大象版《科學》教材編寫思路與編寫體系

大象版《科學》教材以《義務教育小學科學課程標準》為依據(jù)，參考《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》的要求，借鑒國際上STEM教育政策和實踐的經驗，吸收了科學哲學研究領域的科學觀、知識觀和方法論，采取建構主義、人文主義等學習理論所倡導的探究式教學模式，根據(jù)兒童認知發(fā)展心理學的最新研究成果布設教學內容，堅持面向全體學生，以探究活動作為學習科學的主要載體，以真實的問題情境引導學生科學探究，以小組合作學習方式突出學生的主體地位，以活潑的版面設計激發(fā)學生的學習興趣，以“科學的內容，活潑的版面，系統(tǒng)的教育，快樂的學習”的鮮明特色，有效培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

教材編寫思路

1.“雙主線+雙輔線”：以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為核心

教材以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為核心。根據(jù)課程標準的要求，教材教學目標涵蓋科學知識目標、科學探究目標、科學態(tài)度目標，以及科學、技術、社會與環(huán)境目標（以下簡稱STSE目標）四個方面。為達成這四個方面的教學目標，教材采用以科學探究目標和科學知識目標為兩條培養(yǎng)主線（明線），以科學態(tài)度目標和STSE目標為兩條輔線（暗線）的“雙主線+雙輔線”的結構編排，即以物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程領域的科學知識目標的學習內容為四條經線，依據(jù)學生的認知特點和科學知識的內在邏輯，精心設計一系列“做中學”探究活動，通過引領學生經歷探究過程，建構相應的科學知識，有計劃、有步驟地達成課程目標。同時將提出問題、作出假設、制訂計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結論、表達交流和反思評價等8個科學探究要素貫穿為一條緯線，通過一個個探究活動循環(huán)落實，逐一強化各探究要素的培養(yǎng)。教材還在適當?shù)奶骄炕顒又羞m時地滲透科學態(tài)度目標和STSE目標的要求，從而全面培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

2.三個認知階段：知識目標的層次性和探究目標的遞進性

兒童思維的發(fā)展一般劃分為5個階段：直觀行動思維（出生至三歲），具體形象思維（三歲至六七歲），形象抽象思維（六七歲至十一二歲），以經驗型為主的抽象邏輯思維（十一二歲至十四五歲），以理論型為主的抽象邏輯思維（十四五歲至十七八歲）。教材根據(jù)課程標準的要求和兒童認知的發(fā)展規(guī)律，把小學階段的學習分為1～2年級、3～4年級和5～6年級三個學段，并把這三個學段的培養(yǎng)主題分別確定為“感知科學”“認知科學”和“探索科學”。

在科學探究目標方面，1～2年級的“感知科學”階段由培養(yǎng)學生的具體形象思維能力入手，過渡到形象、抽象思維能力的培養(yǎng)，強調在教師的指導下進行探究學習；3～4年級的“認知科學”階段以形象、抽象思維能力的培養(yǎng)為主，強調在教師的引導下進行探究學習；5～6年級的“探索科學”階段逐步提升到以經驗型為主的抽象邏輯思維能力的培養(yǎng)，強調讓學生學會自主探究。三個階段逐步過渡，相互承接，從而實現(xiàn)探究目標培養(yǎng)的遞進性。

在知識目標方面，教材按照課程標準的要求，根據(jù)學生的認知發(fā)展規(guī)律和科學知識的內在邏輯，合理安排學習內容，有計劃、有步驟、分層次地完成課程標準所規(guī)定的18個主要概念及其75個學習內容的學習，循序漸進，螺旋上升，為學生形成初步的科學知識體系奠定基礎。

3.問題導向：以探究活動作為學習科學的重要方式

探究活動是學生學習科學的重要方式，科學課教學應當從學生熟悉的日常生活出發(fā)，通過學生親身經歷動手動腦等實踐活動，了解科學探究的具體方法和技能，理解基本的科學知識。教材堅持以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為核心，以探究活動為課程的主要實施形式。引導學生在探究中獲取、建構課程標準所要求的科學知識，完善知識結構，同時讓他們體驗科學探究過程，培養(yǎng)他們的探究能力和自主學習能力。

教材采用任務驅動型教學模式和基于問題（或基于項目）的學習方式，結合小學生的生活情境，以明確的探究任務或問題為驅動，設計探究活動，將科學知識目標和科學探究目標融入探究活動中。教材引領學生像科學家那樣經歷科學探究過程，在課堂上親歷從提出問題到猜想假設、搜集事實與證據(jù)、處理信息并得出結論的探究過程，了解科學探究的基本過程、方法和技能，學會利用科學方法和科學知識初步理解身邊的自然現(xiàn)象，并解決某些簡單的實際問題。同時培養(yǎng)學生積極的科學態(tài)度，引領他們全面地理解科學、技術、社會與環(huán)境的關系。

在探究式教學中，教師要及時了解學生的既有知識和經驗，根據(jù)學生的認知特點，創(chuàng)設適切的問題情境，引導他們提出問題并恰當?shù)鼐劢箚栴}，主動探究。同時要善于以自主學習和小組合作學習的方式進行教學，突出學生在學習中的主體地位。

4.設計與制作：強調工程與技術教育的重要性

2017年正式頒布的《義務教育小學科學課程標準》強調了對工程與技術的教育，這一變化是對國際科學教育發(fā)展的反映，更是對我國社會與經濟發(fā)展需要的響應。除了課程標準，《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》以及國際上最近幾十年新興的STEM教育實踐，都賦予工程與技術教育以重要地位。

教材對工程與技術教育給予了足夠的重視，不僅從二年級開始專門設置了技術與工程類的單元，還在其他探究活動中適時穿插一些設計與制作活動，以培養(yǎng)學生的動手能力和工程意識。

5.學科滲透：教學內容設計的綜合性

課程標準強調，理解自然現(xiàn)象和解決實際問題需要綜合運用不同領域的知識和方法，小學科學課程要針對學生身邊的現(xiàn)象，從物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域綜合呈現(xiàn)科學知識和科學方法，強調這四個領域知識之間的相互滲透和相互聯(lián)系。

教材的設計強調貼近兒童生活，從實際問題出發(fā)，注重自然世界的整體性，發(fā)揮不同知識領域的教育功能和思維培養(yǎng)功能，不斷豐富學生對現(xiàn)實世界中的科學現(xiàn)象的體驗。教材強調不同領域知識之間的相互聯(lián)系和相互滲透，適當?shù)瘜W科之間的界限，不少探究活動的設計涵蓋了課程標準要求的四大領域中的兩個或兩個以上的科學知識學習目標。教材還特別重視滲透環(huán)境教育思想，使學生從小親近自然、欣賞自然、珍愛生命，善待周圍環(huán)境中的自然事物，追求人與自然的和諧相處。

6.內容和形式的趣味性：激發(fā)學生的好奇心和求知欲

小學生對周圍世界的好奇心和求知欲是他們學習科學的內在動力，對其終身發(fā)展具有重要作用?？菰锓ξ兜膶W習會逐漸磨滅小學生與生俱來的好奇心，抹殺他們強烈的求知欲。因此，在保證教材意義性的同時，教材設計特別注重趣味性。

在教學內容設計方面，教材摒棄傳統(tǒng)的講授式教學方式，以探究活動作為主要教學方式。教材注重通過兒童喜聞樂見的科學主題，創(chuàng)設愉悅的教學氛圍，激發(fā)學生學習科學的興趣，引導他們主動探究，對科學本質、科學思想、科學知識、科學方法等形成初步認識。

在版面設計方面，教材充分考慮小學生的心理特征，利用卡通、游戲、故事、童話、謎語、詩歌、連環(huán)畫、科幻作品等小學生喜聞樂見的形式，激發(fā)學生主動學習科學的熱情。其中，一、二年級教材主要采用圖畫、游戲、觀察等以形象思維和動手操作為特征的形式，三、四年級更多采用卡通、連環(huán)畫等具有一定抽象思維特征的形式，五、六年級主要采用科學童話、科學故事、概念圖等具有一定的邏輯思維特征的形式。同時，教材還設計了“探探”“究究”“奇奇”“妙妙”四個概括了當代小學生的主要性格特征的生動活潑的卡通形象，他們用天真的眼睛觀察自然，從新奇的視角提出問題，通過他們的對話、活動，引導學生在課堂上經歷一個個探究過程，使科學學習過程變得生動有趣，從而有效地激發(fā)和保護了學生的好奇心和求知欲。

7.機會均衡：教材設計面向全體學生

課程標準要求，小學科學課程要面向全體學生，適應學生個性發(fā)展的需要，使每位學生獲得良好的科學教育。教材的設計充分考慮到學生之間的地域和城鄉(xiāng)差異、經濟和文化背景差異、性別和個性條件差異，力爭為全體學生提供適合的、公平的學習和發(fā)展機會。

為適應我國不同地區(qū)學生的需要，教材力求內容繁簡適度，難易搭配；力求對學習條件的要求高低皆宜，對教師素質的要求有一定的彈性空間。教材努力為不同地域、不同水平的學生提供可選擇的、應用性與可操作性較強的學習內容，提供生動活潑的學習材料和自主探究的學習環(huán)境。在探究主題的選取上也考慮到不同性別的學生的心理特點和學習興趣，以保護全體學生的好奇心和求知欲。

教材的體系結構

1.教材的邏輯結構

教材以科學知識為經線、科學探究為緯線的雙主線結構編排。全套教材共包括一上至六下共12冊教材，每冊教材由若干個探究活動組成，每個探究活動均承擔著科學知識目標的學習任務和科學探究目標的培養(yǎng)任務。

在科學知識目標的漸進性方面，教材強調主要概念和學習內容的有序培養(yǎng)，充分考慮課程標準中各條具體的學段目標在每個學段的布局，通過合理安排學段目標，有計劃、有步驟、分層次地完成18個主要概念及其75個學習內容的學習。

科學探究目標的培養(yǎng)在全套教材中經歷了三次循環(huán)，即1～2年級以“感知科學”為主題的學段，3～4年級以“認知科學”為主題的學段，5～6年級以“探索科學”為主題的學段。每個學段都引導學生經歷一次科學探究全部8個要素的落實和強化訓練的循環(huán)過程，以完成課程標準中科學探究目標在不同學段的要求，體現(xiàn)出對學生科學探究培養(yǎng)的螺旋上升的特點。

除了科學知識和科學探究兩條主線外，教材還將科學態(tài)度目標和STSE目標作為教材的兩條輔線（暗線）。教材每個單元設計的探究活動，都可能從某一個方面體現(xiàn)了課程標準對科學態(tài)度目標和STSE目標的學段要求。每個學段的各單元，根據(jù)所學內容的特點，靈活分配這兩個方面的全部學段要求。特別是在教材的邊框中，適時根據(jù)教學活動的特點從探究興趣、實事求是、追求創(chuàng)新、合作分享等方面對學生的科學態(tài)度加以培養(yǎng)。

2.教材的總體結構

教材整體設計為1～2年級、3～4年級、5～6年級三個學段，每個學段兩個年級，每個年級分為上、下兩冊教材，全套共12冊教材。

每個學段嚴格遵守課程標準對科學知識目標、科學探究目標、科學態(tài)度目標和STSE目標的學段目標的要求，保證各項目標在本學段得到落實。每個學段中，教材將科學探究的8個要素分布到4冊教材中進行落實和強化，每冊完成2個要素。如一年級上冊落實和強化提出問題和作出假設，一年級下冊落實和強化制訂計劃和搜集證據(jù)，二年級上冊落實和強化處理信息和得出結論，二年級下冊落實和強化表達交流和反思評價。到了3～4年級和5～6年級再循環(huán)一次，實現(xiàn)探究要素培養(yǎng)的螺旋上升。

在每冊中，每個科學探究要素又根據(jù)學生的認知特點和培養(yǎng)需要，以及探究要素本身的特點，通過1～3個單元從不同的角度、層次進行訓練（即科學探究目標的單元目標），從而保證科學探究各要素的學段目標在本學段內逐一得以落實和強化。

在將科學探究的學段目標分解為單元目標時，不僅考慮各單元目標能涵蓋整個學段目標的要求，而且考慮了單元目標之間的邏輯關系和遞進性。如二年級下冊第一至第三單元《我們的家園》《自制小書》《生物與四季》，承擔的探究要素“表達交流”的學段目標為“在教師指導下，能簡要講述探究過程與結論，并與同學討論、交流”。我們根據(jù)三個單元的活動特點，將各單元的科學探究目標分別設計為“在教師指導下，能基于自己的觀察和經驗提出自己的觀點，并與同學討論、交流”“在教師指導下，能簡要講述自己的設計與制作過程，并與同學討論、交流”和“在教師指導下，能結合適當?shù)男问街v述自己的探究過程與結論，并與同學討論、交流”。

當然，每個單元的活動設計都是一個或多個完整的探究過程，因此在對本單元所要落實和強化的探究要素進行重點培養(yǎng)時，并不排斥其他探究要素的使用。

3.教材的單冊結構

1～2年級每冊教材由6個單元組成，3～6年級教材每冊由6～7個單元組成。每冊教材均包括3種單元類型，其中第一個單元為準備單元，最后一個單元為反思單元，中間其他單元為“綜合探究單元”。

“準備單元”是引導學生對各冊需要落實和強化的兩個探究要素（或其中之一）進行體驗的單元（其中一年級上冊的準備單元是引領學生體驗一個簡單的完整探究過程），為各冊的綜合探究單元做準備。

“綜合探究單元”是各冊的主體，是通過以科學知識為基礎設計的探究活動來培養(yǎng)學生的探究要素的基本單位。每個綜合探究單元通過一個或多個完整的“做中學”探究活動，培養(yǎng)本冊所要落實和強化的科學探究學段目標的一個側面?；谔骄炕顒拥牟煌?，每個單元可能涉及物質科學、生命科學、地球與宇宙、技術與工程中的一個領域，也可能涉及其中兩個或多個領域，從而使學生在“做中學”探究活動中，通過動手動腦學習基礎的科學知識，不斷提高科學探究能力，從探究興趣、實事求是、追求創(chuàng)新、合作分享中的一個或多個方面，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，并且引領學生從不同的角度理解科學、技術、社會與環(huán)境的關系。

“反思單元”是各冊的總結單元，對本冊的科學探究的學段目標的學習進行回顧和反思。這一單元呈現(xiàn)給學生一個個科學史中真實有趣的科學研究的成功案例，讓學生通過對科學家典型探究過程的分析與反思，溫故知新，在發(fā)展元認知能力的同時，進一步理解科學探究的基本特征。

在對每冊的單元進行布設時，我們充分考慮各學習領域的均衡，力爭每冊盡量包含物質科學、生命科學、地球與宇宙、技術與工程四個領域的單元。一年級學生的動手能力有限，所以每冊均設置了兩個物質科學單元、一個生命科學單元和一個地球與宇宙單元，在這些單元里適當增加一些制作活動。

4.教材的單元結構

教材中每個準備單元和反思單元均只有一課，包括單元名和單元內容，用一個課時完成。教材中每個綜合探究單元由單元名稱、單元頁和3～6課組成，每課一般在一個課時內完成。其中1～2年級教材每單元包括3課，每冊共14課時；3～6年級每單元包括4～6課，每冊共26～28課時。

根據(jù)學習內容的不同，一個單元可能由一個大的綜合探究活動組成，有的單元可能由多個并列的活動組成。如一年級上冊第二單元《認識小動物》分別由兔子、金魚、螞蟻三課組成，引導學生通過觀察兔子、燕子、螞蟻，激發(fā)他們科學觀察和提問的興趣，并認識常見的動物。多數(shù)單元是由相互關聯(lián)的、內容呈遞進關系的幾節(jié)課組成。

每個單元不僅承擔著科學知識的學習目標，還都承擔著落實和強化某一科學探究要素的培養(yǎng)任務，承擔著探究要素的學段目標或學段目標的一個側面，即科學探究的單元目標。此外，還適時滲透科學態(tài)度目標以及STSE目標的某一個或多個維度、關系的學段目標，或者學段目標的一個側面。

5.教材中課的結構

教材中每課通常由一個單獨的探究活動組成，或者與其他相鄰的課共同組成一個大的探究活動，個別課也可能包含兩個探究活動。每一課的探究活動都有相對獨立性和探究過程的完整性，通?？梢栽谝粋€課時內完成。

教材中每課的結構通常包括標題、通過引入活動創(chuàng)設問題情境、提出問題并聚焦問題、對問題進行探究、得出結論等幾個主要過程，個別課還包括拓展活動。每一課和每個探究活動的設計一般體現(xiàn)“基于問題的學習模式”（PBL教學模式）或者“任務驅動型教學模式”。如一年級下冊第一單元《水與溶解》，設置了一個從5個失去標簽的瓶子中挑出水的情境，引導學生對水的特征進行研究。同樣地，工程和技術類的活動，通常由創(chuàng)設需求情境、明確目標、進行設計、完成制作、應用等幾個主要過程組成。

（執(zhí)筆：宋金榜）