教材編寫組

摘要新編蘇教版《科學(xué)》三年級下冊的“觀測天氣”單元，是整套教材基于課程標(biāo)準(zhǔn)中“地球被一層大氣圈包圍著”這一學(xué)習(xí)內(nèi)容，在中年段設(shè)置的一個主題單元，包含《測量氣溫》《云量和雨量》《風(fēng)向和風(fēng)力》《天氣和氣候》四課。為了更好地開展教學(xué)，我們需要從多個視角分析和把握這一主題單元的內(nèi)容，包括從課程開發(fā)角度剖析和領(lǐng)會該單元的目的和意圖，從教材編寫角度厘清和認(rèn)識其內(nèi)容設(shè)計的特點，以及從教學(xué)執(zhí)行角度明晰教學(xué)實施的要點，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念和科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展，深度經(jīng)歷知識從產(chǎn)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(guān)鍵詞 “觀測天氣”單元 科學(xué)概念 科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)》三年級下冊的“觀測天氣”單元，是整套教材基于課程標(biāo)準(zhǔn)中“地球被一層大氣圈包圍著”這一學(xué)習(xí)內(nèi)容，在中年段設(shè)置的一個主題單元，包含《測量氣溫》《云量和雨量》《風(fēng)向和風(fēng)力》《天氣和氣候》四課。為了更好地開展教學(xué)，我們需要從多個視角分析和把握這一主題單元的內(nèi)容，包括從課程開發(fā)角度剖析和領(lǐng)會該單元的目的和意圖，從教材編寫角度厘清和認(rèn)識其內(nèi)容設(shè)計的特點，以及從教學(xué)執(zhí)行角度明晰教學(xué)實施的要點。

“觀測天氣”單元的旨趣

“觀測天氣”單元的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，是借助工具觀測氣溫、降雨量、風(fēng)向和風(fēng)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(jìn)學(xué)生科學(xué)概念和科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

首先，從學(xué)生科學(xué)概念的發(fā)展上看。在低年段指導(dǎo)學(xué)生觀察并定性描述天氣變化（二年級上冊的《關(guān)心天氣》）的基礎(chǔ)上，中年段的“觀測天氣”單元重點指導(dǎo)學(xué)生對幾種天氣要素進(jìn)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(dǎo)學(xué)生探究風(fēng)、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(chǔ)。利用氣溫、風(fēng)向、風(fēng)力、降水量、云量等可測量的量來描述天氣，是學(xué)生對天氣現(xiàn)象直觀、具體的觀察經(jīng)驗的重要躍遷。因此，本單元的設(shè)計旨在展現(xiàn)一個可以科學(xué)度量的“新世界”，引導(dǎo)學(xué)生以全新的視角去看待、發(fā)現(xiàn)原本習(xí)以為常的天氣現(xiàn)象，提升認(rèn)識。

其次，從學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展上看。小學(xué)科學(xué)課程總的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。了解天氣與氣候的相關(guān)知識，學(xué)會觀測天氣的基本方法，樹立正確的關(guān)于天氣的觀念，這都是現(xiàn)代社會公民所應(yīng)具備的地球相關(guān)的科學(xué)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(shè)計上，除了教授學(xué)生必備的觀察、測量天氣要素的技能外，還營造了一個關(guān)心天氣、討論天氣要素對人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生的影響的情境，旨在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注天氣與氣候，樹立保護(hù)大氣環(huán)境、保護(hù)地球家園的正確觀念。

“觀測天氣”單元內(nèi)容設(shè)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(rèn)知。衡量學(xué)習(xí)的效果，不僅要看學(xué)生會不會使用工具測量氣溫、雨量、風(fēng)向和風(fēng)力等，還要看他們是否認(rèn)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(jié)出天氣變化的規(guī)律，以及能否運用所學(xué)到的知識解決人們生產(chǎn)和生活中的問題。

因此，本單元教材的編寫不只是呈現(xiàn)關(guān)于天氣與氣候的若干科學(xué)知識，還鮮明地表現(xiàn)出天氣知識從形成到運用的邏輯，構(gòu)成一個由“問題鏈”驅(qū)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(shè)計的用意在于引導(dǎo)學(xué)生深入思考觀測天氣的意義何在，深層建構(gòu)關(guān)于“量”和“測量”的概念，深度經(jīng)歷知識從產(chǎn)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(fēng)向、風(fēng)力等都是可測量的量，雖然學(xué)生對這些名詞并不陌生，但他們的認(rèn)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(xué)生自然就明白的概念。正是基于這樣的認(rèn)識，教材十分重視對學(xué)生生活經(jīng)驗的調(diào)用，從學(xué)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(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生回憶天氣預(yù)報是怎樣描述風(fēng)的，再引出“風(fēng)吹來的方向叫作風(fēng)向，風(fēng)的強度叫作風(fēng)力”。這樣的做法將關(guān)于天氣要素的日常概念與科學(xué)概念很好地連接起來，有利于學(xué)生從一開始就建立正確的認(rèn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確地知道氣溫有什么意義？我們認(rèn)為，這恰恰是學(xué)生認(rèn)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(shè)計了一個問題——“知道準(zhǔn)確的氣溫有什么用”，呈現(xiàn)了幾個具體的事例供學(xué)生討論，分別是氣溫降溫到8℃，要添加毛衣了；夏天氣溫達(dá)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(diào)建議設(shè)定在26℃。通過討論這些事例學(xué)生明白了，原來生活中有很多時候是需要知道準(zhǔn)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(shè)計的意義是帶領(lǐng)學(xué)生回到知識的源頭上去，讓學(xué)生經(jīng)歷知識產(chǎn)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(diào)的是讓學(xué)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(xué)生掌握的經(jīng)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(fēng)向風(fēng)力計測量風(fēng)向和風(fēng)力等。所謂“知其所以然”，就是讓學(xué)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(xué)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(xué)的方法在原理上是一致的，只是大大降低了難度，學(xué)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(xué)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(jīng)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(dǎo)學(xué)生對測量如何影響生產(chǎn)生活產(chǎn)生深刻的認(rèn)識。下面以《天氣與氣候》一課中所設(shè)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?dāng)?shù)據(jù)則一目了然。其次是“預(yù)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?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計圖就可以做出預(yù)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(xué)實施的要點

上述對“觀測天氣”單元旨趣及其內(nèi)容設(shè)計特點的討論，旨在提醒教師要充分認(rèn)識本單元設(shè)計的立意是多元的，不要將教學(xué)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(xué)中做到四個注重。

注重經(jīng)驗的調(diào)動與積累

觀測天氣，“觀”是基礎(chǔ)，“測”是方法。學(xué)生對天氣是有觀察經(jīng)驗的，缺的是測量觀察的方法。反過來說，學(xué)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(dǎo)學(xué)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(diào)動學(xué)生已有的觀察經(jīng)驗。如《測量氣溫》一課的教學(xué)中，教師要認(rèn)識到學(xué)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(xué)生掌握氣溫概念的生活經(jīng)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(xué)的時候，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么在天氣預(yù)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(dǎo)學(xué)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(xué)生的觀察經(jīng)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(fēng)向、風(fēng)力等各種數(shù)據(jù)后，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)記錄表說一說一周內(nèi)的天氣有哪些變化。這時候?qū)W生動用的經(jīng)驗就不只是原先的直觀經(jīng)驗，而是基于天氣量的經(jīng)驗。

注重需求的激活與驅(qū)動

對天氣的量進(jìn)行測量，真正的動力來自獲得這些量的內(nèi)在需求。換句話說，只有學(xué)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(qū)動著他們?nèi)プ鲞@件看起來有點難度并且略顯枯燥的事情。

教學(xué)中，教師可以采用任務(wù)驅(qū)動的方式來激活學(xué)生測量天氣要素的需求。例如《云量與雨量》一課的教學(xué)中，如何調(diào)動學(xué)生在課堂這個空間測量雨量的需求呢？教師不妨設(shè)計一個驅(qū)動性任務(wù)。在教室里設(shè)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(yù)設(shè)雨量不同。問學(xué)生：地區(qū)一的雨大，還是地區(qū)二的雨大？這個驅(qū)動性的問題，使學(xué)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(fēng)向和風(fēng)力》一課的教學(xué)中，教師也可以設(shè)置兩個地區(qū)，用電風(fēng)扇來模擬兩個地區(qū)的風(fēng)。向?qū)W生提問：這兩個地區(qū)，哪個地區(qū)的風(fēng)力大？風(fēng)向又是怎樣的呢？要想回答這些問題，學(xué)生必須親自測量。帶著自制的風(fēng)向風(fēng)力計測量的過程就是解決問題的過程，拿到支持結(jié)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(chǎn)生了增值效應(yīng)。

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(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生討論這種方法為什么可行。在課堂教學(xué)中，有學(xué)生說“云把藍(lán)天都遮蔽了，那就是很多云”“藍(lán)天很多，所以云比較少”等，說明學(xué)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(xué)生對測量云量的原理上的認(rèn)識，又為下面介紹科學(xué)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(xué)生做雨量器，學(xué)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(xué)的效果就大打折扣了。對三年級學(xué)生來說，明白測量的原理比掌握技術(shù)更加重要，工具的使用不必苛求精確，反倒是要深究學(xué)生的思維，關(guān)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(xué)生對這些要素本身的認(rèn)識。形象地說，這是一個隱藏的技能，現(xiàn)在被“解鎖”了。當(dāng)擁有了定量描述天氣的技能后，學(xué)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(xué)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(xué)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(fēng)向和風(fēng)力》一課的教學(xué)中，教師設(shè)計了這樣的思考路徑。首先討論風(fēng)對于我們的生活有哪些影響，學(xué)生提到風(fēng)可以幫助帆船航行、風(fēng)力發(fā)電，這是積極的一面，而龍卷風(fēng)、臺風(fēng)則是消極的一面，是自然災(zāi)害，會對人們的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生危害。接下來思考，現(xiàn)在知道了風(fēng)向和風(fēng)力又有什么用呢？學(xué)生通過討論發(fā)現(xiàn)，知道了方向和風(fēng)力可以讓我們更好地利用風(fēng)來做事情，也有可以更好地去應(yīng)對和預(yù)防災(zāi)害的發(fā)生，減少損失。再如在《云量與雨量》一課教學(xué)中，教師為了引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識降水強度標(biāo)準(zhǔn)的作用，設(shè)計了一個利用這個標(biāo)準(zhǔn)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(wù)。這個任務(wù)激活了知識，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)活化為討論降水量對生活影響的關(guān)鍵因子，使得知識真正成為有用的本領(lǐng)。

（執(zhí)筆：馮毅）