3.探风观雨识天气 辩景察物寻联系
——留下小学气象科普活动的实践与思考
人生活在大自然中,感受四时交替,感知万物变化,习以为常。然而,如果能够认真观察和思考,就能够发现周围事物的变化规律,就能从中得到有益的启示。校园气象站则是学生获得大自然启示的优秀平台和重要载体,我校结合科学课本和学校社团活动进行了多项校园气象教育的实践,并主要对气象与物候的关系进行了一些探究活动。
缘起
【现象一】:
茶香四溢的西湖,一直以来拥有“万担茶乡”的美誉,留下——这是一个美丽的小茶村,云遮雾绕,泉水叮咚,伴着龙井清香,醉人心扉。这里的孩子们从小对茶树有着情有独钟的情感,茶忙时节戴上斗笠、挎上小竹篮,跟在长辈们的后头采摘这大自然赐予的珍品。俗话说:“玉髓晨烹谷雨前,春茶此品最新鲜”清明节前采摘的龙井称明前龙井,美称女儿红。可是2011年春五年级(2)班学生王欣敏同学留意到家里的茶树迟迟未爆出新芽,采茶期也不得不延迟,她焦急地来询问科学老师。
【现象二】:
往年的七月,校园里面的枣树上枣子已是密密麻麻,枝叶繁茂之间点缀着颗颗大枣,又大又圆,有青有红。青的如碧玉,红的似玛瑙,在阳光照耀下,金光闪闪,校园里的学生路过此地早就馋的垂涎三尺了。可是今年的枣树上光秃秃的,只剩绿叶在风中摇曳,枣子颗粒不长,这让学生很是失落,可是为什么今年的枣子都不结果呢?学生想到了询问他们的“气象专家们”。
……
类似的大自然神奇的现象屡见不鲜。小学阶段的学生对周围的事物往往充满着各种好奇心,相比从书本上获取或从老一辈的口中得来的真理,他们更愿意用自己的行动去研究问题,他们一直梦想着成为一名自然学家用一双慧眼识破大自然的奥秘,他们寻求各种方法来解决此类问题……
一、 凄风苦雨——小学生气象物候探索的困惑
爱默生曾经说过:“培养好人的秘诀就是让他在大自然中生活。”通过自然教育训练孩子们的眼力、专注力并增加他们的自然知识和经验,去感受大自然的奥秘和完美,从而学会欣赏自然找到大自然中的无限联系。
《天气》单元,是让我们一线科学老师倍感困惑和头疼的一个单元。我校教师团队对本单元教材中教学内容的编排,教具的选择和使用,教学体会进行交流。也谈到了雨量器的正确使用?如何正确测量风向?一天的降雨量各个临界点的数据处理等很多的教学细节问题。同时,对征集到的全区小学科学教师先期推出困难和问题,进行了归类整理。如:
1)教材中对风力分级只有12级,而气象预报中则有16甚至17级台风,怎么解释?
2)模拟降雨实验中,不同口径的圆柱形实验器材,按理想状态应该是每个实验器材的在实验中降雨量的高度是一样的,但是在实际实验中却无法做到,如何解决这个问题?
3)第一课的教学中,第二部分教学内容《今天的天气怎样》的内容在教学中实施学生很难操作。
4)第二课的教学内容和后面几课的教学有重复。
5)一天的最高气温、最低气温分别指什么?
……
通过研讨,我们发现教师们的疑惑和困难主要来自:气象专业知识,课程编排设计,教学策略和方法,指导学生长期观察,气象观测设备,五个方面。
针对发现的问题,陈伟泉首席教师提出集中工作室力量和智慧攻克疑难、设法解决问题,立足学生学,设计有趣的气象活动,为全区小学科学教师服务。
然而,学生在有趣的气象活动的学习中,对于联系“气象与物候的关系”却出现了以下的困惑:
1.课本教材中气象学内容与物候现象缺乏联系
教科版小学科学的学习在这样的启迪下编排了诸多关于自然科学的内容(见图1)学生学习《动物》和《植物》单元,通过长时间观察和动手实验,学生已经初步了解到动植物的生长变化以及不同动植物的特点,也知道了环境因素例如空气、水分、阳光、土壤等因素会对动植物的生长将会带来诸多的影响。但是这些实验中可控制的“环境因素”在宏观的大自然领域中又是通过谁的“手”来操控呢?这便是我们的地球天气变化。
《天气》单元的学习由于老师们在气象方面的知识比较匮乏,加之模拟实验的操作中学生缺乏真实的体验,于是学生学得无味。长此以往,学生在天气观测能力上的薄弱以及他们气象学语言表达的苍白让我们大感挫败,作为小学科学教师的我们深深感到忧虑。
2.气象知识与学生的生活和学习需求缺少碰撞
教材上的天气知识,是气象学中最常用也是最重要的几个因素,气温、风向和风力,降雨量等,涵盖了地面气象观测的基本要素,这些知识也可以让学生付诸实践,参与一些观测和体验活动。但是学生往往会缺少恒心和驱动力。究其原因是学生对气象的观测缺乏内驱力——这些气象活动不是学生的需求,也就是学生认为做了这个有什么用?所以在开展这些活动的时候学生开始满满的新奇感在几节课后立刻被枯燥的活动给击败了。要使得学生能持续的开展气象探究活动,除了要培养学生的恒心之外,最主要的就是要让小学阶段气象活动成为学生自己想解决的身边问题的气象研究。
3.科学教师气象专业知识与教学方法缺少储备
良好的气象专业功底是从事气象教学的基本前提。但是如今从事气象教学的教师多是科学教师,教师对相应气象知识的学习和掌握欠缺,教师的气象素养得不到及时更新,对为数不多的气象概念、思想方法的理解出现偏差甚至错误,那么,气象知识教学的效果将大打折扣!在课堂中,学生可能会有各种另类问题,教师由于知识结构不够完整,可能一时难以应变,气象专业知识的教学就达不到游刃有余的境界了。
二、 春暖花开——开展校园气象活动生生不息
《天气》单元共有七个主题,基本上显现了气象科学的完整体系;特别是其中的气象观测主题,涵盖了地面气象观测的基本要素。为此,我校在市气象局的支持与帮助下,建成了一座校园气象站——“小太阳”气象站,并组建了气象科技活动小组,开展了一系列的气象科技活动。校园气象科技活动的开展,让学生边学习边实践,实地进行气象观测和测量活动,这样校园气象站就很自然地成为课本与课堂学习的延伸平台。
回忆建站以来的点滴,一路坎坷与艰辛,却无不记录着一路走来的无限收获:
1.建站初期,自强不息
杭州市留下小学气象站建立于2001年,在学校领导的支持与校几位科技辅导员老师努力下,正式建立起一个“小太阳”气象站。当时,气象站的设备仅是楼顶的一个风力风向标,学校西面绿化带中放置了雨量筒和百叶箱。我们的气象小组便开始了气象观测活动。但是气象社团的同学在辅导老师的带领下,结合《常识课程》的内容依旧认真地做每日天气记录,基本做到每周及时整理和汇总数据,开展一些基础的气象资料的记录工作。在多年的时间里,在社团活动中,大多只是停留在记录的阶段,也就是比较初级的活动阶段。
2.发展阶段,如火如荼
为了提升气象观测活动的准确性、科学性和趣味性,2008年底,陈伟泉校长积极和杭州市气象台领导沟通,把杭州市气象台在留下的监测点放在了我们学校。气象台技术人员经过实地考察,结合我校的实际,在我校北侧校园绿化带建立起了——杭州市气象台留下观测点。建成后的观测点,这里有了自动实时温度计、自动雨量器、风力风向计。这给我们气象小组的发展提供了一个良好的契机,首批20位同学成为“专业小气象员”,不仅学习气象知识、坚持进行气象观测活动,还开展一些小课题研究活动。为了提升气象知识普及的专业性,学校聘请了杭州市气象局技术员盛晖为“小太阳”气象站校外辅导员,专门指导“小气象员”进行气象观测活动。现在的气象站,数据全部在实时传送到杭州市气象台数据库中后及时返回到学校电脑的显示屏上,数据精确、及时。为学生开展研究活动提供了极大的方便和准确性。
3. 有序阶段,欣欣向荣
2009年,在“道义、和谐、雅趣、开放”的学校精神指导下,留下小学“西溪少儿研究院”成立。学校的兴趣小组都统一成为“西溪少儿研究院”所属的社团活动。小太阳气象站的活动更加规范起来、各小组之间的相互交流与合作的项目也开始进行。同时,充分利用课堂教学,每学期在每个年级的科学课程中安排不少于2周的气象知识内容的学习,每年结合科技节活动进行气象知识展览和气象知识竞赛活动。基本达到对学生进行全员普及的教育活动。
三、 包罗万象——开展校园气象活动精彩纷呈
俗话说:“花开一枝,芳香四溢”。我们的气象科技活动是丰富多彩的,不但没有拘泥于课本所展示的内容,而且还涉猎气象科学的整个基本体系。
(一)社团活动熠熠生辉
1.抓基础——气象工作日日行
每周二下午的社团活动时间,我们有将近一半时间进行气象知识的充电过程,讲解测量温度和湿度以及各项气象指标的原理和方法。学生边学习边实践,实地进行气象观测和测量活动。初建阶段,小气象员们观测的技术不够熟练,所获得数据也不准确。在科学老师的指导下,逐渐地熟练和规范。目前,他们所观测的数据可以与自动站所传输的数据进行对比,其中的误差也相当细微。
小气象员们将每天观测所获得的气象数据,通过学校的橱窗专栏公布气象信息,并根据天气的变化,及时提醒大家增减衣物、合理饮食、雨雪雾天注意交通安全等等,把科技活动与全体师生的生活紧密结合起来。同时还将学到的气象知识在专栏或墙报上进行展示,使全校师生得到共享。
2.实记录——家乡天气日月记
天气情况的记录是一项常规工作,气象站每天有2名社团成员对留下3个时间点进行即时温度和昨天的最高最低温度记录。并把数据进行整理,按月编制气温、雨量、晴雨天天数等数据图。针对每个月绘制的气温折线图和降水柱状图,
及时分析当月的气温降水特点和变化规律,提出自己的设想和疑问。
3.请进来——专家讲座细讲解
对于专业性很强的知识,我们则请来专家给学生做培训。比如:2011年的9月14日,我们就邀请杭州市气象台的台长周春雨来给我们的学生和老师做气象知识讲座,周春雨台长针对气象预报和测量角度作了题为《认识天气预报与了解气象观测》的专题讲座。周台长从生活实际和气象谚语作为引言,依次介绍了天气预报的发展历史、种类、流程,以及气象观测的业务等。还特别重点介绍了大气层、气团、风的产生、云的种类、高低气压中心、气旋、副热带高压等天气因素及其观测方法,最后还结合我们留下小学小太阳气象站,介绍了气象站的选址、仪器布局和测量所使用到的各种仪器及工作原理。周春雨台长讲座就是小学科学教师需要的气象科普讲座,解答了气象知识疑惑。
周台长不仅给予我们专业的培训,还了解了我们小气象站的活动情况,和小气象员们开展了积极的互动,解答了孩子们关于气象方面的很多疑问,同时周台长对我们指导学生进行物候方面的观测也予以了高度的肯定,鼓励我们坚持观测下去。此外我们还指导学生登陆一些气象网站查阅资料,如中国气象局的网站,杭州气象网等上面的气象谚语、气象术语、气象词典的内容,学生也非常喜欢,还通过自己的实测对其正确性进行验证。
4.走出去——实地考察真体验
杭州市气象科普体验馆给了孩子们接近大自然各种天气现象的机会,第二课堂的体验让孩子们近距离感受大自然的风雨雷电,通过接触屏可以直观了解一些气象设施,体验馆也给孩子们带来了专业知识方面的培训,主要包括:设施设备的放置和使用知识、对电脑数据的认识和分析、气象观测知识(认识天气预报、云的观测、气温的观测、大气层知识、台风知识和介绍等)。
5.找联系——气象物候紧联系
为了培养学生的自主创新思维,使得气象研究活动更贴合实际,更能激起学生的研究兴趣。针对小学生的认知特点,我校主要开展了与学生生活有关的小课题研究,增加了物候方面观测内容,洞察动植物和我们生活的变化等等。通过拍照数据调查记录等方法,了解周围环境变化情况,这些贴近孩子们生活的活动也更能激发他们的观察兴趣,培养他们关注身边事物变化的热情。
这几年来我们主要开展了以下这些小课题研究的活动:留下南面周围丘陵和城区的温度比较测量;2013大雪时留下各处积雪厚度比较;为什么蜗牛多在雨后出现;校园各处狗尾草长势的调查;柿子的一生长时记录;杭州的青蛙要钻多深冬眠才不会被冻死;校园桂花树的发芽为什么早晚相差这么多;为什么山顶的龙井茶会更早几天发芽;学校及附近地方的PM10和PM2.5浓度的调查等
例如在2010年学生撰写的《西溪夏天湿地的气温比城市更低一些吗》一文,从生活的发现出发,通过获取的气象数据,进行数据比较研究发现湿地气温在白天最高温度的时候并没有比市中心低,只是早晚的时候才比市中心更低一些。然后通过网络查询和咨询气象专家了解到在小范围内,白天太阳在这些方的辐射强度差不多,所以白天的温度在郊外和市区差不多,而到了晚上,郊区没有热岛效应,热量容易散发,所以晚上的温度会比市区低。
又如2014年学生调查的《校园桂花树的发芽为什么早晚相差这么多》这一课题,是学生在春天调查统计校园各种植物数量的时候,同学偶然发现,学校的
64课桂花树有的芽有近5厘米长了,而有的树刚刚发出不到1厘米的芽孢。学生觉得不可思议,很有兴趣,于是就开展了这个研究。在研究前,先让学生提出了假设,什么原因造成了桂花发芽的早晚?学生的预测很多,有的认为是温度差别,也有认为是阳光照射的差别,还有的认为是水分、土壤肥料、是否被北风吹到等因素,学生各抒己见,都认为自己的猜测最有可能正确。于是分组让学生开展调查,每个组选择其中的一项去验证猜想。然而结果却出人意外,学生的这些预测在校园的桂花树发芽早晚上都不能解释。最后还是在学校花工伯伯的的解说下,才明白原来是由于桂花树个体的原因,有些桂花树本身就会发芽早几天,有些会晚几天。
这个研究后,有学生又提出——气候对植物发芽及生长有没有影响呢?所以在2015年3月开始,我们又开展了一个长时课题项目:“研究植物的生长是否受到气候的影响”。气象社团的同学记录校园的一课柿子树,从每年的3月15号开始,每天拍摄2张柿子树的整体和局部的照片,同时记录柿子树的发芽开花结果等每一个显著的变化,预期用3年左右的时间,来研究不同年份的天气会对柿子树造成怎样的影响。从这一年半的情况来看,这颗柿子树的发第一个芽和开第一朵花和去年比分别早1天和迟4天,第一朵花的花期也长一天,做到这里的时候,发现可研究的问题越来越多,方案也逐步的在改进和优化。
6.展成绩——参与论文新评比
针对学生的实践活动,结合区科技节的小论文、综合实践活动评比,我们也鼓励学生进行一些讨论活动和小论文写作活动,近些年,学生的多篇论文在科技节小论文中获奖(见下表)。这类活动的开展,有助于学生总结经验、发现问题,开展更深入的研究。通过研究,学生学到了许多课本上学不到的东西,不仅视野开阔了,还善于发现研究素材,使得写作也能得心应手。
表1:留下小学气象荣誉
年份
|
荣誉名称
|
获奖级别、奖次
|
2005年
|
优秀科技实践活动
|
杭州教育局三等奖
|
2007年
|
优秀科技实践活动
|
杭州教育局二等奖
|
2008年
|
西湖区科技特色学校
|
西湖区少年宫
|
2010年
|
科技节学生论文
|
西湖区一等奖
|
2012年
|
浙江省气象教育科普基地
|
浙江省气象局
|
2014年
|
科技节学生论文2篇
|
西湖区三等奖
|
2015年
|
课题报告1篇
观察日记2篇
小论文、科普征文各1篇
|
西湖区一等奖
西湖区三等奖
西湖区一等奖
|
(二)课堂教学游刃有余
1. 引导学生观察想象,培养创新能力
气象气候部分有许多知识是与日常生活息息相关的,教师要引导学生对日常生活细心观察,从而加深对气象气候知识的理解。
例如,在讲云的观测时,由于学生对云并不陌生,晴朗天空里那白白的,和阴雨天那乌黑的都称作云,这时候就可以引导学生从亲身经历中找出层云和积云的特点,人们常常看到的天空碧空无云,有时候白云朵朵,有时候乌云密布,为什么天上有云有时又没有云呢?云究竟怎么形成的呢?通过长期观察测量气象指数中的空气湿度,学生不难发现,其实漂浮在天空中的云彩室友许多细小的水滴或冰晶组成的,有的是由小水滴或小冰晶混合在一起组成的。从地面向上十几公里这层大气中,越靠近地面,温度越高,空气也越稠密;越往高空,温度越低,空气也越稀薄。
俗话说:处处留心是学问。通过对身边事物的观察、分析,一方面可以提高学生地理学习的兴趣,加强对地理知识的理解;另一方面观察和想象又是创新思维的基础,它可以培养学生丰富的想象能力和敏锐的思维能力。积极组织以学生为主体的观察实践活动,让他们不断发现问题、分析问题、解决问题;可以迅速提高学生的地理实践能力,使学生的创新意识不断得到加强,创新激情也在活动中不断得到激发。所以我们在地理教学中要有意识的引导学生多观察、多动手、多思考,不断促进学生创新能力的提高。
2.打破思维定势,加强学生逆向思维能力培养
气象气候知识中,知识的联系十分紧密,往往是环环相扣,有些地理现象一定要搞清楚前因后果,方能摘清知识的脉络。在学生平时学习中,一般都是按正常思维习惯来解决问题,但有些题.目打破了正常的思维常规,需要调整思维方向方能求得结果。
例如,北半球一观测者背风而立,要判断高压在他的什么方位?按正常思维是已知高压、低压要求判断风向,而现在是已知风向要求判断高压的位置,这就要逆推。风向是结果,要逆推出水平气压梯度力的方向,同时要考虑风向形成时还要受地转偏向力的影响,这样可以通过水平气压梯度力的方向求出高压的方位——在其右后方。
通过调整思维方向,训练了学生思维的灵活性,学生可以了解地理事物、地理现象产生的前因后果,从而加深了对地理知识的理解。所以说,思维定势在很大程度上束缚了学生思维活跃性的发展,思维方式也往往受传统的、常规的思维习惯的影响,十分不利于学生思维能力的提高。教学时,教师宜多设计这样的逆向思维的情境,训练学生的逆向思维能力,拓展学生的思维空间。
3.探求规律,提高学生发散思维能力
发散思维是指从某一点出发,思维不局限于一个方面,而是向着多个方面发散。所以,对一些问题的解决我们要从多个方面着手,多个角度思考。
气象观测是人类最早的科学活动,在远古的时候,人们为了保障自己的生活和生产,首先对天气变化现象进行了观测。气象科学中蕴含着大量的多学科知识,中小学生的气象科学实验也是如此,例如《蜡烛能燃烧多久》、《制造云》的实验等。这些都是比较简单的实验,其中涉及的学科知识有明显的偏重性。还有很多比较复杂的气象科学实验,很明显地涉及多门学科的综合知识,有力地说明了气象科学中蕴含着多种学科知识和多门学科对气象科学的渗透。
气象教学中这类事例很多,一个地理事物、地理现象的出现往往受多个因素的影响、制约,在分析时就要从多方面着手,避免以偏概全。发散思维是创造思维的核心,教师在教学中若能在引导学生分析地理原理、地理规律的基础上;加强学生发散思维的培养,必将有力地推动学生创新思维能力的提高。
4.抓住事物的本质,提高学生的辨析能力
许多气象气候现象,或有相似的成因,或有相似的表现,在地理教学中教师要善于抓住事物的本质,积极引导学生加强辨析,找出他们的相似性和差异性,在相似中求不同。例如,露与霜,其形成过程基本相似,但形成条件却有所不同。它们都是气温降低到露点以下,水汽凝附于地面或地面物体上面形成的,不同的是形成露时温度高于零度,水汽凝结成了液体,而形成霜时温度低于零度,水汽凝结成了固体。
正确地引导学生对这类知识进行分析、对比,可以帮助学生准确地把握地理知识,提高辨析能力。
5.加强知识渗透,促进学生的综合素质提高
气象物候知识与我们的日常生活、工农业生产有着密切的关系,与其他相关知识也有着较强的渗透性。教学中注意气象气候知识与其他知识的有机结合,不仅可以帮助学生加强对知识的理解,同时还可以提高学生综合思维的能力。
例如,气象对洋流、河流径流、农业生产、工业布局等都有很大的影响,它们之间有很紧密的联系(如下表)。
影响对象
|
影响结果
|
河流径流
|
以雨水补给为主的河流:
地中海气候区——汛期在冬季;
温带海洋性气候区——全年流量较大且流量平稳;
季风区河流——径流季节变化、年际变化大
以冰雪水补给为主的河流:
受气温影响——夏季河流径流量大,冬季河流径流很小甚至干涸
|
农业生产
|
光热条件影响农作物的种类、复种制度和产量;
降水小于250毫米农业生产就需要灌溉;
寒潮、霜冻、冰雹、大风、暴雨等灾害性天气影响农业生产
|
工业布局
|
有污染工业的布局要考虑风向,一般要布局在最小风频的上风向
|
气象知识与其他知识之间联系的事例还有很多,在教学中我们要注意挖掘,不断加强知识间的相互渗透,促进学生综合素质的提高。
教学中,教师处于主导地位,如何使学生主动地学习和发展,充分发挥学生学习的主体作用,是我们每个教师都必须思考的问题。在教学中注意对学生的学习方法加以引导,培养学生各方面的能力,无疑对学生的学习起到一个积极的推动作用。
四、再展新枝——学校气象研究的目标
1.教学做合一,深入小课题
“教学做合一”是中国人民教育家陶行知先生的三大教育主张之一。陶行知先生在这一主张中视“教学做”为一体,特别强调的是在“做”的活动中获得知识。我校校园气象科普教育就是从课堂的“教”结合课外的“学”,并从日常持续的“做”中获得系统的知识,在这其中不断发现有兴趣的教学小课题,发掘出更多关于气象和物候的小秘密。
2.开发小课程,探究大奥秘
我们的校园气象站拥有地面气象人工观测站和地面气象自动观测站和双套设备;属于综合校园气象站,具有风向、风速、温度、气压、降水、地温等气象要素的观测功能。
拥有这样的全套设备我们将合理地利用,努力开发出属于我们校园的特色课程,让孩子们在气象站不但能够学到书本上的气象知识,了解到天气变化的过程及原因,掌握一些基本的天气观测方法和技能,而且通过气象社团的活动和综合实践调查,不断提高学生的科技意识,引导他们对天气变化和气候异常问题的关注,从而培养他们防治自然灾害的科普知识的兴趣,激发他们探究气象奥秘,把所学到的知识运用到生活的实践之中。