新編蘇教版《科學(xué)》教材的編寫理念與設(shè)計(jì)思路

郝京華

現(xiàn)行的小學(xué)科學(xué)教材共有8 套。教材多樣化的好處是能實(shí)現(xiàn)“殊途同歸”，“同歸”是指能實(shí)現(xiàn)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，“殊途”則體現(xiàn)為達(dá)標(biāo)方式方法的不同，既包括教材組織方式的不同，也包括學(xué)生活動(dòng)方式的不同，當(dāng)然，各套教材在價(jià)值取向上也會(huì)各有側(cè)重。而所有的不同，都是教材編寫理念和指導(dǎo)思想的不同，這些指導(dǎo)思想可能來(lái)自編寫者對(duì)社會(huì)發(fā)展的洞察，對(duì)人的發(fā)展理論的領(lǐng)悟，還可能來(lái)自對(duì)當(dāng)代學(xué)習(xí)本質(zhì)的理解或?qū)χR(shí)價(jià)值的偏好。為了使課程的五個(gè)臺(tái)階——理想的課程、正式的課程、領(lǐng)悟的課程、運(yùn)作的課程、經(jīng)驗(yàn)的課程能盡可能地扁平化，即從最初編寫者的理想到最終在學(xué)生身上的落實(shí)盡可能地保持內(nèi)在的一致性，編寫者有必要將教材的編寫理念及落實(shí)理念的思路清晰地加以闡述。

一、對(duì)社會(huì)發(fā)展的洞察及應(yīng)對(duì)

有專家指出：“在21 世紀(jì)的開(kāi)端，從幼兒園到12 年級(jí)學(xué)校教育、高等教育以及在校外環(huán)境中的教育活動(dòng)，都是在一系列不斷變化著的社會(huì)力量和社會(huì)趨勢(shì)中運(yùn)行的。因此，在課程規(guī)劃當(dāng)中，社會(huì)力量是特別需要認(rèn)真考慮的一個(gè)方面。”［1］教材編寫組高度認(rèn)同這一觀點(diǎn)，我們對(duì)國(guó)際科學(xué)課程的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理，并對(duì)影響其發(fā)展的社會(huì)因素做了分析，重點(diǎn)放在21 世紀(jì)的社會(huì)變化及其對(duì)科學(xué)課程目標(biāo)的影響方面。我們從文獻(xiàn)研究中發(fā)現(xiàn)，科學(xué)課程的目標(biāo)是在不斷變化的。從早先傳遞實(shí)用性、事實(shí)性的科學(xué)知識(shí)，到20 世紀(jì)中葉倡導(dǎo)要教概念性的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法，再到20 世紀(jì)下半葉要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)課程的目標(biāo)在不斷加碼。作為“復(fù)數(shù)”的科學(xué)素養(yǎng)，不僅包含了更多的方面——除了科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法，又增添了科學(xué)興趣、科學(xué)精神等，還反映出重心下移的傾向——從僅僅關(guān)注少數(shù)科學(xué)家的培養(yǎng)到關(guān)注普通人科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，這是對(duì)社會(huì)職場(chǎng)預(yù)期變化的回應(yīng)。21 世紀(jì)伊始，科技迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì)及其對(duì)社會(huì)各方面產(chǎn)生的沖擊，為尚未達(dá)成一致的有關(guān)科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵及外延界定的討論再一次增添了新的干擾因素，創(chuàng)新能力、批判性思維能力、合作能力、解決問(wèn)題的能力、學(xué)習(xí)能力等成為公認(rèn)的21 世紀(jì)人才必備的關(guān)鍵能力與品質(zhì)?？茖W(xué)素養(yǎng)隨之強(qiáng)化了科學(xué)思維、運(yùn)用知識(shí)解決真實(shí)情境中的復(fù)雜問(wèn)題等要素。此外，主張用內(nèi)涵更為寬泛的科技素養(yǎng)、STEM 素養(yǎng)取代科學(xué)素養(yǎng)也不再是少數(shù)人的建議。美國(guó)2013 年頒布的《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》將原來(lái)的科學(xué)探究改為“科學(xué)與工程實(shí)踐”，我國(guó)2017 年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》增加的技術(shù)與工程板塊等就是例證。

新編蘇教版《科學(xué)》教材（以下簡(jiǎn)稱新編教材）的編寫者深諳這一變化，并在此基礎(chǔ)上形成了以下共識(shí)：（1）對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，解決真實(shí)世界中問(wèn)題的概率要比探究事物真相的概率大得多，且未來(lái)社會(huì)變化的不確定性，也需要普通人具有靈活應(yīng)對(duì)的智慧。因此，科學(xué)課程重視培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力、思維能力的價(jià)值取向是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求的。（2）對(duì)大多數(shù)學(xué)生而言，學(xué)習(xí)科學(xué)探究不是為了當(dāng)科學(xué)家，而是為了掌握認(rèn)識(shí)自然事物的方法和養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)精神；學(xué)習(xí)工程實(shí)踐，也不是為了當(dāng)工程師，而是為了培養(yǎng)一種系統(tǒng)地、創(chuàng)造性地解決問(wèn)題的思維習(xí)慣。（3）科學(xué)探究與工程實(shí)踐看似有不少相似之處，如都要運(yùn)用科學(xué)、數(shù)學(xué)知識(shí)，都要做實(shí)驗(yàn)，都要分析數(shù)據(jù)……但兩者還是有很大區(qū)別的，不可混為一談，教學(xué)上更不可互相取代。

新編教材用如下設(shè)計(jì)思路來(lái)落實(shí)上述理念：（1）從原本單一強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究變?yōu)閺?qiáng)調(diào)科學(xué)探究與工程實(shí)踐并重。（2）將科學(xué)探究和工程實(shí)踐作為專項(xiàng)學(xué)習(xí)，從一年級(jí)至六年級(jí)螺旋上升地加以指導(dǎo)。（3）從內(nèi)涵、目的、過(guò)程、思維技能、問(wèn)題類型等方面對(duì)科學(xué)探究與工程實(shí)踐加以區(qū)分。（4）增加STEM 項(xiàng)目學(xué)習(xí)單元，以增加兒童綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)自主解決真實(shí)情境問(wèn)題的機(jī)會(huì)。

科學(xué)探究與工程實(shí)踐專項(xiàng)學(xué)習(xí)的具體設(shè)計(jì)已經(jīng)在本專題中有專文論及，本文不再贅述。這里僅就（3）（4）兩點(diǎn)做若干說(shuō)明。

從內(nèi)涵上講，科學(xué)探究是指科學(xué)家研究自然的各種方法和根據(jù)他們所收集到的證據(jù)提出解釋的過(guò)程；工程則是運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的概念來(lái)系統(tǒng)解決復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程。從過(guò)程來(lái)看，科學(xué)探究的基本過(guò)程是“提出問(wèn)題—制訂相關(guān)研究計(jì)劃—運(yùn)用恰當(dāng)工具和技術(shù)收集資料—整理分析資料—用觀察到的證據(jù)和科學(xué)知識(shí)構(gòu)建解釋—與他人交流研究過(guò)程、觀察的結(jié)果和解釋”。工程設(shè)計(jì)的流程則大體包括：確定需求、前期研究、確定設(shè)計(jì)方案（即提出設(shè)想、局限性評(píng)估和權(quán)衡利弊）、制作小樣并進(jìn)行評(píng)估、檢查改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)、交流設(shè)計(jì)成果?？茖W(xué)探究涉及的思考技能主要有發(fā)覺(jué)與描述自然現(xiàn)象因果關(guān)系的技能、覺(jué)察產(chǎn)生和敘述另有假說(shuō)和理論的技能、產(chǎn)生邏輯預(yù)測(cè)的技能、計(jì)劃和實(shí)施控制實(shí)驗(yàn)測(cè)試假說(shuō)的技能等；工程涉及的思考技能則和系統(tǒng)思維、決策思維、設(shè)計(jì)思維、評(píng)價(jià)思維等有關(guān)?？茖W(xué)探究的問(wèn)題類型大多為是什么？怎么樣？為什么？工程實(shí)踐的問(wèn)題類型則是做什么？怎么做更好？

對(duì)科學(xué)探究與工程實(shí)踐進(jìn)行區(qū)分是新編教材的亮點(diǎn)，從某種角度講，也是一種超越。

面對(duì)當(dāng)前的STEM 熱，編寫組也有自己的思考。我們認(rèn)為STEM 是一種較好的綜合課程組織形式，它以工程設(shè)計(jì)為基石，學(xué)生用科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)來(lái)自主解決真實(shí)世界中有意義的問(wèn)題。它不僅為學(xué)生提供了融入真實(shí)情境的體驗(yàn)，提升了學(xué)習(xí)的意義性和趣味性，還可以加深學(xué)生對(duì)所學(xué)概念的理解，更重要的是它還可以為高階思維的養(yǎng)成提供機(jī)會(huì)。但我們對(duì)其可能犧牲知識(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)性的局限性要保持一定的警惕。教材編寫組沒(méi)有把這種組織方式用于所有的單元，而是在教材版面極其有限的情況下，設(shè)計(jì)了兩個(gè)STEM 項(xiàng)目學(xué)習(xí)單元，一個(gè)是造一個(gè)節(jié)能小屋，一個(gè)是做一個(gè)立體小菜園。STEM 單元不再用分課的形式呈現(xiàn)，而是按完整的工程設(shè)計(jì)流程逐步展開(kāi)。我們想用此舉彌補(bǔ)以往教材為學(xué)生提供綜合運(yùn)用知識(shí)解決真實(shí)情境中復(fù)雜問(wèn)題機(jī)會(huì)的不足。

二、對(duì)知識(shí)價(jià)值的判斷及選擇

什么知識(shí)最有價(jià)值？這個(gè)問(wèn)題的答案直接影響教材編寫者對(duì)知識(shí)內(nèi)容的選擇。回答這一問(wèn)題需要有兩方面的學(xué)識(shí)：一是對(duì)知識(shí)分類的了解，二是對(duì)未來(lái)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的把握，而后者和對(duì)社會(huì)變化洞察的答案是一脈相承的。知識(shí)分類有不同的方法。早先，有布魯姆的三維目標(biāo)分類，后來(lái)有加涅的五種學(xué)習(xí)類型分類。這些理論不僅對(duì)知識(shí)的分類有啟示，更對(duì)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)有啟示，它告訴我們，不同類型的知識(shí)要用不同的方法教。教材編寫組更愿意用哲學(xué)上的一種知識(shí)分類作為我們對(duì)什么知識(shí)最有價(jià)值的理念背景。這種分類是建立在英國(guó)哲學(xué)家吉爾伯特·賴爾兩種知識(shí)分類的基礎(chǔ)上的。賴爾認(rèn)為，有兩種人們可以獲得的主要知識(shí)類型：“了解是什么”和“了解如何做”，“是什么”的知識(shí)包括事實(shí)、概念、原理；“如何做”的知識(shí)指的是行為能力，即技能?！笆鞘裁础钡闹R(shí)可以通過(guò)講解習(xí)得；“如何做”的知識(shí)則需要依靠實(shí)踐。哲學(xué)家邁克爾·波蘭尼補(bǔ)充了第三種知識(shí)類型：默會(huì)知識(shí)，哈佛大學(xué)教授戴維·珀金斯稱為“全局性理解”的知識(shí)，即能廣泛遷移的知識(shí)，遷移范圍之廣，可能從學(xué)科到日常生活，如將生態(tài)平衡的概念用于學(xué)校生態(tài)、科技生態(tài)等。這些知識(shí)分類影響著編寫組對(duì)于知識(shí)的選擇。

在“是什么”的知識(shí)方面，新編教材看重的是概念性知識(shí)，我們從不排斥事實(shí)性的知識(shí)，但我們認(rèn)為，事實(shí)性知識(shí)要為大概念的形成服務(wù)，對(duì)事實(shí)性知識(shí)要有所選擇，要選擇有典型意義的事實(shí)知識(shí)；典型意義的事實(shí)知識(shí)，也不能事無(wú)巨細(xì)，要削枝強(qiáng)干。為了避免教師把精力花在不必要的細(xì)節(jié)上，新編教材很少將一些不必要知道和記憶的名稱標(biāo)注在教材上。所有的活動(dòng)設(shè)計(jì)都要有利于大概念的形成，即要“以小見(jiàn)大”。

在“如何做”的知識(shí)方面，新編教材十分重視科學(xué)思維技能的授受。科學(xué)思維技能是思維技能的學(xué)科化，我們認(rèn)可戴維·珀金斯的觀點(diǎn)：21 世紀(jì)課堂教學(xué)改革的最大亮點(diǎn)是學(xué)科思維。關(guān)于科學(xué)思維本專題亦有專文介紹。

在默會(huì)知識(shí)方面，目前的舉措主要有兩點(diǎn)：（1）加強(qiáng)科學(xué)認(rèn)識(shí)論方面的知識(shí)，即什么是科學(xué)，科學(xué)如何看待世界，科學(xué)與社會(huì)、技術(shù)的關(guān)系等。這直接催生了新編教材一年級(jí)上冊(cè)與眾不同的四個(gè)單元，即：走進(jìn)科學(xué)、用感官觀察、用大腦思考、用雙手創(chuàng)造。（2）加強(qiáng)認(rèn)知策略的教育。我們認(rèn)為，一些有普世價(jià)值的認(rèn)知策略可以促進(jìn)知識(shí)的遷移。如圖形表征策略、問(wèn)題解決策略、找相似點(diǎn)策略等，這一理念促使教材大量使用氣泡圖、維恩圖、思維導(dǎo)圖。今后，我們擬以我國(guó)學(xué)者張光鑒的相似論為指導(dǎo)，通過(guò)讓學(xué)生學(xué)會(huì)找相似點(diǎn)（或過(guò)程相似、或結(jié)構(gòu)相似、或原理相似），來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的廣泛遷移。

三、對(duì)發(fā)展理論的領(lǐng)悟及落實(shí)

人的發(fā)展理論為課程設(shè)計(jì)者提供了學(xué)習(xí)者年齡特征和個(gè)體差異等方面的知識(shí)，對(duì)我國(guó)課程設(shè)計(jì)者影響較大的是學(xué)習(xí)者的年齡特征理論。在年齡特征理論上又有兩種理論，一種是皮亞杰的理論，該理論將兒童的發(fā)展分為四個(gè)階段——感覺(jué)運(yùn)動(dòng)階段（0 ～2 歲）、前運(yùn)算階段（2 ～7 歲）、具體運(yùn)算階段（7 ～11 歲）、形式運(yùn)算階段（11 歲以上），每一階段都以思維方式的質(zhì)的不同為特征。如前運(yùn)算階段的兒童，思維缺乏邏輯性；而具體運(yùn)算階段的兒童思維漸趨邏輯性，但尚不具備概括性。另一種是維果斯基的社會(huì)文化理論，該理論對(duì)皮亞杰理論的質(zhì)疑是這些年齡特征是如何形成的。它的基本觀點(diǎn)是在特定的教育教學(xué)情境中會(huì)形成特定的年齡特征，這意味著改變了的教育教學(xué)情境可以形成不同的年齡特征，這一觀念促成了發(fā)展性教學(xué)流派的誕生。該流派相信，走在發(fā)展前面的教學(xué)才是好的教學(xué)，教學(xué)應(yīng)該引領(lǐng)學(xué)生發(fā)展，而不是跟在發(fā)展的后面。在教學(xué)如何引領(lǐng)學(xué)生發(fā)展方面，維果斯基提出了一個(gè)十分重要的概念——最近發(fā)展區(qū)。新編教材在人的發(fā)展理念上傾心于發(fā)展性教學(xué)理論。

落實(shí)發(fā)展性教學(xué)理念的舉措是通過(guò)為兒童選擇有一定難度的學(xué)習(xí)任務(wù)，促進(jìn)他們的認(rèn)知發(fā)展。編寫組將此舉戲稱為“燒腦”。只要有可能，就一定提供這樣的機(jī)會(huì)。機(jī)會(huì)有時(shí)是分散的，有時(shí)是集中的。例如：在教如何測(cè)量雨量時(shí)，我們不光教學(xué)生做雨量器的技能，還會(huì)問(wèn)學(xué)生這樣的燒腦問(wèn)題：為什么用高度來(lái)表示雨量？再如，在讓學(xué)生測(cè)不同環(huán)境中的溫度后，我們會(huì)問(wèn)：為什么全世界的百葉箱都要統(tǒng)一安放在草地上且離地1.5 米？集中燒腦的機(jī)會(huì)是通過(guò)設(shè)計(jì)非良構(gòu)問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所謂非良構(gòu)問(wèn)題是尚無(wú)現(xiàn)成答案的問(wèn)題，探究的結(jié)果和探究的路徑都不清晰，如：某種長(zhǎng)青植物落葉的規(guī)律是怎樣的？某種低等動(dòng)物記憶（條件反射）形成的時(shí)間有多久？而作為集中教授科學(xué)探究和工程實(shí)踐步驟及過(guò)程技能的專項(xiàng)學(xué)習(xí)，則提供了更多、更完整的燒腦機(jī)會(huì)。

四、對(duì)學(xué)習(xí)理論的理解與融通

對(duì)課程規(guī)劃者而言，理解人類，尤其是兒童是如何學(xué)習(xí)的是極其重要的，盡管到目前為止，專家對(duì)這一問(wèn)題的答案還很不一致。我們可以粗略地將學(xué)習(xí)理論分為兩大流派——行為主義和認(rèn)知主義，每一流派中又有很多分支。課程設(shè)計(jì)者至少應(yīng)該了解每一個(gè)大的流派的主要觀點(diǎn)，然后選擇對(duì)自己設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)有啟發(fā)的部分，而不必旗幟鮮明地選邊站。坦率地說(shuō)，新編教材是傾向于認(rèn)知主義的，認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論的重心在于習(xí)得新知識(shí)和運(yùn)用新技能時(shí)的心理過(guò)程。對(duì)我們影響較大的是其中的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的基本觀點(diǎn)是學(xué)生是通過(guò)積極建構(gòu)的過(guò)程來(lái)發(fā)展新知的。學(xué)習(xí)者不是消極地接受或復(fù)制課本里的知識(shí)，相反，他們積極運(yùn)用已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并盡量使新知識(shí)變得有意義。以建構(gòu)為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)有以下特征：（1）重視學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，無(wú)論是對(duì)新知識(shí)建構(gòu)有利還是有礙。（2）建構(gòu)知識(shí)意義的主體是學(xué)生，為了讓學(xué)生能積極地建構(gòu)，課程設(shè)計(jì)者要設(shè)計(jì)各種活動(dòng)，以便使學(xué)生有機(jī)會(huì)與環(huán)境互動(dòng)，建構(gòu)或修正自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。（3）教材或教師的任務(wù)不僅僅是呈現(xiàn)信息，還要為學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)提供必要的支撐，即提供知識(shí)建構(gòu)的“腳手架”。（4）盡可能地讓習(xí)得的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化，而非獲得零散的知識(shí)。

新編教材每一課都設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)活動(dòng)，這些活動(dòng)大體分為這幾類：

科學(xué)探究活動(dòng)。探究活動(dòng)按年段螺旋上升，低年級(jí)安排的多為通過(guò)直接觀察就能獲得答案的探究，如麻雀是如何走路的；中年級(jí)安排的多為通過(guò)實(shí)驗(yàn)找答案的探究，如純水和鹽水蒸發(fā)快慢的比較；高年級(jí)增加了通過(guò)查找資料找答案的探究，如本地氣候是否有變暖的趨勢(shì)等。

研究性游戲。這是讓兒童在游戲中有所發(fā)現(xiàn)的活動(dòng)。如在斜坡上滾小球、玩泥巴、我演你猜等活動(dòng)都屬于研究性游戲。

模擬活動(dòng)。一些涉及宏觀自然現(xiàn)象的知識(shí)或抽象的概念兒童很難理解，運(yùn)用類比、模擬活動(dòng)可以有效解決這些難題。如用手電光在天花板模擬星空，用沙盤模擬地形，用生態(tài)瓶模擬自然界的生態(tài)，用“解暗箱”模擬科學(xué)家在探究過(guò)程中遇到的意見(jiàn)分歧……

科學(xué)閱讀活動(dòng)。新編教材的科學(xué)閱讀不僅呈現(xiàn)閱讀材料，還增加了對(duì)閱讀材料的信息加工活動(dòng)，如在提供三篇化石資料后，提出的信息加工活動(dòng)是找出上述科學(xué)假說(shuō)得以成立的證據(jù)。

除了上述活動(dòng)，還有教師熟悉的實(shí)地考察、養(yǎng)殖栽培等活動(dòng)。之所以設(shè)計(jì)這么多活動(dòng)，是因?yàn)槲覀冋J(rèn)為，活動(dòng)（經(jīng)驗(yàn)）是課程設(shè)計(jì)、教材編寫的有機(jī)組成部分。教師可以因地制宜地設(shè)計(jì)更合適的活動(dòng)，而不可以不讓兒童活動(dòng)。

再理想的課程也要接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，這里呈現(xiàn)的只是我們的設(shè)計(jì)理念和思路。我們期盼科學(xué)教師在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與不足，更期盼獲得完善教材的高見(jiàn)。讓我們共同努力，我們相信，新編教材沒(méi)有最好，只有更好！