教材編寫組

摘要新編蘇教版《科學》三年級下冊的“觀測天氣”單元，是整套教材基于課程標準中“地球被一層大氣圈包圍著”這一學習內容，在中年段設置的一個主題單元，包含《測量氣溫》《云量和雨量》《風向和風力》《天氣和氣候》四課。為了更好地開展教學，我們需要從多個視角分析和把握這一主題單元的內容，包括從課程開發(fā)角度剖析和領會該單元的目的和意圖，從教材編寫角度厘清和認識其內容設計的特點，以及從教學執(zhí)行角度明晰教學實施的要點，促進學生科學概念和科學素養(yǎng)的發(fā)展，深度經歷知識從產生到發(fā)展再到實際運用的過程，創(chuàng)生屬于自己的知識。

關鍵詞 “觀測天氣”單元 科學概念 科學素養(yǎng)

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.011

The Content Characteristics and Teaching Points of“Observing the Weather”Unit in Science Textbook newly Compiled by Jiangsu Education Press

Textbook Compilation Team

Abstract： The "observing the weather" unit in the second volume of science of the third grade of Jiangsu Education Press is a topic unit set in the middle age based on the learning content of "the earth is surrounded by a layer of atmosphere" in the curriculum standard. It includes four courses： measuring temperature， cloudi？ ness and rainfall， wind direction and wind force， and weather and climate. In order to better carry out teaching， we need to analyze and grasp the content of this topic unit from multiple perspectives， including analyzing and understanding the purpose and intention of the unit from the perspective of curriculum development， clarifying and understanding the characteristics of its content design from the perspective of textbook compilation， and clar？ ifying the key points of teaching implementation from the perspective of teaching implementation， so as to pro？ mote the development of students’ scientific concepts and scientific literacy， The depth experiences the process of knowledge from generation to development and then to practical application， and creates its own knowledge.

Keywords： "observing the weather" unit； scientific concept； scientific literacy

新編蘇教版《科學》三年級下冊的“觀測天氣”單元，是整套教材基于課程標準中“地球被一層大氣圈包圍著”這一學習內容，在中年段設置的一個主題單元，包含《測量氣溫》《云量和雨量》《風向和風力》《天氣和氣候》四課。為了更好地開展教學，我們需要從多個視角分析和把握這一主題單元的內容，包括從課程開發(fā)角度剖析和領會該單元的目的和意圖，從教材編寫角度厘清和認識其內容設計的特點，以及從教學執(zhí)行角度明晰教學實施的要點。

“觀測天氣”單元的旨趣

“觀測天氣”單元的主要學習內容，是借助工具觀測氣溫、降雨量、風向和風力等氣象要素，采用定量的方式描述天氣與氣候特征。但是，本單元的立意并不止于天氣知識和觀測技能的掌握，更重要的是促進學生科學概念和科學素養(yǎng)的發(fā)展。

首先，從學生科學概念的發(fā)展上看。在低年段指導學生觀察并定性描述天氣變化（二年級上冊的《關心天氣》）的基礎上，中年段的“觀測天氣”單元重點指導學生對幾種天氣要素進行定量觀測，從而發(fā)現(xiàn)這些氣象要素的規(guī)律，為高年段引導學生探究風、云、雨、雪、露、霜等天氣現(xiàn)象形成的原因（五年級上冊的《水在自然界里的循環(huán)》）打下基礎。利用氣溫、風向、風力、降水量、云量等可測量的量來描述天氣，是學生對天氣現(xiàn)象直觀、具體的觀察經驗的重要躍遷。因此，本單元的設計旨在展現(xiàn)一個可以科學度量的“新世界”，引導學生以全新的視角去看待、發(fā)現(xiàn)原本習以為常的天氣現(xiàn)象，提升認識。

其次，從學生科學素養(yǎng)的發(fā)展上看。小學科學課程總的目標是培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。了解天氣與氣候的相關知識，學會觀測天氣的基本方法，樹立正確的關于天氣的觀念，這都是現(xiàn)代社會公民所應具備的地球相關的科學素養(yǎng)的重要組成部分，對其能否有效參與諸如氣候變暖等全球性議題的討論具有決定性影響。因此，“觀測天氣”主題單元在設計上，除了教授學生必備的觀察、測量天氣要素的技能外，還營造了一個關心天氣、討論天氣要素對人類生產生活產生的影響的情境，旨在引導學生關注天氣與氣候，樹立保護大氣環(huán)境、保護地球家園的正確觀念。

“觀測天氣”單元內容設計的特點

從對天氣現(xiàn)象的直觀描述走向定量觀測，難點不僅在于測量方法的掌握，還在于對這些可測量的量建立正確的認知。衡量學習的效果，不僅要看學生會不會使用工具測量氣溫、雨量、風向和風力等，還要看他們是否認識到測量的必要性，是否會分析與使用通過測量獲得的數(shù)據(jù)，能否總結出天氣變化的規(guī)律，以及能否運用所學到的知識解決人們生產和生活中的問題。

因此，本單元教材的編寫不只是呈現(xiàn)關于天氣與氣候的若干科學知識，還鮮明地表現(xiàn)出天氣知識從形成到運用的邏輯，構成一個由“問題鏈”驅動的連續(xù)性思考過程。這些問題具體包括：這個“量”指的是什么？為什么要知道這個“量”？怎樣獲知這個“量”？知道這個“量”可以做什么？這一“問題鏈”設計的用意在于引導學生深入思考觀測天氣的意義何在，深層建構關于“量”和“測量”的概念，深度經歷知識從產生到發(fā)展再到實際運用的過程。

問題1：這個“量”指的是什么

氣溫、云量、雨量、風向、風力等都是可測量的量，雖然學生對這些名詞并不陌生，但他們的認識卻未必是建立在“量”的意義上。換句話說，天氣的“量”并不是一個學生自然就明白的概念。正是基于這樣的認識，教材十分重視對學生生活經驗的調用，從學生已掌握的對天氣現(xiàn)象的觀察與描述入手，引出這些氣象要素，并給出其操作性定義。如先呈現(xiàn)一組天空中云的照片，引導學生識別照片中云的多少，再指出“天空中云的多少叫作云量”。再如，先引導學生回憶天氣預報是怎樣描述風的，再引出“風吹來的方向叫作風向，風的強度叫作風力”。這樣的做法將關于天氣要素的日常概念與科學概念很好地連接起來，有利于學生從一開始就建立正確的認識。

問題2：為什么要知道這個“量”

測量，是用數(shù)據(jù)來描述觀察到的現(xiàn)象，即對事物作出量化描述。比如，通過測量氣溫獲得準確的氣溫數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)可以描述氣溫的狀況及其變化情況。但是問題來了，日常生活中，人們一般不需要知道準確的氣溫，絕大多數(shù)時候只要知道大致的冷和熱即可，那么準確地知道氣溫有什么意義？我們認為，這恰恰是學生認識上的一個障礙，若不破除，測量的意義就變成了“老師讓我去測量”。為此，教材設計了一個問題——“知道準確的氣溫有什么用”，呈現(xiàn)了幾個具體的事例供學生討論，分別是氣溫降溫到8℃，要添加毛衣了；夏天氣溫達到38℃，要及時補充水分；氣溫降到0℃以下，汽車要安裝防滑鏈；為了節(jié)能，空調建議設定在26℃。通過討論這些事例學生明白了，原來生活中有很多時候是需要知道準確的氣溫值的，這可以作為我們決策和行事的依據(jù)。于是，測量氣溫的意義就凸現(xiàn)出來了，正是有需求才要去測量天氣要素。教材如此設計的意義是帶領學生回到知識的源頭上去，讓學生經歷知識產生的過程。

問題3：怎樣獲知這個“量”

要想獲知某一個氣象要素的量，就要去測量。對此，教材強調的是讓學生知其然還要知其所以然。所謂“知其然”，就是要知道對于某一個氣象要素，用什么工具測量，怎么測量。所有的量都是可以測量的，教材介紹了一些適合小學生掌握的經典又簡單的測量方法。比如使用氣溫計測量氣溫，使用自制雨量器測量雨量，使用自制風向風力計測量風向和風力等。所謂“知其所以然”，就是讓學生理解為什么可以這樣測量。比如在云量的測量上，教材上展示給學生一種按照云遮擋天空的程度來估算云量的觀測方法。如果把天空看成一個圓，把這個圓平均分成四份，可以按照云在天空中所占的面積來劃分云量。這樣的做法，與科學的方法在原理上是一致的，只是大大降低了難度，學生知其道理，曉其做法，能做到輕松上手。

問題4：知道這個“量”可以做什么

學生運用簡單工具測量天氣要素獲得數(shù)據(jù)，表明他們已經掌握了測量的技能。這些數(shù)據(jù)還有什么用途呢？這個問題涉及測量的意義。教材從以下三個方面開發(fā)數(shù)據(jù)運用的場景，引導學生對測量如何影響生產生活產生深刻的認識。下面以《天氣與氣候》一課中所設計的“比較數(shù)據(jù)，分析兩個地區(qū)的氣候特點”這一活動來說明。首先是“判斷”，若想知道兩個地區(qū)中哪個地區(qū)比較炎熱、哪個地區(qū)降水更多，沒有數(shù)據(jù)是無法判斷的，而有了全年氣溫和降水數(shù)據(jù)則一目了然。其次是“預測”。若想知道今年地區(qū)一降水量最多的月份可能是幾月？地區(qū)二全年最高氣溫大約是多少攝氏度？通過觀察兩個地區(qū)氣候特征的氣溫與降水數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖就可以做出預測。最后是“決策”。如果想知道分別在什么時候去兩地比較合適，則可以通過分析兩地的氣候數(shù)據(jù)做出決定。

“觀測天氣”單元教學實施的要點

上述對“觀測天氣”單元旨趣及其內容設計特點的討論，旨在提醒教師要充分認識本單元設計的立意是多元的，不要將教學的重點只是放在知識的簡單傳授和觀測技能的操練上。由此出發(fā)，我們建議教師在教學中做到四個注重。

注重經驗的調動與積累

觀測天氣，“觀”是基礎，“測”是方法。學生對天氣是有觀察經驗的，缺的是測量觀察的方法。反過來說，學生掌握了測量的方法后，重點還是要回到對天氣現(xiàn)象的觀察上去，引導學生運用這些觀測數(shù)據(jù)拓展和豐富對天氣現(xiàn)象的描述。

一方面，教師要充分調動學生已有的觀察經驗。如《測量氣溫》一課的教學中，教師要認識到學生在日常生活中對空氣冷熱會發(fā)生變化這一現(xiàn)象是有感知的。天氣冷了，要穿上厚衣服；天氣熱了，衣服穿得就會變少。在天氣冷熱和衣物增減之間建立起來的這種聯(lián)系，就是學生掌握氣溫概念的生活經驗。但是，生活中對冷、熱的描述還比較含糊，若要表示空氣冷熱的程度，就要用到氣溫這個量了。教學的時候，教師可以引導學生思考：為什么在天氣預報里面，并沒有用高或者是低來形容氣溫，而是用了具體的數(shù)值。引導學生將天氣的冷、熱與氣溫建立起聯(lián)系。另一方面，教師要致力于從量的角度豐富學生的觀察經驗。比如在連續(xù)觀測一周的天氣情況，記錄氣溫、云量、雨量、風向、風力等各種數(shù)據(jù)后，引導學生根據(jù)記錄表說一說一周內的天氣有哪些變化。這時候學生動用的經驗就不只是原先的直觀經驗，而是基于天氣量的經驗。

注重需求的激活與驅動

對天氣的量進行測量，真正的動力來自獲得這些量的內在需求。換句話說，只有學生真的想知道天氣的量，才會去想辦法測量。是他們自己的目的驅動著他們去做這件看起來有點難度并且略顯枯燥的事情。

教學中，教師可以采用任務驅動的方式來激活學生測量天氣要素的需求。例如《云量與雨量》一課的教學中，如何調動學生在課堂這個空間測量雨量的需求呢？教師不妨設計一個驅動性任務。在教室里設置地區(qū)一、地區(qū)二兩處區(qū)域，通過自制的降水裝置來降水，預設雨量不同。問學生：地區(qū)一的雨大，還是地區(qū)二的雨大？這個驅動性的問題，使學生測量雨量的活動具有了一個明確的目的——判斷哪個地區(qū)的雨大。同理，在《風向和風力》一課的教學中，教師也可以設置兩個地區(qū)，用電風扇來模擬兩個地區(qū)的風。向學生提問：這兩個地區(qū)，哪個地區(qū)的風力大？風向又是怎樣的呢？要想回答這些問題，學生必須親自測量。帶著自制的風向風力計測量的過程就是解決問題的過程，拿到支持結論有利證據(jù)的測量數(shù)據(jù)成為“剛需”，使觀測天氣的活動產生了增值效應。

注重原理的探析與運用

“觀測天氣”涉及很多具體的觀測方法的傳授，對此，不能只是生硬地、機械地傳授和操練方法，更重要的是引導學生盡可能地思考測量方法的原理是什么。

例如測量云量的方法，采用的是按照云遮擋天空的程度（面積）來估算云量的觀測方法。教師要引導學生討論這種方法為什么可行。在課堂教學中，有學生說“云把藍天都遮蔽了，那就是很多云”“藍天很多，所以云比較少”等，說明學生是理解這種方法的。但是，云高高在上，有時候比較分散，究竟遮擋了天空的多少，不太好判斷。這時，教師可以借助課件，利用“動圖”，將云都移動到一起，遮住了天空的多少便一目了然。這樣的教法，既鞏固了學生對測量云量的原理上的認識，又為下面介紹科學的觀測方法作了很好的鋪墊。再如測量雨量時，如果一上來就教學生做雨量器，學生雖然會做了，也會測量了，但是為什么可以這樣測量呢？為什么要這么做呢？這些問題反倒沒有思考，教學的效果就大打折扣了。對三年級學生來說，明白測量的原理比掌握技術更加重要，工具的使用不必苛求精確，反倒是要深究學生的思維，關注他們是否理解了這種測量方法。

注重加強知識的遷移與創(chuàng)生

對幾個重要氣象要素的測量，極大地豐富了學生對這些要素本身的認識。形象地說，這是一個隱藏的技能，現(xiàn)在被“解鎖”了。當擁有了定量描述天氣的技能后，學生看待身邊世界的眼光也隨之發(fā)生變化。教師要抓住這一契機，將這些技能用于學生的生活，為他們創(chuàng)造解決實際問題的機會。從這一意義上說，學生在運用知識的過程中創(chuàng)生了屬于自己的知識。

例如在《風向和風力》一課的教學中，教師設計了這樣的思考路徑。首先討論風對于我們的生活有哪些影響，學生提到風可以幫助帆船航行、風力發(fā)電，這是積極的一面，而龍卷風、臺風則是消極的一面，是自然災害，會對人們的生產、生活產生危害。接下來思考，現(xiàn)在知道了風向和風力又有什么用呢？學生通過討論發(fā)現(xiàn)，知道了方向和風力可以讓我們更好地利用風來做事情，也有可以更好地去應對和預防災害的發(fā)生，減少損失。再如在《云量與雨量》一課教學中，教師為了引導學生認識降水強度標準的作用，設計了一個利用這個標準數(shù)一數(shù)一個月中本地小雨、中雨、大雨各有多少天的任務。這個任務激活了知識，引導學生將數(shù)據(jù)活化為討論降水量對生活影響的關鍵因子，使得知識真正成為有用的本領。

（執(zhí)筆：馮毅）