一、為什么要研究“不同云量下的紫外線強(qiáng)度”？演講人CONTENTS為什么要研究“不同云量下的紫外線強(qiáng)度”？我們需要先明確的兩個(gè)核心概念如何對(duì)比不同云量下的紫外線強(qiáng)度？——實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象分析：云量如何影響紫外線強(qiáng)度？總結(jié)與延伸：用科學(xué)眼光看“云”與“光”的對(duì)話目錄2025小學(xué)三年級(jí)科學(xué)下冊(cè)不同云量下紫外線強(qiáng)度對(duì)比課件作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信，最好的科學(xué)課是能讓孩子用眼睛觀察世界、用雙手探索規(guī)律、用大腦思考聯(lián)系的。今天這節(jié)“不同云量下紫外線強(qiáng)度對(duì)比”課，正是基于這樣的理念設(shè)計(jì)——我們將從孩子最熟悉的“晴天和陰天有什么不同”入手，一步步揭開云量與紫外線強(qiáng)度之間的科學(xué)密碼。01為什么要研究“不同云量下的紫外線強(qiáng)度”？1從生活現(xiàn)象到科學(xué)問題的自然銜接每到課間操時(shí)間，總能聽到孩子們討論：“今天太陽(yáng)好毒，我脖子曬得疼！”“陰天就舒服多啦，沒那么曬?！边@些日常對(duì)話里藏著重要的科學(xué)問題：我們感受到的“曬”，其實(shí)和紫外線強(qiáng)度密切相關(guān)；而孩子們提到的“太陽(yáng)毒”或“陰天舒服”，又和天空中云的多少（云量）直接相關(guān)。2與課標(biāo)要求的精準(zhǔn)對(duì)接《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”明確提出，三年級(jí)學(xué)生要“知道陽(yáng)光中包含可見光和不可見光（如紫外線），了解其對(duì)人類生活的影響”；在“地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域”則要求“能描述云量的不同等級(jí)，舉例說明天氣對(duì)生活的影響”。這節(jié)課正是將兩個(gè)領(lǐng)域的要求有機(jī)融合，通過“云量—紫外線強(qiáng)度”的關(guān)聯(lián)研究，幫助孩子建立“自然現(xiàn)象之間存在聯(lián)系”的科學(xué)思維。3對(duì)兒童認(rèn)知特點(diǎn)的深度適配三年級(jí)學(xué)生已具備基礎(chǔ)的觀察能力（如能區(qū)分晴天、多云、陰天）和簡(jiǎn)單測(cè)量能力（如使用溫度計(jì)），但對(duì)“不可見因素”（如紫外線）的感知較為薄弱。通過“可見的云量”與“不可見的紫外線”的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，既能利用他們的已有經(jīng)驗(yàn)，又能拓展對(duì)“看不見的科學(xué)”的認(rèn)知，符合“從具體到抽象”的認(rèn)知規(guī)律。02我們需要先明確的兩個(gè)核心概念1什么是紫外線？——看不見的“陽(yáng)光刺客”記得去年帶學(xué)生去科技館，有個(gè)孩子指著紫外線檢測(cè)儀喊：“老師！這個(gè)燈沒亮，怎么還說有紫外線？”這正是紫外線的特點(diǎn)——它是陽(yáng)光中波長(zhǎng)在10-400納米之間的不可見光，雖然肉眼看不到，卻能對(duì)人體產(chǎn)生實(shí)際影響。有益的一面：適量紫外線能促進(jìn)人體合成維生素D，幫助鈣吸收（就像我們常說“多曬太陽(yáng)長(zhǎng)個(gè)子”的科學(xué)依據(jù)）；有害的一面：過量紫外線會(huì)灼傷皮膚（曬紅、脫皮）、損傷眼睛（如“雪盲癥”），長(zhǎng)期暴露還可能增加皮膚癌風(fēng)險(xiǎn)。所以，了解紫外線強(qiáng)度的變化規(guī)律，對(duì)我們的健康防護(hù)至關(guān)重要。2如何定義云量？——用“天空被云覆蓋的比例”說話云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。為了讓三年級(jí)學(xué)生理解，我們可以用“切蛋糕”來類比：把天空想象成一個(gè)圓蛋糕，被云蓋住的部分占幾成，云量就是幾成。根據(jù)氣象標(biāo)準(zhǔn)，云量分為四個(gè)等級(jí)：晴（云量0-2成）：天空湛藍(lán)，幾乎看不到云，像洗過的玻璃；少云（云量3-5成）：有少量云朵，像蛋糕上撒了幾顆草莓；多云（云量6-8成）：云塊明顯增多，蛋糕被覆蓋了大半，但還能看到縫隙里的藍(lán)天；陰（云量9-10成）：云幾乎遮住整個(gè)天空，蛋糕被完全蓋住，陽(yáng)光很難透下來。上學(xué)期帶學(xué)生用“云量觀測(cè)表”（畫有10等分圓的卡片）練習(xí)時(shí)，孩子們對(duì)著天空比畫的樣子特別可愛——有個(gè)孩子舉著卡片喊：“老師！今天的云量是7成，屬于多云！”這種具象化的工具，能有效降低抽象概念的理解難度。03如何對(duì)比不同云量下的紫外線強(qiáng)度？——實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作1實(shí)驗(yàn)工具的選擇：讓“不可見”變“可測(cè)”要研究紫外線強(qiáng)度，首先需要能測(cè)量它的工具?？紤]到三年級(jí)學(xué)生的操作能力，我們選擇了手持紫外線傳感器（量程0-2000μW/cm2，精度±5%）和云量觀測(cè)表（10等分圓卡片）。去年采購(gòu)設(shè)備時(shí)，我特意選了帶數(shù)字顯示的型號(hào)——清晰的數(shù)值能讓孩子更直觀地感受“強(qiáng)度”的變化，比指針式儀器更友好。2實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)：控制變量，保證公平為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，我們?cè)O(shè)計(jì)了“三固定一變化”的方案：固定時(shí)間：選擇上午10:00-11:00（此時(shí)太陽(yáng)高度角穩(wěn)定，紫外線強(qiáng)度受時(shí)間影響較?。还潭ǖ攸c(diǎn)：學(xué)校操場(chǎng)開闊區(qū)域（避免建筑物、樹木遮擋，保證云量觀測(cè)和紫外線測(cè)量的準(zhǔn)確性）；固定高度：傳感器舉至1.5米（模擬兒童身高，更貼近實(shí)際感受）；變化因素：選擇連續(xù)一周內(nèi)不同云量的天氣（晴、少云、多云、陰各1天），分別測(cè)量紫外線強(qiáng)度。記得第一次帶學(xué)生設(shè)計(jì)方案時(shí)，有個(gè)孩子問：“如果同一天里云量變化了怎么辦？”這提醒我們需要增加“實(shí)時(shí)觀測(cè)”環(huán)節(jié)——每次測(cè)量前先用云量觀測(cè)表確認(rèn)當(dāng)前云量，確保數(shù)據(jù)與實(shí)際云量對(duì)應(yīng)。3實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)：培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性實(shí)驗(yàn)過程中，我特別強(qiáng)調(diào)了三個(gè)操作要點(diǎn)：傳感器的朝向：必須垂直指向天空（即傳感器表面與地面平行），因?yàn)樽贤饩€主要來自頭頂?shù)奶炜?，傾斜會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值偏低；讀數(shù)的等待：按下測(cè)量鍵后要等待3秒再記錄（傳感器需要時(shí)間穩(wěn)定數(shù)值），避免因數(shù)據(jù)波動(dòng)導(dǎo)致誤差；重復(fù)測(cè)量：每個(gè)云量等級(jí)下測(cè)量3次，取平均值（比如晴天測(cè)了1020、1035、1018μW/cm2，平均值為1024μW/cm2），減少偶然誤差。第一次操作時(shí)，有個(gè)小組因?yàn)榧敝涗洠瑳]等數(shù)值穩(wěn)定就記了1100μW/cm2，后來重復(fù)測(cè)量發(fā)現(xiàn)實(shí)際是1030μW/cm2。這個(gè)“小插曲”正好成了教學(xué)契機(jī)——我問孩子們：“為什么科學(xué)家做實(shí)驗(yàn)要重復(fù)多次？”他們搶著回答：“因?yàn)榭赡苁只村e(cuò)，或者儀器沒穩(wěn)定！”這種從實(shí)踐中獲得的認(rèn)知，比直接講解更深刻。04實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象分析：云量如何影響紫外線強(qiáng)度？1一組真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（以杭州某周為例）為了讓大家更直觀，我整理了上學(xué)期帶學(xué)生實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)（見表1）：|云量等級(jí)|云量描述|紫外線強(qiáng)度（μW/cm2）|體感描述||----------|----------------|-----------------------|--------------------------||晴|云量1成|1024（平均）|皮膚明顯發(fā)熱，20分鐘后脖子微燙||少云|云量4成|812（平均）|皮膚有溫暖感，30分鐘后無明顯不適||多云|云量7成|586（平均）|皮膚感覺溫和，1小時(shí)后無灼熱感|1一組真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（以杭州某周為例）|陰|云量10成|215（平均）|皮膚幾乎無發(fā)熱感，長(zhǎng)時(shí)間暴露無不適|2數(shù)據(jù)背后的科學(xué)規(guī)律觀察表格中的數(shù)據(jù)，我們可以總結(jié)出兩個(gè)關(guān)鍵規(guī)律：云量越多，紫外線強(qiáng)度越低：從晴到陰，云量每增加約3成，紫外線強(qiáng)度平均降低約200-300μW/cm2。這是因?yàn)樵浦械乃魏捅?huì)散射、吸收紫外線，云量越多，能到達(dá)地面的紫外線就越少。紫外線不會(huì)被完全“遮擋”：即使是陰（云量10成），仍有215μW/cm2的紫外線到達(dá)地面。這是因?yàn)樵浦荒苌⑸洳糠肿贤饩€，仍有少量會(huì)穿透云層；此外，云層反射的紫外線還可能從側(cè)面照射（比如陰雨天在窗邊也可能被曬黑）。去年有個(gè)學(xué)生問：“為什么有時(shí)候陰天反而感覺更曬？”結(jié)合數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，這種情況通常出現(xiàn)在薄云天氣（比如高積云）——薄云對(duì)紫外線的散射作用較弱，反而可能將更多紫外線反射到地面，導(dǎo)致實(shí)際強(qiáng)度比預(yù)期高。這說明云的“厚度”和“類型”也會(huì)影響結(jié)果，不過對(duì)于三年級(jí)學(xué)生，我們可以簡(jiǎn)化為“一般來說，云量越多，紫外線越弱”。3從數(shù)據(jù)到生活的遷移：如何科學(xué)防護(hù)紫外線？通過實(shí)驗(yàn)，孩子們不僅知道了“云量影響紫外線”，更重要的是學(xué)會(huì)了用數(shù)據(jù)指導(dǎo)生活：晴天（云量少）：紫外線最強(qiáng)，外出需戴帽子、太陽(yáng)鏡，涂抹防曬霜（SPF30以上），盡量避免10:00-14:00長(zhǎng)時(shí)間暴露；陰天（云量多）：紫外線雖弱但仍存在，長(zhǎng)時(shí)間戶外活動(dòng)（如春游）也需要簡(jiǎn)單防護(hù)（如戴遮陽(yáng)帽）；特殊提醒：雪天、海邊等反射強(qiáng)的環(huán)境，紫外線會(huì)被地面反射增強(qiáng)（相當(dāng)于“二次照射”），即使云量多也需加強(qiáng)防護(hù)。記得實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，有個(gè)孩子回家告訴媽媽：“陰天也要涂防曬霜，因?yàn)樵茡醪蛔∷凶贤饩€！”媽媽后來反饋說，孩子現(xiàn)在成了家里的“防曬小專家”——這正是科學(xué)教育的意義：讓知識(shí)真正服務(wù)于生活。05總結(jié)與延伸：用科學(xué)眼光看“云”與“光”的對(duì)話1核心結(jié)論的凝練通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們得出了三個(gè)關(guān)鍵結(jié)論：紫外線是陽(yáng)光中不可見但對(duì)人體有重要影響的光線；云量越多（云覆蓋天空的比例越大），到達(dá)地面的紫外線強(qiáng)度越低；即使陰天，仍有部分紫外線穿透云層，需要科學(xué)防護(hù)。2科學(xué)思維的提升這節(jié)課不僅讓孩子們掌握了“云量”“紫外線強(qiáng)度”的概念，更重要的是經(jīng)歷了“發(fā)現(xiàn)問題—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—收集數(shù)據(jù)—分析規(guī)律—應(yīng)用結(jié)論”的完整科學(xué)探究過程。正如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主費(fèi)曼所說：“科學(xué)是對(duì)未知的探索，是用實(shí)證說話的藝術(shù)?！碑?dāng)孩子們學(xué)會(huì)用數(shù)據(jù)代替“感覺”，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“猜想”，他們就真正邁出了科學(xué)思維的第一步。3延伸探究的建議如果同學(xué)們對(duì)這個(gè)主題感興趣，還可以嘗試以下延伸實(shí)驗(yàn)：不同云類型的對(duì)比：觀察積云（蓬松像棉花）和層云（均勻像幕布）下的紫外線強(qiáng)度差異；一天中紫外線的變化：在同一云量下，測(cè)量早晨、中午、傍晚的紫外線強(qiáng)度，看看太陽(yáng)高度角如何影響結(jié)果；人工遮擋的模擬：用不同厚度的紗巾（模擬云）覆蓋傳感器，觀察紫外線強(qiáng)度的變化規(guī)律。站在教室的窗邊，看著孩子們舉著云量觀測(cè)表仰著頭數(shù)云，聽著他們爭(zhēng)論“今天到底是少云還是多云”，我忽然想起自己第一次帶學(xué)生做科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的緊張——生怕儀器出錯(cuò)，生