小学科学“地球与宇宙”部分教材分析及教学略谈

专题讲座小学科学“地球与宇宙”部分教材分析及教学略谈（★1）一、教材分析首先，来看看课程标准中与“地球与宇宙”部分内容相关的资料。小学3—6年级科学的内容共分科学探究、情感态度价值观、生命世界、物质世界、地球与宇宙五个方面，课标中对地球与宇宙部分的教学目标要求是（★2）：通过对地球与宇宙有关知识的学习，了解地球、太阳系的概况及运动变化的一般规律，认识人类与地球环境的相互作用，懂得地球是人类唯一家园的道理。我们再来看看“地球与宇宙”内容标准框图（★3）：其中：椭园形标识表示的是领域（地球与宇宙），三个并列的一级主题：静态的有关地球概貌与组成地球的物质；动态的由于地球运动所引起的各种可见变化；第三个板块是天空中星体的认识。再接下来是二级主题，教材当中的具体内容按二级主题展开。现有教材中的各单元内容，我们均可以跟课标中的这一内容标准图找到对应，从而明确相应内容在整个课程体系中的地位、作用和要求。简单地罗列一下，教科版小学科学(3-6年级)“地球与宇宙”各册内容安排如下（★4）：册数单元和名称内容标准三上4、水和空气地球的物质之二：水；地球的物质之三：空气三下3、温度与水的变化地球运动所引起的变化之一：地球运动与天气变化四上1、天气地球运动与所引起的变化之一：地球运动与天气变化2、溶解地球的物质之二：水；四下4、岩石和矿物地球的物质之一：岩石、沙、土壤五上2、光天空中的星体之一：太阳和月球3、地球表面及其变化地球运动与所引起的变化之三：地球运动与地表变化五下4、地球的运动地球运动与所引起的变化之二：地球运动与昼夜变化地球运动与所引起的变化之四：地球运动与四季变化六下3、宇宙天空中的星体之一：太阳和月球天空中的星体之二：太阳系、银河系及宇宙空间天空中的星体至三：探索宇宙的历史因此，我们还可以用下面的一些概念图来进一步细化“地球与宇宙”部分内容在编排上的结构以及所涉及到的一些核心的概念。（★5-10）总的来说，“地球与宇宙”部分内容在整个小学科学课程中占有相当重要的地位，加强这些内容的学习很有必要。（★11）一是有必要让学生知道有关地球和宇宙的真面目。从各种媒体以及低年级的教学中，学生早已熟悉地球、宇宙飞船、星球等词汇；夜空中闪烁的星星和弯弯的月亮是许多儿童文学作品中的主题，它引发了儿童强烈的好奇与无限的遐想。但这种了解还是很肤浅的，有些概念也是完全错误的，通过科学课程的学习，可以让学生树立正确的认识。二是地球与宇宙的知识同生命世界、物质世界的知识相比较在教学上相对显得薄弱。过去有理论认为儿童无法理解描述地球、宇宙之大的数据的确切含义。例如，很少有孩子真能知道100亿恒星到底是多少；宏观的空间想象能力有限，使得儿童理解星球空间位置关系也有一定的困难。因为，其中很大一部分内容都是大尺度的、特别宏观的、远距离的东西，没有现代信息技术手段之前，要完成这些任务显得非常困难。近年来，由于现代信息技术手段的不断提高，生动的图片、影像使这部分的教学变得容易了。许多国家都加重了小学科学课程中地球和宇宙部分的份量。三是可以帮助学生建构起正确的环境价值观。有关“地球和宇宙”的知识，不仅可以满足儿童的好奇心，还可以使儿童了解人类为科学地了解宇宙所做的努力，了解地球物质对人类及其它生物生存的意义，认识到人类活动对地球物质的破坏，从而产生对地球物质怀抱感激之情，树立保护人类唯一家园的意识，根据经验和理论，这种教育抓得越早越有成效。由此，我们可以对该部分内容的学习目标和学习方式大致做以下定位（★12）：学习目标——使学生获得有关地球的更完整的印象，包括了解地球的概貌和组成物质，以及因地球的运动而引起的各种变化。该部分内容还包括天空中的星体，学生通过观察、记录太阳和月球的运动变化，探究它们的运动模式，锻炼自己的毅力；通过了解人类对宇宙奥秘的探索，认识科学的进步和人类智慧的潜力。学习方式——让学生用探究的方法研究地球物质的性质和天空中星体的运动变化，获得有关的知识，了解科学探究的过程和方法，体验到探究的乐趣，同时使他们对习以为常的地球物质“刮目相看”，意识到地球物质的价值和保护它们的重要性及探究星空神秘面纱的兴趣。二、教学略谈（一）教学建议1、地球的概貌与地球的物质地球的概貌（★13）①让学生观看从月球上拍摄的地球照片，以这种最先进的方法了解地球的形状。②（★14）让学生观看地形地球仪或两半球地形图，引导学生通过观察分析，说出地球上水陆分布特点：水陆分布不均，大洲和大洋大小不等，大陆多呈三角形，隔海相望的两岸轮廓多呈凹凸对应之势（特别是大西洋两岸最为典型）。③学习人类对地球形状的认识历史时，教师要引导学生很好地认识人类对地球形状认识的三次飞跃，以形成科学不断发展的观点。（★15）第一次飞跃：许多事实都说明大地不是平的，而是球形的。第二次飞跃：地球不是一个正球体，而是一个赤道隆起、两极扁平的椭球体。第三次飞跃：通过人造卫星对地球更精确的测定，发现地球的形状是一个不规则的椭球体。④（★16）用经纬网地球仪和立体剖面地球仪，说明地球坐标和地球内部构造，以建立经纬网概念。地球的物质教学“组成地球的各种基本物质”方面的内容可以按以下基本程序来（★17）：教学内容为“形态、构造、性质、变化”的教学（比如“土壤”的观察），首先指导学生把认识对象（土壤的形态、构造、性质、变化过程）分解为若干部分，（用肉眼及放大镜观察土壤、给土壤加热、土壤沉积等实验）分别进行观察、比较；然后把观察的结果综合起来，描述出这个物体的整体特征、性质或变化过程（得出“土壤是沙、小石子、黏土、腐殖质、水和空气等物质的混合物。”这一概念）；最后指导学生运用本课学习的知识和方法识别物体，或用本课学习的方法观察、描述其它物体的形态特征。（如课后考察本地农田里的土壤，做一做腐殖质的形成实验，开展了解生活垃圾对土壤的危害等等活动。）同时，还应该在该部分内容的教学中突出观察活动的设计与指导：给学生比较充裕的时间，使学生充分地进行观察；指导学生运用“整体——部分——整体”的方法、比较的方法进行全面地观察。这实质是一种“分析——综合”的方法。运用这种方法，有助于观察；并重视观察结果的汇报，用自己的话把观察到的各种情况充分地表达出来。2、地球的运动与所引起的变化地球运动与天气变化地球运动与天气变化这部分内容标准的撰写体例和其它部分有些不同（★18）（若仔细去比对一下，在课标的“具体内容标准”这一栏里，其他内容标准中的要求所用的关键词大多是“知道、了解、能用”，而在这部分具体内容标准里，除了以上关键词外，还用了“探究，如探究雨或雪的成因，探究风的成因；体会，体会到长期的测量和记录天气数据是非常有用的；欣赏，欣赏美丽的天气；列举，列举天气变化对动物行为影响的实例；体验，体验到天气对人类工作、生活的影响）。包括了课程目标的诸多侧面：知识、动作技能、思维技能及情感、态度价值观。“知道天气可以用一些可测的量来描述”，“能列举天气变化对动物行为影响的实例”是知识方面的目标；“会用温度计、简易风向仪、雨量器进行观测会收集有关数据，并能分析数据得出某些结论”，是技能方面的目标（科学方法）；探究风雨的成因是“过程技能”和知识结合在一起的目标；“欣赏美丽的天气”、“体会到长期测量和记录天气数据是非常有用的，”体验到天气对人类工作、生活的影响“是情感态度价值观方面的目标。因此，这部分内容的教学，既要考虑学生基本概念的形成，又要重视学生科学方法的习得，还要重视学生动作技能的训练，激发学生长周期参与探究活动的热情。地球运动与昼夜、四季变化（★19）许多教学实践证明通过模拟实验使学生理解“地球自转形成昼夜变化”并不困难。但对于四季的成因，学生的理解是有一定难度的。学生首先应知道地球环绕太阳旋转的事实，还应知道地球环绕太阳旋转一周的时间，最困难的是还要让学生理解地轴相对它绕太阳旋转的平面是倾斜的，太阳直射点在南北回归线之间的移动，因为并不存在真实的地轴，学生很难想像地球倾斜的图景。关于地球运动与四季变化的教学，我查找了许多资料，似乎除了利用多媒体课件演示外，并没有什么更有效的直观教学手段，这个问题还有待于进一步探讨。地球运动与地表变化这部分内容集中在五年级上册的第三单元《地球表面及其变化》，让我们先详细地来看看教材的编排（★20-29）。通过教材内容我们可以清楚地发现，这部分内容的教学要将重点落实在模拟实验的开展上。地球表面在不断变化是客观事实，地表的变化可分剧烈的（由地震或火山喷发引起）和缓慢的（如雨水的侵蚀或水流的搬运）两种。缓慢的地表变化不易被察觉，剧烈的变化学生又没有切身的体验，因此，大多学生并不能真正理解地表变化的事实。适时地采用模拟实验的方法，会收到一定的效果。（★30）如：板块运动、火山喷发、雨水及河流对土地的侵蚀等内容均可以采用模拟实验的形式来教学。此外，有条件还可以选择典型的地形组织学生进行实地考察，这样做既可以加深学生的印象，又可以促进知识的运用，效果肯定会更好。3、天空中的星体该部分内容主要集中在六下的《宇宙》单元。对于宇宙星空，人类自古以来一直都有着极为浓厚的兴趣，对学生来讲，博大而神秘的宇宙同样有着无穷的吸引力，他们通过书本、网络等途径对宇宙已有一定的了解。但真正落实到教学，这部分内容实际上难度很大，多数学生的空间想象力很弱，对天文观测感兴趣的家人很少，学生缺少实际观测的感性体验，这些都给《宇宙》单元的教学增加了难度。因此，这部分内容的教学应该注意三个基础：一是做好模拟实验，二是建好模型，三是提供丰富的资料。首先是要充分利用网络视频和课件演示的方法进行辅助教学，通过声像刺激，增加学生对宇宙知识的理解，通过书本、网络、询问、电视等途径收集信息，整理信息，并尝试对信息的可信度进行判断，从而提高教学的有效度。更重要的还是通过建模活动，培养学生浓厚的兴趣，发展观察力和思维力，特别是促进空间想象力的提高。（★31）本单元“月相变化”、“环形山”的假说、“太阳系”、“北斗七星”等内容，都可以通过建立模型的方式，让学生参与其中，真实地感受到宇宙星空的奥秘。关于建模活动的具体做法，《科学课》杂志在2011年第七期一篇文章《宇宙单元的建模活动》有详细的介绍。（二）教学要求（★32）1、要基于学生的经验与误解进行教学。儿童生活的环境存在着丰富的信息刺激，他们在生活世界中已经对地球与宇宙进行原始性的探究，积累了一些经验。虽然这些经验有误解疏漏，对事物的认识还不够全面、不够科学、不够深刻，但它们毕竞是儿童自己构建的对地球和宇宙的原始观念和看法。我们的教学要立足于学生的这种前概念，通过引发认知冲突，激起学生思考，重新建构起正确的概念。2、尽可能注重真实感，注重真实体验。地球与宇宙是个活生生的世界，是儿童生活世界的一部分。“地球与宇宙”的教学要充分利用多媒体、网络等先进的教学手段和教学方法，尽量营造氛围把学生置于真实的地球与宇宙中，或将真实的地球与宇宙环境引进课堂，真实的观察与如实的记录描述，使教学具有真实感，使学生具有真实体验。3、以亲历丰富多彩的活动作为主要教学形式。以“活动”为载体，用“活动”来组织，让学生经历观察实验、搜集信息、科学制作等过程，还可以通过情景模拟、信息交流会、科学欣赏、科学游戏、家庭科技活动等多种形式促进多方合作。4、树立开放的教学观念。地球、宇宙的有些教学内容与教学活动不可能在课堂内，不可能利用一、两节课就能完成的。如《月相变化》、《天气观察》、《观察星空》等在时间和空间上都要求开放。另外，地球与宇宙的空间性特点还要求教学资源的开放，引导学生利用学校、家庭、自然、网络和各种媒体中多方位地进行科学学习，多方面获取证据，形成证据链，从而理解原理、解释现象，才能得出完整的结论，才会取得更好的教学效果。