準(zhǔn)確把握科學(xué)新課標(biāo)中的概念及其關(guān)系

【摘 要】學(xué)習(xí)和把握新課標(biāo)的內(nèi)容要求，是當(dāng)下和未來一段時(shí)間內(nèi)教師的教研重心?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中涵蓋多個(gè)重要概念，只有準(zhǔn)確理解這些重要概念并把握其內(nèi)在關(guān)系，教師才能更好地開展科學(xué)教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】新課標(biāo)；核心素養(yǎng)；學(xué)科核心概念；跨學(xué)科核心概念；教學(xué)評(píng)研一體化

【中圖分類號(hào)】G623.6? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號(hào)】1005-6009（2023）09-0029-05

【作者簡(jiǎn)介】曾寶俊，蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校（江蘇蘇州，215100）教師，高級(jí)教師，江蘇省科學(xué)特級(jí)教師，第二屆教育部基礎(chǔ)教育課程教材專家工作委員會(huì)委員，蘇教版《科學(xué)》教材分冊(cè)主編。

作為一種文本性的存在，《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）涵蓋多個(gè)重要概念，準(zhǔn)確理解這些概念并把握其關(guān)系，是有效開展科學(xué)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教學(xué)變革的前提。下文，筆者對(duì)新課標(biāo)中幾個(gè)重要概念及其關(guān)系加以闡述。

一、核心素養(yǎng)各要素的關(guān)系

新課標(biāo)提出了培養(yǎng)核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)。通過科學(xué)課程培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)方面，其內(nèi)涵及相互之間的關(guān)系如圖1所示。

核心素養(yǎng)各要素相互依存，形成一個(gè)完整的體系，從不同層面體現(xiàn)了科學(xué)課程的育人價(jià)值?？茖W(xué)觀念是其他素養(yǎng)的知識(shí)基礎(chǔ)，體現(xiàn)科學(xué)課程的基本屬性?？茖W(xué)思維是學(xué)生通過科學(xué)課程學(xué)習(xí)而獲得的一種關(guān)鍵能力，其要求用科學(xué)的眼光來看待自然事物的本質(zhì)、規(guī)律與關(guān)系，是一種適合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的思維方式，科學(xué)思維可以遷移到其他領(lǐng)域。探究實(shí)踐是學(xué)生形成其他素養(yǎng)的主要途徑。態(tài)度責(zé)任是社會(huì)主義核心價(jià)值觀在科學(xué)課程中的集中體現(xiàn)，是學(xué)生基于對(duì)科學(xué)觀念的深度理解，在探究實(shí)踐的支撐下，通過科學(xué)思維內(nèi)化而形成的必備品格。

二、學(xué)科核心概念的相關(guān)關(guān)系

新課標(biāo)沒有沿襲以往課標(biāo)將學(xué)習(xí)內(nèi)容分成若干領(lǐng)域，追求領(lǐng)域概念周延的做法，而是遵循少而精的原則，聚焦物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次、宇宙中的地球、工程設(shè)計(jì)與物化等最重要的13個(gè)學(xué)科核心概念，并將其作為所有學(xué)生在義務(wù)教育階段應(yīng)該掌握的科學(xué)課程的核心內(nèi)容。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)精選與每個(gè)核心概念相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計(jì)相應(yīng)的系列學(xué)習(xí)活動(dòng)，做到適合年齡特征、重點(diǎn)突出、要求明確，以確保學(xué)生有充足的時(shí)間探究、實(shí)踐與思考。

從新課標(biāo)中科學(xué)課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖（見圖2）可以看出，這13個(gè)學(xué)科核心概念大致可分為4組，根據(jù)其內(nèi)涵及性質(zhì)分別隸屬于“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”“生命科學(xué)領(lǐng)域”“地球宇宙領(lǐng)域”和“技術(shù)與工程領(lǐng)域”。這種明分暗融的表達(dá)手法傳達(dá)了這樣的課程理念：（1）淡化學(xué)科邊界，弱化概念體系，推進(jìn)跨學(xué)科融合；（2）強(qiáng)化領(lǐng)域關(guān)鍵知識(shí)，突出學(xué)科核心概念。這13個(gè)學(xué)科核心概念彼此之間的關(guān)系見圖3。

物質(zhì)科學(xué)主要描述地球上物質(zhì)世界演化和發(fā)展的規(guī)律及歷程。物質(zhì)世界在宏觀領(lǐng)域演化和發(fā)展的形式就是地球和宇宙空間，物質(zhì)世界在地球上演化的高級(jí)形式就是生命的運(yùn)動(dòng)；反過來，生命世界和地球宇宙的一切運(yùn)動(dòng)和變化都是以物質(zhì)世界的變化為基礎(chǔ)的。到目前為止，生命的運(yùn)動(dòng)和形式都發(fā)生在地月系統(tǒng)之內(nèi)，地球是生命世界的家園。

技術(shù)與工程是物質(zhì)世界人工演化的方式，技術(shù)自誕生以來，就一直以自己的方式借助物質(zhì)材料和工具而演變發(fā)展，最終演化為一個(gè)龐大的人工世界。人類在不同的領(lǐng)域都擁有相應(yīng)的技術(shù)與工程，從基礎(chǔ)的農(nóng)耕技術(shù)到高級(jí)的基因工程，人類探索生命的奧秘；從簡(jiǎn)單的弓箭到復(fù)雜的機(jī)床，人類制造的工具改變世界，塑造了文明新形態(tài)；借助通信技術(shù)、運(yùn)載技術(shù)、維生技術(shù)等，人類建構(gòu)了復(fù)雜而龐大的航天工程，不斷探索外太空的奧秘。技術(shù)與工程領(lǐng)域的學(xué)習(xí)要基于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平，充分融合與利用學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念，通過具體的實(shí)踐活動(dòng)，解決真實(shí)情境中的技術(shù)與工程問題。

新課標(biāo)選擇的學(xué)科核心概念都是各領(lǐng)域中最關(guān)鍵、最重要的概念，它涉及相關(guān)研究領(lǐng)域的對(duì)象、內(nèi)涵、本質(zhì)、核心要素等。學(xué)科核心概念不止一個(gè)概念，而是一組重要概念，這一組概念相互聯(lián)系，形成體系。學(xué)科核心概念包括重要概念、原理、理論的闡釋，這些內(nèi)容能夠展現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科圖景，是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分。學(xué)科核心概念處于學(xué)科的中心位置，能將眾多的科學(xué)知識(shí)聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體，是科學(xué)學(xué)習(xí)的核心，具有高度的基礎(chǔ)性和概括性。科學(xué)核心概念可以揭示學(xué)科知識(shí)的本質(zhì)和學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系，具有統(tǒng)整學(xué)科知識(shí)的功能。

三、跨學(xué)科核心概念的相關(guān)關(guān)系

課程是世界的一扇窗。學(xué)生透過這扇窗可以看到世界的不同側(cè)面，語文讓學(xué)生看到了想象，藝術(shù)讓學(xué)生看到了美，數(shù)學(xué)和科學(xué)讓學(xué)生品嘗到理性的滋味，讓學(xué)生用理性的眼光和科學(xué)的視角去看待自然世界和物質(zhì)世界的運(yùn)行狀態(tài)，去探究事物表象背后的規(guī)律。新課標(biāo)不僅精選了13個(gè)學(xué)科核心概念，還引入了“物質(zhì)與能量”“系統(tǒng)與模型”“結(jié)構(gòu)與功能”和“穩(wěn)定與變化”這4組跨學(xué)科概念，以拓寬學(xué)生看世界的視角。這4組跨學(xué)科概念之間的關(guān)系見圖4。

學(xué)科核心概念與4組跨學(xué)科概念相互聯(lián)系，共同構(gòu)成科學(xué)課程的橫向內(nèi)容結(jié)構(gòu)，既能保證課程內(nèi)容的科學(xué)性和時(shí)代性，又能幫助學(xué)生建構(gòu)學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念以及發(fā)展核心素養(yǎng)。

1.用系統(tǒng)的思維看世界

跨學(xué)科概念源于美國。2013年，美國頒布《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，并提出7個(gè)跨學(xué)科概念，其中，“系統(tǒng)和系統(tǒng)模型”是最抽象和最上位的概念。

世界是紛繁復(fù)雜的，世間萬物都處于普遍聯(lián)系當(dāng)中。如何在紛繁復(fù)雜的背景中明確和提取研究對(duì)象是科學(xué)研究的起點(diǎn)，也是人類認(rèn)識(shí)世界的起點(diǎn)。于是，人們按照一定的目的和標(biāo)準(zhǔn)，將研究對(duì)象從復(fù)雜的問題背景中提取出來、隔離開來。每一個(gè)被隔離出來的研究對(duì)象，便是一個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)可以很大，如自然界、生態(tài)系、宇宙星空等；也可以很小，如一杯溶液、一支自動(dòng)筆。將復(fù)雜的世界分割成若干個(gè)系統(tǒng)，世界便變得有序起來；將復(fù)雜的系統(tǒng)分割成若干個(gè)子系統(tǒng)，世界便可以被理解。就像滿天繁星看起來雜亂無章，一旦將它們?nèi)藶榉指畛扇舾尚亲炜盏闹刃蚓鸵荒苛巳涣恕?/p>

2.構(gòu)成世界的基礎(chǔ)是物質(zhì)，推動(dòng)世界運(yùn)行的是能量

物質(zhì)和能量是自然科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)工程領(lǐng)域的基本概念，是系統(tǒng)的兩個(gè)守恒量。物質(zhì)和能量的關(guān)系體現(xiàn)著自然科學(xué)的基本思想：物質(zhì)的轉(zhuǎn)化伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，物質(zhì)的代謝離不開能量；物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體，能量是物質(zhì)代謝的動(dòng)力，二者相互依存，密不可分。

物質(zhì)與能量觀包括三個(gè)方面的內(nèi)容：第一，物質(zhì)和能量的流動(dòng)，其涵蓋物質(zhì)與能量在系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內(nèi)不同部分之間的轉(zhuǎn)移，以及不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化；第二，物質(zhì)和能量的循環(huán)，在自然系統(tǒng)中，物質(zhì)和能量都在循環(huán)，如果把自然界看作是一個(gè)大的系統(tǒng)，其中的物質(zhì)和能量是循環(huán)的；第三，物質(zhì)和能量的守恒，在一個(gè)封閉的系統(tǒng)內(nèi)，無論物質(zhì)與能量如何流動(dòng)和轉(zhuǎn)化，其總量始終是守恒的。能量守恒是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的一條基本規(guī)律。

3.形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能總是表現(xiàn)出相應(yīng)的匹配性

所謂結(jié)構(gòu)和功能，是指物體或生物的形成方式及其子結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和功用。無論是自然系統(tǒng)，還是人工系統(tǒng)，其具備的功能都取決于某些關(guān)鍵部件的形狀和關(guān)系，以及制造這些部件所用材料的特性。物體（包含生命體）可大可小，大至天體，小至分子，都有其自身的結(jié)構(gòu)和功能特征。組成物體的子結(jié)構(gòu)也有著獨(dú)特的構(gòu)成方式，各子結(jié)構(gòu)組合成一個(gè)整體，也會(huì)使整體具備子結(jié)構(gòu)不具備的特定功能。結(jié)構(gòu)和功能之間相互聯(lián)系、不可分割，功能可以用結(jié)構(gòu)來解釋，結(jié)構(gòu)也可以用功能來解釋。對(duì)結(jié)構(gòu)和功能的理解適用于不同層次的系統(tǒng)與組織。

4.理解世界的穩(wěn)定與變化

穩(wěn)定性是指系統(tǒng)的某些方面是不變的，至少在觀測(cè)范圍內(nèi)是不變的。重復(fù)循環(huán)的變化也是一種穩(wěn)定，比如月球周期運(yùn)行、四季的循環(huán)變化等。穩(wěn)定性意味著世界可以被觀測(cè)，進(jìn)而可以被認(rèn)知。

一個(gè)系統(tǒng)總是在不斷變化，但也總是會(huì)保持或恢復(fù)到某種穩(wěn)定狀態(tài)。任何系統(tǒng)都有一系列使它穩(wěn)定運(yùn)行的條件，破壞這些條件，系統(tǒng)則不能運(yùn)行，這便是變化，如生物體只能在一定的溫度范圍內(nèi)生存，超出范圍就會(huì)死亡。

一個(gè)系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)可能是穩(wěn)定的，但若用較長(zhǎng)時(shí)間來觀察，則能發(fā)現(xiàn)它在緩慢變化。在地球生命范疇里，有時(shí)候這種變化被稱為演化。

科學(xué)教育不應(yīng)傳授給學(xué)生支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實(shí)，而是應(yīng)當(dāng)慎重選擇一些重要的科學(xué)觀念，基于跨學(xué)科核心概念的視角，用恰當(dāng)、生動(dòng)的方法，幫助學(xué)生建立一個(gè)完整的對(duì)世界的認(rèn)知。

四、“教、學(xué)、研、評(píng)”的相互關(guān)系

新課標(biāo)的一大變化就是增設(shè)了“學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”，構(gòu)建了素養(yǎng)導(dǎo)向的綜合評(píng)價(jià)體系，重視對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力和必備品格的考查。

新課標(biāo)提出了核心素養(yǎng)；根據(jù)核心素養(yǎng)的4個(gè)方面，提出了具體的科學(xué)課程目標(biāo)；根據(jù)課程目標(biāo)遴選了13個(gè)學(xué)科核心概念和4組跨學(xué)科核心概念并將其作為學(xué)習(xí)內(nèi)容；針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容研制了基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的內(nèi)容要求；根據(jù)內(nèi)容要求給出了相應(yīng)的學(xué)業(yè)要求、教學(xué)提示和學(xué)生活動(dòng)，細(xì)化了評(píng)價(jià)與考試命題建議，實(shí)現(xiàn)了教、學(xué)、評(píng)的一致性。

為加強(qiáng)指導(dǎo)性，新課標(biāo)提供了豐富的教學(xué)和評(píng)價(jià)案例，不僅明確“為什么教”“教什么”“教到什么程度”，而且強(qiáng)化了“怎么教”的具體指導(dǎo)，真正實(shí)現(xiàn)了“教、學(xué)、評(píng)、研”一體化。教師的教、學(xué)生的學(xué)、評(píng)價(jià)的評(píng)以及教研的研彼此之間相互促進(jìn)、相互作用，也相互制約。教、學(xué)、評(píng)、研之間的關(guān)系見圖5。

1.教的出發(fā)點(diǎn)

教師的教最終是為了培育學(xué)生終身發(fā)展和適應(yīng)社會(huì)發(fā)展所需要的核心素養(yǎng)。因而，教師必須研讀課程方案中的育人目標(biāo)，研讀新課標(biāo)中的素養(yǎng)要求，研讀學(xué)習(xí)內(nèi)容的適切性，研究方法的恰當(dāng)性等。教的出發(fā)點(diǎn)與歸宿點(diǎn)是學(xué)生的發(fā)展，教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)不再是推敲教法，而是設(shè)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

2.學(xué)的目的性

如果知道學(xué)習(xí)目標(biāo)以及該目標(biāo)對(duì)自己成長(zhǎng)的意義，那么學(xué)生就不會(huì)再被動(dòng)地完成作業(yè)，被動(dòng)地回應(yīng)教師的提問，而是主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，貢獻(xiàn)相應(yīng)的智慧，舒展自己的靈性，建構(gòu)自己的學(xué)科概念，監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)行為。他們會(huì)在學(xué)習(xí)情境的吸引和推動(dòng)下，不由自主地卷入學(xué)習(xí)活動(dòng)，完成概念建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能力提升，樹立正確的價(jià)值觀。

3.評(píng)的針對(duì)性

在科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)強(qiáng)化過程評(píng)價(jià)，重視“教—學(xué)—評(píng)”一體化，關(guān)注學(xué)生在探究與實(shí)踐過程中的真實(shí)表現(xiàn)和思維活動(dòng)；探索增值評(píng)價(jià)，發(fā)揮評(píng)價(jià)的診斷作用、激勵(lì)作用和促進(jìn)作用，關(guān)注個(gè)體差異，改進(jìn)學(xué)習(xí)過程；進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，充分利用信息技術(shù)，提高評(píng)價(jià)的科學(xué)性、專業(yè)性和客觀性，強(qiáng)調(diào)主體多元、方法多樣、內(nèi)容全面，充分調(diào)動(dòng)教師、學(xué)生等多個(gè)主體參與評(píng)價(jià)的積極性。

4.研的有效性

新課標(biāo)在實(shí)施意見中增加了“教師培訓(xùn)”的內(nèi)容，特別強(qiáng)調(diào)校本教研和區(qū)域教研。這意味著，我們將從以往經(jīng)驗(yàn)性的教、本能性的學(xué)和功利性的評(píng)上邁出一大步，這一大步就是“教、學(xué)、評(píng)”將在理性思考的“研”的視域下進(jìn)行，進(jìn)而真正做到以學(xué)定教、以評(píng)促學(xué)和以評(píng)優(yōu)教。為此，教師應(yīng)研究如何基于學(xué)習(xí)進(jìn)階確定學(xué)業(yè)目標(biāo)，研究如何設(shè)計(jì)基于學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和學(xué)科概念形成特點(diǎn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，研究基于核心素養(yǎng)目標(biāo)的評(píng)測(cè)維度、觀測(cè)要點(diǎn)，研究教師教學(xué)行為對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的推動(dòng)效率等，從而真正做到用理性的視角觀照課堂的教學(xué)行為、學(xué)習(xí)活動(dòng)及評(píng)價(jià)過程。