摘" "要:PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)框架以科學(xué)情境、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力、科學(xué)身份四大模塊為主要內(nèi)容,對(duì)全球科學(xué)教育效果進(jìn)行測(cè)評(píng)。通過對(duì)該框架及其各項(xiàng)內(nèi)涵進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架體現(xiàn)出以下關(guān)鍵特征:突出科學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的真實(shí)性、強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)的跨學(xué)科整合、凸顯問題解決能力的重要性、重視發(fā)揮科學(xué)身份的能動(dòng)性?;谏鲜鲎兓尘昂途唧w內(nèi)容,對(duì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材編寫提出以下建議:立足真實(shí)生活創(chuàng)設(shè)教材內(nèi)容情境,構(gòu)建跨學(xué)科的科學(xué)教材知識(shí)體系,教材編寫指向問題解決能力培養(yǎng),教材內(nèi)容推動(dòng)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)身份。
關(guān)鍵詞:PISA 2025;科學(xué)教材;教材編寫;科學(xué)素養(yǎng);小學(xué)科學(xué)
中圖分類號(hào):G471" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A" " " " DOI:10.3969/j.issn.1672-1128.2025.02.004
教材是傳承科學(xué)知識(shí)與文明成果、實(shí)現(xiàn)立德樹人根本任務(wù)的重要載體,教材的質(zhì)量直接關(guān)系到教育理念的落實(shí)與教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。2023年,教育部等十八部門發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》明確指出:“加強(qiáng)中小學(xué)科學(xué)及相關(guān)學(xué)科教材修訂完善工作,凸顯學(xué)生核心素養(yǎng)培育”[1]。由經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(Organizationfor Economic Co-operation and Development,OECD)發(fā)起的國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目(Programme for International Student Assessment,PISA),旨在對(duì)全球15歲學(xué)生的閱讀、數(shù)學(xué)及科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行評(píng)估,其中,科學(xué)素養(yǎng)作為測(cè)試項(xiàng)目之一,是測(cè)評(píng)全球所有國(guó)家和地區(qū)科學(xué)教育效果的重要指標(biāo)。2023年6月,OECD推出PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架,此次測(cè)評(píng)對(duì)PISA 2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架進(jìn)行調(diào)整,新增“科學(xué)身份”維度,體現(xiàn)出了顯著的前瞻性以及科學(xué)教育為現(xiàn)實(shí)服務(wù)的目的性。
PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試彰顯了國(guó)際科學(xué)教育理念發(fā)展的最新動(dòng)向,為全球科學(xué)教育質(zhì)量提升與課程教學(xué)改革提供了方向指引。因此,不少學(xué)者基于PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架探究其對(duì)我國(guó)科學(xué)教育的啟示。例如,科學(xué)教育目標(biāo)要指向科學(xué)身份構(gòu)建[2],科學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)要并重科學(xué)能力與道德情感[3],科學(xué)教學(xué)方式要注重聯(lián)系交叉、應(yīng)用實(shí)踐和科學(xué)參與[4]。然而,已有研究大多著眼于PISA框架下課程教學(xué)或科學(xué)教育的培養(yǎng)內(nèi)容,而教材作為科學(xué)教育與課堂教學(xué)的載體,尚未有學(xué)者依據(jù)PISA最新的2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架對(duì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材的編寫進(jìn)行深入研究。PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架主要評(píng)估15歲學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),重點(diǎn)考察學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的能力。因此,這一評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)前期教育階段,特別是小學(xué)階段的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)提出了明確要求。小學(xué)教育階段是學(xué)生認(rèn)知和能力發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,優(yōu)化這一階段的科學(xué)教材編寫,能夠?yàn)閷W(xué)生后續(xù)的科學(xué)學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。基于此,本研究將結(jié)合當(dāng)下國(guó)際科學(xué)教育最新動(dòng)態(tài),系統(tǒng)分析PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架,探究其關(guān)鍵特征,同時(shí)分析其對(duì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材編寫的啟示,通過優(yōu)化我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材的編寫,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與問題解決能力,從而推動(dòng)小學(xué)科學(xué)教育的高質(zhì)量發(fā)展。
一、PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的構(gòu)成要素
PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架具體包含科學(xué)情境、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力以及科學(xué)身份四個(gè)要素[5],其中,科學(xué)能力是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的具體表征,亦是不同科學(xué)情境所要求個(gè)人表現(xiàn)的能力,科學(xué)知識(shí)和科學(xué)身份則對(duì)學(xué)生的科學(xué)能力產(chǎn)生影響(見圖1)。
(一)科學(xué)情境:科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的應(yīng)用背景
學(xué)生核心素養(yǎng)的培育依存于有效的學(xué)習(xí)情境,素養(yǎng)不是知識(shí)與技能的簡(jiǎn)單疊加,而是在特定情境下,對(duì)于知識(shí)、能力、態(tài)度的綜合與超越。而情境是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培育的途徑也是其形成的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)[6]。因而,學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展程度可以通過測(cè)試他們能否在特定情境中運(yùn)用科學(xué)知識(shí)來評(píng)估。在這一前提下,OECD將科學(xué)情境作為科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的應(yīng)用背景,測(cè)試在特定的情境下,學(xué)生所表現(xiàn)出的科學(xué)能力。PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架中,對(duì)于科學(xué)情境的設(shè)定依照從個(gè)人、地方到全球的邏輯,包括學(xué)生自身、所在家庭、同伴(個(gè)人)、 社區(qū)、國(guó)家(地方)以及世界各地(全球)范圍,同時(shí)將所有情境都囊括在健康與疾病、自然資源、環(huán)境問題、災(zāi)害以及前沿科技等領(lǐng)域。例如,在自然資源領(lǐng)域,個(gè)人情境即個(gè)人對(duì)材料、食品、能源的消費(fèi);地方情境即與地方相關(guān)的人口數(shù)量、生活質(zhì)量、食品的生產(chǎn)與供給、能源供應(yīng)等話題;全球情境即地球的能源來源、全球人口問題、地球自然資源的使用等相關(guān)問題。
(二)科學(xué)知識(shí):科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的基礎(chǔ)條件
知識(shí)是個(gè)體技能、態(tài)度、情感以及能力的基礎(chǔ),只有具備相應(yīng)的知識(shí),學(xué)生才能運(yùn)用這些知識(shí)來滿足自身需求。核心素養(yǎng)背景下,知識(shí)既是學(xué)生核心素養(yǎng)的核心組成部分,也是培育學(xué)生核心素養(yǎng)的起點(diǎn)與基礎(chǔ)[7]。PISA 2025以科學(xué)知識(shí)作為科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的基礎(chǔ)條件,影響著學(xué)生科學(xué)能力的生成,并將其劃分為內(nèi)容性知識(shí)、程序性知識(shí)及認(rèn)識(shí)性知識(shí)三大類。其中,內(nèi)容性知識(shí)是與科學(xué)內(nèi)容相關(guān)等內(nèi)容,包含三大科學(xué)領(lǐng)域(物理系統(tǒng)、生命系統(tǒng)、地球與空間系統(tǒng))中的事實(shí)、定義、理論等內(nèi)容,如能量的轉(zhuǎn)移如何發(fā)生、食物鏈?zhǔn)侨绾蜗嗷プ饔?、太陽系中的行星分布及特點(diǎn)等。程序性知識(shí)是在進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)能夠保證獲得可靠數(shù)據(jù)來源、可信結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)程序及實(shí)踐做法的知識(shí),即面對(duì)一個(gè)科學(xué)問題,要采取何種方式才能獲得科學(xué)的答案,如調(diào)查、實(shí)驗(yàn)、實(shí)地勘探等。認(rèn)識(shí)性知識(shí)是學(xué)生在建構(gòu)科學(xué)知識(shí)的過程中不能缺少的結(jié)構(gòu)和定義特征的知識(shí),包括科學(xué)模型、科學(xué)觀點(diǎn)中的證據(jù)、科學(xué)推理的本真以及科學(xué)的合作性和公共性特征,如科學(xué)觀點(diǎn)中的證據(jù)如何產(chǎn)生,科學(xué)模型和現(xiàn)實(shí)的差別與相同點(diǎn)等。
(三)科學(xué)能力:科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的核心要素
PISA 2025將科學(xué)能力作為科學(xué)教育的核心成果,并將其界定為學(xué)生能夠使用所學(xué)科學(xué)知識(shí)參與科學(xué)相關(guān)行動(dòng),并提出科學(xué)觀點(diǎn),即“交互式使用科學(xué)知識(shí)和信息的能力”[8]。科學(xué)能力包含三個(gè)維度:一是科學(xué)地解釋某種現(xiàn)象,即學(xué)生在面對(duì)某一科學(xué)問題或現(xiàn)象時(shí),能夠利用所學(xué)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行解釋。例如,當(dāng)學(xué)生解釋“植物為什么會(huì)向光生長(zhǎng)”時(shí),他們不僅能說出植物會(huì)向光彎曲,還能說明這是由于光合作用需要光線,且植物中的生長(zhǎng)素分布不均。二是構(gòu)建和評(píng)估科學(xué)探究的設(shè)計(jì),且批判性地解釋科學(xué)數(shù)據(jù)和證據(jù),即學(xué)生不僅能設(shè)計(jì)出科學(xué)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè),還能對(duì)結(jié)果進(jìn)行深入分析。例如,學(xué)生在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來研究溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響時(shí),會(huì)通過控制變量以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性;在實(shí)驗(yàn)過程中,能夠嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)程序和標(biāo)準(zhǔn)收集數(shù)據(jù),且能靈活應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的突發(fā)事件;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,能夠批判性地分析這些數(shù)據(jù),評(píng)估結(jié)果的可靠性和有效性,如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,還能提出合理的解釋或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。三是探究、評(píng)估和利用科學(xué)的信息做出決定并執(zhí)行,即學(xué)生不僅能主動(dòng)尋找和分析科學(xué)數(shù)據(jù),還能基于這些數(shù)據(jù)做出合理的決策。例如,在選擇是否使用某種節(jié)能設(shè)備時(shí),能夠通過查找相關(guān)的能源效率數(shù)據(jù)、評(píng)估設(shè)備的成本和效益,最終決定是否購(gòu)買使用。
(四)科學(xué)身份:科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的情感歸屬
測(cè)評(píng)框架中的科學(xué)知識(shí)與科學(xué)能力對(duì)于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成至關(guān)重要,但在充滿不確定性的現(xiàn)代社會(huì),對(duì)于科學(xué)身份的認(rèn)同也在很大程度上影響著學(xué)生成為未來社會(huì)所需科學(xué)公民的積極性。因此,PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架新增“科學(xué)身份”維度作為科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的情感歸屬,并將其定義為:學(xué)生意識(shí)到自身與科學(xué)間存在緊密的聯(lián)系,對(duì)科學(xué)感興趣,并會(huì)積極參與科學(xué)相關(guān)事務(wù)。主要包含三個(gè)維度:一是科學(xué)資本和認(rèn)知信念,即學(xué)生在擁有一定科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上獲得的對(duì)于科學(xué)的理解,意識(shí)到科學(xué)對(duì)于社會(huì)發(fā)展的重要性,且把自身與科學(xué)相聯(lián)系,希望通過學(xué)習(xí)和應(yīng)用科學(xué)知識(shí),成為具備科學(xué)素質(zhì)的公民,為社會(huì)進(jìn)步做貢獻(xiàn)。二是態(tài)度和傾向,即學(xué)生對(duì)科學(xué)現(xiàn)象和問題的好奇心,以及在生活中應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的積極性。例如,學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng),熱衷于閱讀科普書籍,并在日常生活中思考和討論科學(xué)問題。三是環(huán)境意識(shí)、關(guān)注和行動(dòng)力,這一項(xiàng)是OECD基于環(huán)境危機(jī)這一全球性的問題所制定,指學(xué)生了解環(huán)境問題,關(guān)心全球生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù),并在現(xiàn)實(shí)生活中采取實(shí)際行動(dòng)。例如,學(xué)生了解氣候變化的影響,參與環(huán)保社團(tuán),倡導(dǎo)減少塑料使用,并積極參加植樹活動(dòng),展示他們對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度關(guān)注和實(shí)際行動(dòng)能力。
二、PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的關(guān)鍵特征
(一)突出科學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的真實(shí)性
在學(xué)習(xí)過程中,真實(shí)的情境有助于學(xué)生將科學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系,也為學(xué)生在未來生活中應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜問題奠定了基礎(chǔ)。因?yàn)檎鎸?shí)的情境能夠通過融合社會(huì)生活、文化元素與學(xué)科邏輯,激發(fā)學(xué)生的好奇心,調(diào)動(dòng)學(xué)生身體、思想、情感全方位參與學(xué)習(xí),“讓學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生”[9]。從PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架中對(duì)于科學(xué)情境的設(shè)定來看,其體現(xiàn)了科學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的真實(shí)性這一關(guān)鍵特征。一方面,PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)從個(gè)人、地區(qū)/國(guó)家、全球三個(gè)維度創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境以測(cè)評(píng)學(xué)生的科學(xué)能力,旨在使學(xué)生了解科學(xué)情境在不同層次上的復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性,期望學(xué)生能夠通過科學(xué)學(xué)習(xí),在不同層次的背景下,運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)存在的、與自身密切相關(guān)的問題。另一方面,PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)的情境涵蓋健康與疾病、自然資源、環(huán)境問題、災(zāi)害以及前沿科技等全世界人民共同面臨的現(xiàn)實(shí)問題,這些情境并非抽象的或脫離現(xiàn)實(shí)的,而是能夠體現(xiàn)科學(xué)知識(shí)與學(xué)生真實(shí)生活間的緊密聯(lián)系,強(qiáng)調(diào)了科學(xué)學(xué)習(xí)并非孤立的知識(shí)傳授,而是與學(xué)生真實(shí)生活和社會(huì)實(shí)際的互動(dòng)過程。
(二)強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)的跨學(xué)科整合
在科學(xué)教育中,不同科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的整合有助于學(xué)生形成全面的科學(xué)素養(yǎng),理解科學(xué)知識(shí)在不同學(xué)科中的關(guān)聯(lián)性及其在解決問題時(shí)的應(yīng)用。這種跨學(xué)科的知識(shí)整合為學(xué)生提供了豐富的知識(shí)儲(chǔ)備,有助于培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維,同時(shí)也是學(xué)生做出科學(xué)決策的基石[10]。PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架以跨學(xué)科的視角體現(xiàn)了科學(xué)知識(shí)在多種學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用,強(qiáng)調(diào)了科學(xué)知識(shí)的跨學(xué)科整合性。在內(nèi)容性知識(shí)中,框架以物理系統(tǒng)、生命系統(tǒng)及地球與空間系統(tǒng)三個(gè)科學(xué)領(lǐng)域統(tǒng)整物理、化學(xué)、生物和地球與空間科學(xué)等學(xué)科,描述術(shù)語以“system”(系統(tǒng))代替“science”(科學(xué)),傳達(dá)的理念是科學(xué)知識(shí)間的相互依存及其在跨學(xué)科背景下的廣泛應(yīng)用。程序性知識(shí)強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的標(biāo)準(zhǔn)程序和實(shí)踐做法,而無論是物理、化學(xué)、生物學(xué)科的實(shí)驗(yàn)探究,還是地球科學(xué)的實(shí)地勘探,都需要使用類似的科學(xué)方法來獲得可靠的結(jié)果,這種方法論上的一致性進(jìn)一步促進(jìn)了跨學(xué)科的知識(shí)整合。認(rèn)識(shí)性知識(shí)為實(shí)驗(yàn)程序和科學(xué)實(shí)踐提供理論基礎(chǔ),包括對(duì)科學(xué)模型、科學(xué)推理、證據(jù)的理解以及科學(xué)的合作性和公共性特征。
(三)凸顯問題解決能力的重要性
問題解決能力是指?jìng)€(gè)體在面對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題時(shí),能夠批判性地思考、分析問題并做出明智的決策,從而有效地應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。在當(dāng)今教育評(píng)價(jià)體系中,問題解決能力成為重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一,通過測(cè)評(píng)學(xué)生這一能力的表現(xiàn)程度,能夠了解學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展程度。科學(xué)教育的最終目的并非促使學(xué)生具備“解題能力”,而是致力于培養(yǎng)學(xué)生的“解決實(shí)際問題的能力”[11],PISA 2025對(duì)于科學(xué)能力標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)也凸顯出問題解決能力在科學(xué)教育中的重要性?!翱茖W(xué)地解釋現(xiàn)象”表明學(xué)生不僅要理解科學(xué)知識(shí),還要能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于具體問題的解釋中,體現(xiàn)了科學(xué)學(xué)習(xí)中基礎(chǔ)問題解決能力的重要性?!皹?gòu)建和評(píng)估科學(xué)探究的設(shè)計(jì),且批判性地解釋科學(xué)數(shù)據(jù)和證據(jù)”要求學(xué)生需要不斷調(diào)整和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)以獲得可靠結(jié)果,強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究中復(fù)雜問題解決能力的重要性?!疤骄?、評(píng)估和利用科學(xué)的信息做出決定并執(zhí)行”要求學(xué)生在真實(shí)生活中運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題,強(qiáng)調(diào)了科學(xué)決策中現(xiàn)實(shí)問題解決能力的重要性。
(四)重視發(fā)揮科學(xué)身份的能動(dòng)性
OECD教育與技術(shù)司司長(zhǎng)安德烈亞斯·施萊歇爾(Andreas Schleicher)表示,PISA 2025測(cè)評(píng)尤其關(guān)注學(xué)生是否具有“像科學(xué)家一樣思考”的能力[12]。因此,在繼承與發(fā)展以往科學(xué)態(tài)度的基礎(chǔ)上,PISA 2025將科學(xué)身份這一維度納入科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架,從科學(xué)態(tài)度到科學(xué)身份,打破了學(xué)生與科學(xué)之間的主客體對(duì)立關(guān)系,不僅關(guān)注到了學(xué)生對(duì)科學(xué)的志趣,還重視發(fā)揮科學(xué)身份的能動(dòng)性。這種能動(dòng)性對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生成為未來社會(huì)所需的科學(xué)公民至關(guān)重要,因?yàn)樗苿?dòng)學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)超越知識(shí)的簡(jiǎn)單積累,積極參與科學(xué)事務(wù),為社會(huì)和環(huán)境做出貢獻(xiàn)。在PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架中,科學(xué)資本和認(rèn)知信念強(qiáng)調(diào)了學(xué)生不僅需要掌握科學(xué)知識(shí),還要認(rèn)識(shí)到科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性,并將自己視為科學(xué)社區(qū)的一部分,這種內(nèi)在的認(rèn)同感和使命感驅(qū)使他們主動(dòng)參與科學(xué)活動(dòng),展示了科學(xué)身份的能動(dòng)性。科學(xué)態(tài)度和傾向不僅促使學(xué)生深入學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí),還激勵(lì)他們?cè)谌粘I钪刑接懞蛻?yīng)用科學(xué)知識(shí),體現(xiàn)了在學(xué)生主動(dòng)尋求知識(shí)和參與日??茖W(xué)事務(wù)的過程中對(duì)于科學(xué)身份能動(dòng)性的發(fā)揮。環(huán)境意識(shí)、關(guān)注和行動(dòng)力強(qiáng)調(diào)了科學(xué)身份不僅存在于認(rèn)知和態(tài)度的層面,還包括實(shí)際行動(dòng)的能力和意愿,更加需要學(xué)生發(fā)揮科學(xué)身份的能動(dòng)性。
三、對(duì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材編寫的啟示
小學(xué)科學(xué)教材作為體現(xiàn)科學(xué)育人價(jià)值、彰顯科學(xué)教育理念的重要載體,對(duì)我國(guó)兒童青少年科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展起著重要的引導(dǎo)作用。結(jié)合PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架內(nèi)容及其呈現(xiàn)出的關(guān)鍵特征,可為我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材的編寫提供以下建議。
(一)立足真實(shí)生活創(chuàng)設(shè)教材內(nèi)容情境
學(xué)生在怎樣的情境中學(xué)習(xí),決定了學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)的理解程度和應(yīng)用能力,只有當(dāng)學(xué)生置身于具備真實(shí)實(shí)踐邏輯的情境中時(shí),才能真正建立起知識(shí)與情境間的聯(lián)系[13],將科學(xué)知識(shí)遷移應(yīng)用于實(shí)際生活中。因此,科學(xué)教材的情境創(chuàng)設(shè)必須立足學(xué)生生活的空間維度,以促進(jìn)其對(duì)科學(xué)知識(shí)的親身體悟[14],這也符合PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架中所強(qiáng)調(diào)的科學(xué)教育應(yīng)當(dāng)基于真實(shí)的生活情境開展的理念。
1.情境創(chuàng)設(shè)須考量群體差異
教材情境的創(chuàng)設(shè)必須考量群體的差異,這不僅能夠貼合更多學(xué)生的真實(shí)生活經(jīng)驗(yàn),更是教育公平的體現(xiàn)。當(dāng)前,我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材在知識(shí)呈現(xiàn)時(shí)普遍設(shè)置了相應(yīng)的情境,但仍存在明顯的城市化傾向。例如,在人教版/鄂教版四年級(jí)上冊(cè)第五單元“樂器是怎樣發(fā)聲的”內(nèi)容中,情境創(chuàng)設(shè)為“在音樂會(huì)上,各種樂器如何發(fā)聲”,然而這一情境并未考慮到鄉(xiāng)村或偏遠(yuǎn)山區(qū)的學(xué)生可能缺乏相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)。因此,教材編寫者應(yīng)更加關(guān)注教材情境創(chuàng)設(shè)的多樣性和包容性,充分考慮不同學(xué)生的實(shí)際生活背景。舉例來說,可將情境設(shè)計(jì)為“在日常慶典或傳統(tǒng)節(jié)日上,使用的樂器如何發(fā)聲”,從而更加貼近不同學(xué)生群體的實(shí)際生活,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的親切感和理解度。同時(shí),這種設(shè)計(jì)也有助于體現(xiàn)教材的公平性和地域適應(yīng)性,促進(jìn)不同地區(qū)學(xué)生的平等學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
2.設(shè)計(jì)生活化的探究活動(dòng)
我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材中的探究活動(dòng)設(shè)計(jì)較為豐富,但往往缺乏與學(xué)生日常生活的緊密聯(lián)系。許多活動(dòng)側(cè)重于實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)原理的展示,卻忽視了情境化和實(shí)際問題的融入,導(dǎo)致學(xué)生難以感受到科學(xué)知識(shí)在日常生活中的實(shí)際應(yīng)用。例如,在人教版/鄂教版三年級(jí)上冊(cè)第二單元的探究活動(dòng)“如何分離食鹽中的鐵屑和沙子”中,雖然設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn),但從生活化的角度來看,學(xué)生較少會(huì)遇到需要分離食鹽中的鐵屑和沙子的情況,這使得活動(dòng)顯得脫離實(shí)際,缺乏真實(shí)的應(yīng)用背景。為此,優(yōu)化這一設(shè)計(jì)時(shí),可以設(shè)置一個(gè)更加貼近生活的情境問題,幫助學(xué)生理解為何要進(jìn)行分離。例如,可以構(gòu)建一個(gè)情境:假設(shè)某地的水源受到污染,水中含有沙子和鹽分,學(xué)生需要設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來分離這些雜質(zhì),凈化水源。通過將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際生活問題相結(jié)合,既能激發(fā)學(xué)生的興趣,又能幫助他們理解科學(xué)知識(shí)的實(shí)際價(jià)值。
3.創(chuàng)設(shè)中國(guó)化的教材情境
教材編寫是繼承和弘揚(yáng)中華傳統(tǒng)文化精髓的重要途徑,是滲透和傳承中華傳統(tǒng)文化的關(guān)鍵。通過創(chuàng)設(shè)中國(guó)化的情境,能夠幫助學(xué)生更好地理解并認(rèn)同自己的文化,進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)中華傳統(tǒng)文化的自信。然而,當(dāng)前我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材中關(guān)于中國(guó)化情境的創(chuàng)設(shè)仍有進(jìn)一步提升的空間。例如,在教科版三年級(jí)上冊(cè)《天氣》單元中,涉及了天氣、氣溫、降水量、風(fēng)、云、天氣預(yù)報(bào)等內(nèi)容,其中,二十四節(jié)氣作為中華傳統(tǒng)文化元素被引入,但其融入的深度和廣度尚顯不足。二十四節(jié)氣主要作為時(shí)間標(biāo)記出現(xiàn),與科學(xué)內(nèi)容的結(jié)合較為淺顯,未能充分體現(xiàn)其在天氣變化、農(nóng)事活動(dòng)和自然規(guī)律理解中的作用。為此,教材編寫時(shí)可以進(jìn)一步呈現(xiàn)二十四節(jié)氣如何幫助我國(guó)農(nóng)業(yè)工作者觀察和預(yù)測(cè)天氣變化,以及它們與農(nóng)耕活動(dòng)的密切關(guān)系。同時(shí),可結(jié)合我國(guó)傳統(tǒng)諺語或成語,如“雷打草木動(dòng)”或“風(fēng)起云涌”,解釋人們?nèi)绾瓮ㄟ^觀察天象、動(dòng)植物變化來預(yù)測(cè)天氣變化。這類中國(guó)化的情境,基于學(xué)生的文化背景和生活經(jīng)驗(yàn),能夠更好地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。
(二)構(gòu)建跨學(xué)科的科學(xué)教材知識(shí)體系
小學(xué)科學(xué)是一門由多門學(xué)科組合而成的課程,這一學(xué)科屬性決定了在小學(xué)科學(xué)教育中,有必要重視知識(shí)間的跨學(xué)科聯(lián)系。2022年,我國(guó)義務(wù)教育科學(xué)新課標(biāo)中也明確指出,教材編寫要增強(qiáng)學(xué)生對(duì)跨學(xué)科概念的認(rèn)識(shí)與理解[15]。因而,我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材編寫應(yīng)當(dāng)通過構(gòu)建跨學(xué)科的科學(xué)教材知識(shí)體系,培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維。
1.圍繞跨學(xué)科概念組織教材內(nèi)容
小學(xué)科學(xué)教育為義務(wù)教育階段學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),因而小學(xué)科學(xué)教材編寫也應(yīng)圍繞跨學(xué)科概念,合理組織教材內(nèi)容。然而,目前我國(guó)部分版本教材在這一方面還存在不足。例如,湘科版三年級(jí)上冊(cè)第三單元《土壤》,主要內(nèi)容圍繞本地土壤、土壤種類和土壤保護(hù)三大部分,同時(shí)穿插了采集、觀察和分離土壤等活動(dòng)。該單元內(nèi)容較為單一,偏重于單學(xué)科知識(shí),未能有效整合地理、生物等其他學(xué)科內(nèi)容。因此,可以對(duì)其進(jìn)行跨學(xué)科的整合與優(yōu)化(見圖2)。例如,“認(rèn)識(shí)土壤”部分可以與地理學(xué)科結(jié)合,幫助學(xué)生了解土壤的基本組成及其區(qū)域特征;“土壤與植物”部分可結(jié)合生物學(xué)知識(shí),分析土壤對(duì)植物生長(zhǎng)的支持作用;“土壤與環(huán)境”部分可以結(jié)合生態(tài)環(huán)境保護(hù)知識(shí),幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)土壤在生態(tài)環(huán)境中的重要性;“土壤與可持續(xù)發(fā)展”部分則可結(jié)合綜合實(shí)踐課程與道德與法治,強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。
2.注重跨學(xué)科內(nèi)容編制的進(jìn)階性
在小學(xué)科學(xué)教材的編寫中,必須注重跨學(xué)科內(nèi)容的進(jìn)階性,以幫助學(xué)生逐步理解不同學(xué)科間的聯(lián)系,形成整體性認(rèn)知,促進(jìn)系統(tǒng)思維的發(fā)展。然而,當(dāng)前我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材中跨學(xué)科進(jìn)階性仍有待增強(qiáng)。例如,教科版教材中關(guān)于“植物”知識(shí)的安排如下:一年級(jí)上冊(cè)涉及觀察、種植植物并記錄,觀察莖葉,了解生活中的植物及其用途;四年級(jí)下冊(cè)涉及收集并觀察種子,種植鳳仙花并記錄其生長(zhǎng)變化,學(xué)習(xí)莖和葉的作用,了解種子的傳播及鳳仙花的一生;六年級(jí)下冊(cè)涉及觀察校園中的植物,比較植物親代與后代的關(guān)系,學(xué)習(xí)孟德爾的豌豆實(shí)驗(yàn)。這種安排未能充分體現(xiàn)地理、生物與生活實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,且各階段的內(nèi)容顯得較為獨(dú)立;同時(shí)種植與觀察種子的內(nèi)容重復(fù)出現(xiàn),卻未能進(jìn)一步擴(kuò)展到植物與生態(tài)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)的關(guān)系上。此外,六年級(jí)引入孟德爾實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容時(shí),與以往知識(shí)間存在較大的知識(shí)跳躍,未能有效引導(dǎo)學(xué)生從基礎(chǔ)知識(shí)逐步過渡到系統(tǒng)化的科學(xué)思維。因此,可以通過以下優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整(見圖3):從植物的基礎(chǔ)知識(shí)(觀察與用途)開始,到植物生長(zhǎng)與環(huán)境的關(guān)系,再到遺傳與生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí),通過逐步深入和加強(qiáng)跨學(xué)科聯(lián)系,幫助學(xué)生加深對(duì)植物的理解,同時(shí)培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)與實(shí)踐能力。
(三)教材編寫指向問題解決能力培養(yǎng)
在復(fù)雜、多變的現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境中,問題解決能力對(duì)于個(gè)體的生存與發(fā)展尤為重要。PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架對(duì)于學(xué)生問題解決能力的重視也表明:科學(xué)教育的目標(biāo)之一就是發(fā)展學(xué)生的問題解決能力,培養(yǎng)具有獨(dú)到見解、善于解決實(shí)際問題的“智識(shí)分子”[16]。因而,在我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材編寫時(shí),要注意教材為培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力而服務(wù)。
1.知識(shí)學(xué)習(xí)呈現(xiàn)明確的問題導(dǎo)向
在教材編寫中,應(yīng)呈現(xiàn)明確的問題導(dǎo)向,圍繞具體的科學(xué)現(xiàn)象或社會(huì)實(shí)際,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并提出假設(shè)。例如,冀教版六年級(jí)上冊(cè)《寶貴的能源》一節(jié)的導(dǎo)入問題是:“我們的生產(chǎn)和生活離不開能量,這些能量從哪里來?”這一問題具有一定的導(dǎo)向性,能夠引導(dǎo)學(xué)生初步關(guān)注能源的來源。然而,問題設(shè)置較為寬泛,沒有具體聚焦常用能源的類型與特點(diǎn),導(dǎo)向性不夠明確,可能導(dǎo)致學(xué)生思考不夠深入,缺乏解決問題的驅(qū)動(dòng)力。因此,可以優(yōu)化為:“我們每天使用的電、煤氣和汽油分別來自哪些能源,它們有什么不同?”或“為什么煤和太陽能都能提供能量,但使用方式卻完全不同?”通過明確的問題導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的好奇心與主動(dòng)探究的興趣。
2.設(shè)計(jì)指向問題解決的實(shí)踐活動(dòng)
教材應(yīng)設(shè)計(jì)與問題解決相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng),鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作。例如,粵教版六年級(jí)下冊(cè)《生物與環(huán)境》單元中的專題探究“生態(tài)瓶的秘密”,要求學(xué)生制作池塘生態(tài)瓶并進(jìn)行觀察,引導(dǎo)學(xué)生分析如何優(yōu)化生態(tài)瓶中生物的生存條件。然而,活動(dòng)缺乏具體情境的設(shè)計(jì)和明確的解決策略指導(dǎo),可能導(dǎo)致學(xué)生難以形成系統(tǒng)性的問題解決思維。對(duì)此,可以進(jìn)行以下優(yōu)化:①將活動(dòng)聚焦于更明確的情境,例如:“如果水草枯萎或魚死亡,應(yīng)該如何調(diào)整生態(tài)瓶中的動(dòng)植物配置?”或“如何控制生態(tài)瓶中水質(zhì)變化,防止藻類過度生長(zhǎng)?”②提供問題解決策略指導(dǎo):教材可以列出優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的策略,如控制投喂量、調(diào)節(jié)光照和水質(zhì)等,幫助學(xué)生有針對(duì)性地解決問題。③設(shè)置分階段任務(wù),階段1:搭建生態(tài)瓶,記錄初始狀態(tài);階段2:觀察現(xiàn)象,提升問題(如某種生物狀態(tài)變差),分析原因;階段3:提出調(diào)整方案并驗(yàn)證效果。④引入真實(shí)案例:結(jié)合實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)的案例(如城市綠地水生態(tài)平衡問題),幫助學(xué)生理解生態(tài)瓶原理在現(xiàn)實(shí)問題中的應(yīng)用。通過這樣的實(shí)踐活動(dòng),幫助學(xué)生在面對(duì)真實(shí)問題時(shí),能夠通過實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手操作進(jìn)行嘗試和調(diào)整,從而解決實(shí)際問題。
(四)教材內(nèi)容推動(dòng)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)身份
科學(xué)教育的最終目標(biāo)并非將所有學(xué)生都發(fā)展成為科技工作者,而是使所有學(xué)生都能感受到自身與科學(xué)的聯(lián)系,成為科學(xué)的使用者和生產(chǎn)者[17]。PISA 2025新增科學(xué)身份這一維度,也體現(xiàn)出科學(xué)教育中學(xué)生建構(gòu)科學(xué)身份的重要性。
1.體現(xiàn)科學(xué)學(xué)科的社會(huì)責(zé)任
教材應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)問題,將科學(xué)知識(shí)與社會(huì)問題相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和科學(xué)使命感。通過實(shí)際案例和討論,幫助學(xué)生理解科學(xué)對(duì)社會(huì)的影響及其應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任,從而讓學(xué)生意識(shí)到,科學(xué)不僅僅是知識(shí)的積累,更是改善人類生活的重要手段。例如,青島版六年級(jí)上冊(cè)《病毒》單元的內(nèi)容包括了解由病毒引起的疾病及其預(yù)防、病毒的類型、制作有關(guān)病毒的剪貼報(bào)以及了解人類與病毒的抗?fàn)幨贰_@一部分內(nèi)容初步體現(xiàn)了科學(xué)學(xué)科的社會(huì)責(zé)任,幫助學(xué)生了解病毒對(duì)人類健康的影響。然而,教材中的內(nèi)容偏重于知識(shí)性介紹,未深入探討科學(xué)在抗擊病毒、保障公共健康中的責(zé)任和作用,也缺乏引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注針對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)問題的具體討論和實(shí)踐活動(dòng)。為此,可以進(jìn)行以下優(yōu)化:增加現(xiàn)實(shí)案例,如疫情的防控與科學(xué)研究,討論科學(xué)技術(shù)在疫苗研發(fā)、檢測(cè)技術(shù)和防疫措施中的作用,讓學(xué)生理解科學(xué)對(duì)社會(huì)的積極影響。同時(shí),可以強(qiáng)調(diào)個(gè)人在科學(xué)知識(shí)指導(dǎo)下應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任,如戴口罩、勤洗手等,從小培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任感。
2.融入科學(xué)家的故事與成就
在教材中融入科學(xué)家的成長(zhǎng)經(jīng)歷和成就,特別是那些具有挑戰(zhàn)和突破的故事,可以幫助學(xué)生了解科學(xué)家是如何通過努力和創(chuàng)新取得成功,從而激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)家形象的認(rèn)同,構(gòu)建他們的科學(xué)身份。例如,蘇教版一年級(jí)下冊(cè)第二單元《水》中,教材內(nèi)容是人們借助流水的力量做許多事,其中包括引水灌溉農(nóng)田、水力發(fā)電。教材編制展示了人類利用流水力量的成就,但僅停留在現(xiàn)象描述,未融入科學(xué)家或歷史人物的貢獻(xiàn),缺乏對(duì)科學(xué)探索過程的呈現(xiàn)和社會(huì)責(zé)任感的引導(dǎo),難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)使命感。因此,在此部分可以介紹我國(guó)古代李冰父子建造都江堰的故事,重點(diǎn)說明他們?nèi)绾瓮ㄟ^觀察水流、設(shè)計(jì)魚嘴分水和飛沙堰排沙解決水患問題,同時(shí)為農(nóng)田灌溉提供了穩(wěn)定的水源,從而展示古代科學(xué)智慧和造福社會(huì)的精神,幫助學(xué)生理解科學(xué)為民生服務(wù)的意義。也可引入國(guó)外阿基米德發(fā)明螺旋提水機(jī)的背景,說明其原理和在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用,強(qiáng)調(diào)如何利用科學(xué)原理解決實(shí)際問題。通過這些故事,激勵(lì)學(xué)生模仿科學(xué)家的思維與行為,激發(fā)他們投身科學(xué)探索的意愿。
3.將科學(xué)前沿成果編入教材
科學(xué)前沿成果通常涉及解決人類社會(huì)面臨的重大問題,如氣候變化、能源危機(jī)、醫(yī)療健康等。將這些成果融入教材,能夠幫助學(xué)生了解當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)和熱點(diǎn)問題,激發(fā)他們對(duì)科學(xué)無限可能性的理解,并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和社會(huì)責(zé)任感,從而幫助學(xué)生構(gòu)建積極的科學(xué)身份。例如,教科版五年級(jí)下冊(cè)第二單元《船》,涵蓋了船的基本知識(shí),從認(rèn)識(shí)船到設(shè)計(jì)船,但教材未融入最新的科學(xué)前沿成果。這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,未能接觸到船舶設(shè)計(jì)和航運(yùn)技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,從而缺乏對(duì)科學(xué)創(chuàng)新和科技前沿的認(rèn)識(shí),限制科學(xué)視野的拓展。為此,可以進(jìn)行以下優(yōu)化:引入2023年標(biāo)志著我國(guó)綠色航運(yùn)技術(shù)方面重要進(jìn)展的首艘500km氫動(dòng)力船“三峽氫舟1”號(hào)的相關(guān)內(nèi)容,讓學(xué)生了解我國(guó)在綠色航運(yùn)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,展示現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)如何在實(shí)際生活中應(yīng)對(duì)環(huán)境保護(hù)和效率提升的重大挑戰(zhàn),從而激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣與創(chuàng)新思維,推動(dòng)其建構(gòu)科學(xué)身份。
小學(xué)科學(xué)教材編寫是體現(xiàn)國(guó)家對(duì)科學(xué)教育基本要求的重要載體,隨著科技的飛速發(fā)展和社會(huì)對(duì)科學(xué)素養(yǎng)要求的提升,小學(xué)科學(xué)教材編寫的任務(wù)將更加艱巨但也更加充滿潛力。因此,必須堅(jiān)定不移地把“立德樹人”根本任務(wù)落到實(shí)處,既要傳播知識(shí)、思想與真理,也要注重塑造學(xué)生的靈魂、生命與人格。隨著PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的出臺(tái)和全球教育格局的不斷變化,我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材編寫的挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。未來,我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材的編寫亟需緊跟時(shí)代步伐,持續(xù)優(yōu)化教材內(nèi)容和編寫理念,提升教材的科學(xué)性、時(shí)代性和實(shí)用性,為培養(yǎng)具有國(guó)際視野、創(chuàng)新能力和社會(huì)擔(dān)當(dāng)?shù)南乱淮峁﹫?jiān)實(shí)支撐。
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The Implications of the PISA 2025 Science Literacy Assessment Framework for
the Compilation of Primary School Science Textbooks in China
DENG Fanlan1" "LIU Huijuan1" "LI Lin2" "XIAN Fulian1
(1.School of Teacher Education, Ningxia University, Yinchuan, 750021 Ningxia;
2.Yinchuan Xiaokongming School, Yinchuan, 750021 Ningxia)
Abstract: In June 2023, the OECD released the PISA 2025 science literacy framework, which focuses on four main modules: scientific contexts, scientific knowledge, scientific competencies, and scientific identity, to assess the effectiveness of science education globally. By analyzing this framework and its various implications, it reveals the following key characteristics: the emphasis on the authenticity of scientific contexts, the integration of interdisciplinary scientific knowledge, the highlighting of the importance of problem-solving skills, and the focus on activating students’ scientific identity. Based on the analysis of the aforementioned changes and specific content, the study proposes the following recommendations for the compilation of primary school science textbooks in China: basing textbook content on real-life contexts, constructing an interdisciplinary knowledge system for science textbooks, directing textbook compilation towards the cultivation of problem-solving abilities, and using textbook content to promote students’ construction of scientific identity.
Keywords: PISA 2025; Science textbooks; Textbook compilation; Scientific literacy; Primary school science
(編輯 張又文" "校對(duì) 姚力寧)