基于大概念理念的小学科学教学——以“风向和风力”为例

文| 宣立芬

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。

图1 本节教学内容概念体系

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。）

图2 校园红旗示意图

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，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。