：在应用科学知识的同时，注重环境保护和资源的可持续利用。

7.惠特尔效应的局限性

-惠特尔效应的适用条件：仅在特定条件下有效，如气流稳定、无湍流等。

-惠特尔效应的局限性：不能解释所有流体力学现象，需要与其他理论相结合。

8.相关科学家介绍

-惠特尔：介绍惠特尔的生平和科学成就，以及他对科学发展的贡献。

-其他相关科学家：介绍其他对惠特尔效应研究和应用做出贡献的科学家。

9.科学史与科学哲学

-科学史：回顾惠特尔效应的发现过程，了解科学发展的历史背景。

-科学哲学：探讨科学知识的相对性，理解科学理论的演变和发展。

10.综合应用与实践

-综合应用：将惠特尔效应与其他科学知识结合，解决复杂的科学问题。

-实践活动：组织学生参与相关的实践活动，如科学实验、科技制作等。七、教学反思与总结今天的科学拓展课，我以“小小科学家——惠特尔效应”为主题，带领四年级的同学们进行了一次探索之旅。在课程设计之初，我就明确了教学目标和核心素养目标，力求让学生在掌握惠特尔效应相关知识的同时，提升他们的科学探究能力和科学态度。

在教学过程中，我首先通过一段飞机起飞的视频导入课程，激发了学生的兴趣，让他们对惠特尔效应产生了好奇心。然后，我详细讲解了惠特尔效应的原理和应用，并通过动画和实例帮助学生理解。在互动探究环节，学生们分组进行了实验，模拟惠特尔效应，这个过程中他们积极讨论，动手操作，观察现象，记录数据，展现出了很高的参与度和探究热情。

然而，在课后反思中，我也发现了一些不足之处。首先，在讲解惠特尔效应的原理时，可能由于我的表达不够清晰，部分学生对气流速度与压力差的关系理解不够深刻。其次，在实验环节，由于时间有限，我没有给每个小组足够的讨论和实验时间，导致一些小组的实验结果不够准确。最后，在总结环节，我没有充分利用学生的反馈，未能充分调动学生的积极性。

针对这些问题，我认为可以从以下几个方面进行改进：

1.在讲解惠特尔效应原理时，我可以采用更多直观的教具和模型，如气流演示器，帮助学生直观地理解气流速度与压力差的关系。

2.在实验环节，我可以提前准备好实验材料，确保实验的流畅性，同时适当延长实验时间，让每个小组都有充足的时间进行实验和讨论。

3.在总结环节，我可以更多地鼓励学生发表自己的看法，通过提问和讨论，引导学生深入思考，从而加深他们对惠特尔效应的理解。

总体来说，本节课的教学效果还是不错的。学生们在知识掌握、技能提升和情感态度等方面都有所收获。他们不仅学会了惠特尔效应的相关知识，而且在实验中锻炼了自己的动手能力和团队合作精神。看到他们在课堂上的积极表现和进步，我感到非常欣慰。当然，我也清楚地认识到，教学永远是一门需要不断学习和改进的艺术。我会继续努力，不断提升自己的教学水平，为学生们提供更好的学习体验。八、重点题型整理题型一：简答题

题目：简述惠特尔效应的原理。

答案：惠特尔效应是基于伯努利原理的一种现象，当流体（如空气）流过一个物体时，物体表面的流速不同会导致压力差。在流速较快的地方，压力较低；在流速较慢的地方，压力较高。这种压力差会产生一个垂直于流体流动方向的力，即惠特尔效应。

题型二：应用题

题目：设计一个实验来验证惠特尔效应。

答案：实验设计如下：

1.准备一个风洞模型和不同形状的物体（如球体、翼形板）。

2.将物体固定在风洞中，确保物体能够自由旋转。

3.打开风洞，观察物体在气流中的旋转情况。

4.记录物体旋转的方向和速度。

5.分析实验结果，验证惠特尔效应的存在。

题型三：分析题

题目：分析惠特尔效应在飞机翼设计中的应用。

答案：在飞机翼设计中，利用惠特尔效应可以设计出上凸下平的翼型。翼型上表面的气流速度较快，压力较低；下表面的气流速度较慢，压力较高。这种压力差产生向上的升力，帮助飞机克服重力，实现飞行。

题型四：论述题

题目：论述惠特尔效应的局限性。

答案：惠特尔效应虽然可以解释许多流体力学现象，但它也有局限性。首先，惠特尔效应的适用条件较为严格，需要在稳定、无湍流的流体环境中才有效。其次，惠特尔效应不能解释所有流体力学现象，如复杂流体的运动和湍流现象。因此，在实际应用中，需要结合其他理论和实验方法来完善对流体力学现象的理解。

题型五：案例分析题

题目：案例分析：某地区计划建设一座风力发电站，请你从惠特尔效应的角度分析该地区是否适合建设风力发电站。

答案：在分析该地区是否适合建设风力发电站时，可以从以下几个方面考虑：

1.该地区的风速和风向：了解该地区的风速和风向数据，判断是否具备建设风力发电站的基本条件。

2.地形地貌：分析地形地貌对惠特尔效应的影响，如山脉、水体等可能影响气流的速度和方向。

3.气候条件：考虑该地区的气候条件，如台风、极端天气等可能对风力发电站的影响。

4.综合评估：结合以上因素，综合评估该地区是否适合建设风力发电站。如果该地区风速稳定、风向适宜，且地形地貌对惠特尔效应影响较小，则可以考虑建设风力发电站。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们一起探索了惠特尔效应的奥秘，了解了它是如何基于伯努利原理产生的，以及它在实际生活中的应用。通过实验，我们亲自感受到了气流速度与压力差之间的关系，并且尝试了如何设计实验来验证科学原理。同学们在课堂上积极思考，主动参与，展现出了良好的科学探究精神和团队合作能力。接下来，我们将进行当堂检测，以巩固今天所学的知识。

当堂检测：

1.填空题

-惠特尔效应是基于________原理的一种现象。

-在惠特尔效应中，流速较快的地方，压力________；流速较慢的地方，压力________。

2.判断题

-()惠特尔效应只能在液体中产生。

-()飞机翼的设计利用了惠特尔效应来获得升力。

3.应用题

-请设计一个简单的实验，验证惠特尔效应的存在，并说明你的实验步骤和预期结果。

4.分析题

-分析惠特尔效应在汽车设计中的作用，并解释它是如何提高汽车燃油效率的。

5.论述题

-论述惠特尔效应的局限性，并举例说明哪些情况下的流体力学现象不能仅用惠特尔效应来解释。

答案：

1.伯努利；低；高

2.错误；正确

3.实验步骤：使用风洞和不同形状的物体，观察物体在风洞中的运动情况。预期结果：物体在风洞中会因压力差产生旋转或移动。

4.惠特尔效应在汽车设计中的作用是减少空气阻力，提高汽车燃油效率。通过优化汽车外形，使得汽车表面的气流速度分布