活动计划及实施
（一）第一天：辅助活动
1.活动一：科学表演秀
在科技馆报告厅，学生们观看了科学表演秀。这场表演秀以火箭为主题，让学生体验火箭发射，了解动力的来源，如图3—24～图3—26所示。
图3—24 火箭发射体验
图3—25 火箭炮打靶
图3—26 中科馆教师指导学生模拟空气动力实验
2.活动二：观看巨幕电影《冰原怪兽》（3D）
此活动是学生们观看纪录片《冰原怪兽》。该片讲述了10000多年前生活在地球上的生物，如猛犸象、剑齿虎、暴狼等。面对这些远古猛兽，史前人类的生活受到了严重的挑战。为了生存，人们发明了自己的语言和劳动工具。3D影片技术使猛兽仿佛从屏幕上走了出来。逼真的画面让学生们身临其境。在观看电影后，学生们也认识到保护环境的重要性。否则，下一个灭绝的动物，说不定就是我们人类自己。
3.活动三：科普讲座：外星人在哪里？—小议费米悖论
（1）内容介绍。
主讲人：中国科学技术馆展览教育中心，李博
活动形式：科普讲座
活动时长：1小时
内容摘要：
除了在科幻作品中的幻想，人类还展开了对地外文明的探索。1972年，在天文学家卡尔·萨根（Carl Eduard Sagan）的倡议下，美国在“先驱者10号”空间探测器上搭载了一块向地外文明问候的金属板，上面镌刻了关于地球以及地球人的信息。此后，“旅行者1号和2号”上也搭载了向地球人自我介绍的金盘。除了利用深空探测器，人们还利用射电望远镜（如阿雷西博射电望远镜）向天空中发射信息。
尽管开展了大量寻找地外文明的工作，迄今为止，人类仍然没有找到任何地外生命存在的确凿证据。早在1950年，著名物理学家恩里克·费米（Enrico Fermi）就提出过一个简短而发人深省的问题—外星人都在哪里？为何宇宙如此广大，却找不到一点它们的踪迹？关于这个问题，大量的科学家、科幻作家和科学爱好者都从不同角度提出过可能的答案。
其中一个想法是“它们藏起来了”。也许外星人不希望干扰人类的生活，或者出于某些原因不便暴露自己。一些科幻故事里采用了这种观点。例如《黑衣人》《变形金刚》等。
关于外星人为何不愿暴露自己，另一些人想得更深远，其中，最有代表性的是刘慈欣的《三体》，在小说中，作者以自洽的逻辑，提出了黑暗森林法则，即在宇宙中，资源有限和文明扩张成为一对矛盾的前提，而跨越光年的距离和彼此的差异导致了猜疑链和技术爆炸，最终，对于一个理性的星际文明，一旦与其他文明建立联系，和谈和忽视都是不利于自己的选择，最终的选择是消灭对方。因此，能够在宇宙中长期存在的文明，都会尽量隐藏自己，这导致了整个宇宙的静默状态。事实上，类似的设想早在刘慈欣以前，就被其他学者提出过，而著名物理学家霍金公开表示持有这种观点，引起了世界的广泛关注。
也有一些科幻作品对宇宙静默状态提出了其他解释，例如《星际迷航》中提出，地外文明可能遵守“最高指导原则”，即出于友好的目的，在地球人还没有发展到足够的水平之前，不会来干扰地球人的自主发展步伐。
另一种可能的情况是，外星生命的存在形式也许远远超出我们对生命的传统认知，以至于人们即使面对面，也无法意识到它们的存在。在地球上，我们熟悉的生命形式外观千奇百怪，但都起源于共同的祖先。尽管科幻片中的地外文明通常与我们看起来很像，但实际情况中，地外生命的起源可能与我们完全无关，因此，很有可能，它们依赖的生存环境、基本的化学组成，以及它们感知外界的方式都与地球生命截然不同，导致了彼此互不相认。
在空间和时间上的限制也可能是导致人类没有发现地外生命的原因。地球所在的太阳系，距离银河系的中心有较大的距离，人类的进化历程也不过数百万年，这些都可能导致地外文明还没有与我们发生交集。天文学家卡尔·萨根则提出，如果地外生命是普遍存在的，那么地球人并不具有特殊性，外星文明就不会主动来找我们；如果地外文明是罕见的，那么外星文明很可能找不到我们。这种观点被称为萨根悖论。
如果地外文明确实不存在，那么这种情况值得我们深省。因为，很可能是某种原因导致了曾经存在的地外文明最终走向毁灭，例如环境污染、能源危机、世界战争等。而如果我们之所以找不到地外文明，是因为所有地外文明最终都毁灭消失了，那么这种毁灭就成了文明发展的普遍归宿，人们称之为“大过滤器”。人类要想走得长远，也需要警惕大过滤器。
文明即使没有自我毁灭，如果不能发展出足够高水平的宇航技术，仍然无法彼此见面。我们目前使用的火箭飞行能力极为有限。如果把地球比喻成一个放在科技馆报告厅里的直径10厘米的橙子，那么人类的大量航天器，只飞到了橙子皮的高度，而如果要从地球飞向最近的比邻星，相当于从橙子出发飞到月球，以现在的航天器能力是完全不可能的。人们提出了很多更新型宇航技术的设想，例如太阳帆、巴萨德冲压聚变发动机、穿越虫洞等，但这些有的仍处于研究阶段，有的则纯粹只限于理论或幻想层面。真正找到地外文明的路仍很遥远。
尽管关于“外星人在哪里”的答案五花八门，但我们并不确定哪个才是宇宙的真相，其中，诸如“大过滤器”和“大静默”等观点，也对我们人类文明自身的未来发展提出了警示。
（2）过程。
学生们对浩瀚的宇宙一直充满着浓烈的兴趣。基于此，科技馆的老师为学生们准备了关于外星人的知识讲座。
主要内容为外星人存在的可能性、人类已经做的对外星人的相关研究、人类与外星人的沟通方式、外星人可能的模样等。
4.活动四：观看球幕影片《海豚》
在球幕影院里，学生们观看了360°“无死角”的球幕大屏纪录片《海豚》。球幕大屏的视觉效果、半躺着的坐姿、高质量的立体音效都足以让学生们感受科技进步带给人类生活的一次又一次翻天覆地的变化。这也强烈激发了学生们对投身科学研究的兴趣。
至此，第一天的科学体验圆满结束。学生们一个个意犹未尽，不愿离去。
（二）第二天：体验性活动+探究式课题活动
第二天的活动分为4个体验活动和8个探究性课题活动。活动采取分组轮换的方式进行。每班分为8个小组，两个班级的第1组合并为第一大组，两个班级第2组合并第二大组，以此类推，共分成八个大组，分别对应8个不同的探究性课题活动。活动过程中，第1～4组上午参加体验性活动，下午参加探究性课题；第5～8组上午参加探究性课题活动，下午参加体验性活动。
探究性课题活动中每组都配有一名科技馆指导老师。他们带领着学生们开启了课题探究之旅。
1.体验活动一：小火箭+自由主题探究
火箭是一个国家的综合科技实力的体现。我国是目前世界上少数几个掌握运载火箭技术的国家之一，如果能在我们的活动中激发部分学生对这方面的兴趣，那么他们将来很可能成为火箭领域的卓越生力军和优秀继承人。本着这样的想法，科技馆的老师们为学生准备了小火箭探究课题，并参观“天宫一号”模型，如图3—27所示。
火箭的动力有固体燃料、液体燃料和气体燃料。而在我们的小火箭身上，它的动力源为空气动力。在这个课题中，一名老师将指导学生在展厅制作气动小火箭，学习火箭的相关原理。
2.体验活动二：创客工坊+自由主题探究
当前创客运动如火如荼，3D打印技术、虚拟现实、开源硬件等新科技的引入，激励着创客运动的发展，也为青少年创客教育带来了机遇。基于此，科技馆的工作人员为学生们准备了创客工坊课题。
图3—27 参观“天宫一号”模型
在这个课题中，指导老师带领学生一起了解3D打印、激光内雕等新技术，让学生感受创客的魅力。首先，指导老师向学生们介绍了什么是创客以及一些新技术如3D打印等的工作原理。然后，指导学生掌握3D打印的步骤和打印方法，包括计算机图纸的设计、计算机程序的操作、原料的填装以及打印技巧，如图3—28、图3—29所示。
除了3D打印，学生们还体验了激光雕刻。在指导教师的教导下，掌握了激光雕刻的原理和具体操作技术。
图3—28 师生一起设计3D打印图纸
图3—29 小蓝瓶为学生的3D打印作品
3.体验活动三：液氮表演+磁悬浮列车
现今的科学研究中，越来越多的学科在研究过程中需要低温环境。这是由于许多的实验现象或实验过程在低温环境下会变的明显不同。那么，低温究竟是怎样影响着物质结构和物质间的化学变化呢？受低温后，物质结构又会发生什么样的改变呢？基于这些思考，科技馆的老师们为学生们准备了体验性活动—液氮表演+磁悬浮列车。
图3—30 学生们在体验磁悬浮列车的工作原理
图3—31 指导老师向学生展示液氮低温对物体的影响
科技馆的老师首先向学生们介绍了液氮的一些基本性质，如沸点为—196℃的超低温。然后，老师利用液氮的超低温性质，让学生感受如热胀冷缩、香蕉砸钉子等现象。给学生们展示了在常温环境中，塑料管可以随意弯曲，但将塑料管完全浸入液氮一段时间后取出，塑料管就会变得十分僵硬。只见该指导老师轻轻一敲，塑料管碎了，如图3—31所示。老师解释说，这种现象是在极低温的情况下，物质的结构和性质发生了变化。此外，指导老师还为学生们讲解了什么是超导现象（即某些材料的物体在低温环境下会产生对电流没有阻碍作用的现象），并利用液氮给超导体降温，使其呈现超导现象，介绍了超导这一特性在磁悬浮列车上的应用。
4.体验活动四：小球大世界+自由主题探究
人类在早期科技不发达、工具不够用的情况下，只能以现场观看的形式观看演出或绘制的图片等。现在，人们已经可以用照相机、摄影机、电脑、电视等多媒体设备进行画面呈现了。可是细心的人就会发现，这些画面表现形式仍然存在不足之处，比如展示地球立体形状。绝大多数人们仍然只能在平幕上观看立体球，观看效果并不逼真。那么有没有球幕呢？倘若有，具体是怎么工作的呢？这些前沿科技，新时代的学生们应该有所了解，基于这样的目的，科技馆的工作人员，为学生们准备了一个体验性活动，那就是小球大世界+自由主题探究。
这个活动利用球面科技展示系统和互动触屏系统，通过4路外投影设备的无缝投射，将空间感很强的天文、海洋、地质、航空、大气等素材非常形象地实现了场景还原，全球的地势地貌、月球火星地球等天体的全景呈现、世界范围内的海洋分布情况、台风发展的路径轨迹、全球海冰的发展趋势等，非常直观地呈现在观众面前。
指导教师首先带领学生们，用这个小球幕观看了地球的整体比例缩小后的真实轮廓，包括河流山川，城市乡村。同学们第一次看到这样的呈现方式感觉特别逼真。然后，使用这个小球向学生们展示场景还原后的地球大气变化，航空图像，台风发展路径和火星表面的全景呈现。同学们惊叹道，不愧为号称小球大世界啊，就像一花一世界般神奇，震撼。
5.探究性课题一：无形的力—关于电磁的探究
（1）课题介绍。
［内容］利用牛顿发现万有引力的故事作为课程的引入，介绍课程的主题“无形的力”，引导学生讨论哪些力是无形的力？根据学生的讨论，导入一个魔术活动—“听话的易拉罐”。通过对比静电实验—“易拉罐”拔河比赛，揭示电、磁的相互关系。
［目标］使学生认识电磁感应的原理；使学生了解电动机的工作原理。
［活动材料］
方形磁铁每人一块；
直尺两人一把；
铅笔每人一只；
学习卡片每人一张；
电动机制作套材一人一包。
［课程设计］
课程引入：
实验一：电可以产生磁吗？
小知识：1820年，奥斯特意外地发现载流导线的电流会作用于磁针，使磁针改变方向；1831年法拉第发现电磁感应现象，也就是电动机的原理。
听了故事之后，知道如何用实验证明电可以产生磁吗？将你看到的现象记录下来。
实验二：电路产生的磁力和磁实验二：铁的磁力哪个更大？
用指南针作为检测磁力的物品，设计实验比较下磁力到底有多大？
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将实验数据记录在下面。
实验三：如何能够增加电路的磁力呢？
小知识：1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现，当电流通过其中有铁块的绕线时，它能使绕线中的铁块磁化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。这种电磁铁上的磁能要比永磁能放大多倍，能够吸起比它重20倍的铁块，而当电源切断后，就不具有磁性，重新成为一根普通的铁棒。
用指南针作为检测磁力的物品，设计不同的电路比较磁力的大小。
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______________________________________________________________
将实验数据记录在下面。
序号 缠绕线圈数 引起指南针改变的最大距离
1
2
3
4
5
6
7
8
9
实验结论：
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写出你所发现的规律：
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实验四：制作电动机
小知识：1831年法拉第发现电磁感应现象，也就是电动机的原理。
制作一个简单的电动机。在此过程中，你遇到了什么困难，又是怎样解决的？
（2）实施过程。
现在社会处于信息时代，信息很重要。可是无论信息多么重要，如果没有电，我们生活着的社会，一切都不能正常运转。基于此，科技馆的老师为孩子们准备的探究课题是电磁表演和无形的力。
指导老师先为学生讲解了电磁现象被发现的历史，如图3—32所示。介绍了库仑发现了静电现象，经多年研究得出了反映电荷间的相互作用规律的库仑反比定律。接着讲述了奥斯特发现电流的磁效应，法拉第发现电磁感应现象，后来发明了电动机，最后，麦克斯韦建立的电磁的大统一理论—麦克斯韦方程组。学生们都听得很入迷。随后，老师让学生体验静电。他把一个气球在同学头发上摩擦后，把手拿开，气球没有掉下去，如图3—33所示。
随后，讲到了磁力。老师为每位学生准备好了磁铁等相关实验器材，让他们探究磁铁磁力大小与哪些因素有关。
图3—32 老师在为学生讲解电磁发现的历史
图3—33 老师和学生一起做实验
6.探究性课题二：探索DNA的奥秘
（1）课题介绍。
［活动主题］在选择主题和展品时遵从了三个原则：A.主题能够涵盖展品与科学实验；B.展品—展品—科学实验要有知识层面的递进关系，这样有利于观众对知识的深入了解；C.拥有共同主题的展品不能相距太远，便于活动的开展。
通过梳理科普实验室的科学实践课程与展厅的展品后，将活动主题定为“探索DNA的奥秘”，选择了中国科技馆2B展厅的“达尔文的思索”、“中国北纬30度生命线”、“细胞工厂”三件展品和科普实验室中“生命密码DNA”实验课程。
［活动的创新点］
科技馆中，生命科学相关的展品对知识的展示和呈现效果很好，但是这些展品基本都是虚拟模型，让观众很难联系现实事物。在科普实验室观众可以真实提取到DNA，但是对于DNA背景知识的介绍只是较为简单的灌输。
本活动的创新点是设置主题“探索DNA的奥秘”，采用“展品—科学实验”的活动形式。通过围绕3件展品开展的活动，让观众从宏观到微观层层递进地了解DNA背景知识。通过动手提取DNA的科学实验让观众加深对DNA的理解。使得展品与科学课程能够很好地融合，提高观众的参观效果。
［目标］
知识与技能：通过观察和操作展品，使得学生能够了解DNA发现的过程、DNA在细胞中的位置、DNA的结构；通过实验课程，使得学生能够学习DNA的粗提取的原理及方法。
过程与方法：
① 体会科学发现的过程，体会如何分析生物学的实验现象。
② 能够使用DNA粗提取的方法，提取洋葱的DNA。
③ 通过实验提升观察能力、动手能力、分析总结能力、开发科学探究能力。
情感态度价值观：
① 增强学生对分子微观世界、遗传变异以及基因工程的兴趣。
② 感受生命的神奇与伟大，树立正确的自然观和科学的世界观。
［教学过程］
教学重点：
① 引导初二学生由浅入深了解DNA的知识。
② 引发学生对展品的思考，教师发挥引导和提示的作用。
③ 引导学生在动手的过程中，不断观察、不断思考，自发总结出DNA结构特征。
教学难点：
① 洋葱细胞DNA提取过程中，要进行充分的搅拌和研磨，否则将影响DNA提取效果。
② 加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤地操作。加入酒精后，动作要轻缓，以免DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
［课程设计］
活动主要分为两部分内容。
第一部分：在展厅进行展品的教育活动，以故事线的形式开展，结合学习单的使用，观众观察和讨论，逐步地使学生认识和了解DNA。大致步骤是：
A.以故事开始
在“达尔文的思索”展品前，介绍本次活动的主题“探索DNA的奥秘”，人类是如何一步一步发现DNA的，给学生讲述达尔文的故事和他在加拉帕戈斯群岛的研究，并且让观众自己体会“达尔文的思索”展品中不同的鸟喙，讨论大家摸到的鸟喙形状，并思考为什么群岛上会出现很多种形态各异却又有相似之处的鸟类，向观众讲述“进化论”。
B.中国北纬30度生命线
介绍北纬30度线的整体特征，展品的4个分区情况；每位同学选择一个区，观察展品中有几种动物，选择一种感兴趣的动物，了解一下它的基本知识；分享每个区的特点及选择的动物特征。老师总结，描述人类活动对大自然的影响；传达一种生态平衡的观念。
C.进入细胞了解DNA位置
老师带着学生进入“细胞工厂”展品中，让学生们来寻找DNA。然后为学生们介绍细胞内的结构，DNA位于细胞核内。
D.认识DNA结构
DNA是什么样子呢？老师带领观众抬头看上方的DNA模型，呈现双螺旋结构，与蛋白质缠绕在一起形成染色体。
第二部分：在科普实验室进行动手科学实验。
在展厅中的活动，了解了很多DNA的知识的前提下，提出问题：我们刚才看到的都是模型，有人见过真实的DNA吗？在实验室就可以自己动手提取DNA。在学生产生浓厚的兴趣后，带领学生到达实验室，使用洋葱提取DNA。
［教学准备］
在实验室活动准备中，每位学生收到：洋葱1块、研钵1套、剪刀1把、护目镜1副、DNA模型制作套材1份；每两位同学收到：纱布1块、漏斗1个、烧杯1个、手套1副；老师准备：洗洁精、食盐、100%酒精。
［教学过程］见表3—3。
表3—3 教学过程
（续表）
（续表）
注：与本课题相关的背景知识：
本探究活动可适用于更广泛年龄层次的学生。对于较高年级学生，可增加实验原理和历史部分的介绍，学生了解更多的背景和原理。
● 实验原理与设计
提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。
（1）DNA的溶解性
遗传物质DNA为白色丝状物，在细胞中与蛋白质结合在一起，绝大部分存在于细胞核中，在浓度较高的氯化钠溶液（物质的量浓度为2mol/L）中，核蛋白容易解聚，游离出DNA。而DNA在浓度较高的氯化钠溶液中的溶解度很高，钠离子与带负电荷的DNA结合成DNA钠盐，这时DNA在溶液中呈溶解状态。
DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。
此外，DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。（2）DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性
蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60～80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。
● 背景知识
1953年4月由美国的沃森和英国的克里克提出了DNA双螺旋结构的分子模型，这一成果后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，从而也标志着分子生物学的诞生。
此时对于DNA的研究虽然已经接近明朗化，但还有一些未知的东西等待我们去探索，于是人类基因组计划孕育而生，由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动。我国于1999年9月积极参加到这项研究计划中，承担其中1%的任务，即人类3号染色体上约3000万个碱基对的测序任务。我国也是参加这项研究计划的唯一的发展中国家。而且快速超前圆满地完成了任务。在这一宏伟科学计划中占据了一席之地，和其他国家的科学家并肩登上了这座生命科学之巅。
（2）实施情况。
课题2活动室。生命是通过DNA的复制与遗传来延续的。大自然最奇妙的发明之一，儿子或者女儿总是长得像他的父亲或者母亲。那么这其中蕴藏了哪些已经发现的科学知识呢？这就是DNA的独特之处。这么重要的科学知识，自然少不了向学生们作介绍。因此科技馆的工作人员将本室课题设置为——我们从哪里来+生命密码DNA。
在具体动手之前，指导老师先带领同学们进行了一次揭秘生命奥秘的特殊旅程。在展厅中，学生们重温了著名生物学家达尔文对于“十三种不同嘴型雀鸟”的观察结果。也走进了神秘的“北纬30°生命线”，最后还探秘了动物的“受精过程”和植物的“胚胎发育”等过程。
图3—34 指导老师为学生讲解DNA
图3—35 学生在指导下动手提取洋葱的DNA
接下来就是具体探究生命的密码—DNA，发现“我们从哪里来”。
指导老师为学生讲解了什么叫做相对性状（你是单眼皮还是双眼皮？伸出大拇指竖起，看看是挺直的还是弯曲的），并说明它是由我们体内的DNA决定的。指导老师接着讲DNA是一种遗传物质，说明了DNA的中文名——脱氧核糖核酸，也被称为遗传微粒，如图3—34所示。
然后就是安排学生们亲自动手实验，提取洋葱的DNA，观察DNA的实验现象。接下来就是制作一个放大2500万倍的DNA结构纸模型，以此了解DNA的分子结构，如图3—35所示。
7.探究性课题三：飞行器的奥秘
（1）整体介绍。
［设计思路］
飞翔是人类最初的梦想，从战国时期墨翟制作木鸢，到明朝的“愚人”万户飞天；从莱特兄弟的飞行者号成功试飞，到国产大飞机C919华丽下线。每一次航空界的重大发明或发现都会激发起人类心底那一份对梦想的悸动，对蓝天的向往。本次活动正是借助人类对飞翔的美好理想，结合伯努利原理等校本知识，通过展项的参观和纸飞机的制作，让学生了解固定翼飞机的相关知识，探究飞行姿态的控制，培养学生的航空梦。
［教学目标］
知识与技能：认识作用力与反作用力，掌握伯努利作用原理，了解飞机的组成、发动机的基本构造，知晓与航空飞行有关的一些知识与概念。
过程与方法：通过主题参观、趣味实验、动手制作，引导学生观察现象、分析问题，逐步掌握解决问题的能力。
情感、态度与价值观：通过实验体验激发学生们深刻认识科学认知与实践的关系；通过制作过程，激发学生的自信心。
［教学重点］
牛顿第三定律：作用力与反作用力。
伯努利定律：机翼产生升力的基本原理。
空气的性质：可压缩、流体特性。
［教学难点］
飞机模型制作过程需要较熟练操作工具，制作的效果影响最终的飞行效果，对小学生难度相对较大。
［教学准备］
伯努利实验道具：报纸4片、长塑料袋4条。
纸飞机模型：模型10套，剪刀10把、直尺10把、双面胶10个、胶棒10个、A4白纸20张、吸管40支、搅拌棒20个。
［活动流程］
A.飞行器的分类
提出问题：什么是飞行器？（人类制造的可以在空中飞行的物体）进而引出飞行器的分类：航空、航天、火箭和导弹，再进一步引出比空气轻和比空气重的航空器，为固定翼飞机的介绍做铺垫。
B.机翼升力
提出问题：飞机为什么能够飞上天？引出机翼是飞机产生上升力的最主要因素。引导学生观察“机翼升力”展项中流线型泡沫板和矩形泡沫板在强风中的姿态，并通过“吹纸条”和“吹塑料袋”的小实验，了解伯努利原理在飞机起飞过程中提供的升力影响。
C.涡轮风扇发动机
只有机翼并不能让飞机飞行，飞机还需要提供动力的发动机。从活塞式螺旋桨到涡轮螺旋桨再到涡轮喷气机直至涡轮风扇发动机，飞机的发动机经历了许多次的革新，带领学生观察“涡轮风扇发动机”展项，了解涡轮风扇发动机的工作原理，以及航空发动机效率由推进效率和热效率共同影响。
D.飞行姿态
拥有了机翼提供的升力和发动机提供的动力，飞机就能够翱翔天际了，下面需要引导学生了解飞机在空中的姿态转换。通过操作“飞行姿态”展项，使学生了解飞机在空中的转向、升降、滚动姿态分别由垂直尾翼、水平尾翼和副翼的转动而完成。
E.陀螺仪
在茫茫天际，飞机要如何辨别航向和自己的姿态呢？引导学生观察“陀螺仪”展项，了解陀螺的定轴性，以及此特性在航向指示上的重要作用。同时，观看MEMS微纳陀螺仪将数据处理、传感器等功能集成于几平方厘米之上，感受科技发展带来的日新月异。
F.模拟飞行
学习了飞机的升力、动力、姿态调整和航行指引，下面要带领学生亲身模拟飞行的乐趣，带领学生体验“模拟飞行”驾驶舱，沉浸式地感受飞行驾驶的乐趣。
G.黑匣子
参观最后介绍“黑匣子”展项，让学生了解黑匣子由“飞行数据记录仪”和“驾驶舱语音记录仪”两部分所组成，并且通过“9·11”事件让学生了解黑匣子对于事件与空难的调查分析有着重要作用，是航空安全必不可少的一环。
H.纸飞机制作
带领学生使用A4纸和吸管制作成仿真的纸飞机，并测试投掷效果，并根据自己飞机的飞行姿态，利用展厅所学知识进行调整，巩固对于固定翼飞机尾翼和副翼作用的认识，在探究中学会自己发现问题、分享问题、解决问题。
［教学过程］见表3—4。
表3—4 教学过程
（续表）
（2）实施情况。
课题3活动室。随着科学技术的发展，世界变化很快。最切身的感受则是当我们要出行的时候。比如汽车、地铁。如果是去远的地方还有高铁和飞机。其中飞机有哪些奥秘，航空的世界是什么样子。对于这个领域，学生们也都挺感兴趣。基于此，科技馆的工作人员在课题3室，带领学生们将要认识的课题则是航空展区+飞行器的奥秘。
指导老师先带领同学们参观了中科馆的航空展区，并为他们讲解航空发展的历史及现状，同时引导他们体验什么是“螺旋推进器”，引导他们了解作用力与反作用力。通过认识伯努利方程，观察“机翼的升力”，亲自动手操作模拟机，了解飞行的技术及过程控制等。随后，学生们在活动室。指导教师指导学生们动手制作飞行器模型。首先，动手制作需要有图纸。这在工业上生产所必需的。老师发给了每一个同学一张白纸，然后给了具体的处理方法和实施步骤。学生们按照指示进行动手处理，如图3—36、图3—37所示。
处理完白纸后，继续飞行器的制作。他们用筷子作为飞行器的主结构，用吸管作为飞行器的机翼。由于前面听讲的特别认真和仔细，学生们很快便制作成功了一个属于他们自己的飞行器。
图3—36 学生们在处理白纸
图3—37 学生们在制作的过程中
8.探究性课题四：偏振光+望远镜
［教学目标］
知识与技能：
① 通过直接触摸的方式发现凹透镜、凸透镜以及平光镜片的外形上的区别。
② 掌握并运用小孔成像、透镜成像原理进行实验操作。
过程与方法：
通过日常生活中的现象为出发点，讨论凹透镜、凸透镜的区别及的现实作用。
情感、态度与价值观：
① 培养联想能力与应用能力。
② 提高动手能力、团队协作能力。
［教学重点］
焦点、焦距、光路等原理概念解释。
［教学难点］
曲率半径与焦距的换算关系。
［教学准备］
① 《光学积木》套材准备。
② 教案课件准备。
［教学过程］
第一阶段：“摸镜辨区别”
阶段目标：由于受众年龄较小通过实物触摸的方式，辨识凸透镜、凹透镜、平光镜三训镜片的外观区别。
教育活动脚本 设计思路
通过学生自主探研观察可得出以下结论：
（1）凸透镜：中心厚四周薄，具有放大的作用。
（2）凹透镜：中心薄四周厚，具有缩小的作用。
（3）平光：不具有放大或缩小的作用。
设计意图：发挥此年龄段学生的探究特别，以触摸、观察等直接的方式，建立针对不同种类透镜的对应关系。
学情分析：光学是基础物理的一项重要分支，光学中的透镜成像部分内容在初中阶段少量涉及，主要于高中及大学物理教授，若让低年龄阶段学生了解，必要降低教课内容难度、减少相关知识点，以建立对应。
教学策略：若让低年龄阶段学生了解，必要降低课程内容难度、减少相关知识点，以建立对应相关知识点之间的对应关系为主，强调动手。
第二阶段：凸透镜的比较
阶段目标：将300R、170R、40R三款凸透镜找齐，寻找它们彼此的区别。
教育活动脚本
设计思路：引入三种探研过程。
① 通过镜片上的读数区别它们的区别。
② 用手触摸，通过辨识它们厚度进行区分。
③ 通过成像观察法进行区分。
结论：曲率半径数值越小镜片厚度越大。
设计意图：发挥此年龄段学生的探究特别，以触摸、观察等直接的方式，建立针对不同种类透镜的对应关系。
学情分析：光学是基础物理的一项重要分支，光学中的透镜成像部分内容在初中阶段少量涉及，主要于高中及大学物理教授，若让低年龄阶段学生了解，必要降低教课内容难度、减少相关知识点，以建立对应。
教学策略：若让低年龄阶段学生了解，必要降低教课内容难度、减少相关知识点，以建立对应相关知识点之间的对应关系为主，强调动手。
第三阶段：单镜片成像观察实操过程
阶段目标：利用“光学积木”搭建光路，使用平光镜片分别组合（300R、170R、40R）三种凸透镜看到清晰图像、记录观察结果。
教育活动脚本
设计思路
观察结果：
① 由于三种凸透镜规格不同，在成清晰图像时凸透镜与平光镜之间的距离也不同。
② 40R放大图像最大、170R次之、300R再次。
③ 凸透镜成的像是倒的。
设计意图：以触摸、观察等直接的方式，建立不同种类透镜的对应关系。
学情分析：光学是基础物理的一项重要分支，光学中的透镜成像部分内容在初中阶段少量涉及，主要于高中及大学物理教授，若让低年龄阶段学生了解，必要降低教课内容难度、减少相关知识点，以建立对应。
教学策略：若让低年龄阶段学生了解，必要降低教课内容难度、减少相关知识点，以建立对应相关知识点之间的对应关系为主，强调动手。