基于氣象探秘的小學科學教學實踐研究

作者簡介：黃德俊（1978—），男，江蘇省南京信息工程大學附屬實驗小學。

《義務教育課程方案（2022年版）》明確提出，要加強實踐活動與跨學科融合，提升學生解決真實問題的綜合能力。《氣象高質量發展綱要（2022一2035年）》指出，要加強氣象跨學科人才培養，促進氣象基礎學科與應用學科交叉融合。上述文件為小學科學課程與“氣象+”主題的深度融合提供了方向，推動科學教育從課堂走向生活、從單一學科走向跨學科融合。

一、課本“天機”初探：小學科學教材中的氣象啟蒙

（一）氣象主題在小學科學教材中的分布與定位

氣象知識系統融入小學科學教材是生活化科學教育理念的重要體現。蘇教版小學科學教材自三年級起便系統化引入氣象內容，并在后續年級持續深化。例如，三年級下冊第五單元“觀測天氣”第18課“風向和風力”幫助學生理解風的成因；五年級上冊第四單元“水在自然界的循環”闡釋水循環現象。教材設置任務引導學生記錄天氣狀況，建立對氣象的感知，為后續開展項目化探究和工程類設計提供穩定的知識梯度和學段支撐[1]

（二）氣象知識呈現方式的教學價值再認識

小學科學教材不僅提供知識引導，還通過多樣的活動形式激發學生主動探索氣象現象的自主意識。在“觀測天氣”單元中，教材附有“天氣記錄表”，鼓勵學生連續記錄天氣、氣溫等信息，并布置“連續記錄一周的天氣情況”的任務。這可以看作數據收集與時間序列分析的基礎訓練。其中，在“風向和風力”一課中，教材安排了“制作風向袋”的實踐任務，要求學生“測量一天中三個時刻的風向和風力，記錄數據”。在“水在自然界的循環”單元中，教材設有“模擬大自然中的水循環”實驗活動，提升學生對水循環的認識。上述活動引導學生在真實情境中收集數據、歸納規律、提出假設，認識工程任務原型的基本要素，為后續結構化設計與系統解決問題打下基礎。

（三）轉化“課本現象”為工程實踐議題

教材內容的深層價值不僅在于傳授知識，更在于激發學生在現實生活與工程問題中應用所學知識的動力。教師可圍繞“觀測天氣”單元設計“簡易天氣播報系統”項目，指導學生制作簡易雨量器、風向袋、溫度計等觀測工具，建立校園氣象觀測角。學生分組記錄一周天氣情況，模擬播報本校未來天氣趨勢，并分析數據偏差成因。在實踐過程中，學生需要制訂方案、協作實施、記錄反饋、優化設計，全面融入“發現一設計一執行一評估”的基本工程思維邏輯，讓靜態的教材知識在實踐中獲得動態生成的價值。

“氣象+”主題研學：讓天氣成為孩子的工程項目

（一）主題聚焦：構建“生活中來、實踐中做”的氣象研學項目群

“氣象 + 工程”項目的生命力在于貼近生活、服務生活，引導學生以工程思維回應現實需求。教師可結合教材內容設計“簡易雨量站”“可旋轉風向儀”“校園氣象角”等項目任務。“觀測天氣”單元中的“連續記錄一周的天氣情況”等任務拓展為“建立校園氣象角”，學生分工記錄并布置播報區。“水在自然界的循環”單元鼓勵學生探討“天上的水為什么總也降不完”，教師可據此開發“校園濕度監測”微項目。“風向和風力”一課中，教材安排了“制作風向袋”的活動，教師可引導學生嘗試制作方向可調、穩定性更強的旋轉風向袋，使項目成為工程思維訓練與跨學科融合的載體[2]。

（二）學段分層：“階梯式”氣象任務的漸進式設計思路

由于學生的認知水平與動手能力等方面存在差異，研學任務需依據“學段螺旋發展”的原則逐層推進。教師可依據教材安排與學生的認知發展規律，構建“觀察一制作一應用”三階梯任務系統。低段學生可開展撰寫“天氣日記”等觀察記錄任務；中段學生可設計水循環模型與濕度監測工具；高段任務則融入綜合數據與表達能力訓練，教師可組織學生繪制氣象折線圖，編寫播報稿并模擬演練天氣播報。像這樣的梯度設計能兼顧學生能力差異，確保項目適切性與挑戰性的平衡。

（三）項目實施流程：從“天氣變化”到“氣象工程”建構

小學科學教學要讓學生在“做中學”，構建結構化的工程實踐體系。結合課程內容與實踐探索，教師可總結出適用于小學階段的“五步建構法”：明確問題、提出假設、設計方案、實施與記錄、評估與展示。例如，在“觀測天氣”單元中，教師可引導學生探討天氣預測過程，提示“氣象部門通過觀測設備收集氣象信息并進行分析預測”。據此，學生首先明確任務主題“校園天氣預測”，提出“是否可用簡易工具預測天氣”的假設；其次設計溫度計、風向袋等工具，記錄一周天氣數據并預測變化趨勢；最后撰寫播報稿并進行播報，實現從認知到應用、從理論到實踐的閉環轉化。

三、工程思維驅動下的課堂轉型：學生成為“小氣象工程師”

（一）工程思維目標下的教學結構再造

工程思維的培養不僅是教學內容的拓展，更是教學結構與任務流程的系統重構。教師應結合“識別問題一方案設計一協作實施一評估反饋”四維目標，重構以氣象現象為引導的教學結構。例如，在“風向和風力”一課中，教師可引導學生動手制作風車，觀察風能的作用。在此基礎上，教師可組織學生開展“風車改進”活動，分組探索不同葉片材料、角度設計等因素與風能轉換效率之間的關系。學生通過觀察風車旋轉速度、調整方案、記錄改進過程，完成一次小型工程實踐，融合課程核心知識點，經歷完整的工程任務流程。

（二）從實驗走向設計：教學任務由“觀察”轉向“建構”

傳統觀察性實驗需向創造性設計類任務轉化，以全面激活學生的工程思維潛能。例如，在“風向和風力”一課中，學生按照教材指導完成風向袋的基本制作后，教師可進一步提出“如何讓風向袋更靈敏？如何避免它在強風下被吹飛？”等問題，引導學生嘗試更換布料、調整袋口直徑、加強桿體固定等方法。通過在不同天氣條件下的測試并比對數據，學生可以實現從“操作性模仿”到“方案改進”的建構進階。這一過程能增強學生的問題意識，提升其動手能力與結構優化能力，從而實現教學從“演示實驗”向“結構建構”的有機躍遷。

（三）工具使用與數據素養的同步提升路徑

“工具 + 數據”組合是工程思維具體化、可視化的操作基礎，也是科學素養培養的重要落腳點。小學科學教材強調觀察與數據記錄的重要性。例如，在“觀測天氣”單元中，指導學生“用溫度計每天記錄氣溫變化”，并指出“氣象工作者根據氣溫、降水量、風速等數據制作天氣預報”；在“水在自然界的循環”單元中，引導學生“用量筒比較水蒸發的快慢”。據此，教師可組織學生利用柱狀圖、折線圖等數學工具呈現數據。學生在數據記錄、分析與預測的過程中，能逐步建立數據思維，理解模型與現象間的對應關系，形成“用數據說話”的科學思維。

四、課外延展與校本融合：“氣象 + 校園”的跨學科融合機制

（一）“科技 + 勞動教育”推動氣象觀測站進校園

將科學探究融入校園日常勞動，既是能力訓練，也是責任意識培養。教師可建設“校園氣象站”，模擬天氣觀測過程，并安排學生輪流擔任“氣象播報員”。學生需記錄溫度、風力、降雨量等內容，填寫天氣記錄表，通過校園廣播站進行氣象播報，同時負責對風向袋、溫度計等工具進行保養與改良。在這一過程中，學生不僅能掌握氣象知識，還能提升責任感、表達能力和工程思維，從而實現“雙線育人”目標，推動科學學習真正走出課堂、融入生活。

（二）語數英美術協同的課程整合創新實踐

小學科學教學應突破學科邊界，構建跨學科聯動機制，促進學生多維度理解與表達。例如，在“觀測天氣”單元中，教材要求學生“用表格記錄每天的天氣”，教師可將其拓展為數學課中的折線圖繪制活動。在“水在自然界的循環”單元中，學生撰寫蒸發實驗報告的任務可與語文課中的“觀察日記”寫作任務融合。在“天氣預報”活動中，學生可用英語介紹天氣，如“It iscloudy today.”“Thetemperatureisdropping.”等。美術課則可引導學生設計“風向袋圖紙”或制作氣象海報。上述課程聯動能實現“以項目為軸心、以學科為支點”的教學生態創新[3]

（三）家校社協同育人機制的探索

氣象教育的生命力在于打破課堂邊界，拓展學生探究的廣度與真實感。教師應聯系生活開展觀察活動。例如，可建議三年級學生課后觀察天氣變化，引導四年級學生與家長一起記錄并分析水蒸發過程。教師可借此構建“家校社三位一體”協同育人路徑，定期布置“親子氣象日志”任務，家長與孩子共同記錄每日氣溫、天氣現象，并完成一周天氣變化分析；開設“家庭氣象站”，鼓勵家庭自制風向袋、溫度計，并打卡分享；聯合氣象局打造實踐基地，開展“我當小小氣象員”活動，讓學生實地參觀真實設備，模擬天氣播報，形成“課堂學一家庭做一社會用”的實踐框架。

五、實踐反思與優化：重構氣象教學的評價與反饋機制

（一）項目型學習下的過程性評價機制建設

評價應服務于學習過程的改進，而非僅作為結果判斷。過程性評價是項目式學習的核心支撐。例如，在“觀測天氣”單元中，教師可建議學生整理和分享連續幾天記錄的天氣情況，基于此類過程性任務，構建以“項目日志 + 師生互評+成果展示”為核心的多元評價機制。學生在完成“天氣觀測”“風車制作”等項目時，填寫“工程日志”，記錄問題提出、方案設計、調整優化等過程。教師定期給出階段性評價意見，并組織小組互評與成果匯報，關注學生的思維過程、合作態度與技術改進能力。同時，“天氣播報練習”與“天氣數據記錄”等環節可為成果展示與綜合評價提供實例支撐，促進學生在實踐中實現持續成長與自我優化。

（二）教師專業能力的再提升路徑

教師作為“氣象 + 工程”教學的引路人，其專業能力直接影響課程實踐的深度與質量。學校可組織教師參與“工程思維教學策略工作坊”和“跨學科課程開發訓練營”，圍繞課程融合設計、工具使用指導、學生工程思維培養等主題開展校本研修。教師應結合具體教材案例，構建以問題為導向的項目任務，并通過課例共研、實操展示、互評互議等方式提升專業能力。同時，通過“專家引領+同伴互助 + 課堂實踐”三位一體的提升機制，推動教師從“傳授者”轉變為“引導者”。

（三）實踐瓶頸與策略優化建議

將“氣象 + 工程”理念落實到小學科學課堂，需克服諸多現實困境與系統性障礙。目前，許多學校在實施項目化氣象教學時普遍面臨資源不足、教師精力有限、課程碎片化等問題。例如，在實際教學中，由于課時分散，難以實現對天氣情況的完整追蹤。同時，部分教師對工程思維的理解不夠深入，缺乏系統設計項目的經驗。因此，建議構建區域資源共享機制，如共建“校園氣象站網”；開發“微項目”課程單元，將大型項目分解為可在多節課中推進的小模塊，如“風速記錄一日追蹤”；建立校本資源庫，整合教材內容、本地氣象資料、工具設計指南等資源。

結語

本研究以“氣象 + ”為切入點，深入挖掘小學科學教材中的氣象教育資源，通過構建階梯研學任務、五步工程實踐流程和多元評價機制，探索融合工程思維、跨學科教學與生活化實踐的科學教學新路徑。學生在項目學習中積極性顯著提升，思維方式發生轉變，綜合素養得到發展；教師也逐漸從“知識傳授者”向“項目引導者”轉型，有效推動了科學教育的轉型升級。未來，隨著“雙減”政策和核心素養理念的不斷深化，小學科學教學應進一步強化實踐性與應用性，推動“氣象 + 工程”類課程在更多區域落地開花，真正實現科學課程從“講知識”到“做項目”的跨越。

［參考文獻］

[1］賀玉婷，劉錦錦.基于AR技術的小學科學教學模式構建研究［J］.鄭州師范教育，2025，14（3）：10-15.

[2］方亞琴.情境·問題·支架：小學科學學科實踐要素的探討［J］.中小學科學教育，2025，2（3）：35-40.

[3］走進氣象探索科學：山西省運城市錢學森科技小學開展氣象實踐活動［J］.軍事文摘，2022（16）：2.