探究风的奥秘：从现象观察走向科学解释 - 牛津上海版五年级上册 Module 4 The natural world Unit 10 Wind 第一课时教学设计

探究风的奥秘：从现象观察走向科学解释——牛津上海版五年级上册Module4ThenaturalworldUnit10Wind第一课时教学设计一、教学内容分析本课隶属小学科学领域，面向五年级学生，核心内容为“风”的初步科学探究。从《义务教育科学课程标准（2022年版）》出发，本课位于“地球与宇宙科学”领域，与“物质科学”中的空气性质相交织。知识技能图谱上，学生需从对风的生活感知（现象），过渡到对风之成因（空气流动）的科学理解，并学习使用风向标、风力等级歌等工具进行初步观察与描述，这构成了从具体现象抽象出科学原理的关键认知阶梯，为后续学习天气系统、气候等概念奠定基础。过程方法路径上，课标强调探究实践，本课将通过“观察现象提出问题基于证据解释”的完整流程，引导学生体验科学探究的基本范式，如利用自制工具进行观测、记录并交流发现。素养价值渗透方面，知识载体背后指向“科学观念”中对物质与能量、系统与模型的初步感悟；“科学思维”中基于证据的推理能力；“探究实践”中的工具使用与合作交流；“态度责任”中尊重事实、探索自然的兴趣。教学重难点预判为：如何引导学生跨越“感觉风”到“理解风是空气流动”的认知鸿沟，并规范使用科学术语进行描述。基于“以学定教”原则进行学情研判：五年级学生拥有丰富的关于风的生活经验（如凉快、旗子飘动），这是宝贵的认知起点，但普遍存在“风是一种独立实体”的前科学概念。其兴趣点在于动手制作和解释有趣现象，但可能对抽象的成因解释感到枯燥。潜在思维难点在于将无形的空气与可感的风建立因果联系。因此，教学须设计层层递进的体验活动，在“做”中“思”。过程评估将贯穿始终：通过导入环节的提问诊断前概念，探究环节观察小组合作与工具使用的规范性，汇报环节评估语言表达的准确性。教学调适策略包括：为概念理解困难的学生提供更多可视化模拟（如烟雾演示空气流动）和类比（如水流）；为能力较强的学生增设挑战性任务，如尝试解释海陆风等复杂现象，并提供拓展阅读资源。二、教学目标知识目标方面，学生将能够准确说出“风是空气的流动”这一核心概念，能识别并运用“windy”、“blow”、“gentle/strongwind”等核心词汇描述天气状况，并初步理解风向标指示风向、风力等级歌描述风力的基本原理，实现从生活用语向科学术语的过渡。能力目标聚焦科学探究与交流能力，学生将能够小组协作制作简易风向标，并利用其在教室模拟环境下进行风向判断；能够结合生活观察和风力等级歌，对风力的强弱进行分级描述；能够清晰陈述观察结果，并初步尝试用“因为…所以…”的句式解释简单风力现象。情感态度与价值观目标旨在激发并保持学生对自然现象的好奇心与探究欲，在小组制作与观测活动中培养合作精神与对他人观点的尊重，初步形成基于证据得出结论的科学态度，并建立起天气变化与人类活动息息相关的意识。科学思维目标重点发展“模型建构”与“推理论证”思维。学生将体验将抽象的风向用具体模型（风向标）表征的过程；通过分析“旗帜飘动”、“转动的风车”等现象，推理出“空气在运动”的结论，经历从观察到推断的科学思维过程。评价与元认知目标关注学生学习过程的监控与调整，引导学生依据操作清单检查自制风向标的科学性，在小组汇报后依据“表述清晰、有证据”等标准进行同伴互评，并在课后反思“我是通过哪些活动弄明白风是怎么形成的”，提升对学习策略的自我意识。三、教学重点与难点教学重点确立为：引导学生建立“风是空气流动引起的”这一科学概念，并学会使用简单工具（如风向标）和标准（如风力等级歌）对风进行初步观测与描述。其确立依据源于课标对“地球系统”中大气运动基本概念的锚定，此概念是理解所有天气现象的逻辑起点，属于学科“大概念”。同时，观察与描述自然现象的能力是科学探究的核心基础，贯穿于整个科学学习历程，是培养学生科学素养的关键支点。教学难点在于突破学生“风是实体”的前概念，理解“无形的空气流动形成可感的风”这一抽象原理。难点成因在于空气不可见，学生需要借助其他物体的运动（旗帜、风车）来间接推断空气的运动，这一思维转换存在跨度。此外，区分“风向”与“风力”两个维度，并准确运用相关术语进行表述，对部分学生而言也易混淆。预设突破方向是：通过序列化、多感官参与的体验活动（如用风扇制造风、观察烟流走向、动手制作并操作风向标），将抽象过程具体化、可视化，在充分的感性积累上引导理性概括。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（包含风的声音、不同风力等级的图片/视频、风向标原理动画）；电风扇；香或可产生可视烟雾的材料（安全前提下）；风向标成品模型。1.2学习材料：分组材料包（吸管、大头针、带橡皮的铅笔、圆形卡纸、剪刀）；《风力等级歌》卡片；分层学习任务单。2.学生准备预习：观察并记录今天风的大小和感觉，思考“风是怎么来的”。3.环境布置教室桌椅调整为便于小组合作的形式；预留讲台前方空间进行演示；黑板分区规划，预留概念生成区与现象记录区。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与旧知唤醒：同学们，请闭上眼睛，仔细听。（播放一段包含风声、树叶沙沙声、旗帜猎猎作响声的音频）听到了什么？能猜出我们今天要聊什么吗？对，是“风”。睁开眼，看窗外（或出示风吹动树木、旗帜的图片），风就在我们身边。1.1驱动问题提出：可是，风真是个“看不见的精灵”啊！我们都能感觉到它，但你能抓住它吗？它能推着小船跑，能转动大风车，力量从哪来呢？今天，我们就化身“小小气象侦探”，一起揭开“风”的神秘面纱，弄清楚两个关键问题：风究竟是怎么形成的？我们怎样才能更科学地描述它？1.2学习路径概览：我们的侦探工作分三步：首先，亲自“制造”风、观察风，寻找线索；接着，动手做一个侦查风的“神器”——风向标；最后，用我们学到的本领，给风拍张“科学的证件照”，描述它的样貌。第二、新授环节任务一：感知风，寻找风的“脚印”教师活动：教师打开电风扇（低档），让风拂过学生。“大家感觉到了吗？这就是风。但风自己隐身了，我们怎么证明它来过？”引导学生寻找“证据”。展示一段旗帜飘扬的视频，提问：“旗帜为什么飘起来？是谁在推它？”鼓励学生用手在嘴前轻轻吹气，感受空气流出。“我们吹出的也是一小股‘风’。看来，风的产生可能和什么东西的运动有关？”逐步引导，但不直接给出答案。接着，点燃一支香（置于安全器皿中，或使用加湿器雾气），置于风扇前，让学生观察烟雾的飘动方向。“看，烟雾给我们画出了‘风’的行走路线！这说明了什么？”学生活动：感受风扇的风，交流被风吹到的感觉。观察旗帜飘动视频，思考并讨论“谁推动了旗帜”。进行吹气体验，感知空气从口中流出。聚精会神地观察烟雾在风中的流动轨迹，描述烟雾往哪个方向移动，并尝试将“空气”和“风”联系起来进行猜想。即时评价标准：1.能否从多种现象（感觉、物体动、烟雾流）中敏锐指出风的存在。2.在讨论“谁推动旗帜”时，表达的观点是否基于观察（如“是空气”，而非“是魔法”）。3.观察烟雾后，能否用语言或手势描述出空气的流动路径。形成知识、思维、方法清单：★风是一种可感知的自然现象。我们通过皮肤感觉、物体摇晃、旗帜飘动等现象感知它。★风是空气流动形成的。这是本课核心科学概念。烟雾实验直观显示了空气的流动，是推理的关键证据。▲寻找间接证据是科学研究的重要方法。当研究对象（空气）不可直接观察时，我们通过观察其他物体（烟雾、旗帜）的变化来推断它的状态。（教学提示：此时不必强求所有学生立刻完美表述，建立初步关联即可，概念将在后续活动中巩固。）任务二：初识描述风的维度——风力与风向教师活动：播放两段视频：一段是微风吹动柳枝，一段是狂风刮倒树木。“同样是风，给我们带来的感觉一样吗？怎么不一样？”引导学生说出“大小”、“强弱”、“方向”等词语。肯定学生的说法，并引入科学术语：“在气象学里，风的大小叫‘风力’或‘风强’，风来的方向叫‘风向’。”出示标有东、南、西、北的简易方位图。“如果风从北方吹来，我们叫什么风？（北风）吹向南方呢？”。然后，教师模仿气象员，用不同的语气和动作说：“今天是微风。”、“今天刮大风！”让学生对比。学生活动：对比观看两段视频，用生活化语言描述风的差异（如“一个温柔，一个凶猛”、“一个让树轻轻摇，一个把树吹歪”）。学习“风力”和“风向”两个科学词汇。根据方位图，练习判断“从东边吹来的风是东风”。模仿老师，用不同的方式表达不同大小的风。即时评价标准：1.能否正确区分并说出“风力”（大小）和“风向”（方向）这两个概念。2.在给定方位图上，能否正确说出某种风向的名称（如风从西来是西风）。3.模仿表达时，是否能用语调或肢体语言体现出风力的差异。形成知识、思维、方法清单：★描述风的两个基本科学维度是“风力”和“风向”。风力指强弱，风向指来的方向。★风向以“方位”来命名。风从哪个方向吹来，就叫什么风，这是需要建立的空间方位对应关系。▲将生活观察转化为科学描述是科学交流的第一步。将“很大很小的风”规范表述为“风力不同”，是思维严谨性的体现。（教学提示：方向判断是难点，可用“面对风来的方向”来辅助理解，并联系太阳东升西落等已知方位知识。）任务三：学唱《风力等级歌》，量化感知教师活动：“怎么更细致地描述风力呢？古人总结了一首《风力等级歌》。”课件逐句呈现与图片匹配的等级歌谣（如“零级烟柱直冲天，一级青烟随风偏……三级叶动红旗展”）。教师带领学生打着节拍朗读，重点解释几个关键等级对应的现象。设计互动游戏：“我说现象，你猜等级”。例如，教师说：“小树枝开始晃动，水面泛起小波纹。”学生答：“大约是二级风。”学生活动：跟随老师朗读《风力等级歌》，结合图片理解每一级风对应的典型现象。参与互动猜级游戏，尝试将歌谣中的文字描述与实际现象对应起来。与同桌互相出题、猜级。即时评价标准：1.能否跟随节奏正确朗读歌谣。2.在猜级游戏中，能否根据现象描述准确联想到对应的风力等级（允许有1级误差）。3.能否列举出12个自己生活中见过的、符合某一级风特征的现象。形成知识、思维、方法清单：★《风力等级歌》是描述风力强弱的实用工具。它将模糊的感觉转化为具体的等级，使描述更统一、准确。★科学中常使用分级和标准化的方法。对连续变化的事物（如风力）进行分级，便于测量、记录和交流。▲建立现象与等级的联系需要观察与记忆。歌谣提供了“标准图谱”，我们要学会将自然现象与之比对。任务四：制作与认识简易风向标教师活动：“知道了风力，怎么判断风向呢？我们需要一个工具——风向标。”展示风向标模型，用手指拨动其旋转。“猜猜看，为什么箭头总是指向风来的方向？”播放简短的原理动画，解释风向标尾翼面积大受力大，使箭头迎风。然后，逐步演示制作步骤：1.在卡纸上剪出箭头和尾翼；2.将吸管两端分别插入箭头和尾翼固定；3.用大头针穿过吸管中点，扎入铅笔顶端的橡皮，确保能自由转动。强调安全和使用大头针的技巧。分发材料包。学生活动：观察风向标模型和动画，理解其指示风向的原理（“因为尾巴大，风推得更用力，所以就把箭头转到前面顶风了”）。观看教师演示，明确制作步骤。以小组为单位，合作制作简易风向标。过程中相互检查箭头尾翼是否平衡、转动是否灵活。即时评价标准：1.能否用自己的话说出风向标箭头指向风“来”向的原理。2.小组合作是否有序，工具使用（特别是大头针）是否安全、规范。3.制作的风向标能否在吹气测试下灵活转动，箭头基本稳定指向气流的来向。形成知识、思维、方法清单：★风向标是指示风向的工具，其箭头指向风的来向。这是必须掌握的操作性知识。★风向标的工作原理基于“力”的不平衡。尾翼受力面积大，在风作用下产生更大力矩，使箭头转向迎风面，涉及简单的力学思想。▲工具制作是科学探究的重要技能。自己制作的工具用于观测，能加深对工具原理的理解和测量的亲近感。★安全、规范地使用工具是科学实验的基本要求。任务五：应用工具，综合描述“我们的风”教师活动：创设“教室气象站”情境。“现在，请各小组气象员使用你们的风向标和《风力等级歌》，检测一下我们教室里的‘风况’！”教师用风扇在不同位置、以不同档位制造风源。发布任务单：1.将风向标放在桌面，观察箭头指向，判断风向（相对于教室方位，如“从窗口方向吹来的风”）。2.观察附近纸张、头发或窗帘的动静，对照等级歌，判断大致风力等级。3.完成一句报告：“我们现在检测到有__级风，风向是___。”学生活动：小组合作，将自制的风向标放置在测试点，仔细观察其指向，共同判断风向。观察教室内其他轻小物体的状态，对照《风力等级歌》卡片，商讨确定风力等级。填写任务单，并派代表用完整的句子汇报观测结果。即时评价标准：1.能否正确操作自制的风向标进行观测，并依据指向判断风向。2.能否综合运用观察和《风力等级歌》对风力做出合理估计。3.小组汇报时，语言是否规范、完整，同时包含了风力和风向信息。形成知识、思维、方法清单：★综合应用工具进行观测是科学实践的关键环节。将所学知识（风力、风向概念）与技能（使用风向标、参照等级歌）在真实（模拟）情境中结合起来。★科学的描述需要包含关键维度的信息。一个完整的风的描述应同时包括其强弱（等级）和来向。▲在合作观测中，需要小组内统一观察结论，锻炼了协商与共识构建的能力。第三、当堂巩固训练本环节设计分层、变式训练体系，促进学生知识的内化与迁移。基础层：“看图说话”练习。课件呈现三幅图：a)烟柱微微倾斜，b)小树摇动，c)风向标箭头指向西。学生独立完成填空或选择：“图a的风力大约是__级；图c的风向是___。”此层紧扣核心知识，要求直接应用。综合层：情境应用题。“小明想放风筝，他感觉风不大不小，树枝轻轻摇摆，看到广场上的风向标箭头指向东南。请你用学过的知识，给小明提供一些放风筝的建议（如：适合放吗？他应该面朝哪个方向跑？）”。此题需综合判断风力（适合）和风向（面朝西北跑），并关联生活经验。挑战层：开放推理题。“如果我们把一个点燃的蜡烛放在房间中央，打开北边的窗户和南边的门，蜡烛的火焰可能会向哪个方向倾斜？为什么？（提示：思考空气的流动）”。此题涉及空气流动路径的推理，蕴含“风是空气流动”的本质理解，鼓励学有余力的学生进行探究。反馈机制：基础层练习通过全班快速核对或手势反馈（如举牌），教师即时澄清共性疑问。综合层与挑战层采用小组讨论后代表发言的形式。教师选取具有代表性的答案进行展示和点评，特别表扬能清晰陈述理由的发言，如：“这位同学不仅给出了方向，还解释了‘因为风从东南来，所以要逆着风跑’，推理非常清晰！”同时，展示一些典型的错误理解（如风向判断反了），引导全班共同分析原因，深化认识。第四、课堂小结引导学生进行结构化总结与元认知反思。知识整合：“哪位侦探能来帮我们梳理一下，今天破获了‘风’的哪些秘密？”鼓励学生用思维导图或关键词链的形式在黑板上共同梳理（中心词“风”，引出分支：形成空气流动；描述风力（等级歌）、风向（风向标））。方法提炼：“我们是怎么一步步揭开这些秘密的？”引导学生回顾探究流程：从感觉现象，到寻找证据（烟雾实验），到学习描述工具（歌谣、风向标），最后综合应用。强调“用工具帮助观察”、“用标准统一描述”的科学方法。作业布置与延伸：“今天的侦探工作非常出色！课后，请必做：1.向家人介绍‘风是怎么形成的’，并教他们唱一两个等级的《风力等级歌》。2.观察今晚的天气预报，记录播报员是如何描述风和风向的。选做挑战：尝试设计一个能同时粗略指示风力大小的‘风向风力两用仪’，画出你的设计图。”最后，提出延伸思考，衔接下节课：“风对我们人类的生活，有哪些好处？又可能带来哪些麻烦呢？我们下节课继续探讨。”六、作业设计基础性作业（全体必做）：1.概念巩固：绘制一幅简单的思维导图或连环画，展示“风是如何形成的”。要求至少包含两个步骤（如：空气受热/受冷>空气流动>形成风）。2.语言运用：录制一段30秒的“小小天气播报”音频，描述今天或想象中的一天的天气，必须包含对风力和风向的描述（例如：“今天晴间多云，有23级的微风，风向偏东。”）。拓展性作业（鼓励完成）：生活观察员：连续三天，在固定时间（如放学时）观察校园里的旗帜或树木，用《风力等级歌》判断风力，并利用自然景物（如旗帜飘向）简单判断风向，填写在简单的记录表上。思考：这三天的风有什么变化？探究性/创造性作业（学有余力选做）：工程师挑战：查阅资料，了解古代或现代更多测量风的工具（如风杯风速仪、羽毛风向袋）。选择其中一种，利用废旧材料（如纸杯、吸管、木棍等），尝试制作一个更精美的模型，并附上简要的工作原理说明。七、本节知识清单及拓展★1.风的本质：风不是一种独立的物质，而是空气的流动。空气受太阳辐射加热不均等因素影响，发生流动，从而形成风。这是理解所有风相关现象的根本原理。★2.描述风的两个维度：风力（风强）：指风的强弱程度。风向：指风吹来的方向。例如，北风是指从北方吹来的风。★3.风力等级歌：一种将风力大小划分为012（或更多）等级，并用地面物体变化来描述的实用工具。如“一级青烟随风偏”、“三级叶动红旗展”。它是将感官体验标准化的科学方法。★4.风向标及其原理：一种用于指示风向的简单仪器。其箭头总是指向风的来向。原理在于尾翼（或尾羽）面积较大，在风的作用下受到的力更大，使风向标转动直至箭头迎风、尾翼顺风，达到平衡。▲5.观测与推断：科学中常通过观察受影响的物体（如飘动的旗、流动的烟）来推断不可直接观察的事物（空气流动）。这是一种重要的间接研究方法。★6.科学工具的意义：工具（如风向标）延伸了我们的感官，使观测（如判断风向）更准确、更客观。自制工具能加深对原理的理解。▲7.风向的命名惯例：风向总是指风的来向，并用地理方位（东、南、西、北、东南、西北等）表示。这与我们平时指物体运动方向的习惯（去向）不同，需特别注意。★8.完整描述风：一个科学的描述应同时包含风力信息（如：3级）和风向信息（如：东北风）。例如：“今天下午有45级的偏北风。”八、教学反思（一）目标达成度与证据分析本课预设的核心知识目标——“风是空气流动”及工具使用，通过序列化的探究活动，基本得以落实。从“任务五”的汇报情况看，绝大多数小组能综合应用风向标和等级歌进行描述，语言中出现了“因为空气在流动”、“箭头指着窗户那边，所以是窗风（教师可引导为东风）”等表述，这表明概念与应用发生了初步联结。然而，在课后随机抽查中发现，仍有约20%的学生在独立解释“为什么风是空气流动”时，表述模糊或重新回到“风自己会吹”的前概念。这提示核心概念的建构并非一蹴而就，需在后续课程中持续强化与辨析。能力目标方面，小组合作制作风向标成功率高，但操作规范性（如大头针固定点的选择）参差不齐，反映了动手能力与指导细致度之间的张力。科学思维目标中的“推理”环节（烟雾实验）效果显著，学生普遍表现出“恍然大悟”的神情，此处形成的认知冲突是突破难点的关键。（二）教学环节有效性评估导入环节的“听风说风”迅速聚焦了注意力，驱动问题激发了求知欲。“这个‘看不见的精灵’力量从哪来呢？”此类设问符合学生认知特点。新授环节的五个任务环环相扣，搭建了较为稳固的认知脚手架。其中，“任务一”的烟雾实验是亮点，将抽象过程可视化，起到了“四两拨千斤”的作用。当看到烟雾清晰地飘向一边时，有学生脱口而出：‘看！空气真的在跑！’这种自发的惊呼是最佳的教学反馈。然而，“任务二”中对于风向（风来的方向）的理解，尽管有方位图辅助，仍是部分学生的思维绊脚石，需考虑增加更动态的模拟（如让学生扮演空气分子从不同方向“流”过来）来强化体验。“任务四”的制作活动时间稍显紧张，部分小组在追求美观与功能完备间徘徊，影响了后续“任务五”的充分探究。未来可考虑将制作步骤视频提前发给学生预习，或简化装饰环节，确保核心功能的实现与测试时间。（三）学生表现与差异化应对剖析课堂中，学生呈现出明显的多样性。约三分之一的学生属于“积极建构者”，他们不仅能快速完成任务，还能在挑战层问题中提出有见地的想法（如联系“狭管效应”解释楼道风大）。对这批学生，教师通过追问“你的依据是什么？”和提供拓展阅读材料（如简单气象科普链接）满足了其深度学习需求。约半数为“跟随体验者”，他们能在小组合作和明确指令下顺利参与并掌握核心内容。针对他们，清晰的操作步骤清单和及时的小组内帮扶是关键。另有约五分之一的学生是“概念挣扎者”，他们或动手能力弱，在制作中受挫，或对空间方位、抽象因果联系感到困难。课堂中虽通过教师巡视、同伴协助给予了支持，但“我明白风是空气动，但就是说不清……”这类反馈说明，针对他们，需要设计更个性化的表达输出支架，如提供带有关键词的句型模板（“当我看到___时，我就知道空气在流动，因为___。”），或允许他们用画图替代部分语言表述。（四）教学策略得失与理论归因本次教学成功践行了“探究式学习”与“支架式教学”理论。通过创设“气象侦探”情境和系列探究任务，将知识学习转化为问题解决过程，有效维护了学习动机。差异化任务单和分层提问的设计，体现了对学习者多样性的尊重。不足之处在于，对“元认知目标”的牵引稍显薄弱。虽然在小结环节引导学生回顾了学习过程，但未能更深