基于大概念理念的小学科学教学

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，你们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，风力也就越大。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