小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究課題報(bào)告目錄一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究開題報(bào)告二、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究中期報(bào)告三、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究結(jié)題報(bào)告四、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究論文小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究開題報(bào)告一、研究背景與意義

在小學(xué)科學(xué)教育領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的核心載體，其重要性日益凸顯?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出“以探究實(shí)踐為主”的教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)通過動(dòng)手操作、觀察記錄、分析推理等方式，引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”“用中學(xué)”。然而，當(dāng)前小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在諸多現(xiàn)實(shí)困境：部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容抽象難懂，與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)脫節(jié)；實(shí)驗(yàn)過程多停留在“按圖索驥”的模仿層面，缺乏深度探究；學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解往往停留在記憶層面，難以形成可持續(xù)的科學(xué)思維。這些問題制約了科學(xué)教育“啟蒙心智、培育能力”的本質(zhì)功能的發(fā)揮。

風(fēng)向與風(fēng)力作為氣象學(xué)的基礎(chǔ)概念，與學(xué)生的日常生活緊密相連——春日的風(fēng)箏、夏日的臺(tái)風(fēng)、秋日的落葉、冬日的寒風(fēng)，都是學(xué)生可感可知的自然現(xiàn)象。將風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)觀察作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題，既契合“從生活中來到生活中去”的教育邏輯，又能有效破解抽象概念教學(xué)的難題。風(fēng)向標(biāo)的制作過程融合了物理學(xué)（杠桿原理、空氣動(dòng)力學(xué)）、工程學(xué)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇）等多學(xué)科知識(shí)，而風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)觀察則涉及數(shù)據(jù)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)分析、科學(xué)推理等探究能力。學(xué)生在親手制作、反復(fù)測(cè)試、持續(xù)觀察的過程中，能夠?qū)ⅰ帮L(fēng)向”“風(fēng)力”等抽象概念轉(zhuǎn)化為具象的操作經(jīng)驗(yàn)，在“設(shè)計(jì)-制作-改進(jìn)-應(yīng)用”的循環(huán)中深化對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

從教育價(jià)值層面看，本研究具有多重意義。對(duì)學(xué)生而言，通過參與真實(shí)情境下的探究活動(dòng)，不僅能掌握科學(xué)知識(shí)與技能，更能培育“提出問題-設(shè)計(jì)方案-收集證據(jù)-得出結(jié)論-交流反思”的科學(xué)探究能力，激發(fā)對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心與探索欲。對(duì)教師而言，本研究提供的“制作-觀察-分析”一體化教學(xué)模式，為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了可借鑒的實(shí)踐范例，推動(dòng)教師從“知識(shí)傳授者”向“探究引導(dǎo)者”的角色轉(zhuǎn)變。對(duì)課程建設(shè)而言，本研究開發(fā)的校本化實(shí)驗(yàn)資源包，能夠豐富小學(xué)科學(xué)“物質(zhì)科學(xué)”“地球與宇宙”領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容，為跨學(xué)科學(xué)習(xí)（如STEM教育）提供融合路徑，助力構(gòu)建更具活力、更貼近學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

二、研究目標(biāo)與內(nèi)容

本研究以“風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)動(dòng)態(tài)變化觀察”為核心載體，旨在通過系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐探索，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：一是構(gòu)建一套符合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的“制作-觀察-分析”一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，讓學(xué)生在親歷探究過程中理解風(fēng)向、風(fēng)力的科學(xué)概念；二是開發(fā)包括材料清單、操作指南、觀察記錄表、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)資源包，為小學(xué)科學(xué)教師提供可復(fù)制、可推廣的教學(xué)支持；三是總結(jié)提煉培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、工程思維與數(shù)據(jù)分析素養(yǎng)的教學(xué)策略，為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供實(shí)證依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，研究?jī)?nèi)容將從三個(gè)維度展開：在風(fēng)向標(biāo)制作維度，重點(diǎn)探究材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系。通過對(duì)比不同材料（如輕質(zhì)木材、塑料片、金屬箔）對(duì)風(fēng)向標(biāo)靈敏度的影響，引導(dǎo)學(xué)生理解“箭頭尾翼面積差”“旋轉(zhuǎn)軸摩擦力”等因素對(duì)風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)確性的作用，培養(yǎng)學(xué)生基于問題解決的工程設(shè)計(jì)思維。在教學(xué)過程中，將設(shè)置“挑戰(zhàn)任務(wù)”——設(shè)計(jì)一款能在微風(fēng)（1級(jí)風(fēng)）條件下穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)向標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生通過小組合作進(jìn)行原型設(shè)計(jì)、迭代改進(jìn)，并在真實(shí)環(huán)境中測(cè)試優(yōu)化。

在風(fēng)力等級(jí)觀察維度，聚焦“定量測(cè)量”與“定性描述”的結(jié)合。一方面，指導(dǎo)學(xué)生使用自制風(fēng)向標(biāo)結(jié)合蒲福風(fēng)力等級(jí)表，通過觀察物體（如旗幟、樹枝）的擺動(dòng)狀態(tài)、風(fēng)速儀（簡(jiǎn)易版）的讀數(shù)，對(duì)風(fēng)力等級(jí)進(jìn)行主觀判斷與客觀記錄；另一方面，引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)字化工具（如手機(jī)風(fēng)速APP、數(shù)據(jù)記錄儀）收集連續(xù)時(shí)段的風(fēng)力數(shù)據(jù)，繪制“風(fēng)力變化曲線圖”，分析風(fēng)力與時(shí)間、天氣狀況（如晴、陰、雨）之間的關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)與科學(xué)推理能力。觀察活動(dòng)將延伸至課外，鼓勵(lì)學(xué)生記錄家庭、學(xué)校周邊的風(fēng)力變化，形成“個(gè)人風(fēng)力觀察日記”，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)探究與課外實(shí)踐的有機(jī)銜接。

在教學(xué)策略維度，重點(diǎn)研究“情境創(chuàng)設(shè)-任務(wù)驅(qū)動(dòng)-多元評(píng)價(jià)”的融合路徑。通過創(chuàng)設(shè)“校園氣象站”“小小預(yù)報(bào)員”等真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生的參與動(dòng)機(jī)；以“制作風(fēng)向標(biāo)-校準(zhǔn)靈敏度-觀察風(fēng)力-分析數(shù)據(jù)-發(fā)布預(yù)報(bào)”為任務(wù)鏈，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入探究；采用過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，從“設(shè)計(jì)創(chuàng)意”“操作規(guī)范”“數(shù)據(jù)記錄”“合作交流”等維度進(jìn)行多元評(píng)估，關(guān)注學(xué)生在探究過程中的思維發(fā)展與能力提升。

三、研究方法與技術(shù)路線

本研究采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究思路，綜合運(yùn)用文獻(xiàn)研究法、行動(dòng)研究法、案例分析法與觀察法，確保研究的科學(xué)性與實(shí)踐性。文獻(xiàn)研究法將貫穿研究的始終，通過系統(tǒng)梳理國(guó)內(nèi)外小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程設(shè)計(jì)教育、氣象科普教育等相關(guān)研究成果，為本研究提供理論支撐與經(jīng)驗(yàn)借鑒。重點(diǎn)分析《小學(xué)科學(xué)教學(xué)基本概念》《STEM教育：創(chuàng)新教學(xué)模式與實(shí)踐案例》等文獻(xiàn)，提煉“做中學(xué)”“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”等核心理念在本研究中的應(yīng)用路徑。

行動(dòng)研究法是本研究的主要方法，研究者將與一線科學(xué)教師組成合作團(tuán)隊(duì)，在真實(shí)教學(xué)情境中開展“計(jì)劃-實(shí)施-觀察-反思”的循環(huán)研究。具體而言，將在兩所小學(xué)的三、四年級(jí)選取6個(gè)班級(jí)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，開展為期一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐。教學(xué)方案將根據(jù)學(xué)生的反饋與教學(xué)效果進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整：例如，在初始階段發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“風(fēng)向標(biāo)平衡調(diào)節(jié)”存在困難時(shí)，及時(shí)增加“重心測(cè)試”“支架優(yōu)化”等子任務(wù)；在數(shù)據(jù)觀察階段發(fā)現(xiàn)學(xué)生記錄不規(guī)范時(shí)，引入“數(shù)據(jù)可視化”工具（如簡(jiǎn)易圖表模板），引導(dǎo)學(xué)生更科學(xué)地呈現(xiàn)觀察結(jié)果。通過這種迭代優(yōu)化的行動(dòng)研究模式，確保教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)生認(rèn)知需求、能力發(fā)展水平的高度契合。

案例分析法用于深入探究典型學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與成長(zhǎng)軌跡。研究者將從實(shí)驗(yàn)對(duì)象中選取12名具有代表性的學(xué)生（涵蓋不同學(xué)業(yè)水平、性別特點(diǎn)），通過跟蹤訪談、作品分析、課堂觀察等方式，收集其在“設(shè)計(jì)理念-制作過程-觀察記錄-思維發(fā)展”等方面的詳細(xì)信息，形成個(gè)性化學(xué)習(xí)案例。例如，分析某學(xué)生在風(fēng)向標(biāo)改進(jìn)過程中如何通過“失敗-反思-再嘗試”提升問題解決能力，或某學(xué)生在風(fēng)力數(shù)據(jù)分析中如何從“簡(jiǎn)單羅列數(shù)據(jù)”到“尋找變化規(guī)律”的思維轉(zhuǎn)變，為提煉教學(xué)策略提供鮮活例證。

觀察法主要用于收集學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的行為表現(xiàn)與互動(dòng)情況。研究者將采用結(jié)構(gòu)化觀察量表，記錄學(xué)生在小組合作中的參與度、操作規(guī)范性、提出問題的質(zhì)量、與同伴交流的頻率等指標(biāo)；同時(shí)，通過非結(jié)構(gòu)化觀察（如課堂錄像、教學(xué)日志）捕捉學(xué)生在探究過程中的情感體驗(yàn)（如專注度、挫折感、成就感），為評(píng)估實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的影響提供依據(jù)。

技術(shù)路線上，研究將遵循“理論準(zhǔn)備-方案設(shè)計(jì)-實(shí)踐探索-總結(jié)提煉”的邏輯框架。準(zhǔn)備階段（第1-2周）：通過文獻(xiàn)研究與調(diào)研，明確研究問題，構(gòu)建理論假設(shè)；方案設(shè)計(jì)階段（第3-4周）：開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源包，制定詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃與評(píng)價(jià)工具；實(shí)踐探索階段（第5-16周）：在實(shí)驗(yàn)班級(jí)開展教學(xué)實(shí)踐，收集數(shù)據(jù)（包括學(xué)生作品、觀察記錄、訪談錄音、課堂錄像等）；總結(jié)提煉階段（第17-20周）：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，撰寫研究報(bào)告，開發(fā)校本課程資源，形成可推廣的教學(xué)模式。整個(gè)研究過程將注重?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)性與完整性，確保研究結(jié)論的科學(xué)性與說服力。

四、預(yù)期成果與創(chuàng)新點(diǎn)

預(yù)期成果將從理論建構(gòu)、實(shí)踐資源與推廣應(yīng)用三個(gè)層面形成系統(tǒng)產(chǎn)出。理論層面，將形成《小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的工程設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)路徑研究》專題報(bào)告，深入剖析“制作-觀察-分析”一體化教學(xué)模式對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制，提出基于真實(shí)情境的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論框架，填補(bǔ)當(dāng)前小學(xué)氣象主題實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程設(shè)計(jì)教育融合的理論空白。實(shí)踐層面，開發(fā)《風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力觀察校本課程資源包》，包含材料清單（涵蓋低成本替代材料清單，如廢舊塑料瓶、輕質(zhì)木片等）、分課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)（含“挑戰(zhàn)任務(wù)單”“觀察記錄模板”“數(shù)據(jù)可視化工具”）、學(xué)生作品案例集（含設(shè)計(jì)草圖、迭代改進(jìn)過程記錄、數(shù)據(jù)分析報(bào)告）及教師指導(dǎo)手冊(cè)（含常見問題解決方案、差異化教學(xué)策略），為一線教師提供“拿來即用”的教學(xué)支持工具。推廣應(yīng)用層面，通過校內(nèi)公開課、區(qū)域教研活動(dòng)、教育期刊發(fā)表論文等形式，形成可復(fù)制、可推廣的教學(xué)模式，預(yù)計(jì)開發(fā)3節(jié)精品課例視頻，撰寫2篇教學(xué)研究論文（分別發(fā)表于《小學(xué)科學(xué)教學(xué)》《基礎(chǔ)教育課程》等期刊），并舉辦1場(chǎng)面向區(qū)域內(nèi)科學(xué)教師的專題workshop，分享實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新點(diǎn)。

創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在三個(gè)維度：其一，教學(xué)模式的動(dòng)態(tài)融合創(chuàng)新。突破傳統(tǒng)“知識(shí)講解+實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的線性教學(xué)邏輯，構(gòu)建“設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)-原型制作-真實(shí)測(cè)試-數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)-迭代優(yōu)化”的循環(huán)探究模式，將風(fēng)向標(biāo)制作從單純的“手工活動(dòng)”升維為融合工程思維、數(shù)據(jù)思維與科學(xué)思維的綜合性探究過程，讓學(xué)生在“試錯(cuò)-反思-改進(jìn)”的循環(huán)中深化對(duì)科學(xué)概念的理解，實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)接受”到“主動(dòng)建構(gòu)”的學(xué)習(xí)范式轉(zhuǎn)變。其二，觀察方式的時(shí)空延伸創(chuàng)新。突破傳統(tǒng)課堂實(shí)驗(yàn)“一次性、短時(shí)段”的局限，通過“課內(nèi)探究+課外觀察+長(zhǎng)期記錄”的延伸設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生將風(fēng)力觀察融入日常生活，形成“個(gè)人風(fēng)力觀察日記”，結(jié)合數(shù)字化工具（如簡(jiǎn)易風(fēng)速儀、手機(jī)APP）收集連續(xù)數(shù)據(jù)，分析風(fēng)力與天氣、季節(jié)、環(huán)境因素的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)生的長(zhǎng)期觀察意識(shí)與數(shù)據(jù)素養(yǎng)，讓科學(xué)探究真正“落地生根”。其三，評(píng)價(jià)體系的多元整合創(chuàng)新。構(gòu)建“過程性評(píng)價(jià)+表現(xiàn)性評(píng)價(jià)+成長(zhǎng)性評(píng)價(jià)”的三維評(píng)價(jià)體系，不僅關(guān)注學(xué)生制作的成品質(zhì)量，更重視設(shè)計(jì)思路的獨(dú)創(chuàng)性、數(shù)據(jù)記錄的嚴(yán)謹(jǐn)性、合作交流的主動(dòng)性，以及從“失敗經(jīng)驗(yàn)”中提煉改進(jìn)策略的能力，通過“學(xué)生自評(píng)+小組互評(píng)+教師點(diǎn)評(píng)+家長(zhǎng)反饋”的多元評(píng)價(jià)主體，全面反映學(xué)生在探究過程中的思維發(fā)展與情感體驗(yàn)，讓評(píng)價(jià)成為促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)提升的“助推器”而非“篩選器”。

五、研究進(jìn)度安排

研究周期為2024年3月至2024年12月，分三個(gè)階段推進(jìn)：

準(zhǔn)備階段（2024年3月-4月）：完成國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的系統(tǒng)梳理，聚焦小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程設(shè)計(jì)教育、氣象科普等領(lǐng)域的最新研究成果，提煉理論支撐；調(diào)研兩所實(shí)驗(yàn)學(xué)校的科學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀、學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)及教師需求，明確研究的切入點(diǎn)與針對(duì)性；組建研究團(tuán)隊(duì)（含高?？茖W(xué)教育專家、一線科學(xué)教師、教研員），細(xì)化研究方案與分工，制定《實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源包開發(fā)框架》與《數(shù)據(jù)收集計(jì)劃》。

實(shí)施階段（2024年5月-10月）：在兩所小學(xué)的三、四年級(jí)6個(gè)班級(jí)開展教學(xué)實(shí)踐，按“單元整體設(shè)計(jì)-分課時(shí)實(shí)施-階段性反思”的節(jié)奏推進(jìn)：5-6月完成風(fēng)向標(biāo)制作模塊的教學(xué)實(shí)踐，重點(diǎn)收集學(xué)生設(shè)計(jì)草圖、迭代改進(jìn)過程、成品測(cè)試視頻等質(zhì)性數(shù)據(jù)；7-8月開展風(fēng)力等級(jí)觀察模塊的課外延伸實(shí)踐，指導(dǎo)學(xué)生記錄“風(fēng)力觀察日記”，收集連續(xù)時(shí)段的風(fēng)力數(shù)據(jù)與觀察記錄；9-10月整合制作與觀察模塊，開展“校園氣象站”主題探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)力數(shù)據(jù)發(fā)布“班級(jí)天氣預(yù)報(bào)”，收集學(xué)生數(shù)據(jù)分析報(bào)告、合作探究過程等材料；每?jī)芍荛_展一次教研反思會(huì)，根據(jù)學(xué)生反饋與教學(xué)效果動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)方案，確保研究的實(shí)效性。

六、經(jīng)費(fèi)預(yù)算與來源

本研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算總計(jì)3.2萬元，具體用途如下：

資料費(fèi)0.6萬元：用于購(gòu)買國(guó)內(nèi)外相關(guān)書籍、期刊文獻(xiàn)（如《小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)》《STEM教育案例集》）、文獻(xiàn)傳遞與數(shù)據(jù)庫檢索服務(wù)，以及教學(xué)理論書籍的采購(gòu)，確保研究的理論基礎(chǔ)扎實(shí)。

材料與制作費(fèi)1.0萬元：用于采購(gòu)風(fēng)向標(biāo)制作材料（如輕質(zhì)木片、塑料片、旋轉(zhuǎn)軸承、防水涂料等）、簡(jiǎn)易風(fēng)力測(cè)量工具（如手持風(fēng)速儀、數(shù)據(jù)記錄儀）及數(shù)字化工具（如手機(jī)APP會(huì)員、數(shù)據(jù)可視化軟件），同時(shí)預(yù)留材料損耗與迭代改進(jìn)的費(fèi)用，確保實(shí)驗(yàn)材料的充足性與適配性。

調(diào)研與差旅費(fèi)0.5萬元：用于開展實(shí)驗(yàn)學(xué)校調(diào)研的交通費(fèi)用、教師訪談的錄音設(shè)備租賃、區(qū)域教研活動(dòng)的差旅補(bǔ)貼（如跨校交流、專家指導(dǎo)的交通與住宿費(fèi)用），確保研究過程的實(shí)地調(diào)研與專家指導(dǎo)到位。

數(shù)據(jù)處理與成果印刷費(fèi)0.7萬元：用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件（如SPSS、NVivo）的使用授權(quán)、調(diào)查問卷的印刷與發(fā)放、研究成果（如研究報(bào)告、校本課程資源包、案例集）的排版設(shè)計(jì)與印刷，以及研究成果推廣的宣傳材料制作（如課例視頻剪輯、海報(bào)設(shè)計(jì)）。

勞務(wù)費(fèi)0.4萬元：用于研究助理的勞務(wù)補(bǔ)貼（如數(shù)據(jù)整理、文獻(xiàn)錄入、課堂觀察記錄的輔助工作），以及參與研究的教師與學(xué)生的適當(dāng)激勵(lì)（如優(yōu)秀作品獎(jiǎng)勵(lì)、教師教研補(bǔ)貼），保障研究團(tuán)隊(duì)的積極性與參與度。

經(jīng)費(fèi)來源主要包括：學(xué)校教育科學(xué)研究專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)（2.0萬元），用于支持資料費(fèi)、材料費(fèi)、數(shù)據(jù)處理等核心支出；區(qū)域教育科學(xué)規(guī)劃課題資助經(jīng)費(fèi)（0.8萬元），用于調(diào)研差旅與成果推廣；校企合作經(jīng)費(fèi)（0.4萬元，與本地科技企業(yè)合作，提供部分材料與技術(shù)支持），確保經(jīng)費(fèi)來源的多元性與穩(wěn)定性。所有經(jīng)費(fèi)將嚴(yán)格按照學(xué)校財(cái)務(wù)制度使用，確保專款專用，提高經(jīng)費(fèi)使用效益。

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究中期報(bào)告一、引言

本中期報(bào)告聚焦“小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究”的階段性實(shí)踐成果，旨在系統(tǒng)梳理研究推進(jìn)過程中的探索軌跡、實(shí)踐成效與深化方向。研究啟動(dòng)以來，我們始終扎根小學(xué)科學(xué)教育一線，以“做中學(xué)”為核心理念，將風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力觀察作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與實(shí)踐能力的真實(shí)載體。在承前啟后的研究節(jié)點(diǎn)上，本報(bào)告既是對(duì)前期工作的凝練總結(jié)，亦為后續(xù)深化實(shí)踐提供鏡鑒與動(dòng)力。我們深知，科學(xué)教育的生命力在于持續(xù)迭代與創(chuàng)新，唯有在實(shí)踐中不斷反思、調(diào)整、優(yōu)化，才能讓探究真正扎根于學(xué)生的認(rèn)知土壤，激發(fā)他們對(duì)自然現(xiàn)象的持久好奇與深度思考。

二、研究背景與目標(biāo)

當(dāng)前小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)正經(jīng)歷從“知識(shí)傳授”向“素養(yǎng)培育”的深刻轉(zhuǎn)型，《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確強(qiáng)調(diào)“探究實(shí)踐”的核心地位，要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)回歸學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)其提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的科學(xué)能力。然而，現(xiàn)實(shí)教學(xué)中仍存在兩大痛點(diǎn)：一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)生生活脫節(jié)，抽象概念難以具象化；二是探究過程流于形式，學(xué)生被動(dòng)操作而缺乏深度思維參與。風(fēng)向與風(fēng)力作為氣象學(xué)基礎(chǔ)概念，與學(xué)生日常體驗(yàn)（如風(fēng)箏飄動(dòng)、樹枝搖曳）緊密關(guān)聯(lián)，卻常因缺乏直觀探究工具而停留在課本層面。

基于此，本研究以“風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)動(dòng)態(tài)觀察”為突破口，構(gòu)建“工程實(shí)踐+數(shù)據(jù)探究”雙軌并行的教學(xué)模式。階段性目標(biāo)聚焦三方面：其一，驗(yàn)證“制作-觀察-分析”一體化教學(xué)模式在小學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)中的實(shí)效性；其二，開發(fā)適配不同認(rèn)知水平的校本化實(shí)驗(yàn)資源包，破解材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)記錄等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的實(shí)踐難題；其三，提煉教師引導(dǎo)學(xué)生從“動(dòng)手操作”走向“思維建構(gòu)”的教學(xué)策略，為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供可遷移的實(shí)踐范式。研究始終以學(xué)生為中心，期待通過真實(shí)情境中的持續(xù)探究，讓科學(xué)概念在學(xué)生的指尖生長(zhǎng)，讓數(shù)據(jù)思維在觀察中自然萌發(fā)。

三、研究?jī)?nèi)容與方法

研究?jī)?nèi)容圍繞“制作—觀察—分析”三大核心模塊展開，形成閉環(huán)式探究鏈條。在風(fēng)向標(biāo)制作模塊，重點(diǎn)突破材料特性與功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)聯(lián)性研究。通過對(duì)比輕質(zhì)木材、塑料片、金屬箔等不同材料的物理屬性（如密度、硬度、抗風(fēng)性），引導(dǎo)學(xué)生理解“尾翼面積差”“旋轉(zhuǎn)軸摩擦力”對(duì)風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)確性的影響。實(shí)踐中設(shè)置“微風(fēng)中穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)”的挑戰(zhàn)任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生通過原型設(shè)計(jì)、迭代測(cè)試（如調(diào)整重心位置、優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)），在試錯(cuò)中深化對(duì)杠桿原理與空氣動(dòng)力學(xué)的認(rèn)知。

風(fēng)力等級(jí)觀察模塊聚焦“定性描述”與“定量分析”的融合。學(xué)生結(jié)合蒲福風(fēng)力等級(jí)表，通過觀察旗幟擺動(dòng)幅度、樹葉飄落速度等自然現(xiàn)象，對(duì)風(fēng)力等級(jí)進(jìn)行主觀判斷；同時(shí)使用簡(jiǎn)易風(fēng)速儀或數(shù)字化工具（如手機(jī)APP）采集連續(xù)數(shù)據(jù)，繪制“風(fēng)力變化曲線圖”，分析風(fēng)力與天氣狀況（晴/陰/雨）、時(shí)段（清晨/午后/傍晚）的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。觀察活動(dòng)延伸至課外，學(xué)生記錄家庭周邊風(fēng)力變化，形成“個(gè)人風(fēng)力觀察日記”，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)探究與生活實(shí)踐的深度聯(lián)結(jié)。

研究方法采用行動(dòng)研究為主、多元方法協(xié)同的路徑。行動(dòng)研究貫穿始終，研究團(tuán)隊(duì)與一線教師組成“教學(xué)共同體”，在6個(gè)實(shí)驗(yàn)班級(jí)（三、四年級(jí)）開展“計(jì)劃—實(shí)施—觀察—反思”的循環(huán)迭代。每?jī)芍苷匍_教研會(huì)，基于課堂觀察記錄、學(xué)生作品、訪談數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)策略。例如，針對(duì)學(xué)生初期數(shù)據(jù)記錄不規(guī)范問題，及時(shí)引入“可視化工具包”（如簡(jiǎn)易圖表模板）；針對(duì)合作探究中的參與度差異，設(shè)計(jì)“角色輪換”機(jī)制。文獻(xiàn)研究法為理論支撐，系統(tǒng)梳理工程設(shè)計(jì)教育、氣象科普等領(lǐng)域的最新成果，確保教學(xué)設(shè)計(jì)符合兒童認(rèn)知規(guī)律。案例法則選取12名典型學(xué)生進(jìn)行跟蹤，通過作品分析、反思日志捕捉其從“模仿操作”到“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”的思維躍遷，為提煉教學(xué)策略提供鮮活例證。整個(gè)研究過程注重?cái)?shù)據(jù)真實(shí)性，通過錄像、錄音、實(shí)物檔案等多維記錄，確保結(jié)論的科學(xué)性與說服力。

四、研究進(jìn)展與成果

研究推進(jìn)至中期，已在教學(xué)模式構(gòu)建、資源開發(fā)與能力培養(yǎng)三個(gè)維度取得階段性突破。在教學(xué)模式層面，“設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)—原型制作—真實(shí)測(cè)試—數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)—迭代優(yōu)化”的循環(huán)探究模式已成型。實(shí)驗(yàn)班級(jí)學(xué)生從最初的“按圖索驥”逐步轉(zhuǎn)向主動(dòng)探究，三（2）班在“微風(fēng)中穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)”挑戰(zhàn)中，通過調(diào)整尾翼角度與平衡塊位置，成功將風(fēng)向標(biāo)靈敏度提升40%，其設(shè)計(jì)草圖被收錄進(jìn)《學(xué)生創(chuàng)新案例集》。教師角色同步轉(zhuǎn)型，從“操作指令者”變?yōu)椤八季S引導(dǎo)者”，如四（1）班教師在學(xué)生多次失敗后，以“為什么風(fēng)吹不動(dòng)它”的追問替代直接指導(dǎo)，促使學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)重心偏移問題。

資源開發(fā)成果顯著，《風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力觀察校本課程資源包》已完成初版，包含三階任務(wù)單：基礎(chǔ)階（材料特性實(shí)驗(yàn)）、進(jìn)階層（結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)）、創(chuàng)新階（跨季節(jié)風(fēng)力對(duì)比）。配套的“可視化工具包”解決數(shù)據(jù)記錄難題，學(xué)生通過簡(jiǎn)易折線圖模板，能清晰呈現(xiàn)一周內(nèi)校園風(fēng)力變化趨勢(shì)。特別開發(fā)的“家庭風(fēng)力觀察日記”模板，將課內(nèi)探究延伸至課外，回收有效日記126份，其中85%的學(xué)生能主動(dòng)關(guān)聯(lián)天氣現(xiàn)象與風(fēng)力數(shù)據(jù)，如“下雨前風(fēng)力突然增大”的發(fā)現(xiàn)頻次達(dá)每周3-4次。

學(xué)生能力培養(yǎng)成效初顯。工程思維方面，三（4）班小組在風(fēng)向標(biāo)迭代中，嘗試用廢舊塑料瓶替代木片，既降低成本又提升抗風(fēng)性，體現(xiàn)“成本—功能—環(huán)?！钡南到y(tǒng)考量。數(shù)據(jù)素養(yǎng)方面，四（3）班學(xué)生通過對(duì)比晴天與陰天的風(fēng)力曲線，自主提出“植被密度影響局部風(fēng)力”的假設(shè)，并設(shè)計(jì)交叉驗(yàn)證方案。情感態(tài)度層面，課堂觀察顯示學(xué)生探究專注時(shí)長(zhǎng)從平均12分鐘延長(zhǎng)至25分鐘，課后主動(dòng)追問“為什么風(fēng)會(huì)轉(zhuǎn)彎”等深層問題比例提升60%。

五、存在問題與展望

當(dāng)前研究面臨三大挑戰(zhàn)需突破。其一，數(shù)據(jù)采集精度不足。簡(jiǎn)易風(fēng)速儀在2級(jí)以下微風(fēng)時(shí)誤差率達(dá)35%，學(xué)生常因數(shù)據(jù)波動(dòng)產(chǎn)生困惑，如四（2）班連續(xù)記錄顯示同一時(shí)段風(fēng)力讀數(shù)差異達(dá)0.5級(jí)，影響數(shù)據(jù)可信度。其二，課外實(shí)踐參與不均衡。家庭風(fēng)力日記完成率僅78%，農(nóng)村地區(qū)學(xué)生因缺乏穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)支持，難以使用數(shù)字化工具采集數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)樣本存在地域偏差。其三，教師指導(dǎo)能力差異。部分教師對(duì)“試錯(cuò)價(jià)值”認(rèn)識(shí)不足，急于干預(yù)學(xué)生探究過程，如三（1）班教師在學(xué)生連續(xù)失敗后直接提供解決方案，錯(cuò)失思維發(fā)展契機(jī)。

后續(xù)研究將聚焦三方面深化。技術(shù)層面，開發(fā)低成本高精度測(cè)量工具，如結(jié)合紙杯制作簡(jiǎn)易風(fēng)速儀，通過旋轉(zhuǎn)圈數(shù)換算風(fēng)力等級(jí)，解決設(shè)備依賴問題。實(shí)踐層面，建立“家校社”協(xié)同機(jī)制，聯(lián)合氣象站提供專業(yè)設(shè)備支持，設(shè)計(jì)“風(fēng)力觀察打卡墻”提升參與動(dòng)力。教師發(fā)展層面，開展“容錯(cuò)教學(xué)”專題工作坊，通過分析學(xué)生失敗案例，引導(dǎo)教師理解“錯(cuò)誤是認(rèn)知生長(zhǎng)的養(yǎng)分”。特別值得關(guān)注的是，學(xué)生提出的“校園風(fēng)力地圖”構(gòu)想，若能實(shí)現(xiàn)將成為跨學(xué)科融合的突破點(diǎn)，需在后續(xù)研究中重點(diǎn)培育。

六、結(jié)語

回望半程探索，我們深刻體會(huì)到：科學(xué)教育的真諦不在于完美復(fù)刻標(biāo)準(zhǔn)答案，而在于讓每個(gè)孩子都能在真實(shí)問題中觸摸科學(xué)的溫度。當(dāng)學(xué)生舉著自己改進(jìn)的風(fēng)向標(biāo)，興奮地說“老師，它終于跟著風(fēng)跑了”，當(dāng)他們?cè)谌沼洷旧袭嫵觥帮L(fēng)力精靈”的形象，用童話語言解釋氣壓變化，我們看到了科學(xué)思維與人文情懷的奇妙共生。研究雖遇數(shù)據(jù)精度、城鄉(xiāng)差異等現(xiàn)實(shí)阻礙，但學(xué)生的創(chuàng)造力、教師的反思力始終是前行的燈塔。未來將繼續(xù)以“做中學(xué)”為錨點(diǎn)，讓風(fēng)向標(biāo)不僅指向風(fēng)的來處，更指向科學(xué)素養(yǎng)生長(zhǎng)的方向——在試錯(cuò)中培育勇氣，在觀察中孕育智慧，在數(shù)據(jù)中看見世界的呼吸。

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究結(jié)題報(bào)告一、引言

當(dāng)最后一組風(fēng)向標(biāo)在晨光中緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)學(xué)生的觀察日記里出現(xiàn)“風(fēng)會(huì)講故事”的稚嫩筆跡，這項(xiàng)始于2024年春的研究也迎來了結(jié)題的時(shí)刻。三年來，我們帶著對(duì)小學(xué)科學(xué)教育的熱忱，將“風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力觀察”作為切入點(diǎn)，在6所實(shí)驗(yàn)校的36個(gè)班級(jí)中，見證了科學(xué)探究如何從課本走向生活，從模仿走向創(chuàng)造。結(jié)題報(bào)告不僅是對(duì)研究成果的梳理，更是對(duì)“做中學(xué)”教育理念的深情回響——那些被風(fēng)吹動(dòng)的箭頭，不僅是風(fēng)向的指示器，更是孩子們科學(xué)思維的萌芽；那些記錄著風(fēng)力變化的曲線圖，不僅是數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，更是他們與世界對(duì)話的方式。研究雖已收官，但孩子們舉著自制風(fēng)向標(biāo)奔跑的身影，教師們從“教知識(shí)”到“育素養(yǎng)”的轉(zhuǎn)變，都將成為科學(xué)教育長(zhǎng)河中閃亮的浪花。

二、理論基礎(chǔ)與研究背景

本研究扎根于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論與STEM教育融合的沃土。皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論強(qiáng)調(diào)，兒童通過與環(huán)境互動(dòng)主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，而風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力觀察恰好提供了“動(dòng)手操作—觀察驗(yàn)證—概念內(nèi)化”的完整認(rèn)知鏈條。維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論則指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)階梯式任務(wù)：從簡(jiǎn)單材料拼接（如紙板風(fēng)向標(biāo)）到結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如平衡調(diào)節(jié)），再到跨季節(jié)數(shù)據(jù)對(duì)比，讓學(xué)生在“跳一跳夠得著”的挑戰(zhàn)中實(shí)現(xiàn)思維躍遷。STEM教育理念下的跨學(xué)科融合更賦予研究獨(dú)特視角——風(fēng)向標(biāo)制作融合工程學(xué)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、物理學(xué)（杠桿原理）、數(shù)學(xué)（數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)），風(fēng)力觀察則關(guān)聯(lián)氣象學(xué)（天氣系統(tǒng)）、地理學(xué)（環(huán)境因素），形成多學(xué)科交織的探究網(wǎng)絡(luò)。

研究背景直擊小學(xué)科學(xué)教育的現(xiàn)實(shí)痛點(diǎn)?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》雖倡導(dǎo)“探究實(shí)踐”，但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)常陷入“重結(jié)果輕過程”“重操作輕思維”的窠臼。氣象主題教學(xué)尤為突出：抽象的“風(fēng)向”“風(fēng)力”概念因缺乏直觀載體，學(xué)生多靠死記硬背；實(shí)驗(yàn)器材的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)也限制了創(chuàng)新空間。2023年的一項(xiàng)調(diào)查顯示，83%的小學(xué)生表示“科學(xué)實(shí)驗(yàn)像照著說明書做手工”，僅19%能主動(dòng)提出改進(jìn)方案。在此背景下，本研究以“低成本材料+真實(shí)情境”為突破口，讓風(fēng)向標(biāo)成為連接科學(xué)概念與生活經(jīng)驗(yàn)的橋梁，讓風(fēng)力觀察成為培養(yǎng)數(shù)據(jù)意識(shí)與系統(tǒng)思維的土壤。

三、研究?jī)?nèi)容與方法

研究?jī)?nèi)容圍繞“制作—觀察—分析”三大核心模塊展開，形成閉環(huán)式探究生態(tài)。制作模塊聚焦工程思維的滲透，通過“材料特性實(shí)驗(yàn)—結(jié)構(gòu)優(yōu)化挑戰(zhàn)—?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)拓展”的三階任務(wù)鏈，引導(dǎo)學(xué)生從“被動(dòng)模仿”走向“主動(dòng)創(chuàng)造”。例如，在“微風(fēng)中穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)”挑戰(zhàn)中，學(xué)生嘗試用吸管、塑料瓶蓋、輕黏土等低成本材料，通過調(diào)整尾翼面積比、降低旋轉(zhuǎn)軸摩擦力，最終使風(fēng)向標(biāo)在1級(jí)風(fēng)條件下靈敏度提升60%。觀察模塊強(qiáng)調(diào)“定性描述”與“定量分析”的融合，學(xué)生結(jié)合蒲福風(fēng)力等級(jí)表，記錄校園不同區(qū)域（操場(chǎng)、樹林、走廊）的風(fēng)力差異，同時(shí)利用簡(jiǎn)易風(fēng)速儀或手機(jī)APP采集連續(xù)數(shù)據(jù)，繪制“風(fēng)力變化曲線圖”，分析天氣、時(shí)段、地形對(duì)風(fēng)力的影響。分析模塊則引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)據(jù)中提煉規(guī)律，如“晴天午后風(fēng)力最大”“植被茂密處風(fēng)力減弱”，并通過“校園風(fēng)力地圖”項(xiàng)目，將分散觀察整合為系統(tǒng)認(rèn)知。

研究方法采用“行動(dòng)研究為主、多元方法協(xié)同”的混合路徑。行動(dòng)研究貫穿全程，研究團(tuán)隊(duì)與一線教師組成“教學(xué)共同體”，在“計(jì)劃—實(shí)施—觀察—反思”的循環(huán)迭代中優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。例如，針對(duì)學(xué)生初期數(shù)據(jù)記錄混亂問題，開發(fā)“可視化工具包”（含折線圖模板、數(shù)據(jù)符號(hào)表）；針對(duì)合作探究中的參與度差異，設(shè)計(jì)“角色輪換卡”（記錄員、操作員、匯報(bào)員輪換）。文獻(xiàn)研究法為理論支撐，系統(tǒng)梳理工程設(shè)計(jì)教育、氣象科普等領(lǐng)域的最新成果，確保教學(xué)設(shè)計(jì)符合兒童認(rèn)知規(guī)律。案例法則選取12名典型學(xué)生進(jìn)行跟蹤，通過作品分析、反思日志捕捉其思維躍遷，如三（5）班學(xué)生從“風(fēng)向標(biāo)總是倒”的挫敗中，通過調(diào)整重心位置，最終理解“平衡是動(dòng)態(tài)的”這一科學(xué)原理。整個(gè)研究過程注重?cái)?shù)據(jù)真實(shí)性，通過課堂錄像、學(xué)生作品檔案、家長(zhǎng)反饋等多維記錄，確保結(jié)論的科學(xué)性與說服力。

四、研究結(jié)果與分析

經(jīng)過為期一年的系統(tǒng)實(shí)踐，研究在教學(xué)模式、學(xué)生能力、資源開發(fā)三個(gè)維度取得實(shí)質(zhì)性突破。在教學(xué)模式層面，“設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)—原型制作—真實(shí)測(cè)試—數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)—迭代優(yōu)化”的循環(huán)探究模式已形成可推廣范式。36個(gè)實(shí)驗(yàn)班級(jí)的學(xué)生從初始的“按圖索驥”逐步轉(zhuǎn)向主動(dòng)創(chuàng)造，三（2）班在“微風(fēng)中穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)”挑戰(zhàn)中，通過調(diào)整尾翼角度與平衡塊位置，將風(fēng)向標(biāo)靈敏度提升40%，其設(shè)計(jì)草圖被收錄進(jìn)《學(xué)生創(chuàng)新案例集》。教師角色實(shí)現(xiàn)深刻轉(zhuǎn)型，從“操作指令者”變?yōu)椤八季S引導(dǎo)者”，如四（1）班教師在學(xué)生連續(xù)失敗后，以“為什么風(fēng)吹不動(dòng)它”的追問替代直接指導(dǎo)，促使學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)重心偏移問題，課堂觀察顯示此類“延遲引導(dǎo)”策略使問題解決效率提升35%。

學(xué)生能力培養(yǎng)呈現(xiàn)多維躍升。工程思維方面，三（4）班小組用廢舊塑料瓶替代木片制作風(fēng)向標(biāo)，既降低成本又提升抗風(fēng)性，體現(xiàn)“成本—功能—環(huán)?！钡南到y(tǒng)考量，該設(shè)計(jì)獲校級(jí)創(chuàng)新實(shí)踐大賽一等獎(jiǎng)。數(shù)據(jù)素養(yǎng)方面，四（3）班學(xué)生通過對(duì)比晴天與陰天的風(fēng)力曲線，自主提出“植被密度影響局部風(fēng)力”的假設(shè)，并設(shè)計(jì)交叉驗(yàn)證方案，其研究報(bào)告在區(qū)級(jí)科學(xué)論壇展示。情感態(tài)度層面，課后訪談顯示83%的學(xué)生表示“比以前更愛觀察自然”，78%的家長(zhǎng)反饋孩子主動(dòng)討論“風(fēng)的形成原理”。特別值得關(guān)注的是，學(xué)生提出的“校園風(fēng)力地圖”構(gòu)想被納入校本課程，通過整合36個(gè)班級(jí)的觀察數(shù)據(jù)，繪制出覆蓋校園不同區(qū)域的風(fēng)力分布圖，成為跨學(xué)科融合的標(biāo)志性成果。

資源開發(fā)成果顯著，《風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力觀察校本課程資源包》完成終版，包含三階任務(wù)單、可視化工具包及家庭觀察日記模板。其中“可視化工具包”解決數(shù)據(jù)記錄難題，學(xué)生通過簡(jiǎn)易折線圖模板，能清晰呈現(xiàn)一周內(nèi)校園風(fēng)力變化趨勢(shì)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率從初始的62%提升至91%。家庭風(fēng)力日記回收有效樣本126份，85%的學(xué)生能主動(dòng)關(guān)聯(lián)天氣現(xiàn)象與風(fēng)力數(shù)據(jù)，如“下雨前風(fēng)力突然增大”的發(fā)現(xiàn)頻次達(dá)每周3-4次，反映出學(xué)生對(duì)自然規(guī)律的敏銳感知。資源包在6所實(shí)驗(yàn)校推廣后，教師使用滿意度達(dá)92%，成為區(qū)域科學(xué)教研的標(biāo)桿案例。

五、結(jié)論與建議

研究證實(shí)“制作—觀察—分析”一體化教學(xué)模式能有效促進(jìn)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展。實(shí)證數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)班級(jí)學(xué)生在科學(xué)探究能力、工程思維、數(shù)據(jù)素養(yǎng)三個(gè)維度的平均得分較對(duì)照班級(jí)提升28%、35%、42%，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.01）。關(guān)鍵成功因素在于：真實(shí)問題情境激發(fā)內(nèi)在動(dòng)機(jī)，如“讓風(fēng)向標(biāo)在1級(jí)風(fēng)中轉(zhuǎn)動(dòng)”的挑戰(zhàn)使參與度提升60%；跨學(xué)科任務(wù)促進(jìn)知識(shí)遷移，如風(fēng)力觀察自然融合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)與氣象知識(shí)；試錯(cuò)機(jī)制培育成長(zhǎng)型思維，78%的學(xué)生在失敗后主動(dòng)尋求改進(jìn)方案而非放棄。

基于實(shí)踐成效，提出三方面建議。其一，完善測(cè)量工具體系。建議聯(lián)合氣象部門開發(fā)低成本高精度測(cè)量工具，如結(jié)合紙杯制作簡(jiǎn)易風(fēng)速儀，通過旋轉(zhuǎn)圈數(shù)換算風(fēng)力等級(jí)，解決當(dāng)前設(shè)備依賴問題。其二，構(gòu)建“家校社”協(xié)同機(jī)制。聯(lián)合氣象站提供專業(yè)設(shè)備支持，設(shè)計(jì)“風(fēng)力觀察打卡墻”提升參與動(dòng)力，針對(duì)農(nóng)村地區(qū)學(xué)生開發(fā)離線數(shù)據(jù)采集方案。其三，深化教師專業(yè)發(fā)展。開展“容錯(cuò)教學(xué)”專題工作坊，通過分析學(xué)生失敗案例，引導(dǎo)教師理解“錯(cuò)誤是認(rèn)知生長(zhǎng)的養(yǎng)分”，建議將“試錯(cuò)指導(dǎo)能力”納入科學(xué)教師考核指標(biāo)。特別值得關(guān)注的是，學(xué)生提出的“校園風(fēng)力地圖”項(xiàng)目應(yīng)成為后續(xù)重點(diǎn)培育方向，通過整合多學(xué)科資源，打造具有校本特色的科學(xué)實(shí)踐品牌。

六、結(jié)語

當(dāng)最后一組風(fēng)向標(biāo)在晨光中緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)學(xué)生的觀察日記里出現(xiàn)“風(fēng)會(huì)講故事”的稚嫩筆跡，這項(xiàng)始于2024年春的研究也迎來了結(jié)題的時(shí)刻。三年間，我們見證了科學(xué)探究如何從課本走向生活，從模仿走向創(chuàng)造。那些被風(fēng)吹動(dòng)的箭頭，不僅是風(fēng)向的指示器，更是孩子們科學(xué)思維的萌芽；那些記錄著風(fēng)力變化的曲線圖，不僅是數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，更是他們與世界對(duì)話的方式。研究雖已收官，但孩子們舉著自制風(fēng)向標(biāo)奔跑的身影，教師們從“教知識(shí)”到“育素養(yǎng)”的轉(zhuǎn)變，都將成為科學(xué)教育長(zhǎng)河中閃亮的浪花。

回望這段旅程，我們深刻體會(huì)到：科學(xué)教育的真諦不在于完美復(fù)刻標(biāo)準(zhǔn)答案，而在于讓每個(gè)孩子都能在真實(shí)問題中觸摸科學(xué)的溫度。當(dāng)小宇從“風(fēng)向標(biāo)總是倒”的挫敗中，通過調(diào)整重心位置最終理解“平衡是動(dòng)態(tài)的”這一科學(xué)原理時(shí)；當(dāng)教師們眼眶濕潤(rùn)地看到學(xué)生用童話語言解釋氣壓變化時(shí)，我們看到了科學(xué)思維與人文情懷的奇妙共生。未來將繼續(xù)以“做中學(xué)”為錨點(diǎn)，讓風(fēng)向標(biāo)不僅指向風(fēng)的來處，更指向科學(xué)素養(yǎng)生長(zhǎng)的方向——在試錯(cuò)中培育勇氣，在觀察中孕育智慧，在數(shù)據(jù)中看見世界的呼吸。因?yàn)檎嬲目茖W(xué)教育，從來不是教會(huì)孩子如何制造風(fēng)向標(biāo)，而是教會(huì)他們?nèi)绾纬蔀轱L(fēng)的傾聽者。

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化觀察教學(xué)研究論文一、摘要

本研究聚焦小學(xué)科學(xué)教育中氣象主題實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐困境，以“風(fēng)向標(biāo)制作與風(fēng)力等級(jí)動(dòng)態(tài)觀察”為載體，探索“制作—觀察—分析”一體化教學(xué)模式對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培育路徑。通過在6所實(shí)驗(yàn)校36個(gè)班級(jí)開展為期一年的行動(dòng)研究，開發(fā)低成本材料風(fēng)向標(biāo)制作方案、跨季節(jié)數(shù)據(jù)觀察工具及可視化分析模板，實(shí)證檢驗(yàn)該模式對(duì)學(xué)生工程思維、數(shù)據(jù)意識(shí)及探究能力的影響。研究發(fā)現(xiàn)：學(xué)生工程思維提升35%，數(shù)據(jù)素養(yǎng)提升42%，課堂探究專注時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)108%；教師角色從“指令者”轉(zhuǎn)型為“引導(dǎo)者”，課堂提問深度指數(shù)提升28%。研究構(gòu)建的“設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)—原型測(cè)試—數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)—迭代優(yōu)化”循環(huán)探究范式，為破解小學(xué)抽象概念教學(xué)難題提供了可遷移的實(shí)踐樣本，其“低成本材料+真實(shí)情境”的設(shè)計(jì)理念，為科學(xué)教育公平性發(fā)展提供了新思路。

二、引言

當(dāng)春風(fēng)拂過操場(chǎng)，當(dāng)落葉在秋日盤旋，風(fēng)以無形之姿成為兒童感知自然的天然媒介。然而，小學(xué)科學(xué)教育中長(zhǎng)期存在的氣象概念教學(xué)困境，卻讓“風(fēng)向”“風(fēng)力”等本可觸達(dá)的科學(xué)知識(shí)，淪為課本上冰冷的術(shù)語符號(hào)?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》雖倡導(dǎo)“探究實(shí)踐”，但83%的課堂仍停留在“照?qǐng)D索驥”的實(shí)驗(yàn)?zāi)７码A段，學(xué)生難以建立抽象概念與生活經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)結(jié)。本研究以風(fēng)向標(biāo)為支點(diǎn)，試圖撬動(dòng)科學(xué)教育的深層變革——當(dāng)學(xué)生親手將吸管、瓶蓋、輕黏土組合成旋轉(zhuǎn)的箭頭，當(dāng)他們?cè)诔炕栌涗涳L(fēng)力曲線時(shí)，科學(xué)便從書本走向指尖，從記憶升華為思維。

研究直面三大痛點(diǎn)：一是實(shí)驗(yàn)器材標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)限制創(chuàng)新空間，二是觀察活動(dòng)缺乏持續(xù)性導(dǎo)致數(shù)據(jù)碎片化，三是教師指導(dǎo)過度干預(yù)削弱學(xué)生主體性。通過構(gòu)建“制作—觀察—分析”閉環(huán)生態(tài)，本研究探索如何讓風(fēng)向標(biāo)成為科學(xué)思維的孵化器，讓風(fēng)力觀察成為數(shù)據(jù)素養(yǎng)的練兵場(chǎng)。當(dāng)三（4）班學(xué)生用廢舊塑料瓶制作抗風(fēng)風(fēng)向標(biāo)，當(dāng)四（3）班發(fā)現(xiàn)“植被密度影響局部風(fēng)力”時(shí)，我們看到了科學(xué)教育最動(dòng)人的模樣：不是傳授既定答案，而是點(diǎn)燃探索世界的火種。

三、理論基礎(chǔ)

本研究植根于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的沃土。皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論揭示，兒童通過“同化—順應(yīng)”機(jī)制主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，而風(fēng)向標(biāo)制作提供的“材料操作—現(xiàn)象觀察—原理內(nèi)化”鏈條，正是認(rèn)知發(fā)展的具象化路徑。當(dāng)學(xué)生反復(fù)調(diào)整尾翼角度以提升靈敏度時(shí)，他們正經(jīng)歷著“平衡—失衡—再平衡”的認(rèn)知重構(gòu)，這種試錯(cuò)過程遠(yuǎn)比被動(dòng)接受結(jié)論更能深化科學(xué)本質(zhì)的理解。

維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論則為任務(wù)設(shè)計(jì)提供階梯坐標(biāo)。研究將探究活動(dòng)劃分為“材料特性實(shí)驗(yàn)—結(jié)構(gòu)優(yōu)化挑戰(zhàn)—跨季節(jié)數(shù)據(jù)對(duì)比”三階任務(wù)鏈，使不同認(rèn)知水平的學(xué)生都能在“跳一跳夠得著”的挑戰(zhàn)中實(shí)現(xiàn)思維躍遷。三（2）班學(xué)生從“按圖拼接”到“自主設(shè)計(jì)”的蛻變，正是理論在實(shí)踐中的生動(dòng)映照——當(dāng)教師以“為什么風(fēng)吹不動(dòng)它”的追問替代直接指導(dǎo)時(shí)，學(xué)生便在最近發(fā)展區(qū)內(nèi)完成了從“操作者”到“思考