教科版小學《科學》教材修訂說明及教學建議

一、教材修訂的目的

1.更加適應國際科學教育改革的新變化

課程改革16年以來，國際科學教育研究的發展速度超出了人們的預料，一些非常重要的科學教育文獻和著作，如《新一代美國科學教育標準》和《科學教育的框架》，提出了一系列科學教育的新思想。這些新思想導致世界各地的科學教育正在發生著一場劇烈的、聲勢浩大的、深刻的變革。在這樣的情況下，我們中國的課程和教材自然也要隨之改變。從2001年新課程改革開始，我們這門學科從原來的自然、常識更名為科學，16年來所取得的成績也是有目共睹的。包括在座的各位老師，是你們帶來了我們小學科學課堂上的巨大變化。同時，我們的隊伍也有了很大的改變，在我們這樣一支充滿生命活力的隊伍當中，又融入了許多新鮮血液。這些對于我們教材編寫者來說，都是極大的鞭策。如果我們的課程和教材再不隨著這樣的一種變化、這樣的一種需求而改變的話，我們真的可能就滿足不了孩子們和老師們的需要了，所以教材必須修訂。

2.落實新課程標準確定的各項目標

新頒布的《義務教育小學科學課程標準》有幾個非常大的變化。如起始年級改為一年級，學習內容劃分為4個領域，1-6年級區分為3個學段，特別是加強了技術與工程融入科學教育的力度。面對這些新情況、新要求，教材必須隨著變化。

3.充實和完善2001版教材，進一步提升教材的質量

16年前，我們在編寫教材的時候，是缺乏準備的，由于研究的基礎薄弱，在教材編寫方面缺少經驗，存在著種種不足。16年了，在教材研發過程當中，我們獲得了很多正面的經驗，也存在著一些遺憾。所以，這次教材修訂給我們提供了進一步提升教材質量的機會。

在具體展開解釋說明之前，有必要說明一下修訂的依據，因為這對于大家更好地理解教材所發生的變化是十分重要的。修訂的依據十分豐富，可以從三個方面來概括：

第一，國際科學教育研究的最新成果。比如大家已經知道和熟悉的像科學概念、學習進階、科學實踐這樣的一些最新思想。我們從對比中可以明顯看到，從十幾年前國際科學教育所關注的問題、所取得的成果、所持有的觀點來看，都發生了很大變化。也就是說，人類在科學教育的認識上已經取得了長足的進步，這些當然應該融入我國的科學課程和我們的教科書中來。

第二，修訂后的《義務教育小學科學課程標準》。新的教科版《科學》教科書是嚴格按照新修訂的課程標準所提出的各項要求來研發的。

第三，基于教學實踐的課程研究。教科版小學《科學》教材在16年的編寫過程中，走過了艱辛的探索道路，最終形成了教科版小學《科學》教材文化，包括教材特色、教材所采取的表達模式，以及新的編寫策略。也就是說，我們這一次改變，不僅來自前面所說的理論啟發，來自課程標準的基本要求，而且來自我們通過實踐研究產生的自己的認識和思想。這可能使老師們更能清楚我們的教材今天為什么是這個樣子，我們追求的是什么，我們想表達的是什么。

從2001年開始，我們在歷次教材培訓中一直強調一點，那就是必須以科學研究為基礎，這也是韋鈺院士在她的小學科學課程研究中始終堅持并且非常鮮明的一個觀點。如果教材的編寫不建立在研究的基礎上，那怎么能說明我們為什么要這樣寫？為什么要這樣編？為什么要把這樣的東西貢獻給全國的科學教師和小學生呢？我想，我們必須要找到相關的證據和答案。

在這個過程中，我們經歷了一些重要的研究。2002年底，在張紅霞老師的指導下，我們首先進行了全國科學教師科學素養的調查。10年之后，2012年我們又在全國21個省市進行了第二輪全國科學教師科學素養調查。我們測試的目的就是想了解，10年改革進程當中，我們的隊伍發生了什么變化，教師在科學素養方面還存在什么問題，這對教材的修訂是至關重要的。

其次，我們在教材的發展中做了一件意義深遠的事情，就是在課堂教學的層面而不是文本層面對美國的STC課程進行了為期6年的實驗研究。這個實驗對于我們教材的建設起到了非常重要的、基礎性的作用。從實驗中我們了解了發達國家教科書編寫過程中所走過的道路、所秉持的主要觀點，以及他們所采取的策略，更為重要的是在觀念上對我們的重大啟示。我們慢慢感受到，只有深入到某個事件之中，尤其是它的細節部分，你才能更加明白某些事情，它為什么要這樣說？它說的到底是什么？

經過6年的STC課程實驗，我們最大的收獲是：當我們今天再接觸科學教育的時候，能夠更深入地理解其中的內涵和它的意義了，能夠懂得如何在歷史的進程中看待它了。除了這項研究之外，值得一提的還有我們在溫州、徐州和成都成立的3個小組，用了幾年的時間進行的小學生部分科學前概念的測查。測查所采用的問卷是在鄢超云博士的親自指導下，根據心理學的原理進行編制的，為我們教材的修訂提供了扎實的基礎。

此外，大家一定印象深刻的是，2006年在昆明，我們首次開展的“科學概念”專題研究，近年來開展的以“兒童的科學”作為主題的系列研究，以及在第四、五屆教科版《科學》教材優質課評選和研討會上對“科學實踐”專題的研究，這些基礎研究帶動了省市一級的實踐研究，也帶來了我們教材的新變化。回顧我們所走過的研究之路，我只想說明一個問題，正是這些研究幫助我們在不斷地探索小學科學課程改革的途徑和它應該遵循的主要理念，把握正確方向、打下堅實基礎。如果沒有這樣的一系列研究，我們不可能走到今天，也不可能有信心進行這一輪的教材修訂和教師培訓。因此，我們會繼續將基于實踐的研究進行下去，使我們教材的編寫向著更好、更完善的方向發展。

二、教材修訂的總體情況

這次教材的修訂我們從2009年就開始準備了，總體來說在五個方面值得關注。

1.繼續沿用了大單元的組織形式

教科版教材采用大單元結構在目前全國8套教材中是唯一的，我們這次也是謹慎地、反復地思考了這個問題。其實，從2004年開始，教科版《科學》教材就從四年級開始大單元的實驗了。2007版則從三到六年級全都是大單元結構。我們面臨的新問題是：一年級要不要大單元呢？我們經過了幾年討論，最后還是選擇了這樣的一種組織形式。為什么？因為通過實踐證明，大單元的結構能夠把科學知識、各項培養目標有機地聯系在一起，形成孩子們連貫的思維和連貫的實踐活動。令人非常高興的是，在剛剛結束的歷時半年的教材審查中，這一點我們得到了肯定。

2.調整了教材的框架結構

新的課程標準把起始年級恢復到了一年級，把6個年級化分為3個學段，把教學內容劃分為4個領域，包括18個主要概念和75個學習內容。這種情況，使教科版《科學》教材的修訂面臨著很大的考驗。大單元一般是由7～8個課時形成一個有結構、連貫的整體。如何適應課程標準這一新的變化呢？我在這里要告訴大家的是，經過對教材框架結構的調整，我們已經做到了各學段學習內容的全覆蓋，并盡可能保留了原教材的主要題材。因為，這次的教材是修訂，不是重版，一定要考慮教材的連續性。也就是說，大家16年來在很多主題上積累的非常好的經驗，一定要保留，繼續發揮它們的作用。

3.降低難度、減小容量

降低難度、減小容量是很多使用教科版《科學》教材的老師提出的一個意見。的確，在教科版《科學》教材的編制過程中，由于種種原因，我們的難度是比較大的，容量也是比較大的，所以經常有完不成課時任務的情況出現。我們認為，這樣的問題真的要提高到一定的高度去認識。要從“學習進階”的角度，也就是符合兒童認知發展的角度來看，我們一定要把難度降下來，一定要把容量減下來。

為了解決這個問題，在修訂中，我們按照3個學段的劃分，對單元數和課時數做了嚴格把控。根據教育部文件的規定，一年級的科學課每周是1課時，于是我們嚴格地將每冊的課時數控制在13節內，給學校的活動留出充分余地。3-4年級全國大部分地區是每周2課時，所以我們設定的是3個單元，每個學期一共24節課。5-6年級由于考慮到有些省份的周課時是3課時，所以我們確定的單元數是4個單元，每學期的學時數控制在28節。在具體的每一節課的設計中，我們也盡可能做到一節課中只突出一個活動，力爭把這個活動做深做透。

4.采用4個板塊的表達模式

《植物是“活”的嗎？》是一年級上冊《植物》單元中的一課。這節課的教學目標是課程標準規定的一年級和二年級學段“生命科學領域”的一些重要概念：知道植物和動物都是生物；能說出生活中常見的植物和動物；植物的生長需要水和陽光。我們在新教材中設置了4個板塊：第一個是“聚焦”，聚焦的目的是用一句簡略的話，一般是疑問句，提出問題；第二個是“探索”，列出觀察和實驗的主要步驟；第三個是“研討”，明確指出孩子們在課堂上應該在老師的引導下研討的關鍵問題。為什么要這樣？編寫組討論了好幾年。我們非常清楚，目前，在我國整個小學科學教學中，教師對教材的依賴度是非常高的，教材的引領作用仍然是非常大的。鑒于現在科學教師隊伍不夠穩定、專職教師比例較低的現狀，我們需要通過教材解決教師和學生常常迷失于活動中的問題。

于是，我們借鑒科學教育“學習周期”的概念和經驗，也就是說，把一節科學課的教學劃分為幾個板塊。這里必須要強調一句，這4個板塊不是機械的，它們是靈活穿插的。如“研討”部分，可能在“聚焦”會有部分涉及，可能在“探索”也會涉及，這沒有關系。但是，作為教材，它非常重要的一點是要清晰地指明學生應有的科學學習過程。例如，它有責任在“聚焦”部分提出這一節課學習的方向究竟是什么。

像《植物是“活”的嗎？》一課，“聚焦”部分就提出“動物是‘活’的，植物也是‘活’的嗎？”我們希望在這節課的教學中，不要涉及其他事情，主要是帶著孩子們沿著“植物是‘活’的嗎？”這個問題去做文章，去組織所有的活動。第二個是“探索”，就是孩子們收集證據、呈現證據、組織證據的過程了，我們在這里分別用步驟1、2、3一一列出來。當然，優秀教師可以發揮自己的創造性、發揮自己的智慧，可能有更好的設計方式，但是我們希望一般的老師就按照這樣的順序逐步地帶領孩子們開展深入的收集證據的活動。

教學的最后一個環節是“研討”。為什么把研討放在這個地方？我們曾經非常擔心，如果這樣安排研討，老師們會不會提出一個問題：難道在探索中就不研討了嗎？因為許多老師習慣的做法是一邊做一邊不斷地問孩子們：“為什么？”“你們是怎么想的？”我們想特別說明的是，一般性的追問和研討環節是不同的，收集和呈現證據之后，交流和論證是科學探究活動最精華的部分。我們之所以在研討部分一定要列出一些問題來，是因為這些問題太關鍵了，它們指向的是整節課的教學目標。從我們目前的教學來看，老師們對收集證據在認識上沒有大的問題了，也創造了許多有效的方法。但我們的課堂恰恰最缺少的就是孩子們在證據的基礎上，如何利用證據、理解證據，然后開展個人的論證和集體的論證。研討恰恰是孩子們把他們所看到的、收集到的證據，最終上升為解釋的最不可缺少的一部分。也就是說，我們一定要讓孩子明白，當你的一個想法產生的時候，你的根據是什么呢？你的這些根據可靠嗎？你的根據有充分理由說明你的看法嗎？這是我們過去的科學教育中常常忽視的一塊，而又是最能反映科學本質和讓孩子們理解科學家工作的一塊。因此，我們最后下定決心，把研討的部分列出來，我們想請老師們嚴格地按照研討部分提出的關鍵問題，組織孩子們進行有效的交流和論證。這是我們在這次教材修訂中花費精力最大的部分。我們相信，如果按照4個板塊的形式組織課堂教學，組織活動，小學科學課堂就會出現一個嶄新的面貌。

5.提供促進理解性學習的教學工具

16年來，我們深深體會到教材必須擔當起一個責任，那就是從實踐的角度、收集證據的角度、思維的角度、證據轉化為結論的角度給老師們提供足夠的能夠支持教學的有效工具，這也是我們在STC實驗中的深切感受。那么，這次教材的修訂給大家準備的工具是什么呢？

（1）“科學家這樣做”專欄

我們的意圖是，在1-6年級12冊教材中，根據小學生的特點，選用真實的故事，幫助他們理解科學家是如何工作的。一年級上學期的第一個單元是《植物》，我們選擇的是珍妮·古道爾考察非洲大猩猩的情境，整頁只有一句話：“珍妮·古道爾在非洲的原始森林對黑猩猩進行了三十八年的觀察。”我想這一句話就夠了，因為孩子的識字量不多，這一場景傳達的信息就是觀察是多么重要，科學家在觀察時是多么細致，甚至會付出一生的大部分時間。用這種方式對孩子們進行春風化雨式的、生動的、具體的科學史和科學家活動的教育，可能對孩子們理解科學效果會更好。

（2）《學生活動手冊》

這次教材修訂，除了教科書之外，給每一個學生都配備了一本《學生活動手冊》，能夠讓每個孩子每天都把它帶在身邊。它以記錄單為主，設計了一些課外的拓展活動，包括學習評價，能夠起到對教材循環使用的彌補作用。

（3）科學詞匯

為什么要提供科學詞匯？這是我們在STC實驗中獲得的一個啟發。在科學課教學中，我們要把孩子們對大自然的興趣和探索，即日常的探索逐漸轉化為對科學的探索，也就是從生活中的探索轉化為有科學意義的探索，非常重要的一點就是要相對準確地表達。我們列出的科學詞匯，不是要學生去背、去記，更不是要我們去考，而是要學生學著去說。尤其是在個人論證、集體論證的時候，包括學生在記錄的時候，要提倡他們去用、去說，以加深他們的理解，促進他們把日常生活中的探索轉化為科學意義上的探索。

（4）班級記錄單

《學生活動手冊》是學生個人的一本記錄單，個人的一本“科學書”，請大家在即將開始的新學期的教學中要高度重視班級記錄單。班級記錄單是什么？它是一張大的、一開的白紙，粘貼在黑板的一側，或者教室的某一個地方，要保留。它記錄的不是學生個人的觀察結果，而是全班討論、研討的記錄，這樣的一個班級記錄單從我們多年的實踐來看是非常有意義的。因為，當我們把這些班級記錄單累積起來以后，就能明顯地看到孩子們認識的變化，一個單元結束時，這個記錄單所記錄的就是進行總結的依據。從元認知的角度來看，可以使孩子們尋找到自己知識獲得的過程，這對他們不斷地提高科學課的學習能力非常有幫助。

（5）科學閱讀

科學閱讀的目的非常明確，是為了拓展孩子們在本單元學習的內容。如《動物》單元科學閱讀的主題是“動物，我們的朋友”，引導學生站在一個更高的角度去認識動物，而不僅僅是積累那些與動物有關的知識點。所以，這一部分也請老師的在教學中加以重視。

三、教學建議

1.深度理解科學課程的性質

為什么我建議大家要深度理解科學課程的性質呢？可能有些老師會問，16年了，難道這個問題還沒有解決嗎？還需要把它列在第一個要義、第一個問題來提出、解決嗎？我認為，還是需要的。在我們走過16年的探索歷程之后，我們仍然要不斷地叩問這個問題。要深度理解科學課程的性質，必須思考以下幾個問題：

第一，為什要開設科學課程？學科學到底學的是什么？這兩個問題我們仍然要下大功夫去理解、去研究、去提高我們的認識，因為這關系到科學課程改革的未來，關系到科學課程的發展和進步。我個人到今天為止堅持認為這是中國小學科學課程必須要解決的問題。大家一定已經看過課程標準了，我覺得在課程標準中關于課程的性質有三段描述非常重要，結合剛才我所提到的這條建議，我希望老師們對科學課程性質的這三句話，要深入地理解。

首先，小學科學課程是一門基礎性課程，基礎性難道僅僅指的是它在一年級開設嗎？僅僅指它所涉及的學習內容是最淺顯和基本的嗎？

其次，小學科學課程是一門實踐性課程。這里的實踐難道僅僅是動手操作和簡單地加上動腦嗎？

再次，小學科學課程是一門綜合性的課程。這里的綜合性難道只是指要加強和其他學科如數學、語文、品德、藝術的關聯嗎？

最近，我在微信群中看到了一名中國留學生寫的文章，里面有一句話讓我震動。這名學生回憶了國內的數學教育，感覺到我們數學課的問題不在于難度，而在于數學課堂上壓根就沒有數學。我們需要思考，我們的科學課上是不是也存在著類似的問題？我們辛辛苦苦地帶領孩子們進行的科學教學，是不是科學課所需要的，是不是真正體現了科學課程的特點，我們需要經常叩問自己這個問題。

我在微信公眾號中還看到，北京大學教授、“知識分子”主編饒毅博士寫的這樣一段話，“讓‘科學隊長’所傳遞的科學思維方式陪伴著孩子們探索這個世界，這可能是我所能想到的給孩子最好的成長禮物。”我非常贊同。張紅霞老師的專著《科學究竟是什么》許多老師都讀過，我們正是從這里起步，認準了我們中國科學教材的編寫、中國科學教育改革應該緊緊抓住的就是對科學性質的理解問題。這是中國科學教育面臨的特殊困難，是長期以來中國文化所造成的我們對科學本質理解的缺陷。經過了這么多年，我們一直還在向解決這個問題的方向努力。今年，我們終于完成了《小學科學教材編寫修訂方案》，其中的編寫思路是我們16年來第一次用文字的方式表達了教科版《科學》教材的文化追求：科學概念和科學探究雙螺旋協同發展的編寫模型。請大家在備課的時候，很好地去研讀一年級上冊的兩個單元。《比較與測量》這個單元在這次教材審查過程中獲得了很高的評價，這是我們所不熟悉的一個內容，但是這部分內容非常好地表達了我們追求的一個理想。因為這個單元能夠帶領孩子們從問題出發，沿著問題解決的思路重演人類發明長度測量工具的過程，目的就是要告訴孩子們，人類就是這樣根據實際需要發展自己的認識的。至于《植物》單元，大家看到各課的標題一定會感覺耳目一新，我們可以清楚地看到在概念的指向上、在活動的設計上，按照課程標準的要求展現了一個全新的思路。我們就是希望孩子們對“植物是生命”這樣一個概念，在基于證據的基礎上進行分析，然后得出結論。

2.讀好讀懂學生

我仍然希望大家繼續深入地探討“什么是兒童的科學”這一話題，而且我認為這將是我們在相當長一段時間內還要共同探討的問題。因為我們是教育工作者，而科學家可能在這個方面不能給我們提供太多的建議。2017年6月初，浙江省率先召開了全省的小學科學疑難問題研討會，我希望大家到他們的網站上了解會議的有關信息。我特別欣賞的是，在這樣一個研討會上，浙江的老師們發揮他們的聰明才智，很深入地研討了一個新問題，即小學科學從一年級開始以后，我們怎么辦？我們會面臨什么樣的挑戰？他們非常巧妙地在這個活動的開始，請來了幼兒園的老師們和孩子們，上了一節科學課。在座的老師十分感慨，因為盡管在上個世紀我們一直是從一年級開始《自然》教學的，但是16年了，科學課從三年級開始后，我們這個團隊已經和小學一年級的學生缺乏接觸了，這些孩子有什么特點？他們科學課的學習會是什么樣子的？這很值得我們研究。

在這個研討會上，他們對比了幼兒園的科學課，又自己上了科學課。反復研討以后，老師們發表了一些非常好的建議，而且提出了一些很好的研究話題。如小學一年級需要很好地培養學生的科學學習的習慣，特別是行為習慣，當然也包括思維習慣；要從最基本的觀察、聆聽、討論等方面慢慢入手，我認為這是非常有意義的。希望在座的老師們都能夠伴隨9月份的開課，深入地研究這些問題。我建議大家從三個方面入手研究我們的學生：一是學習進階的思想；二是請大家仔細研究幼小銜接的措施；三是如何從一年級開始培養學生良好的科學學習習慣。

教材的編寫幾乎涉及了科學教育的所有方面，我和編寫組的同事們有幸站在這個平臺上貢獻自己的力量。教材的編寫又是一個十分復雜和艱難的工作，如果從歷史的角度來看，它永遠都存在著遺憾。我也借此機會表達對各地教研員、各位老師的感謝，感謝你們16年來對我們教材的支持、理解和寬容，也希望老師們和我們攜起手來，進一步把課程標準的要求和新教材的使用落到實處。讓我們共同迎接中國科學教育更美好的明天！

中央教育科學研究所

小學科學教育研究中心

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