驱散迷雾：基于证据的雾霾成因探究与行动设计-小学科学六年级项目式学习方案

驱散迷雾：基于证据的雾霾成因探究与行动设计——小学科学六年级项目式学习方案一、教学内容分析

本课内容锚定于《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》中“地球与宇宙科学”领域及“技术与工程”领域，并深度融合“探究与实践”核心素养主线。从知识技能图谱看，学生需在已学的“空气的组成”、“天气变化”等知识基础上，建构“雾霾是特定气象条件下大气中污染物浓度超标导致的能见度降低现象”这一核心概念，理解其由污染源（人为与自然）、气象条件、地理环境等多因素交织而成的系统性成因。这不仅是旧知的整合应用，更是引导学生从单一因果思维向复杂系统思维跃迁的关键节点。过程方法上，本课强调“基于证据的模型建构”与“社会性科学议题（SSI）的研讨”，我们将引导学生模拟“污染扩散”、分析实时空气质量数据、研讨防治策略，将抽象的科学思维转化为可操作的探究活动。在素养价值层面，本课是培育学生“科学态度与社会责任”的绝佳载体。通过对身边环境问题的深度探究，引导学生从科学视角理解社会发展与环境保护的辩证关系，激发其作为公民的责任感与行动意愿，实现科学教育与立德树人的同频共振。

六年级学生对于“雾霾”一词已有丰富的感性经验与零散认知，能说出“空气不好”、“戴口罩”等直观感受，这构成了教学的兴趣起点与经验基础。然而，其认知障碍也显而易见：一是易将“雾”与“霾”混为一谈，仅从视觉上区分；二是对成因的理解往往停留在“工厂冒烟”、“汽车尾气”等单一、表浅的归因，难以建立污染排放、气象扩散与区域传输的系统模型；三是在情感上可能产生“习以为常”的麻木或“无能为力”的疏离感。针对此学情，教学调适应遵循“从现象到本质，从归因到行动”的认知阶梯。对于认知基础较弱的学生，将通过可视化模拟、类比生活经验（如“在密闭房间点燃蚊香”）搭建理解支架；对于思维活跃的学生，则引导其关注数据间的关联、质疑信息来源、设计微观行动方案。课堂上，我将通过“观点分享墙”、“实验记录单”及小组讨论中的倾听与追问，动态评估各层次学生的理解进程，及时调整探究任务的开放度与支持策略，确保所有学生能在“最近发展区”内获得成长。二、教学目标

知识目标：学生能够超越模糊感知，科学界定“雾”与“霾”的本质区别，并运用“污染源—气象条件—地理环境”的系统框架，解释特定地区雾霾现象的成因。他们不仅能列举常见的PM2.5等污染物来源，更能理解其在静稳天气等条件下的累积与扩散机制，构建起关于雾霾现象的层次化知识结构。

能力目标：在探究过程中，学生将像环境科学家一样工作，发展两项核心能力。一是信息处理与模型建构能力：能够从多源（如空气质量APP、新闻报告）信息中筛选有效数据，并利用简易材料（如透明箱、烟雾源、风扇）合作构建物理模型，模拟污染物扩散过程，直观呈现静风、逆温等条件的影响。二是论证与交流能力：能够基于证据（模型实验结果、数据图表）对雾霾成因提出有依据的个人或小组见解，并在研讨中清晰地陈述、回应质疑。

情感态度与价值观目标：通过直面身边的环境挑战，引导学生从“被动的承受者”转向“积极的关注者与行动者”。在小组合作中，培养其倾听同伴、尊重不同意见的协作精神；在探讨防治策略时，激发其“绿水青山就是金山银山”的生态意识与从我做起、绿色生活的社会责任感。

科学（学科）思维目标：本节课重点发展学生的“系统思维”与“因果推理”能力。通过设计“如果改变其中一个因素（如风力），模型结果会怎样？”等问题链，引导他们认识到环境问题是多要素相互关联、动态变化的整体，避免片面、静止的归因方式，初步形成用联系、发展的眼光分析复杂问题的科学思维习惯。

评价与元认知目标：引导学生成为学习过程的“管理者”。通过使用简单的评价量规对小组模型进行自评与互评，学会依据标准审视成果；在课堂尾声，通过“今天我最大的收获/仍存的困惑”反思卡，回顾学习策略的有效性，促进对自身认知过程的监控与调节，提升元认知能力。三、教学重点与难点

教学重点：理解雾霾现象是“人为污染物排放”与“不利气象扩散条件”共同作用的结果，并初步建立“污染源—传播—影响”的系统分析框架。确立此为重点，源于课标对“理解人类活动对环境的影响”这一大概念的强调，亦是解析所有相关环境议题的逻辑起点。从能力立意看，掌握此系统分析框架，是学生未来理性参与类似社会性科学议题讨论的认知基石。

教学难点：突破对雾霾成因的单一、静态认知，动态理解“逆温层”等关键气象条件如何导致污染物“只进不出”的累积效应。难点成因在于此概念较为抽象，超出学生的日常直接经验，且涉及空气密度、温度垂直分布等前置知识。预设突破方向是化抽象为具象：一方面利用“冷水层在上、热水层在下”的对比实验模拟逆温层稳定结构；另一方面结合烟雾箱模型，让学生亲眼目睹“无风”状态下烟雾的滞留过程，从而搭建从感性观察到理性解释的桥梁。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：雾霾天气与晴好天气对比视频、本地近期空气质量指数（AQI）变化趋势图课件；大型透明亚克力箱（模拟大气）、小型烟雾发生器（或线香）、小型风扇、冰块、热水袋、LED手电筒（模拟阳光）；小组探究任务单及评价量规。1.2环境布置：课桌椅调整为6个合作小组区域，每组配备实验操作台；黑板划分出“我们的问题”、“核心观点”、“行动计划”三个区域。2.学生准备2.1预习与物品：课前观察记录一周的天气和天空状况；通过家庭或网络途径，了解家人对雾霾的看法；携带平板电脑或智能手机（用于查询实时空气质量数据）。五、教学过程第一、导入环节1.创设冲突情境，唤醒已有经验：“同学们，请大家看屏幕上的两组照片——左边是秋日清晨的薄雾笼罩，右边是城市冬日灰蒙蒙的天空。我们通常都会说‘今天有雾霾’。但大家有没有想过，这两者真的是一回事吗？它们给你的身体感受有什么不同？”（等待学生回答：一个湿润清新，一个感觉呛嗓子、闷闷的）。对，感觉骗不了人！这背后的科学真相到底是什么？1.1提出驱动问题，明确探究路径：“这种让我们感觉不适的‘霾’，究竟是如何产生的？是天灾，还是人祸？今天，我们就化身‘环境侦探’，一起‘驱散迷雾’，通过实验寻找证据，并思考我们能为改善空气质量做些什么。我们将首先厘清概念，然后通过建模实验探寻成因，最后基于证据设计我们的‘减霾’微行动。”第二、新授环节任务一：辨“雾”与“霾”——从生活感知到科学定义教师活动：首先，播放简短微课，对比展示雾（小水滴悬浮）和霾（干性颗粒物悬浮）在高倍显微镜下的形态差异及其形成的气象条件核心区别（湿度是关键）。然后，出示两张视觉上接近的天气照片，发起挑战：“火眼金睛来辨别！根据刚学的知识，小组讨论一分钟，判断哪张更可能是‘霾’，并说出你们的依据。”巡视中，我会重点关注那些仍凭“感觉”猜测的小组，提示他们回忆核心指标：“别光看颜色，想想关键的区别因素是什么？是‘干’还是‘湿’？”学生活动：观看微课，记录关键词（如“水滴”、“颗粒物”、“湿度”）。小组内基于新学知识展开激烈辩论，尝试运用科学术语阐述判断理由，并派代表分享观点，例如：“我们认为B图是霾，因为画面干燥，而且新闻说那天AQI很高。”即时评价标准：1.能否在讨论中准确使用“湿度”、“颗粒物”等专业术语。2.判断理由是否基于微课提供的科学特征，而非单纯的主观感觉。3.小组内是否每位成员都参与了意见表达。形成知识、思维、方法清单：★核心概念辨析：雾是大量微小水滴或冰晶悬浮在近地面空气中，使能见度降低的天气现象，本质是“水”；霾是大量极细微的干性颗粒物均匀悬浮，使能见度降低，本质是“尘”。（教学提示：这是后续所有讨论的基石，必须夯实。）▲关键指标：相对湿度是区分两者的重要参考指标，通常湿度高于90%为雾，低于80%为霾，介于之间为雾霾混合物。（认知说明：这是一个实用的经验判断标准。）学科方法：学会运用比较与分类的科学方法，从本质特征而非表面现象上区分易混淆概念。任务二：溯“污”之源——绘制我们的污染源图谱教师活动：承接上一任务：“搞清了‘是什么’，接下来我们追根溯源，这些构成霾的颗粒物从哪来？”引导学生以小组为单位进行头脑风暴，将所知的污染来源写在便利贴上。随后，提供一份包含工业排放、机动车尾气、建筑施工、秸秆焚烧、火山喷发、沙尘暴等的分类卡片，让学生将自己的答案归类、补充，并贴到黑板的“污染源”区域。提问引导深入思考：“请大家观察，这些污染源中，哪些是自然产生的？哪些是人类活动造成的？哪一类在我們城市中可能是‘主角’？”学生活动：积极开展头脑风暴，列举所知来源。通过比对分类卡片，完善认知体系，并对污染源进行“自然/人为”的初步分类。观察黑板上的汇总图，形成对污染源多样性与主次的整体印象。即时评价标准：1.能否列举出超过三种不同类型的污染源。2.能否初步对污染源进行人为与自然的分类。3.在小组合作中，能否认真倾听并整合组员的意见。形成知识、思维、方法清单：★污染源系统认知：霾的主要人为源包括工业排放、燃料燃烧（机动车、燃煤）、扬尘等；自然源包括沙尘、海盐、火山灰等。（教学提示：强调本地的主要人为源，使学习内容更具现实意义。）社会性视角：认识到雾霾问题与我们的生产、生活方式（如能源结构、交通方式）密切相关，是一个典型的社会性科学议题。思维发展：从零散列举到系统归类，是信息加工与结构化思维的重要训练。任务三：探“滞”之秘——模拟逆温与静稳天气教师活动：这是突破难点的核心探究。“找到了‘罪犯’（污染物），那是什么‘帮凶’让它们赖在空气中不走呢？”介绍“逆温层”概念：正常情况下，海拔越高气温越低，但逆温层是“下冷上热”的盖子。演示对比实验：A箱模拟正常情况（底部热水袋加热，上部放冰块）；B箱模拟逆温（底部放冰块，上部用热水袋加热）。分别在两箱底部释放少量烟雾，用手电筒光束照射观察。“大家盯紧烟雾的‘舞步’，说说你看到了什么神奇的现象？”引导学生描述B箱中烟雾难以向上扩散，在底层滞留的现象。学生活动：聚精会神观察对比实验，惊呼于两个箱子中烟雾扩散状态的明显差异。用语言描述现象：“A箱的烟很快就往上跑散了，B箱的烟好像被压在下面，乱转就是上不去。”尝试将观察到的现象与“静稳天气”、“空气流动性差”等概念建立联系。即时评价标准：1.能否准确描述两个实验条件下烟雾扩散的差异。2.能否将“下冷上热”的稳定结构与“污染物不易扩散”建立因果联系。3.观察是否细致，描述是否具体。形成知识、思维、方法清单：★关键气象条件：静稳天气（风力小）、逆温现象是导致污染物在近地面持续累积、浓度升高，最终形成严重霾污染的关键气象“帮凶”。（教学提示：此为核心难点，需通过强烈视觉对比让学生形成深刻印象。）模型思维：通过物理模型模拟复杂的大气过程，是将抽象科学原理可视化的强大工具。因果推理：初步建立“特殊天气条件（因）→抑制扩散（机制）→污染物累积（果）”的逻辑链条。任务四：析“数”之链——解读空气质量数据教师活动：“光有模型实验还不够，真实世界的数据会说话。”指导各小组利用电子设备，访问权威平台，查询本市过去24小时及上周同期的AQI、PM2.5浓度、风力、湿度等数据。发布任务：“请分析，在雾霾严重的那天，各项数据有什么共同特征？尝试找出数据之间的‘故事链’。”我会走入小组，提示他们进行关联性观察：“看看风速数据，是不是特别小？再看看PM2.5的数值变化趋势。”学生活动：小组合作查询、记录数据。对比分析不同日期的数据，寻找规律。尝试进行关联表述：“我们发现周二那天AQI最高，同时风速只有1级，几乎没风，而且湿度也比较低，这和我们刚才学的‘静稳天气容易积累污染物’对得上！”即时评价标准：1.能否从多组数据中筛选出与雾霾相关的关键信息（如PM2.5、风速）。2.能否发现并描述至少一组数据间的关联（如风速小与AQI高）。3.小组内是否有明确的数据记录员和分析员分工。形成知识、思维、方法清单：★数据实证意识：空气质量指数（AQI）、PM2.5浓度是量化评估空气污染程度的关键指标，科学结论需要数据的支持。信息素养：学习从权威渠道获取信息，并对多维度数据进行交叉比对、综合分析，是信息时代的重要科学能力。▲拓展认知：理解雾霾可能具有区域性传输特征，并非完全由本地产生。（认知说明：可通过展示风玫瑰图或区域污染传输示意图简要提及，为学有余力者打开更广阔的视野。）任务五：谋“治”之策——设计我们的减霾微行动教师活动：将探究引向责任与行动。“现在我们既是侦探，也是‘城市医生’。诊断清楚了病因，请各小组开个‘处方’：针对我们找到的污染源和成因，我们可以做什么？请设计一个具体的、可行的‘减霾微行动’方案。”提供思维支架：从“个人/家庭”、“学校/社区”、“倡议呼吁”不同层面思考。鼓励创意，如“设计一份家庭绿色出行计划表”、“策划一次校园扬尘监测小实验”等。学生活动：小组进行创造性讨论，将想法进行梳理，形成简单的行动计划要点，并准备向全班汇报。思考从自身做起的可能性，将科学知识转化为具体的行为意向。即时评价标准：1.行动方案是否针对已学的污染源或成因。2.方案是否具体、可行，具有操作性。3.汇报时能否清晰阐述方案的设计思路与预期效果。形成知识、思维、方法清单：科学态度与社会责任：认识到解决环境问题需要科学与技术的支撑，更需要全社会（包括个人）的共同行动与努力。工程设计与系统思维：将解决方案视为一个“微系统”，考虑其针对性、可行性与潜在影响，是初步的工程思维实践。价值观内化：绿色出行、节约能源、理性消费等不仅是口号，而是基于科学认知的负责任公民行为。第三、当堂巩固训练

设计分层巩固任务，学生根据自身理解情况选择完成：

基础层：完成学习单上的概念连线题（如将“逆温层”、“PM2.5”、“静稳天气”与对应的描述或影响连线），并简要说明“雾”与“霾”的一个本质区别。

综合层：提供一份简化的、包含污染源、风速、AQI值的虚拟城市三日数据表，请学生分析哪一天最可能发生霾污染，并依据数据陈述理由。

挑战层：“假如你是城市环保局的小小发言人，请根据今天所学，撰写一段面向市民的、约100字的科普短文，解释一次本地发生的雾霾过程的主要原因，并给出一个核心建议。”

反馈机制：基础层答案当堂通过投影快速核对，综合层任务由小组交叉互评，挑战层成果邀请23位学生现场宣读，师生共同从“科学性”、“清晰性”、“说服力”三个维度进行点评，评选“最佳科普小达人”。第四、课堂小结

引导学生进行结构化总结与元认知反思。“旅程接近尾声，我们来绘制今天的‘认知地图’。请用思维导图或关键词串联的方式，在本子上梳理一下：我们今天是如何一步步驱散‘雾霾’认知迷雾的？核心结论是什么？”邀请几位学生分享他们的知识结构图。随后，进行方法提炼：“回顾一下，我们用了哪些‘法宝’来探究这个问题？”（学生可能回答：做对比实验、查数据分析、小组讨论等）。最后布置分层作业并展望：“今天，我们完成了从现象到本质的探索。但知其然，更要知其所以然，并付诸行动。请看我们的课后任务……”六、作业设计1.基础性作业（必做）：制作一份“雾霾知识小卡片”，正面图文并茂地区分“雾”与“霾”，背面系统列出至少三种人为污染源和一种关键不利气象条件。2.拓展性作业（建议完成）：执行一项“家庭能源小审计”：记录家中一周的用电、用气量或燃油消耗（可与父母共同完成），并基于此数据，与家人讨论一条可行的家庭节能减碳小措施，并尝试实施。3.探究性/创造性作业（选做）：（二选一）方案A：利用手机APP，连续记录一周内不同时段（如早、中、晚）你家附近的PM2.5数据，绘制成折线图，观察其变化规律，并尝试结合天气预报分析原因。方案B：设计并制作一个关于“绿色出行”或“垃圾分类”的创意宣传标语或迷你海报，张贴在小区公告栏或班级墙报上。七、本节知识清单及拓展★1.雾与霾的本质区别：雾是水滴或冰晶悬浮，本质是“湿”；霾是干性颗粒物悬浮，本质是“干”。相对湿度是简易判断的关键指标。★2.PM2.5：指空气中直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能长时间悬浮，并可随呼吸深入肺部，是构成霾和危害健康的主要成分。★3.雾霾的主要人为污染源：包括工业废气排放、机动车尾气、燃煤取暖与发电、建筑施工与道路扬尘、秸秆焚烧等。这是我们可以通过行为改变和技术革新加以控制的环节。★4.逆温现象：指近地面气温随高度增加而升高的反常大气层结，像一個“锅盖”罩在城市上空，严重阻碍空气垂直对流，导致污染物在近地面堆积。★5.静稳天气：指风速小（通常小于2级）、大气层结稳定的天气状况。这种条件下，水平扩散和垂直扩散能力均很弱，是形成雾霾的“帮凶”。★6.系统成因模型：严重霾污染是“大量污染物持续排放”（内因）与“静稳、逆温等不利气象条件”（外因）共同作用、相互叠加的结果。理解此系统框架是科学分析的基础。▲7.空气质量指数（AQI）：定量描述空气质量状况的无量纲指数，综合了PM2.5、PM10、SO₂、NO₂、O₃、CO等污染物浓度。数值越大，污染越重。▲8.区域传输：雾霾并非孤立现象，在盛行风作用下，一个地区的污染物可被输送至下风向数百公里外的其他地区，形成区域性污染。9.健康影响：霾中的细小颗粒物可引发或加剧呼吸道疾病、心血管疾病，并对儿童和老年人影响更为显著。10.个人防护与行动：重污染天气减少户外活动、佩戴口罩；长期而言，践行绿色出行、节约能源、垃圾分类等低碳生活方式，是每个公民对减霾的贡献。八、教学反思一、教学目标达成度评估

本节课通过层层递进的探究任务，基本实现了预设目标。从当堂巩固训练与小结反馈看，绝大多数学生能准确区分雾与霾，并能运用“污染源+气象条件”框架解释成因，知识目标达成度较高。能力目标方面，模型建构与观察任务激发了学生的浓厚兴趣，他们能有效合作并描述现象；但在数据分析任务中，部分小组对多变量关联的分析仍显生涩，需要更多引导。情感与价值观目标在“减霾微行动”设计中得到鲜明体现，学生们展现出的责任意识与创意令人欣慰。元认知目标通过反思卡有所触及，但如何让反思更深入、更常态化，仍需探索。（一）核心环节有效性剖析

1.导入环节：对比图片成功制造认知冲突，“身体感受不同”的提问迅速将学生卷入思考，驱动性问题明确有力。

2.逆温模拟实验（任务三）：这是本节课的“高光时刻”。直观的视觉对比极大地化解了抽象概念的难度。我听到有学生惊叹：“原来‘盖子’是这样盖上的！”这种具身体验带来的理解是单纯的讲授无法比拟的。但实验的准备工作必须非常充分，确保现象明显，且要控制好烟雾量，保证安全和教室通风。

3.数据析链（任务四）：部分学生面对多组数据时有些无所适从，尽管有任务引导。下次可考虑先进行一个简短的“数据阅读指南”微教学，或提供更结构化的数据分析表格作为脚手架。（二）对不同层次学生的关注

分层任务的设计保证了不同起点的学生都有所获。观察发现，基础薄弱的学生在小组讨论和实验观察中表现积极，通过动手和倾听获得了扎实的感性认识；而思维敏捷的学生在污染源分类、数据分析和行动方案设计中展现出更强的整合