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基于大概念理念的小学科学教学

2024-06-11宣立芬

新课程·上旬 2024年8期
关键词:风向标风向风力

作者简介:宣立芬(1979—),女,汉族,山东冠县人,本科,一级教师,研究方向:小学科学教育教学。

一、背景分析

大概念教学法在小学科学教学中的应用,旨在让学生通过对学科核心概念的深入理解,实现知识的系统化、整体化。根据《义务教育小学科学课程标准(2022年版)》的要求,小学科学教学应“遵循‘少而精原则,聚焦学科核心概念,精选与每个核心概念相关的学习内容”。在本节课的教学实践中,教师需围绕气象学的核心概念,如气压、温度、湿度等,引导学生理解风的形成原理和特性,帮助学生构建关于天气和气候的整体认识,促进其综合运用所学知识解释现象并解决问题。

二、教材分析

(一)教学内容分析

“风向和风力”是青岛版小学科学四年级上册“天气与气候”第二课时的重要内容,集中探究天气现象中的风向和风力。教材从活动准备开始就主张激发学生的好奇心。“怎样描述风的大小呢”这一问题引领学生从气温的描述转向理解更为复杂的风向、风力,建立对天气多元化描述的认知框架。教学内容的核心部分,分为观测、探索和实践三大环节:(1)“我们来观测风”的环节,通过实地观测的方式,让学生在自然环境中体验风的方向变化。(2)“怎样知道风力的大小呢”部分引入了科学仪器——风速仪,让学生了解风力测量有其科学的量化标准。(3)“自制风向标”的活动让学生使用不同材料制作风向标,将抽象的风向概念转化为具体的物理实体。

(二)大概念界定

大概念的一般模型架构能够帮助学生从宏观上把握学科知识,理解知识之间的内在联系。该模型架构通常包括核心概念、上位概念和下位概念三个层级。核心概念是学科内最基本、最核心的知识点,即理解该学科的基石;上位概念则提供了更宽广的视角,是对核心概念的扩展和深化;下位概念则更为具体,是核心概念的具体实例或是对其的具体应用。对于本节而言,教学内容的核心概念为“风”,上位概念是“气象学”,下位概念则包括“风向”和“风力”。具体概念体系可见图1。

三、学情分析

四年级学生在日常生活中观察过晴天、阴天等天气状况,基本了解天气与日常生活之间的联系,可以初步使用符号描述天气情况变化。同时,学生处于中年级向高年级迈进的阶段,具备一定的自主学习能力,但学习主动性不足、耐心有限,仍需教师加强引导。因年纪尚小,学生对天气与气候的认识较为浅显,对于准确测量、科学实验的具体方法所知甚少,因此在天气与气候这一类需要长久观测的项目恒心不足,需要教师给予及时的关心与鼓励。

四、教学目标

1.科学观念:能够全面理解风的概念,包括风的形成、风向和风力的定义及其重要性,解释风在不同环境中的作用,以及风与天气、气候的关联。

2.科学思维:能够运用观察、分类、比较和推理等科学方法,分析风的特性。

3.探究实践:能够设计并执行关于风向、风力的科学实验,包括使用风向标和风速仪等工具进行观测。

4.态度责任:养成对科学探究的积极态度,对学习新知识和技能保持好奇心。在科学实践中秉持诚实、公正的道德原则,理解气象观测技术对社会和环境的意义。

五、教学准备

指南针、视频播放设备、教学视频(关于风向、风力和风速的基础知识)、纸巾、制作风向标的材料(包括纸板、吸管、针和纸片)、风速计(用于演示)、《风级歌》相关资料、纸笔(用于记录观测数据)、自制风向标(学生用于实际观测的工具)。

六、教学过程

(一)趣味导入,整体感知

师:同学们,回想一下,上节课我们学习了气温的测量。今天,我们来探讨一个新的主题。你们觉得风是怎样的?请分享你们的想法。

生1:风可以让树叶摇摆,在夏天给人们带来凉爽。

生2:风可以帮助风车转动,还可以让我们的风筝飞得更高。

师:非常好,大家对风都有直观的感受。那么,天气预报里是如何描述风的呢?让我们看一段视频。

(教师播放精选的天气预报视频片段,其中详细描述风的方向和强度:今天下午将有东北风逐渐转为西南风,风力预计达3到4级。)

生:视频里说到了东北风转西南风,还有风力3级到4级。

师:很好,你們注意到了风的两个重要特征:风向和风力。那么,风向和风力到底指的是什么呢?这是我们今天要一起探究的问题。

(板书课题:风向和风力)

(设计意图:本环节通过师生互动和实际的天气预报视频,旨在激发学生对“风”这一主题的兴趣和探究欲望。视频提供了生动的学习材料,帮助学生从日常生活的经验出发,自然过渡到对风向和风力这两个科学概念的理解。)

(二)实验探究,感受风向

师:现在我们去校园里去观测风向。首先,让我们明确校园的东南西北方向。你们知道怎么判断方向吗?

生:可以用指南针来判断。

师:非常好!现在我们知道了方向,让我们找一些物体来帮助我们观测风向。

(教师带领学生到校园里,指出各个方向,并观察校园内飘动的物体,如树叶、旗帜等。)

师:请观察这面红旗,它是朝哪个方向飘动的?

(教师展示如图2的红旗示意图。)

生:红旗朝东飘,所以风应该是从西边吹来的。

师:很好,风向通常是指风从哪个方向吹来的。现在让我们回到教室一起玩一个小游戏——吹纸巾游戏。请大家手持纸巾,看看它们在风中是如何飘动的,以此来判断风是从哪个方向吹来的。

(学生参与游戏,观察并讨论纸巾的飘动方向。)

师:通过这个游戏,我们可以更直观地感受到风的方向。风向的观察不仅是科学探究,还是一种有趣的活动。

(设计意图:本环节通过“实地观测+互动游戏”的方式,让学生亲身体验风的方向,深化其对风向概念的理解。通过直接观察校园内的飘动物体,学生能够将理论知识与实际现象结合起来,加深对风向的理解,从而对风向的认识更为深刻、直观。)

(三)风级精讲,认识风力

师:同学们,我们知道了如何观测风向,现在让我们来认识一下风力。你们知道风力是怎么定义的吗?

生:风力是不是和风的强度有关?

师:是的,风力确实是指风的强度,它与风的速度直接相关。风速越大,風力也就越大。那么,我们通常用什么来表示风力的大小呢?

生:是不是用风级来表示?

师:对!风力的大小通常用“风级”来表示。但风级是怎样划分的呢?我们来看一段视频了解一下。

(教师播放介绍风级划分的视频,视频详细解释了不同风级的特征。)

师:视频里提到了不同风级的特点。了解风力对于我们理解天气非常重要。那么,气象观测站是用什么工具来观测风力的呢?

生:是用风速计吗?

师:是的,风速计可以准确测量风速,从而判断风力。但如果没有风速计,我们该怎么办呢?

(学生思考其他观测风力的方法。)

师:我们可以通过生动的风级歌来帮助我们判断风力。让我们一起学习《风级歌》,看看如何用它来估计风力。

(设计意图:本环节旨在帮助学生深入理解风力的概念及其与风速的关系,并学习风级的划分方法。视频资料主要提供直观的学习材料,帮助学生理解风速与风力的关系,并将这些知识应用于日常生活中。)

(四)合作实验,拓展知识

师:我们来做一个实验,小组合作制作风向标。首先,我们需要了解风向标是什么,它是怎样工作的。让我们先观看一个视频,了解如何制作和使用风向标。

教师播放教学视频,展示风向标的制作过程和使用方法。

师:我们可以使用简单的材料,如纸板、吸管、针和纸片来制作。现在,每个小组将收到这些材料,并开始制作自己的风向标。

(学生分组制作风向标。)

师:在制作过程中,你们有没有注意到风向标的哪些设计细节对测量风向特别重要呢?

生:我注意到风向标的箭头和尾部需要平衡,这样才能准确指示风的方向。

师:非常好!确保风向标的平衡非常重要。接下来,我们将把制作好的风向标带到户外,进行实际的风向观测。在进行观测时,我们还有什么需要注意的吗?

生:我们需要确保风向标放在开阔地,远离建筑物和树木,这样观测才不会受到阻碍。

师:正确!在开阔地方观测可以避免周围环境对风向的干扰。现在,让我们一起到户外进行观测吧!

(学生将风向标放在适当的位置,进行风向观测,教师提供指导。)

(设计意图:本环节通过小组合作和实践活动,旨在加深学生对风向标制作和使用的理解。通过亲手制作和实际使用风向标,学生不仅可以将理论知识应用于实践,还能认识到团队合作的重要性。)

(五)复习回顾,提高延伸

师:我们已经学习了关于风的很多知识。让我们来回顾一下。首先,风是由什么造成的?

生:风是由气压差引起的空气流动。

师:非常好!我们还学习了怎样测量风向和风力。现在,我们来讨论一下极端天气。你们知道什么是极端天气吗?

生:像台风、龙卷风这样的强烈天气现象。

师:正确。极端天气事件通常伴随着强风。我们为什么需要了解这些极端天气现象呢?

生:了解极端天气可以帮助我们更好地预防和应对这些天气带来的影响。

师:很好。接下来,我们将使用热水和冷水来模拟温差,并观察产生的“风”。

(教师演示实验,将热水和冷水的容器放置在一起,并使用烟雾或轻纱来展示空气流动的效果。)

师:最后我想给大家布置一个小任务。请利用你们自制的风向标,连续观测并记录一周的风向。

(设计意图:本环节旨在通过复习和拓展知识,加深学生对风及其在气象学中作用的理解。通过讨论极端天气和气象预测,学生能够将课堂所学与实际情况联系起来,深化气象学重要性的认识。)

七、教学总结

在本次教学过程中,以“风”作为大概念的核心,从风的形成、风向和风力的测量,到风在极端天气中的作用,我成功地将这一概念渗透到教学环节的各个方面。通过师生互动、视频教学、实验制作和户外观测等多样化的教学方法,学生不仅理解了风这一自然现象,还学会了如何观测和记录风的变化。在基于大概念理念的小学科学教学中,教师应以学生的实际经验和兴趣为起点,引导其主动发现、勤于探索、勤加思考,使学习过程自然而有意义。

(作者单位:冠县武训实验小学)

编辑:张俐丽

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