青色的科學(xué)課

文_王敏 劉潔 日日新學(xué)堂科學(xué)教研組 供圖_日日新學(xué)堂

進(jìn)入21世紀(jì)后，自工業(yè)革命以來(lái)，為向社會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)化人才而出現(xiàn)的“生產(chǎn)車間”“流水線”一般的教育模式越來(lái)越受到批評(píng)，我們認(rèn)為教育不是工業(yè)，而更接近于農(nóng)業(yè)?？匆?jiàn)每一個(gè)個(gè)體、尊重生命成長(zhǎng)的規(guī)律、追求“自然而然”的教育是日日新學(xué)堂的核心思想，日日新的科學(xué)課正是在這樣的土壤中萌芽發(fā)展。

孩子都是天生的科學(xué)家，他們總是充滿著好奇、時(shí)刻探索著周圍的世界，并且擅長(zhǎng)以特別的視角觀察萬(wàn)物運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)律。作為教學(xué)實(shí)踐者，學(xué)生日新月異的成長(zhǎng)和充沛的熱情、精力就在我們眼前，來(lái)不及用充足的時(shí)間去建立一個(gè)完善的課程體系，在以《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》為大框架的前提下，2015年日日新學(xué)堂科學(xué)教研組的老師基于既往的摸索和積累，開(kāi)始了邊實(shí)踐邊建立完整教學(xué)體系的漫長(zhǎng)之路。

課程體系的迭代發(fā)展

我們第一輪的嘗試，首要目標(biāo)是讓學(xué)生愛(ài)上科學(xué)課。

日日新學(xué)堂從一年級(jí)開(kāi)設(shè)科學(xué)課，跨度6個(gè)年級(jí)。在國(guó)外的教育環(huán)境中，科學(xué)教育的實(shí)踐積累較多，開(kāi)始較早，學(xué)生從學(xué)齡前就能系統(tǒng)接受探究性的科學(xué)教育，同時(shí)家庭和社會(huì)也在科學(xué)教育上有更多支持和影響?；谥形鞣浇逃F(xiàn)狀的差異，我們沒(méi)有直接像國(guó)外一樣從一年級(jí)開(kāi)始進(jìn)入概念的學(xué)習(xí)，而是將六個(gè)年級(jí)分為三段：一年級(jí)為低段，二、三、四年級(jí)為中段，五六年級(jí)為高段，從二年級(jí)開(kāi)始，在整個(gè)中段年級(jí)進(jìn)行基礎(chǔ)科學(xué)的學(xué)習(xí)。

低段的課程以室內(nèi)的科技小制作和室外的自然觀察、團(tuán)隊(duì)合作游戲?yàn)橹?，一方面幫助一年?jí)新生適應(yīng)開(kāi)放性課程的基本要求，一方面練習(xí)學(xué)生的精細(xì)操作能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，為今后的科學(xué)實(shí)踐課做準(zhǔn)備。課程的載體都是學(xué)生日常生活中喜聞樂(lè)見(jiàn)的課題和材料，極大地豐富了課程的豐富性和趣味性，也提高了孩子們的積極性和參與度。

中段的課程以常規(guī)的科學(xué)實(shí)踐課學(xué)習(xí)為主，在“物質(zhì)科學(xué)”“生命科學(xué)”“地球與宇宙科學(xué)”“技術(shù)與工程”四大領(lǐng)域中，按照不同年齡段孩子的認(rèn)知特點(diǎn)，選取了一些與學(xué)生生活相關(guān)又藏著相應(yīng)學(xué)科知識(shí)的主題，引導(dǎo)孩子們開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)，重在培養(yǎng)“從未知到已知”的能力。

高段的學(xué)生對(duì)科學(xué)課有了更高的需求，恰好這時(shí)我們接觸了北京一些做博物館課程的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)考察，我們決定借鑒博物館課程的形式，充分利用北京的公共資源，在高段年級(jí)開(kāi)展博物館課，最終確定了中國(guó)地質(zhì)博物館和北京天文館作為活動(dòng)基地，開(kāi)展地質(zhì)學(xué)和天文學(xué)課程。

這一輪的嘗試結(jié)束，我們達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，大部分學(xué)生們每周都盼著科學(xué)課，越來(lái)越多的同學(xué)開(kāi)始回家也談?wù)摽茖W(xué)課。三個(gè)年級(jí)段科學(xué)課的架構(gòu)也基本成型。

低段的科學(xué)課程以室內(nèi)的科技小制作和室外的自然觀察、團(tuán)隊(duì)合作游戲?yàn)橹?/p>

在授課過(guò)程中，我們一直在研究美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家的科學(xué)教材，也參考了國(guó)內(nèi)科教版和蘇教版的教材，抽取了一些大概念，基本確定了以不同年齡段的孩子認(rèn)知水平和思維特點(diǎn)為依據(jù)、進(jìn)階式學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、分段設(shè)計(jì)課程的原則。

學(xué)習(xí)進(jìn)階是近幾年美國(guó)科學(xué)教育改革中的新興概念，是基于教學(xué)理論、實(shí)證研究和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)而提出的針對(duì)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的學(xué)業(yè)要求,這些要求以科學(xué)課的內(nèi)容主題為線索，描繪了隨著學(xué)生年齡增長(zhǎng)在學(xué)習(xí)內(nèi)容上由淺入深，循序漸進(jìn)的學(xué)業(yè)范圍和深度,為教師有效教學(xué)提供了直接的依據(jù)。

在2017年版的新課標(biāo)中，也沿用了這種分級(jí)思想。我們將概念進(jìn)行初步分級(jí)，并在中段三個(gè)年級(jí)的基礎(chǔ)科學(xué)中嘗試設(shè)計(jì)進(jìn)階課程。這一年我們引入了一個(gè)法國(guó)大使館的“小園丁種植”項(xiàng)目，在一年級(jí)下學(xué)期的課程中開(kāi)始嘗試項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，既豐富了學(xué)生的課程內(nèi)容和形式，又在低段教學(xué)中承擔(dān)了生命科學(xué)和地球科學(xué)的一部分內(nèi)容。

第三輪體系的完善過(guò)程中，我們接觸到新課標(biāo)的草案，與我們的方向非常一致，很多備受關(guān)注的調(diào)整方向，我們已經(jīng)進(jìn)入實(shí)踐階段了。新課標(biāo)中對(duì)大概念的分類給了我們很多啟發(fā)，將工程和技術(shù)單獨(dú)列為一個(gè)模塊，是基于國(guó)內(nèi)科技發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)整，也是我們教學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容?；谛抡n標(biāo)和之前的教學(xué)積累，我們重新梳理了大概念與分級(jí)目標(biāo)。

至此，經(jīng)過(guò)三年的迭代，日日新科學(xué)課程的體系基本確立，我們開(kāi)始將重心轉(zhuǎn)移到教學(xué)模式的探究上。

多元的教學(xué)模式

基于探究的教學(xué)

探究是一種多層面的活動(dòng)，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中，探究既是一種積極的學(xué)習(xí)過(guò)程，也是學(xué)習(xí)的目的。在2017年版的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，科學(xué)探究也是貫穿其中的主線。

案例:植物如何獲得水（三年級(jí)）

學(xué)生在二年級(jí)《水》的主題中，研磨植物，觀察到了植物含有豐富的水，也了解到水是生命的基本需求，在關(guān)于植物的主題中學(xué)生要解決“植物如何獲得水”這一問(wèn)題。

中段的課程以常規(guī)的科學(xué)實(shí)踐課學(xué)習(xí)為主，分為“物質(zhì)科學(xué)”“生命科學(xué)”“地球與宇宙科學(xué)”“技術(shù)與工程”四大領(lǐng)域

根據(jù)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和已有認(rèn)知，他們提出植物的根可以吸收水分。教師提示：我們?cè)鯓幽茏C明植物需要的水分是由根吸收的？

學(xué)生：我們可以通過(guò)一種特殊的設(shè)備，或者特殊的光線看到根吸收水，就像吸管吸果汁那樣。

教師：這是一種方法，也是可以實(shí)現(xiàn)的，比如用一種放射性物質(zhì)標(biāo)記水分子，就可以看到水的軌跡，是不是被根吸收。

學(xué)生：把一顆種子放進(jìn)水里，種子先長(zhǎng)出根，用來(lái)吸水，然后長(zhǎng)出其他部分。

教師：出現(xiàn)什么現(xiàn)象我們就可以得出結(jié)論——種子生長(zhǎng)需要的水分，是由根吸收的？

學(xué)生：在一盆土壤里澆水，稱一稱重量，種上植物，過(guò)幾天再稱一稱土壤，看看少了沒(méi)有。

老師：如果水少了，一定是被植物吸收了嗎？

學(xué)生：可能蒸發(fā)了。

學(xué)生：蓋上木蓋子，像海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)?zāi)菢印?/p>

學(xué)生：可以直接放在水里，過(guò)幾天看看水少了沒(méi)有。需要把杯子用保鮮膜包住。

老師：想想植物的生命需求，用保鮮膜包住杯子，可能會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？

……

在討論和引導(dǎo)中，學(xué)生嘗試使用植物油防止水分蒸發(fā)，驗(yàn)證猜想。

教師提問(wèn)：植物需要的水分全部是由根吸收的嗎？

學(xué)生根據(jù)之前的設(shè)計(jì)思路，繼續(xù)探究植物的其他部分是不是能吸收水分。

這次課程的重點(diǎn)在于探究模式的強(qiáng)化，讓學(xué)生在反復(fù)的思考和討論中體會(huì)什么是“變量”以及如何“控制變量”。

案例：杠桿的變形（四年級(jí)）

學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單機(jī)械的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)使用羊角錘、鋼絲鉗、扳手等很多工具拆卸一些桌椅，體驗(yàn)用力，在這個(gè)過(guò)程中歸納出杠桿的概念和要素。

隨后的變形杠桿，老師給學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)情境：在一個(gè)村子里，沒(méi)有自來(lái)水，用電也不方便，村民喝水會(huì)從一口水井中提水，圖片展示一口水井，一個(gè)木桶，和一卷繩子。問(wèn)題是你有沒(méi)有辦法讓村民打水更方便？

學(xué)生在小組內(nèi)展開(kāi)討論，繪制了很多圖紙，教師從中選出利用了滑輪和輪軸原理的設(shè)計(jì)，給學(xué)生滑輪，輪軸，測(cè)力計(jì)，裝有水的紙杯，繩子，請(qǐng)學(xué)生探究他們所設(shè)計(jì)的方案有哪些優(yōu)劣，從而更深入地理解動(dòng)滑輪、定滑輪和輪軸的特點(diǎn)。

這次課程的重點(diǎn)在于體驗(yàn)探究活動(dòng)本身，學(xué)生會(huì)將更多注意力放在解決問(wèn)題的過(guò)程中。

概念獲得模式

案例：比較水的多少（三年級(jí)）

教師準(zhǔn)備了一些形狀各異的容器，裝入水，在沒(méi)有任何測(cè)量工具的情況下，請(qǐng)學(xué)生比較幾個(gè)容器里水的多少。

學(xué)生：裝在同樣的容器中比較。

學(xué)生：裝在同一個(gè)容器中，劃線標(biāo)記。

學(xué)生：裝在同一個(gè)容器中，用手指比一比。

學(xué)生：你的手指沒(méi)有水高怎么辦？

學(xué)生：用手指的一個(gè)關(guān)節(jié)比，看看各有幾個(gè)關(guān)節(jié)的水。要用同一個(gè)關(guān)節(jié)。

學(xué)生：把水倒進(jìn)同樣的小杯子中，看看倒了多少杯子。學(xué)生：那得需要多少小杯子呀。教師：如果沒(méi)有那么多小杯子呢？

學(xué)生：找一個(gè)高的容器，倒進(jìn)一小杯水，標(biāo)記一條線，這樣就能知道這些容器里的水有幾小杯了。

學(xué)生：這樣不僅能比較多少，還能比較出多了幾杯水。

教師一一驗(yàn)證學(xué)生分享的關(guān)于比較水的多少的方法，最后引入量筒的概念，這時(shí)刻度、分度值和量筒規(guī)格的概念已經(jīng)在之前的討論中形成了。

歸納思維模式

一位二年級(jí)的學(xué)生在仔細(xì)觀察了瓷砂和石英顆粒后推論，石英顆粒能在凈水過(guò)程中過(guò)濾掉更細(xì)的雜質(zhì)，因?yàn)椤按缮半m然表面粗糙，顆粒很小，但是它形狀很規(guī)則，形成的縫隙也會(huì)差不多，但是石英顆粒不規(guī)則，它們之間可能形成大小不一的縫隙，有的縫隙會(huì)很小，能夠過(guò)濾掉更細(xì)小的雜質(zhì)?！?/p>

人們有時(shí)認(rèn)為高層次的思維只有到成熟期才會(huì)出現(xiàn)，事實(shí)上并非如此。各個(gè)年齡段的學(xué)生都可以很好地處理信息。雖然初等教育內(nèi)容的學(xué)習(xí)需要豐富的具體經(jīng)驗(yàn)，但是小孩子也能夠?qū)W會(huì)正確地思維。歸納思維模式的首要目的是教學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注邏輯、關(guān)注詞義以及關(guān)注知識(shí)本質(zhì)的能力。

案例：植物的多樣性（二年級(jí)）

日日新學(xué)堂地處北京北部的一片果園里，自然環(huán)境優(yōu)美，暮春時(shí)候?qū)W生會(huì)在果園里進(jìn)行自然觀察，會(huì)采集植物標(biāo)本，或繪制自然筆記。

在自然觀察過(guò)程中，老師先通過(guò)概念獲得的模式給學(xué)生建立植物根、莖、葉等各部分的概念，并要求學(xué)生制作標(biāo)本時(shí)標(biāo)注。積累了很多樣本之后，各小組匯總組員的成果，將根、莖、葉、花、果實(shí)、種子分開(kāi)觀察，根據(jù)不同的特征進(jìn)行分類，學(xué)生分類后，教師會(huì)幫助學(xué)生命名。

此時(shí)的課堂會(huì)生成很多問(wèn)題，是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)提問(wèn)的好時(shí)機(jī)。學(xué)生會(huì)問(wèn)：牽?；ㄊ窃鯓永p上籬笆的？如果沒(méi)有籬笆，它會(huì)不會(huì)在地上，像草莓那樣？這樣的問(wèn)題，只能在空地上播種幾株?duì)颗?，?lái)年再觀察。老師的問(wèn)題會(huì)更具引導(dǎo)性，牽?；槭裁匆揽克那o爬上籬笆？

這樣的問(wèn)題需要我們繼續(xù)去果園里觀察一段時(shí)間，從而發(fā)現(xiàn)植物的生命需求，學(xué)生由此更接近知識(shí)的本質(zhì)——植物之所以如此多樣的原因。

案例：化石的分類

在高年級(jí)的博物館課程中，共同學(xué)習(xí)合作小組的同學(xué)正在思考如何證明地球是圓的

合作學(xué)習(xí)

教師需要提前做一些準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備一些大的海螺或有紋路的貝殼，碎的小的貝殼或海螺，油泥，石膏，凡士林，蕨類植物葉片，恐龍模型等等。每個(gè)小組在老師的指導(dǎo)下使用這些材料制作各種各樣的化石。經(jīng)過(guò)一周后，石膏凝固，學(xué)生會(huì)在課堂上“發(fā)掘化石”，在發(fā)掘過(guò)程中觀察各種“化石”的形成或形態(tài)特點(diǎn)，進(jìn)行分類，并歸納這些化石的特點(diǎn)，教師展示這些化石種類的名稱。

歸納思維的訓(xùn)練過(guò)程會(huì)占用學(xué)生學(xué)習(xí)課程基本內(nèi)容和技能的時(shí)間，但是這樣的思維訓(xùn)練是非常必要和有效的。在課程中我們還會(huì)堅(jiān)持使用一些閱讀材料練習(xí)學(xué)生的歸納思維和推理能力，低年級(jí)多選用自然科學(xué)類的繪本，中年級(jí)會(huì)用課本或科普讀物中的節(jié)選，高年級(jí)會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生自主查閱相關(guān)資料。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種特殊的探究學(xué)習(xí)形式。新課標(biāo)中也提及基于項(xiàng)目式的STEAM學(xué)習(xí)，并且更強(qiáng)調(diào)變學(xué)生為學(xué)習(xí)的主體以及學(xué)習(xí)過(guò)程中探究和創(chuàng)新的思想。在日日新學(xué)堂科學(xué)課的目前階段，我們很少提及項(xiàng)目式學(xué)習(xí)或者冠以這樣一個(gè)名字，卻一直在向這個(gè)方向嘗試和努力。

案例：小園丁活動(dòng)（一年級(jí)）

一年級(jí)下學(xué)期我們引進(jìn)了小園丁項(xiàng)目，在學(xué)?？盏亻_(kāi)墾出一片菜園，用有機(jī)種植的方式種植蔬菜。孩子們從初春就開(kāi)始準(zhǔn)備，先了解不同的土壤，用上一屆一年級(jí)學(xué)生制作的酵素和廚余堆肥改良土壤，同時(shí)開(kāi)展廚余堆肥，學(xué)習(xí)制作酵素，給下一屆的學(xué)弟學(xué)妹使用。

天氣轉(zhuǎn)暖，學(xué)生開(kāi)始育苗，嘗試照顧一株幼苗。在幼苗逐漸強(qiáng)壯的時(shí)候，他們要規(guī)劃菜園，測(cè)量、標(biāo)記移栽時(shí)幼苗的間距，然后將幼苗從育苗盤中移到菜園里。做完這一系列工作，每個(gè)學(xué)生認(rèn)領(lǐng)自己的小苗和一本蔬菜管理記錄，用繪畫和小貼紙記錄每周照顧菜園的過(guò)程，和小苗生長(zhǎng)的狀態(tài)。菜園吸引了各種各樣的昆蟲(chóng)，也是他們觀察的對(duì)象。到了收獲季節(jié)，全班同學(xué)會(huì)一起制作一大盆“彩虹蔬菜沙拉”一起享用。

整個(gè)活動(dòng)持續(xù)一個(gè)學(xué)期，是一個(gè)非常完整又深受學(xué)生喜愛(ài)的項(xiàng)目。因?yàn)閷W(xué)生年齡較小，在活動(dòng)中更多是體驗(yàn)和嘗試，教師較少建立概念或訓(xùn)練思維，對(duì)于學(xué)生的熱情、耐心和秩序會(huì)關(guān)注。

在基礎(chǔ)科學(xué)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)經(jīng)常嘗試微型的項(xiàng)目。例如制作一艘船，需要能夠承載至少100g的砝碼。制作一桿秤，能夠稱量物體。制作一個(gè)帶有刻度的量筒，能夠測(cè)量液體的體積，等等。

合作學(xué)習(xí)

在中段年級(jí)的科學(xué)課程中，學(xué)生也是以小組為單位上課的，但此時(shí)的小組不是基于共同學(xué)習(xí)的目的建立的，而是便于教師在探究活動(dòng)中組織課堂。在高年級(jí)的博物館課程中，我們打亂了五年級(jí)的三個(gè)班，重新組成了共同學(xué)習(xí)的合作小組。

案例：證明地球是圓的（五年級(jí)）

天文史的學(xué)習(xí)中教師提出問(wèn)題：哪些現(xiàn)象能夠說(shuō)明地球是圓？要求各小組的同學(xué)下課后查閱資料，下節(jié)課帶來(lái)資料與組員一起研究，得出結(jié)論。

在接下來(lái)的課上，學(xué)生帶回搜集的資料和觀察的現(xiàn)象，各組討論后由發(fā)言人分享各組的論據(jù)。老師點(diǎn)評(píng)每組的觀點(diǎn)，并根據(jù)論據(jù)的合理性以及給出論據(jù)的數(shù)量評(píng)分。在各組分享論據(jù)的時(shí)候，會(huì)有其他組的同學(xué)提出異議，引發(fā)了學(xué)生們一次次的思考和討論。

在這次課程中，認(rèn)真查閱材料的同學(xué)對(duì)組內(nèi)有貢獻(xiàn)，提高了他們的積極性。組內(nèi)討論時(shí)每個(gè)同學(xué)有更多機(jī)會(huì)表達(dá)自己，并且互相啟發(fā)。聽(tīng)到教師點(diǎn)評(píng)時(shí)，能喚起所有成員的成就感和責(zé)任感。在一個(gè)激烈討論的氛圍中，更有利于練習(xí)學(xué)生的傾聽(tīng)能力。

合作學(xué)習(xí)模式在高年級(jí)的博物館課程中起了非常重要的作用，面對(duì)火山、地震、礦物、星系等等他們熟悉又陌生的名詞，面對(duì)地球和宇宙這片神秘又讓人向往的領(lǐng)域，小組合作打開(kāi)了學(xué)生的思維，讓他們感到不那么孤立，進(jìn)而愿意大膽地思考和嘗試。這正是合作學(xué)習(xí)的魅力。

下一個(gè)三年

日日新學(xué)堂是一所具有創(chuàng)新和實(shí)踐精神的新式學(xué)校，在這樣的氛圍中，科學(xué)課從一個(gè)邊緣課程一路生長(zhǎng)到現(xiàn)在，我們還有著很多不足，同時(shí)也有著旺盛的生命力。

三年來(lái)科學(xué)教研組的老師邊教學(xué)邊教研，我們與學(xué)生一樣，科學(xué)課程體系的建立也是教研組老師的一次重大意義的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，這些課程安放著我們對(duì)教育的理解、對(duì)科學(xué)的理解，承載著我們的思考：什么樣的科學(xué)課能夠真正提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？什么樣的科學(xué)課將未來(lái)世界公民的情感價(jià)值觀滲透給學(xué)生？我們相信這些并不僅僅依靠傳承，更依靠創(chuàng)新和實(shí)踐。

今年年底，日日新學(xué)堂會(huì)啟動(dòng)圍繞學(xué)堂的社區(qū)化環(huán)保項(xiàng)目——“青色日日新”，我們?cè)诳茖W(xué)課中踐行的追求“人與自然和諧”“可持續(xù)發(fā)展”理念會(huì)在這個(gè)大項(xiàng)目中系統(tǒng)實(shí)踐，屆時(shí)成人與兒童、孩子與師長(zhǎng)會(huì)以平等的角色加入這個(gè)項(xiàng)目。

與此同時(shí)，在開(kāi)放性課程中，教師需要具備隨時(shí)隨地生成課堂的能力，一個(gè)成熟的老師，會(huì)創(chuàng)設(shè)更具創(chuàng)造力的課堂，會(huì)帶給學(xué)生更廣闊的探索空間，這也是下一個(gè)三年我們教師團(tuán)隊(duì)對(duì)自己的要求。

我們?cè)诳茖W(xué)課中踐行“人與自然和諧”“可持續(xù)發(fā)展”的理念