像科学家那样思考，像科学家那样探索。知识能力方法并重，动手动脑趣味无穷。

从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集证据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。

第三版的《科学探索者》更加生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会。令人兴奋的最新科学内容，赏心悦目的文字、图片以及丰富多彩的探究活动……所有这一切都将激发学生的想象力和求知欲，让他们完全沉浸到科学的世界中。本书是其中分册《地球上的水》。本书由帕迪利亚主编。

《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。本书是其中分册《地球上的水》。

《地球上的水》中有对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，书中的一切都会激发学生的想象力和求知欲。本书由帕迪利亚主编。

科学事业透过海洋生物学家的镜头

第1章 地球：水的星球

 第1节 水的性质

 第2节 地球上的水

 第3节 地表水

 第4节 湿地环境

 第5节 地下水

第2章 淡水资源

 第1节 水的供应和需求

 第2节 技术和设计饮用水

 第3节 淡水污染

 第4节 干旱与洪水

 第5节 与物理学科的综合水力

第3章 海洋运动

 第1节 波浪运动

 第2节 与空间学科的综合潮汐

 第3节 海水的化学性质

 第4节 洋流和气候

第4章 海洋区域

 第1节 探索海洋

 第2节 与生命学科的综合海洋栖息地

 第3节 潮间带

 第4节 浅海区和深海区

 第5节 海洋资源

跨学科探索

 密西西比河

参考资料

技能手册

 像科学家那样思考

 科学测量

 科学探究

 技术设计

 绘制图表

 数学工具

 阅读理解

附录A 实验室安全守则

附录B 显微镜使用指南

致谢

海洋生物学家的工作之一，就是要经常潜入海底，寻找海洋深处的各种特殊生物，观察它们的典型行为以及未被发现的行为，并获取准确、清晰的照片。

想要成为一名优秀的水下摄影师，你既要有科学家的好奇心理，又要具有艺术家独特的审美眼光。当然，你还需要有专业的设备、对海洋潜水知识深入而广泛的研究以及坚强的毅力。

海洋占地球面积的70%，海深达数千米。从热带到寒带，海洋温度各不相同。由于海洋的浩瀚，水下的探索和发现会持续很长时间。海洋里既有等待人们去发现的生物，也有需要人们解答的古老问题。

海洋生物学家会选择春季到南极水域拍摄，因为那时正在融化的冰川和冰山使水变得最为清澈。水母、海豹和企鹅等生物就生活在水下。当然，在春天的时候，海洋生物学家也可能到温暖的哥斯达黎加水域研究双髻鲨。

潜水员如何御寒？

在寒冷的水域潜水，潜水员会穿干燥的潜水衣保暖。潜水衣的颈部和手腕处都有密封的防水外层。潜水时需要在里面再穿一件衣服，诸如保暖内衣或者羊毛衫。此外还要戴上或穿上绝缘罩、手套和靴子，这样潜水员就能抵挡寒冷了。然而，穿着这样笨拙的服装，既要确保潜水的安全，又要拍出清晰的图片，这对潜水员来说是非常困难的。

在温暖的水域潜水，潜水员要穿一套湿式潜水衣，即潜水衣的保护外层下含有少量的水。潜水员的体温给这层水加热，从而在皮肤和湿式潜水衣之间形成了一个绝缘层。在热带海域的浅水区潜水，即便不采取保暖措施也无大碍。

哪里可以发现新的海洋生物？

海洋生物学家一直在探索能找到特定海洋生物的最佳地方。对他们来说，最具吸引力的地方莫过于海底山脉或者被浸没的高山。在哥斯达黎加的科科斯岛国家公园可以找到一些海底山脉。这些山脉从海底上升到海表，成为众多生物的繁衍港湾。层峦叠嶂的海底山脉是海洋种群最多的动物家园，如鲨鱼、海星、海龟以及习惯在宽广地带游玩的兰真鲷(或啮龟)、幼雄鲑鱼、金枪鱼和海豚。科科斯岛国家公园还是一些外来物种的栖息地，如红唇蝙蝠鱼、蛙鱼和河豚。

通常，研究者还必须知道什么时候最适合去寻找他们的研究目标，因为有些海洋生物经常迁徙，或者它们只在特定的时候才会集中于特定的区域。例如，一年中的某个特定时候，鱿鱼会从加利福尼亚海岸的深海里游上海面。灰色的鲸会聚集在阿拉斯加或墨西哥海域，当然这个因季节而定。许多海洋生物是随着季节的变化觅食、产卵和育种的。

不像那些迁徙的物种，大多数的海洋生物总是固定生活在一个区域。知道在什么地方可以看到什么物种也很重要。如看上去很大又闪闪发亮的加里波第鱼，只生活在加利福尼亚州南部的卡塔利娜岛海岸地区和澳大利亚较浅的海岸地区。

一旦确定了寻找某种海洋生物的地点，你还需要花很长时间研究还有哪些其他物种在此栖居。因为有些生物，如某种水母、鲨鱼、杀人鲸(虎鲸的一种)、海鳗等，常常会给研究人员造成威胁。

科学背景知识有哪些用途？

对海洋生物学家来说，有必要尽可能地掌握关于研究对象的所有知识，如它的生命形态、特殊生物特征和行为以及它是如何适应环境、如何与其他生物互动的。

例如，蝠鲼和某一类扁鲨之间存在着一种互利关系。当蝠鲼靠近的时候，扁鲨就从栖息地游出来，并发出明亮的橘色光。通常，蝠鲼会停下来让扁鲨帮助自己清洗身上的寄生虫，而寄生虫恰恰又可以让扁鲨饱餐一顿。

海葵和小丑鱼之间也存在着互利关系。小丑鱼能够生活在海葵的有毒触手中。毫不设防的捕食者在追捕小丑鱼时，会被海葵麻醉后吃掉。小丑鱼在得到海葵保护的同时，也充当了海葵捕食的诱饵。

为什么熟悉动物行为很重要？

拍摄海洋生物形态意味着要接近它们，一旦动物们听到潜水员呼吸装置里冒出的气泡声，就能确定潜水员的位置。因此，在拍摄时要尽可能地缓慢移动，以免惊动这些海洋动物。此外，尽可能地掌握研究对象所处的自然环境和行为特征，也是很重要的。

什么是潜水旅行？

有些研究旅行会持续一个月或更长时间，但是大多数研究旅行只需要两三个星期。在大多数的时间里，研究者待在船上对仪器做全面的检查，为潜水做好准备。潜水能否成功，取决于潜水员是否能在最恰当的时间和最恰当的位置下水。

当潜水员完全进入水中时，潜水的深度会影响潜水员待在水中的时间。潜水员身体受到的水压越大，就越不能像平时那样呼气。因此，如果潜水的时间超过了安全时间，潜水员就会小心翼翼地浮上水面，以缓慢降低水压，让血液安全地恢复常态。

哪些新技术有助于海洋研究？

几项相对新的技术的运用使水下研究变得容易了一些。使用数码相机后，海洋生物学家可以拍摄成百上千张照片，而不必像以前那样担心胶卷用完。在这项技术发明之前，每卷胶片只能拍摄36张照片，那就意味着每一次潜水要带好几部相机，要操作更多的设备。

闭路再呼吸器的使用是潜水的另一项高效的技术革新。之前的呼吸器气瓶中充满了压缩空气，潜水员在水下呼气时，气体以气泡的形式直接排出体外，从而浪费了其中的氧气。闭路再呼吸器使每一次呼吸得以循环，能清除气体中的二氧化碳，增加更多的氧气，使气体回流到潜水员的肺部。通过调节混合着氧气的气体，潜水员可以在更深的海水里待更长的时间。P0-3

我知道，你们将会发现这一版《科学探索者》生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会，你们将会完全沉浸到科学的世界中。《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！请让我梳理一下这套书的特色，尤其是其中对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，这一切都会激发学生的想象力和求知欲。

探究 探究是科学教育的灵魂，也是《科学探索者》的核心。从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集数据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。这些科学态度、解决问题的方式以及技能加在一起就是科学探究。

《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。探究在《科学探索者》中占有举足轻重的地位，因此我在本文后面附上一篇短文专门来介绍它的本质特点和核心问题。

最新科学内容 《科学探索者》的一个主要特色就是对于科学内容的深度呈现。像波、地球结构、天气和动植物等重要主题，均以系统的引人八胜的方式呈现出来，并通过生动有趣的例子介绍给学生。该套书会慢慢引导学生理解重要概念和原理，在提供给学生翔实有力的证据的同时，又让他们关注科学的核心概念。这不是被弱化的科学，而是为积极的探究型的学习者准备的科学。

启发性的图表、文字和图片 《科学探索者》的文字通过提出问题、设置困境、援引不合常理的事实以及列举学生感兴趣的例子来吸引学习者。这种文字引人人胜，能够促使学生积极地理解各种概念。每页均包含有启发性的图片和图表，这些图片和图表与文字内容息息相关，有助于学生全面理解内容。但是，这些图片和图表并非仅作装饰之用，它们还为学生提供了视觉学习的方式，有助于他们刘重要科学概念建立印象并形成理解。图解也具有类似的作用，很多图解要求学生解释图表，从而与概念互动。图表还让学生跟踪像水循环这样的过程，或观察微小的、肉眼看不见的粒子之间是如何互动的。简而言之，文字和图表相得益彰，能够让学生深刻理解科学内容。

鼓励动手和动脑活动 科学要求学生通过动手活动积极参与其中。《科学探索者》提供了丰富多彩的活动来帮助学生理解他们学习的知识。

“探索活动”设置于每章开头。这些简单的活动可帮助学生回忆他们已有的知识，或提供给他们数据，帮助他们更好地学习内容。例如，在一个探索活动中，让学生通过观察一个河流模型来做出各种推断。在另一个探索活动中，让学生玩弄各种乐器，从而了解声音是如何产生的。

“本章课题”让学生有机会长期、深入和全面地探究有趣的科学问题。在为期几周的时间里，学生建立和测试抗震模型，或制作喂鸟器以及观察和记录鸟类的行为。 “本章课题”让学生体验到了真正的科学是什么以及真正的科学家在做什么。

“生活实验室”和“技能实验室”需要一堂谋的时间。它们能够帮助学生训练各项探究技能，并进行实验。在一次实验中，学生得到了有关太阳黑子的数据，并被要求根据这些数据来绘制图表，然后推断未来30年中太阳黑子活动的高峰期。在另一次实验中，学生自己设计实验步骤，并确定学习无意义的音节是否比学习有意义的词汇更艰难。

“试一试”“技能训练”和“家庭活动”均是一些简单的活动，可让学生研究某个科学概念并向别人展示自己的研究成果。在一次活动中，要求学生在一个金属勺的末端系上细绳，并将细绳放置到他们的耳边，然后用不同的物体敲击勺子，从而研究产生的声音。

我很高兴在中国出版《科学探索者》。我知道，像美国学生一样，中国学生也将会发现这套书的趣味。更重要的是，中国学生将会从《科学探索者》中获益良多。祝你们好运！