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立足小学气象科学 蓄力航天科研梦

时间:2022-11-21 10:34:36 来源:王泽一 评论:0 点击:

——关于学习小学气象科学的思考

一、小学教材引入气象科学,激发学生学习兴趣

气象科学是人类最古老的科学,自人类诞生以来,在日常的生活和生产中,特别是与大自然的斗争中,首先产生了气象科学。与此同时,气象科学也是小学教材最早问津的科学。

后来,随着气象科学的飞速发展和与人们生活生产关系的日益密切,教材更是逐渐增加了对气象科学知识的比重。在我们学习的部编版小学语文教材就编排了多篇有关气象科学的课文,如《秋天》、《雾在哪里》、《找春天》、《雪孩子》、《风娃娃》、《田家四季歌》、《火烧云》等。在小学《数学》的第一册《数一数》一章中,专家们首先给出一幅校园气象站图,让同学们数一数风向标上风级的格;在二年级上册《统计》中,要求同学们做一个“某地区11月份天气情况统计表”;在三年级下册总复习《统计》中有一幅“某地区1994~2003年沙尘天气情况柱状图”等。校园科学活动中的《各种各样的天气》、《不同的季节》、《测量气温》、《测量降水量》、《观测风》、《观测云》等。

校园中这些气象科学知识的引导,潜移默化地影响着我们,启迪我们从小对观测气象和气象科技活动产生了浓厚的学习兴趣。

二、从气象科学小实验着手,汲取丰富的多学科知识

气象科学中蕴含着大量的多学科知识,气象科学实验也是如此,例如《云是怎样形成的》、《为什么会下雨》的实验等。

实验一:《云是怎样形成的》

天上有各种各样的云,有的洁白如雪,有的黑如泼墨,有的像鳞片,有的像团棉花,有的高不可攀,有的近在咫尺。1929年,国际气象组织按云的形状、组成、成因把云分为十大云组,并按照高低归属到三个云族:高云族(云底高度大于6000米)、中云族(2000米到6000米)、低云族(2000米以下),那么云是由什么组成的?它又是怎样形成的呢?

(一)实验开始前,准备材料:

1、塑料瓶1个(含盖子)

2、凉水1小杯

 

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(二)实验步骤:

1、往塑料瓶里倒入小半杯凉水;

2、用力拧紧塑料瓶盖;

3、尽量将瓶身挤瘪,迅速打开瓶盖,观察瓶口出现的情况。

 

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(三)实验现象:

通过实验发现,拧开瓶盖时,感觉有一股冲力将瓶盖向外冲出。在瓶盖打开的瞬间,伴随“砰”的一声,一股白色的雾气从瓶口缓缓冒出。

(四)实验原理:

用力挤压塑料瓶后,瓶内的空气温度会小幅上升。打开瓶盖的瞬间,空气迅速膨胀变冷,空气中的水汽冷凝成小水滴。于是就出现了云朵的效果。

(五)实验结论:

自然界中,云是大气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴或凝华成的小冰晶所混合组成的漂浮在空中的可见聚合物。它的形成需要三个条件:空气中含有水汽、温度降低以及空气中含有凝结核(比如灰尘等)。太阳照射地表,产生大量水汽。随着水汽升高,空气压强变小,水汽开始膨胀。膨胀会消耗自身的热量,使空气温度降低,大气容纳水汽的能力越来越小,最终多余的水汽被析出。遇到凝结核后,水汽分子聚集在一起,于是云就形成了。

实验二:《为什么会下雨》

雨,是指从大气中降落到地面的液态水滴。 雨的成因多种多样,它的表现形态也各具特色,有毛毛细雨,有连绵不断的阴雨,还有倾盆而下的阵雨。那么雨是怎样形成的呢?

(一)实验开始前,准备材料:

1、一个透明的玻璃杯

2、一个量杯

3、食用色素或颜料水

4、泡沫型剃须膏

5、几个小碗或者容器

6、水

7、滴管

 

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(二)实验步骤:

1、在小碗中注入水,每杯放入不同的食用色素;

2、往透明玻璃杯内倒水,水量大约是杯子容量的2/3;

3、把泡沫剃须膏加入玻璃杯中当作云彩;

4、用滴管吸取不同颜色的水代表“雨水”,滴在剃须膏云上;观察玻璃杯内的情况。

 

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(三)实验现象:

通过实验发现,玻璃杯内下起了“彩虹雨”,而且越接近水的边缘,就能发现降雨会越快!

(四)实验原理:

在这个实验中,清水代表空气,而剃须膏就代表云朵,云朵里聚集了足够量的水分,就会产生降雨。

(五)实验结论:

雨是从云中降落的水滴,陆地和海洋表面的水蒸发变成水蒸气,水蒸气上升到一定高度后遇冷变成小水滴,这些小水滴组成了云,它们在云里互相碰撞,合并成大水滴,当它大到空气托不住的时候,就从云中落了下来,形成了雨。雨水是人类生活中最重要的淡水资源,植物也要靠雨露的滋润而茁壮成长。但暴雨造成的洪水也会给人类带来巨大的灾难。

三、开展气象观测活动,培养优秀的科学品质

为了让我们更好地学习气象知识,培养我们的观察、自学能力,和优秀的科学品质,学校对气象科技活动高度重视,开展了气象观测活动。科学素质的培养,不仅仅是科学知识、科学技能、科学方法、科学能力的传授,更重要的是科学行为和科学品质的培养,需要有一丝不苟的态度、坚持不懈的精神、实事求是的正确方法才能完成,气象观测是一种科学探究行为,在探究过程中,不仅培养了我们的观察能力和自学能力,最重要的是培养我们的优秀科学品质。

1、培养观察能力和自学能力

气象观测的主要任务是对一些可测量的量来描述,如温度、风向、风力、降水量、云量等。通过填写天气记录单,每天定时记录气象数据。通过对气象的观测,我们开始善于观察身边的气象小现象,通过查阅书籍和网络资料,了解形成这些现象的成因。这样既培养了我们的观察能力,也培养了我们的自学能力。

2、培养优秀的科学品质

在开展气象观测的活动中,我们要不管刮风下雨天寒地冻,观测工作必须在每一天的同一时间完成,不可间断,越是恶劣的天气观测记录越重要。其次,气象观测是一丝不苟的工作,观测员在观测时必须小心谨慎地严格按照规定的方法细致操作,否则就会影响所取数据的准确性和可靠性;再则,气象工作又是一项认真细致、实事求是的工作,因为有许多观测项目在暂时没有配备尖端仪器的情况下,还必须依赖主观判断取得数据。

综上所述,气象观测的过程实质上是科学品质培养的过程。

四、梳理气象科技发展的历史脉络,播种宇宙探秘的“种子”

气象科技的历史源远流长。从几千年前开始,人类对大气现象的观察、认识以及利用、干预的脚步就从未停止过,古往今来,在探讨和研究气象科学的过程中,无数的科学家奉献了毕生精力,甚至是生命。他们为气象科学献身的精神一直感染着后人。梳理气象科技发展的历史脉络,传承历代气象学家的科学精神,对于我们小学生而言,是一件意义深远的事。

气象科学有其独特而漫长的发展历史,气象发展史上经历了的五次飞跃:

1、第一次飞跃,器测发明和理论发展。经历了漫长的古代气象探索期,13世纪末到16世纪,气象观测仪器相继被发明出来,标准的观测仪器、统一的度量单位、明确的记录格式的出现,改变了人类几千年来对自然现象只做定性描述的状况,使得用“量”的范畴来描述自然现象成为现实。从17世纪开始,实现了近代气象科学的第一次飞跃。

2、第二次飞跃,地面天气图和挪威学派。19世纪中叶开始,地面气象观测网逐步建立,天气图诞生,无线电报的发明使绘制当日天气图成为可能,V.皮叶克尼斯创立了锋面学说,提出了著名的斜压概念和环流理论,从此天气学和动力气象学形成并得到发展。

3、第三次飞跃,高空天气图和芝加哥学派。伴随着高空探测技术的发展,人们获得了更多的高空气象资料,对大气的垂直结构有了真正的了解。芝加哥学派的创始人罗斯贝于 1939年提出了长波动力学,创立了长波理论,在中纬度西风急流、位势涡度守恒等多个领域的研究上取得了开拓性和具有影响力的成就。

4、第四次飞跃,现代大气动力学基础上的气象学。随着以遥感和计算机技术为代表的新技术的出现,使得大气科学获得了迅速发展。人们逐渐认识到大气运动的复杂性,它包含小到湍流微团大到横跨整个半球的超长波等各种尺度的大气运动。地球上的大气无时无刻不在受到“上帝之手”--地球引力、离心力、气压梯度力、地转偏向力和摩擦力这五大作用力的影响。

5、第五次飞跃,数值天气预报的诞生和发展。1950年,冯·诺依曼和查尼等在人类第一台通用电子计算机上首次成功地计算出历史上第一张数值天气预报图,成为了数值天气预报发展过程的又一个里程碑。在这几十年里,科学家们通过不懈努力最终使现代物理学和数学走进了气象,数值模式彻底将大气科学理论和气象预报问题合二为一,让气象学家认识到依据科学理论可以得到客观和准确的天气预报方法,也开创了客观、定量预报天气的新纪元。

感知历史,在探讨和研究气象科学的过程中,无数的科学家奉献了毕生精力,甚至是生命,他们为气象科学献身的精神一直感染着后人。展望未来,2022年10月31日,我国空间站梦天实验舱在中国文昌航天发射场成功发射,中国空间站即将建成。这标志着我国的航天科技已处于世界的前列,对宇宙的探索技术又向前迈进了一大步。相信每个学生都有一个航天梦,中国空间站的建成,为我们每个学生心中都埋下了一颗去勇于探索未知宇宙的“种子”。目前人类对宇宙的探素还仅仅在局限于太阳系,人类或人类制造的飞行器到到过的星球也仅仅局限于月球和火星。作为新时代的青少年,要在今后的学习中要广泛汲取科学知识,蓄力航天科研梦,努力成为高端科研人才,为我国的气象科学与航天科研工作贡献力量。(作者:良乡小学 四(3)班 王泽一)

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