新编苏教版《科学》教材“观测天气”单元内容特点与教学要点

教材编写组

摘要新编苏教版《科学》三年级下册的“观测天气”单元，是整套教材基于课程标准中“地球被一层大气圈包围着”这一学习内容，在中年段设置的一个主题单元，包含《测量气温》《云量和雨量》《风向和风力》《天气和气候》四课。为了更好地开展教学，我们需要从多个视角分析和把握这一主题单元的内容，包括从课程开发角度剖析和领会该单元的目的和意图，从教材编写角度厘清和认识其内容设计的特点，以及从教学执行角度明晰教学实施的要点，促进学生科学概念和科学素养的发展，深度经历知识从产生到发展再到实际运用的过程，创生属于自己的知识。

关键词 “观测天气”单元 科学概念 科学素养

中图分类号：G424文献标识码：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

新编苏教版《科学》三年级下册的“观测天气”单元，是整套教材基于课程标准中“地球被一层大气圈包围着”这一学习内容，在中年段设置的一个主题单元，包含《测量气温》《云量和雨量》《风向和风力》《天气和气候》四课。为了更好地开展教学，我们需要从多个视角分析和把握这一主题单元的内容，包括从课程开发角度剖析和领会该单元的目的和意图，从教材编写角度厘清和认识其内容设计的特点，以及从教学执行角度明晰教学实施的要点。

“观测天气”单元的旨趣

“观测天气”单元的主要学习内容，是借助工具观测气温、降雨量、风向和风力等气象要素，采用定量的方式描述天气与气候特征。但是，本单元的立意并不止于天气知识和观测技能的掌握，更重要的是促进学生科学概念和科学素养的发展。

首先，从学生科学概念的发展上看。在低年段指导学生观察并定性描述天气变化（二年级上册的《关心天气》）的基础上，中年段的“观测天气”单元重点指导学生对几种天气要素进行定量观测，从而发现这些气象要素的规律，为高年段引导学生探究风、云、雨、雪、露、霜等天气现象形成的原因（五年级上册的《水在自然界里的循环》）打下基础。利用气温、风向、风力、降水量、云量等可测量的量来描述天气，是学生对天气现象直观、具体的观察经验的重要跃迁。因此，本单元的设计旨在展现一个可以科学度量的“新世界”，引导学生以全新的视角去看待、发现原本习以为常的天气现象，提升认识。

其次，从学生科学素养的发展上看。小学科学课程总的目标是培养学生的科学素养。了解天气与气候的相关知识，学会观测天气的基本方法，树立正确的关于天气的观念，这都是现代社会公民所应具备的地球相关的科学素养的重要组成部分，对其能否有效参与诸如气候变暖等全球性议题的讨论具有决定性影响。因此，“观测天气”主题单元在设计上，除了教授學生必备的观察、测量天气要素的技能外，还营造了一个关心天气、讨论天气要素对人类生产生活产生的影响的情境，旨在引导学生关注天气与气候，树立保护大气环境、保护地球家园的正确观念。

“观测天气”单元内容设计的特点

从对天气现象的直观描述走向定量观测，难点不仅在于测量方法的掌握，还在于对这些可测量的量建立正确的认知。衡量学习的效果，不仅要看学生会不会使用工具测量气温、雨量、风向和风力等，还要看他们是否认识到测量的必要性，是否会分析与使用通过测量获得的数据，能否总结出天气变化的规律，以及能否运用所学到的知识解决人们生产和生活中的问题。

因此，本单元教材的编写不只是呈现关于天气与气候的若干科学知识，还鲜明地表现出天气知识从形成到运用的逻辑，构成一个由“问题链”驱动的连续性思考过程。这些问题具体包括：这个“量”指的是什么？为什么要知道这个“量”？怎样获知这个“量”？知道这个“量”可以做什么？这一“问题链”设计的用意在于引导学生深入思考观测天气的意义何在，深层建构关于“量”和“测量”的概念，深度经历知识从产生到发展再到实际运用的过程。

问题1：这个“量”指的是什么

气温、云量、雨量、风向、风力等都是可测量的量，虽然学生对这些名词并不陌生，但他们的认识却未必是建立在“量”的意义上。换句话说，天气的“量”并不是一个学生自然就明白的概念。正是基于这样的认识，教材十分重视对学生生活经验的调用，从学生已掌握的对天气现象的观察与描述入手，引出这些气象要素，并给出其操作性定义。如先呈现一组天空中云的照片，引导学生识别照片中云的多少，再指出“天空中云的多少叫作云量”。再如，先引导学生回忆天气预报是怎样描述风的，再引出“风吹来的方向叫作风向，风的强度叫作风力”。这样的做法将关于天气要素的日常概念与科学概念很好地连接起来，有利于学生从一开始就建立正确的认识。

问题2：为什么要知道这个“量”

测量，是用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。比如，通过测量气温获得准确的气温数据，用这些数据可以描述气温的状况及其变化情况。但是问题来了，日常生活中，人们一般不需要知道准确的气温，绝大多数时候只要知道大致的冷和热即可，那么准确地知道气温有什么意义？我们认为，这恰恰是学生认识上的一个障碍，若不破除，测量的意义就变成了“老师让我去测量”。为此，教材设计了一个问题——“知道准确的气温有什么用”，呈现了几个具体的事例供学生讨论，分别是气温降温到8℃，要添加毛衣了；夏天气温达到38℃，要及时补充水分；气温降到0℃以下，汽车要安装防滑链；为了节能，空调建议设定在26℃。通过讨论这些事例学生明白了，原来生活中有很多时候是需要知道准确的气温值的，这可以作为我们决策和行事的依据。于是，测量气温的意义就凸现出来了，正是有需求才要去测量天气要素。教材如此设计的意义是带领学生回到知识的源头上去，让学生经历知识产生的过程。

问题3：怎样获知这个“量”

要想获知某一个气象要素的量，就要去测量。对此，教材强调的是让学生知其然还要知其所以然。所谓“知其然”，就是要知道对于某一个气象要素，用什么工具测量，怎么测量。所有的量都是可以测量的，教材介绍了一些适合小学生掌握的经典又简单的测量方法。比如使用气温计测量气温，使用自制雨量器测量雨量，使用自制风向风力计测量风向和风力等。所谓“知其所以然”，就是让学生理解为什么可以这样测量。比如在云量的测量上，教材上展示给学生一种按照云遮挡天空的程度来估算云量的观测方法。如果把天空看成一个圆，把这个圆平均分成四份，可以按照云在天空中所占的面积来划分云量。这样的做法，与科学的方法在原理上是一致的，只是大大降低了难度，学生知其道理，晓其做法，能做到轻松上手。

问题4：知道这个“量”可以做什么

学生运用简单工具测量天气要素获得数据，表明他们已经掌握了测量的技能。这些数据还有什么用途呢？这个问题涉及测量的意义。教材从以下三个方面开发数据运用的场景，引导学生对测量如何影响生产生活产生深刻的认识。下面以《天气与气候》一课中所设计的“比较数据，分析两个地区的气候特点”这一活动来说明。首先是“判断”，若想知道两个地区中哪个地区比较炎热、哪个地区降水更多，没有数据是无法判断的，而有了全年气温和降水数据则一目了然。其次是“预测”。若想知道今年地区一降水量最多的月份可能是几月？地区二全年最高气温大约是多少摄氏度？通过观察两个地区气候特征的气温与降水数据统计图就可以做出预测。最后是“决策”。如果想知道分别在什么时候去两地比较合适，则可以通过分析两地的气候数据做出决定。

“观测天气”单元教学实施的要点

上述对“观测天气”单元旨趣及其内容设计特点的讨论，旨在提醒教师要充分认识本单元设计的立意是多元的，不要将教学的重点只是放在知识的简单传授和观测技能的操练上。由此出发，我们建议教师在教学中做到四个注重。

注重经验的调动与积累

观测天气，“观”是基础，“测”是方法。学生对天气是有观察经验的，缺的是测量观察的方法。反过来说，学生掌握了测量的方法后，重点还是要回到对天气现象的观察上去，引导学生运用这些观测数据拓展和丰富对天气现象的描述。

一方面，教师要充分调动学生已有的观察经验。如《测量气温》一课的教学中，教师要认识到学生在日常生活中对空气冷热会发生变化这一现象是有感知的。天气冷了，要穿上厚衣服；天气热了，衣服穿得就会变少。在天气冷热和衣物增减之间建立起来的这种联系，就是学生掌握气温概念的生活经验。但是，生活中对冷、热的描述还比较含糊，若要表示空气冷热的程度，就要用到气温这个量了。教学的时候，教师可以引导学生思考：为什么在天气预报里面，并没有用高或者是低来形容气温，而是用了具体的数值。引导学生将天气的冷、热与气温建立起联系。另一方面，教师要致力于从量的角度丰富学生的观察经验。比如在连续观测一周的天氣情况，记录气温、云量、雨量、风向、风力等各种数据后，引导学生根据记录表说一说一周内的天气有哪些变化。这时候学生动用的经验就不只是原先的直观经验，而是基于天气量的经验。

注重需求的激活与驱动

对天气的量进行测量，真正的动力来自获得这些量的内在需求。换句话说，只有学生真的想知道天气的量，才会去想办法测量。是他们自己的目的驱动着他们去做这件看起来有点难度并且略显枯燥的事情。

教学中，教师可以采用任务驱动的方式来激活学生测量天气要素的需求。例如《云量与雨量》一课的教学中，如何调动学生在课堂这个空间测量雨量的需求呢？教师不妨设计一个驱动性任务。在教室里设置地区一、地区二两处区域，通过自制的降水装置来降水，预设雨量不同。问学生：地区一的雨大，还是地区二的雨大？这个驱动性的问题，使学生测量雨量的活动具有了一个明确的目的——判断哪个地区的雨大。同理，在《风向和风力》一课的教学中，教师也可以设置两个地区，用电风扇来模拟两个地区的风。向学生提问：这两个地区，哪个地区的风力大？风向又是怎样的呢？要想回答这些问题，学生必须亲自测量。带着自制的风向风力计测量的过程就是解决问题的过程，拿到支持结论有利证据的测量数据成为“刚需”，使观测天气的活动产生了增值效应。

注重原理的探析与運用

“观测天气”涉及很多具体的观测方法的传授，对此，不能只是生硬地、机械地传授和操练方法，更重要的是引导学生尽可能地思考测量方法的原理是什么。

例如测量云量的方法，采用的是按照云遮挡天空的程度（面积）来估算云量的观测方法。教师要引导学生讨论这种方法为什么可行。在课堂教学中，有学生说“云把蓝天都遮蔽了，那就是很多云”“蓝天很多，所以云比较少”等，说明学生是理解这种方法的。但是，云高高在上，有时候比较分散，究竟遮挡了天空的多少，不太好判断。这时，教师可以借助课件，利用“动图”，将云都移动到一起，遮住了天空的多少便一目了然。这样的教法，既巩固了学生对测量云量的原理上的认识，又为下面介绍科学的观测方法作了很好的铺垫。再如测量雨量时，如果一上来就教学生做雨量器，学生虽然会做了，也会测量了，但是为什么可以这样测量呢？为什么要这么做呢？这些问题反倒没有思考，教学的效果就大打折扣了。对三年级学生来说，明白测量的原理比掌握技术更加重要，工具的使用不必苛求精确，反倒是要深究学生的思维，关注他们是否理解了这种测量方法。

注重加强知识的迁移与创生

对几个重要气象要素的测量，极大地丰富了学生对这些要素本身的认识。形象地说，这是一个隐藏的技能，现在被“解锁”了。当拥有了定量描述天气的技能后，学生看待身边世界的眼光也随之发生变化。教师要抓住这一契机，将这些技能用于学生的生活，为他们创造解决实际问题的机会。从这一意义上说，学生在运用知识的过程中创生了属于自己的知识。

例如在《风向和风力》一课的教学中，教师设计了这样的思考路径。首先讨论风对于我们的生活有哪些影响，学生提到风可以帮助帆船航行、风力发电，这是积极的一面，而龙卷风、台风则是消极的一面，是自然灾害，会对人们的生产、生活产生危害。接下来思考，现在知道了风向和风力又有什么用呢？学生通过讨论发现，知道了方向和风力可以让我们更好地利用风来做事情，也有可以更好地去应对和预防灾害的发生，减少损失。再如在《云量与雨量》一课教学中，教师为了引导学生认识降水强度标准的作用，设计了一个利用这个标准数一数一个月中本地小雨、中雨、大雨各有多少天的任务。这个任务激活了知识，引导学生将数据活化为讨论降水量对生活影响的关键因子，使得知识真正成为有用的本领。

（执笔：冯毅）