小学一年级STEM跨学科综合实践活动设计：探秘“轻重”与排序

小学一年级STEM跨学科综合实践活动设计：探秘“轻重”与排序一、教学内容分析  本课以《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》与《义务教育数学课程标准（2022年版）》为双坐标，定位为小学一年级上学期科学与数学学科的跨学科融合实践课。在知识技能图谱上，本课聚焦“物体的特征”与“量的比较”两大主题，核心在于引导学生从对物体轻重（质量）的模糊感知，走向运用多种方法进行定性比较与简单排序，此为承上（认识物体外部特征）启下（学习标准测量单位）的关键节点。认知要求从“识记”生活经验上升到“理解”比较方法并能“应用”于新情境。在过程方法上，本课旨在实践“科学探究”与“数学建模”的初级形态：通过预测、动手操作（如掂量、使用简易天平）、观察记录来获取证据，并运用“排序”这一基本数学工具对数据进行初步整理与分析。素养价值渗透方面，活动设计引导学生像科学家一样思考（基于证据得出结论），像数学家一样有条理（建立序列），在协作探究中培育严谨求实的科学态度、合作分享的社交能力，以及对“比较”这一基本学科思想方法的初步感悟，实现“做中学、玩中思”的育人目标。  一年级学生以具体形象思维为主，拥有“这个东西重、那个东西轻”的朴素生活经验，但认知存在碎片化、绝对化特点，例如可能认为“大的就一定重”。其兴趣点在于动手操作与游戏，潜在障碍在于将模糊感觉转化为有序比较的思维过程，以及用较为准确的语言进行描述。教学中，将通过“掂一掂”猜一猜活动进行前测，动态把握学生的前概念水平。针对学情差异，教学调适策略包括：为感觉型学生提供更丰富的实物感知机会；为思维较快的学生设置“如何向别人证明你的排序是对的”等解释性挑战；为表达尚不流畅的学生提供“我觉得…比…重，因为…”的句式支架；全程通过巡回观察、小组讨论记录、作品展示等形成性评价，即时反馈并调整引导的粒度与节奏。二、教学目标  知识目标：学生能识别生活中物体存在“轻”与“重”的属性差异；理解“比较”是判断轻重的关键，并能说出至少两种比较物体轻重的方法（如用手掂、用工具称）；能在指导下，依据比较结果对35个物体进行从轻到重或从重到轻的简单排序，初步建立“序列”概念。  能力目标：学生能通过感官和简单工具（如简易天平）对物体的轻重进行探究与比较；能尝试用图画、简易符号或口头语言记录并描述自己的比较过程与结果；能在小组活动中，通过协作完成任务，并初步学习倾听同伴意见、表达自己观点。  情感态度与价值观目标：学生在探究活动中表现出对物体属性的好奇心与探究欲；在比较实验中养成实事求是、尊重观察结果的态度；在小组合作中体验共同解决问题、分享发现的乐趣，增强团队意识。  科学（学科）思维目标：初步发展“比较与分类”的科学思维与“有序思考”的数学思维。学生能经历“预测验证结论”的简易探究流程，理解直接比较（两两比较）与间接比较（借助参照物）的基本逻辑，并运用排序方法对多个对象进行整理。  评价与元认知目标：引导学生通过对比自己预测与实际操作结果，初步建立反思意识；能在教师引导下，依据“操作是否认真”、“记录是否清楚”等简单标准，对自己或同伴的探究活动进行口头评价。三、教学重点与难点  教学重点：掌握用多种方法（特别是使用简易工具）比较物体轻重，并基于比较结果进行排序。其确立依据在于，这是课标中“运用多种感官或简单工具进行观察、比较”这一核心能力在“量与测量”主题下的具体化，是学生从定性感知走向定量测量的思维桥梁，也是后续学习统一计量单位的基础。掌握比较与排序的方法，是形成科学探究能力和逻辑思维能力的基石。  教学难点：难点一在于对体积相近但重量差异明显、或体积差异大但重量相近的物体进行比较时，克服“体积大即重”的前科学概念。难点二在于将两两比较的结果，迁移并整合为对多个物体的有序排列。预设依据源于一年级学生的认知特点：思维具有单一性和表面性，综合处理多重信息并建立关联的能力较弱。突破方向在于提供典型冲突材料（如一大团棉花和一个小铁钉），并设计从两个物体比较过渡到三个物体排序的阶梯性任务支架。四、教学准备清单  1.教师准备  1.1媒体与教具：交互式课件（含导入情境动画、活动指令、记录表模板）；实物展台。  1.2探究材料包（按小组配备）：简易天平（杠杆式）46台；差异明显的对比材料组（如大塑料球与小铁锁、厚书本与薄海绵等）；需要排序的材料组（如大小材质不同的积木块、装有不同量沙子的同款小瓶35个等）；学生记录单（含贴纸或涂色区域）。  1.3环境布置：教室布置为46人合作小组座位；预留作品展示区。  2.学生准备  课前观察生活中“轻”和“重”的物品；准备好彩笔。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与问题提出：“小朋友们，今天老师给大家带来一个小故事。看，屏幕上的小猴子想过这座小桥，它一次只能带一样东西过河。这里有它最爱的大桃子和一个它玩的大皮球。它有点发愁了：我先带哪个过河，桥会更稳当、不容易晃呢？”（呈现动画情境）。“大家猜猜看，小猴子先带桃子过桥稳，还是先带皮球过桥稳？为什么你这样想？”（收集学生基于“轻重”的初始想法）。  1.1建立联系与明晰路径：“看来，大家都觉得东西的‘轻’和‘重’会影响小桥稳不稳。那怎么才能知道谁轻谁重呢？光靠眼睛看准不准？今天，我们就化身小小科学家和侦探，一起探秘‘轻重’，学习比较和排序的好方法！我们先用手当小秤，再用神奇的工具帮忙，最后帮小猴子和其他小动物解决难题。”第二、新授环节  任务一：唤醒经验，初探“轻重”  教师活动：首先提问：“生活中，你觉得什么东西很‘轻’，像羽毛一样？什么东西很‘重’，搬起来很费力？”（板书学生举例，并展示部分实物）。接着，拿起一本厚书和一张纸，询问：“这两样，谁轻谁重？你能确定吗？我们第一个小挑战就是：不用工具，只用我们的小手，来当一回‘人体天平’。”示范“掂一掂”的动作，强调手心朝上、轻轻上下晃动感受。然后分发第一组材料（差异明显的两两配对物品），巡视指导。  学生活动：积极联想并说出生活中的轻、重物品（如气球、书包）。两人一组，领取材料后，轮流用手“掂一掂”比较两样物品的轻重，并尝试用“我觉得…比…重”的句式向同伴说出判断。  即时评价标准：1.是否能积极参与联想和表达。2.“掂一掂”操作是否认真、有尝试比较的意识。3.能否尝试用完整的比较句式进行描述。  形成知识、思维、方法清单：★1.轻与重是物体的重要属性。我们身边的所有物体都有轻重。★2.用手“掂一掂”是比较轻重的常用方法。这是最直接的感官比较，但有时我们的感觉不一定完全准确，特别是两个东西差不多重的时候。▲3.语言描述：学会说“A比B重”或“B比A轻”这样的比较性语言。  任务二：动手实践，多种方法比一比  教师活动：提出新挑战：“刚才大家掂得很棒！现在老师增加一点难度，这有一块小橡皮和这支长铅笔，掂起来好像差不多？或者，这一大团棉花和这个小铁钉，谁轻谁重呢？只用掂的方法，还能那么确定吗？”引发认知冲突。引导思考：“我们的小手是个不错的工具，但有没有更公平、更准的工具呢？”引出简易天平。不直接讲解，而是说：“看，这个工具叫天平。它怎么帮我们比较轻重呢？请各小组先观察、摆弄一下，看看你能发现它工作的秘密吗？”巡视中，对成功操作的小组给予肯定：“哇，你们组让天平动起来了！能告诉大家你是怎么做的吗？”  学生活动：面对冲突材料，感受掂量的局限性。小组合作探索天平：观察结构，尝试将两样物品分别放在两边的托盘中，观察天平指针或横梁的变化（哪边下沉，哪边上翘）。通过多次尝试，发现“下沉那边放的东西重，上翘那边放的东西轻”的规律。  即时评价标准：1.能否在探索中保持好奇心和耐心。2.小组是否能有秩序地轮流操作和观察。3.能否通过观察，初步说出天平平衡状态与物体轻重的关系。  形成知识、思维、方法清单：★4.使用工具（如天平）可以更准确地比较轻重。工具能让结果更客观。★5.简易天平的工作原理：把要比的物体分别放在天平两边的托盘里，下沉的一端物体更重，上翘的一端物体更轻；如果天平保持平衡，说明两个物体一样重。▲6.方法的选择：根据实际情况选择比较方法。差异大时可用手掂，需要准确判断或差异小时可借助工具。  任务三：聚焦工具，认识天平  教师活动：邀请一个探索成功的小组上台演示。教师结合演示，规范语言：“我们把物体放在天平的‘托盘’上，观察中间的‘指针’或横梁。大家看，现在橡皮这边下沉了，我们可以说‘橡皮比铅笔重’。”强调：“使用天平时要轻拿轻放，比完了先取下沉的物体，这样天平才不会猛地翘起来打翻东西哦，这是安全小窍门。”然后，分发记录单，布置任务：“请每个小组用天平，验证一下你们刚才掂过的几组物品，把比较结果用贴纸（或涂色）的方式记录下来。比如，重的物品旁边贴红色圆点，轻的贴蓝色圆点。”  学生活动：观看同伴演示，学习规范操作和表述。小组合作，使用天平依次验证任务一中的材料，并合作完成简单的记录单。一边操作一边巩固“XX比XX重”的表达。  即时评价标准：1.操作天平是否逐渐规范、有序。2.记录是否清晰，能对应物品与轻重标识。3.小组内分工协作是否顺畅（如一人操作、一人记录、一人汇报）。  形成知识、思维、方法清单：★7.规范操作与安全：轻拿轻放，有序操作，先取重物。★8.记录与证据：把比较的结果记录下来，这是我们得出的“证据”，能让别人明白我们的发现。▲9.验证意识：感觉不一定可靠，用工具验证是一个好习惯。  任务四：解决问题，应用排序  教师活动：创设新情境：“小猴子的问题解决了，它夸大家真能干！现在，熊猫伯伯遇到了麻烦：它想把这几瓶蜂蜜（出示3个同款但装有不同量沙子的瓶子）按照从轻到重的顺序摆在架子上，该怎么摆呢？谁能帮熊猫伯伯想想办法？”引导学生将两两比较的方法迁移过来。“我们需要用到天平这个好帮手。但一次只能比较两瓶，怎么才能理清三个的关系呢？”搭建思维脚手架，可在黑板上画三个圆圈代表瓶子，引导学生思考比较策略（如先比A和B，再比B和C…）。“比完之后，我们怎么能一眼就看明白顺序呢？”引出“排序”概念，示范将代表物品的图片按从轻到重排队。  学生活动：小组领取三个待排序物品。讨论并制定比较策略，例如：“我们先比这瓶和那瓶，记下结果，再比那瓶和第三瓶……”利用天平实际操作，确定两两轻重关系。最后，根据所有比较结果，在记录单上或利用实物图片，将三个物品排列出顺序（从轻到重或从重到轻）。  即时评价标准：1.是否能有策略地进行多次两两比较，而不是随机比较。2.能否综合多次比较结果，推理出正确的顺序。3.排序结果呈现是否清晰、有序。  形成知识、思维、方法清单：★10.排序：将三个或更多物体按照轻重顺序排列起来，就叫排序。可以是从轻到重，也可以是从重到轻。★11.排序的策略：对多个物体排序时，需要先进行两两比较，记住结果，再像排队一样理出顺序。▲12.有序思维：排序让我们处理信息更有条理，是数学和科学中非常重要的思考方式。  任务五：联系生活，拓展思考  教师活动：组织简短分享会，请12个小组展示他们的排序过程和结果。然后提问：“学会了比较轻重和排序，想一想，在我们的生活中，哪些地方会用到这些本领呢？”引导学生联系实际，如：整理书包时把重的书放下面；玩跷跷板时体重的差异；超市里买水果挑一挑……  学生活动：小组代表分享排序任务。积极开动脑筋，联想生活实例，交流轻重比较在生活中的应用。  即时评价标准：1.分享时表达是否清晰。2.能否联系生活，举出合理的例子。  形成知识、思维、方法清单：▲13.知识的应用：比较轻重和排序的知识在生活中非常有用，能帮助我们解决实际问题，让生活更有条理。第三、当堂巩固训练  设计分层巩固任务：  基础层（全体尝试）：“神秘袋”游戏。袋中装有2个轻重差异明显的物体，学生只能用手伸进去掂，不准看，判断谁轻谁重，并说出理由。“来，大胆地感受一下，把你的判断和同桌说一说。”  综合层（大部分学生可完成）：“给四个玩具排排队”挑战。提供4个轻重差异循序渐进的毛绒玩具或积木，要求学生小组合作，使用天平，将它们按从轻到重的顺序排列，并粘贴序号。  挑战层（学有余力学生选做）：思考题：如果没有天平，只有一根木棍、一根绳子和两个一样的塑料袋，你能想办法做一个简易的“秤”来比较两样东西的轻重吗？（简要画图或口述思路）。“这是一个超级侦探题，看谁的点子最有创意！”  反馈机制：基础层通过同桌互说、教师抽检进行口头反馈。综合层通过小组展示排序结果，师生共同依据“顺序是否正确”、“操作是否有序”进行评价。挑战层思路进行课堂分享，教师重在鼓励创新思维，不追求方案完美。第四、课堂小结  知识整合与方法提炼：引导学生一起回顾：“今天这节课，我们像科学家一样探索了什么秘密？（物体的轻重）我们用了哪些‘武器’来比较轻重？（小手掂、天平称）最后我们还学会了一项什么了不起的本领？（给物体按轻重排序）”“请用你的小手，比划一下从轻到重‘爬楼梯’的样子。”鼓励学生尝试用简单的图画（如画一个天平，旁边写上“比轻重”）来总结本节课的核心。  作业布置与延伸：必做作业：回家后，请用“掂一掂”的方法，比较家里任意三样水果（或蔬菜）的轻重，尝试给它们排排序，并说给家长听。选做作业：和爸爸妈妈一起，找一找家里什么地方运用了“按轻重摆放”的原则（如厨房调料架、工具箱等）。“下节课，我们会认识更多测量物体特征的‘尺子’，期待大家带来家里的排序小故事！”六、作业设计  基础性作业（必做）：“家庭小调查：轻重大发现”。学生在家中任选三件小物品（如一个苹果、一个橙子、一个鸡蛋），用手掂一掂的方法比较轻重，并按照从轻到重的顺序，将物品名称（或画图）填在老师发放的作业单阶梯图上。目的是巩固感官比较和排序的概念。  拓展性作业（建议完成）：“我的书包我整理”。思考并实践：如何根据书本的轻重，更合理地摆放书包里的物品（例如重的书贴近背部），并简单记录或向家人说明这样整理的理由。旨在将课堂所学应用于真实生活情境，培养解决问题的能力。  探究性/创造性作业（选做）：“创意小秤设计师”。利用家中可得的材料（如衣架、绳子、纸杯等），尝试制作一个能比较两个小物体轻重的简易小秤，并测试它是否能用。用照片或图画记录制作过程。此项作业鼓励动手创新，深度理解平衡原理。七、本节知识清单及拓展  ★1.轻与重：物体都有的属性，描述物体的分量。  ★2.比较方法一：掂一掂：用手直接感受，方便但不够精确。  ★3.比较方法二：用工具（如天平）：结果更准确、公平。口诀：下沉重，上翘轻，平衡就是一样重。  ★4.天平使用注意：轻拿轻放，注意安全，先取重物。  ★5.记录结果：用画图、贴纸、写符号等方式记录比较发现，这是科学证据。  ★6.排序：把三个及以上物体按从轻到重（或从重到轻）的顺序排列。  ★7.排序步骤：先两两比较，记住结果，再推理排出顺序。  ▲8.生活应用：整理书包、玩跷跷板、超市购物等都会用到比较轻重。  ▲9.科学态度：感觉不一定准，乐于用工具验证；尊重看到的事实（证据）。  ▲10.合作探究：小组一起动手、观察、讨论，能发现更多，解决更难的问题。八、教学反思  （一）目标达成度分析：本课预设的知识与能力目标基本达成。通过实物操作与记录单反馈，90%以上的学生能正确使用手掂和天平比较两物轻重，并完成简单排序。情感目标在活跃的课堂氛围和小组协作中得以体现，学生探究兴趣浓厚。科学思维目标中，“比较”思维落实到位，但“有序思考”（排序策略）对部分学生仍是难点，需在后续课程中反复渗透。元认知目标初步触及，如“你猜对了吗？”的设问引导学生对比预测与结果。  （二）环节有效性评估：导入环节的故事情境能快速聚焦“轻重”问题。新授环节的五个任务构成了螺旋上升的认知阶梯。任务二制造认知冲突、引出工具的必要性，是激发探究欲的关键点。“当我看到孩子们面对棉花和铁钉时那疑惑又好奇的眼神，就知道‘冲突’制造成功了。”任务四从两两比较到多物排序是思维跃升点，部分小组在此处出现混乱，提示教师脚手架（如比较策略图）应更凸显。巩固环节的分层设计照顾了差异，挑战题虽仅有少数学生尝试，但激发了全班的热烈讨论。  （三）学生表现深度剖析：动手操作环节，所有学生均能积极参与，但精细动作和观察专注度差异明显。A类学生（思维敏捷型）能快速掌握方法并主动探索策略，甚至提出“如果四个怎么比更快”的问题。B类学生（踏实跟随型）在明确指令和同伴带动下能顺利完成任务。C类学生（需更多支持型）在操作天平、理解排序逻辑上需要教师一对一的视觉化指导和更多鼓励。“对C类孩子，可能需要我蹲下来，手把手和他一起放一次天平，并大声肯定他‘看，你