二年級(jí)上冊(cè)《科學(xué)》教材設(shè)計(jì)思路

李華

人教鄂教版《科學(xué)》二年級(jí)上冊(cè)以《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）為依據(jù)，以“家鄉(xiāng)與祖國(guó)”為主線選擇、組織教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，幫助他們建構(gòu)科學(xué)概念，使他們了解科學(xué)技術(shù)與人類生活的密切關(guān)系，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度。為了幫助一線教師更好地把握二年級(jí)上冊(cè)教材的設(shè)計(jì)思路，并在教學(xué)中較好地落實(shí)《課標(biāo)》相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)教材的編寫意圖，本文簡(jiǎn)要介紹和分析本冊(cè)教材的整體結(jié)構(gòu)、各單元教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)思路和教學(xué)注意事項(xiàng)。

本冊(cè)教材的整體結(jié)構(gòu)

二年級(jí)上冊(cè)教材由4個(gè)單元組成，每個(gè)單元有3課，全冊(cè)共計(jì)12課。本冊(cè)教材所包含的內(nèi)容以及各課內(nèi)容與《課標(biāo)》規(guī)定的低年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系參見(jiàn)表1。

通過(guò)表1可以看出，本冊(cè)教材涉及物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和工程與技術(shù)等三大領(lǐng)域的內(nèi)容，并與《課標(biāo)》規(guī)定的低年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

各單元的設(shè)計(jì)思路和教學(xué)注意事項(xiàng)

本冊(cè)教材每個(gè)單元各課之間存在怎樣的內(nèi)在聯(lián)系？教學(xué)過(guò)程中需要注意什么？下面圍繞這些問(wèn)題對(duì)教材進(jìn)行分析。

1.《植物的生活》單元設(shè)計(jì)思路

本冊(cè)第一單元《植物的生活》的教學(xué)重點(diǎn)是落實(shí)《課標(biāo)》中“7.1、8.1、15.1”這三條低年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)（見(jiàn)表1）。為此，本單元依次安排了《養(yǎng)植物》《誰(shuí)的植物長(zhǎng)得好》《我們離不開(kāi)植物》三課內(nèi)容，各課的“科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)”和“拓展與應(yīng)用”內(nèi)容見(jiàn)表2。

本單元前兩課的教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到植物需要水和陽(yáng)光來(lái)維持生存和生長(zhǎng)。為此，在第1課《養(yǎng)植物》中，教師首先指導(dǎo)學(xué)生觀察身邊常見(jiàn)植物的生長(zhǎng)環(huán)境，對(duì)植物的生長(zhǎng)條件形成初步的感性認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生親手栽種一盆植物，并讓他們仿照植物在自然界中的生長(zhǎng)環(huán)境，把植物放在合適的地方養(yǎng)護(hù)一至兩周，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中定期記錄自己的養(yǎng)護(hù)方法和植物的生長(zhǎng)變化。在第2課《誰(shuí)的植物長(zhǎng)得好》中，教師讓學(xué)生把自己養(yǎng)的植物帶到班里進(jìn)行展示，并與同學(xué)交流各自的養(yǎng)護(hù)方法和植物的生長(zhǎng)變化。通過(guò)交流，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到水和陽(yáng)光對(duì)植物生長(zhǎng)的重要性。

本單元最后一課《我們離不開(kāi)植物》的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是讓學(xué)生通過(guò)交流，了解植物的用途，認(rèn)識(shí)植物與人類生活的密切關(guān)系，初步養(yǎng)成珍惜植物資源的意識(shí)。此外，按照教材的設(shè)計(jì)，學(xué)生在第1課觀察植物生長(zhǎng)環(huán)境的過(guò)程中，還要隨時(shí)記錄觀察到的物體（如螞蟻、蚯蚓、水、石頭），并且按照“有生命”“無(wú)生命”把它們分成兩類，通過(guò)交流，初步建立“生物”概念。

教材中“拓展與應(yīng)用”內(nèi)容的選取、編排也體現(xiàn)出編者的精心設(shè)計(jì)，這些內(nèi)容對(duì)于拓展學(xué)生的視野、激發(fā)學(xué)生的興趣具有十分重要的意義。比如，第1課的“拓展與應(yīng)用”內(nèi)容“沒(méi)有土壤可以養(yǎng)植物嗎”，利用幾幅圖片向?qū)W生介紹了一些沒(méi)有土壤也能生長(zhǎng)的植物，目的是使學(xué)生通過(guò)閱讀和思考認(rèn)識(shí)到，土壤不是植物生長(zhǎng)的必需條件。第2課的“拓展與應(yīng)用”內(nèi)容“不同環(huán)境中的植物”，利用幾幅圖片向?qū)W生展示了生活在沙漠、房頂、巖石、池塘等不同環(huán)境中的植物，目的是使學(xué)生通過(guò)閱讀和思考認(rèn)識(shí)到，不同環(huán)境中的植物雖然生長(zhǎng)條件（如有無(wú)土壤、水量多少）可能不同，但都離不開(kāi)水和陽(yáng)光，水和陽(yáng)光是植物生存和生長(zhǎng)的必需條件。第3課的“拓展與應(yīng)用”內(nèi)容“神奇的植物——黃花蒿”，通過(guò)介紹我國(guó)科學(xué)家屠呦呦利用常見(jiàn)植物黃花蒿，研制出藥效神奇的抗瘧藥物青蒿素，因此獲得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)的故事，使學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)植物與人類生活的密切關(guān)系，同時(shí)滲透愛(ài)國(guó)主義教育。

2.《水和空氣》單元設(shè)計(jì)思路

第二單元《水和空氣》的教學(xué)重點(diǎn)是落實(shí)《課標(biāo)》中“2.1、2.2、3.1”三條低年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)（見(jiàn)表1）。本單元依次安排了《水》《把它們放進(jìn)水里》《空氣》三課內(nèi)容，各課的“科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)”和“拓展與應(yīng)用”內(nèi)容見(jiàn)表3。

從表3可以看出，本單元首先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)水的特征，了解水的用途。其次讓他們了解水對(duì)某些物質(zhì)的溶解現(xiàn)象，學(xué)習(xí)與溶解相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，了解生活中的溶解現(xiàn)象。最后讓他們觀察空氣，認(rèn)識(shí)空氣的主要特征，并把空氣與水進(jìn)行比較，認(rèn)識(shí)兩者的相同與不同，為中年級(jí)建構(gòu)液體和氣體的概念打下基礎(chǔ)。

針對(duì)低年級(jí)學(xué)生以感性認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)的認(rèn)知特點(diǎn)，本單元設(shè)計(jì)了豐富的動(dòng)手動(dòng)腦活動(dòng)，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深他們對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。比如，第4課《水》的教學(xué)重點(diǎn)是認(rèn)識(shí)水的顏色、形狀、氣味等基本特征。為此，編者為本課的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)了三個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)指導(dǎo)學(xué)生觀察水的形狀，讓他們通過(guò)把水倒進(jìn)形狀不同的容器、改變盛水塑料袋的形狀等活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到水沒(méi)有固定的形狀，水的形狀會(huì)隨著容器形狀的改變而改變。第二個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多種感官觀察水的顏色、氣味和味道，認(rèn)識(shí)水的特征。第三個(gè)環(huán)節(jié)啟發(fā)學(xué)生根據(jù)水的特征完成一項(xiàng)任務(wù)——從幾杯液體中找出水并說(shuō)出自己的做法和理由，引導(dǎo)學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力。

第5課《把它們放進(jìn)水里》的教學(xué)重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)活動(dòng)建立溶解概念，認(rèn)識(shí)溶解現(xiàn)象的特點(diǎn)，知道有些物質(zhì)能夠溶解在一定量的水里，有些物質(zhì)很難溶解在水里。本課的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)“把它們放進(jìn)水里會(huì)怎樣”由三個(gè)環(huán)節(jié)組成。第一個(gè)環(huán)節(jié)是把幾種物質(zhì)放進(jìn)水里后充分?jǐn)嚢瑁^察有什么現(xiàn)象發(fā)生——學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)有的物質(zhì)能夠溶解在水里，有些物質(zhì)很難溶解在水里，在此基礎(chǔ)上建立“溶解”概念。第二個(gè)環(huán)節(jié)是指導(dǎo)學(xué)生觀察酸梅晶在水里的溶解過(guò)程，認(rèn)識(shí)溶解現(xiàn)象的特點(diǎn)。第三個(gè)環(huán)節(jié)是指導(dǎo)學(xué)生不斷地往一定量的水里加鹽，觀察食鹽不能繼續(xù)溶解的現(xiàn)象，從而認(rèn)識(shí)到物質(zhì)在一定量的水里的溶解量是有限的。

第6課《空氣》的教學(xué)重點(diǎn)是認(rèn)識(shí)空氣的基本特征。為此，編者為本課科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)“觀察空氣”設(shè)計(jì)了三個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)讓學(xué)生想辦法證明袋子里面有空氣，切身感受空氣的客觀存在。第二個(gè)環(huán)節(jié)啟發(fā)學(xué)生仿照“觀察水”的做法，運(yùn)用多種感官感知空氣，并用科學(xué)的語(yǔ)言描述空氣的顏色、氣味等特征。第三個(gè)環(huán)節(jié)是借助氣球觀察空氣的形狀——通過(guò)改變氣球的形狀認(rèn)識(shí)到空氣沒(méi)有固定的形狀。

除了上述科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，第4課《水》、第5課《把它們放進(jìn)水里》的拓展與應(yīng)用環(huán)節(jié)還補(bǔ)充介紹了一些與水的用途密切相關(guān)的生活現(xiàn)象，目的是拓展學(xué)生的視野，使他們進(jìn)一步體會(huì)科學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，激發(fā)他們對(duì)水的研究興趣，并為中、高年級(jí)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。第6課《空氣》的拓展與應(yīng)用活動(dòng)“比較水和空氣”的設(shè)計(jì)意圖則是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)空氣和水進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，為中年級(jí)學(xué)習(xí)固體、液體和氣體的概念打下基礎(chǔ)。

3.《推和拉》單元的設(shè)計(jì)思路

第三單元《推和拉》的教學(xué)重點(diǎn)是落實(shí)《課標(biāo)》中第5.1條低年級(jí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)（見(jiàn)表1）。為此，本單元安排了《拉力》《推力》《巧用力》三課內(nèi)容，每課都根據(jù)二年級(jí)學(xué)生的年齡特點(diǎn)安排了豐富多彩的教學(xué)活動(dòng)（見(jiàn)表4）。

第7課《拉力》的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)“體驗(yàn)拉力”由拉人游戲、拉重物、拉橡皮筋和彈簧三個(gè)環(huán)節(jié)組成。通過(guò)拉人游戲，學(xué)生能切身感受到拉力的存在，并且發(fā)現(xiàn)拉力有大小的不同;通過(guò)拉重物，學(xué)生能認(rèn)識(shí)到力能使物體的位置發(fā)生改變;通過(guò)拉橡皮筋和彈簧，學(xué)生能認(rèn)識(shí)到力能改變物體的形狀。

第8課《推力》的設(shè)計(jì)意圖是在第7課的基礎(chǔ)上鞏固并加深學(xué)生對(duì)力的認(rèn)識(shí)。為此，編者為本課的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)“體驗(yàn)推力”設(shè)計(jì)了三個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)組織學(xué)生做推人游戲，使學(xué)生通過(guò)游戲和交流，發(fā)現(xiàn)推力和拉力的方向不同，由此認(rèn)識(shí)到力不僅有大小之分，還有方向之別。第二個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)推重物發(fā)現(xiàn)推力跟拉力一樣，也能改變物體的位置;第三個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)推皮球和海綿，發(fā)現(xiàn)推力跟拉力一樣，也能改變物體的形狀。

本單元的最后一課《巧用力》的設(shè)計(jì)思路是：引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用前面兩課所學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力。根據(jù)二年級(jí)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，編者以“趣味運(yùn)動(dòng)會(huì)”作為本課科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的標(biāo)題，精心設(shè)計(jì)了兩人平移重物、三人運(yùn)球的游戲，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)力有大小和方向的特點(diǎn)，小組成員通力合作完成任務(wù)，贏得比賽。

本單元的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)多以體驗(yàn)、游戲形式為主，難度不大，這樣設(shè)計(jì)是考慮到二年級(jí)學(xué)生對(duì)“力”這種抽象概念的認(rèn)知基礎(chǔ)薄弱，必須借助具體、生動(dòng)的體驗(yàn)活動(dòng)才能形成豐富的感性認(rèn)識(shí)，初步建構(gòu)“力”的概念，為中、高年級(jí)對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下良好的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。

4.《制作小船》單元的設(shè)計(jì)思路

第四單元《制作小船》是本冊(cè)教材的STEM單元，教學(xué)重點(diǎn)是落實(shí)《課標(biāo)》“工程與技術(shù)”領(lǐng)域的低年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)（見(jiàn)表1）。考慮到二年級(jí)學(xué)生的原有生活經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知水平和動(dòng)手制作能力有限，本單元引導(dǎo)學(xué)生從生活中常見(jiàn)的船出發(fā)，通過(guò)交流認(rèn)識(shí)船的主要結(jié)構(gòu)和一些用途不同的船，體會(huì)工程技術(shù)的發(fā)展給人類生活帶來(lái)的便利、快捷和舒適。在此基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、制作一只小船，培養(yǎng)他們的設(shè)計(jì)、制作與交流能力。

按照上述設(shè)計(jì)思路，本單元安排了三課內(nèi)容：第10課《認(rèn)識(shí)船》、第11課《設(shè)計(jì)和制作小船》、第12課《改進(jìn)小船》，每課的“科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)”和“拓展與應(yīng)用”內(nèi)容詳見(jiàn)表5。

第10課《認(rèn)識(shí)船》的教學(xué)重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生基于日常生活經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)某種船的認(rèn)真觀察，認(rèn)識(shí)船的基本結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過(guò)閱讀和交流，認(rèn)識(shí)更多結(jié)構(gòu)不同、用途各異的船，為下節(jié)課設(shè)計(jì)小船的活動(dòng)打下基礎(chǔ)。為此，教材安排了一個(gè)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)“船由哪些部分構(gòu)成”和一個(gè)拓展與應(yīng)用活動(dòng)“各種各樣的船”。通過(guò)這些活動(dòng)，學(xué)生能對(duì)常見(jiàn)船的基本結(jié)構(gòu)和船的主要用途形成較為深刻的認(rèn)識(shí)。

第11課《設(shè)計(jì)和制作小船》是在第10課的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)一種船——包括畫出小船的設(shè)計(jì)圖并在圖上標(biāo)出各部分所用的材料，然后按照設(shè)計(jì)圖選擇合適的材料和工具制作小船。

第12課《改進(jìn)小船》，承接第11課設(shè)計(jì)、制作小船的活動(dòng)，組織學(xué)生展示、測(cè)試作品，相互評(píng)價(jià)每只小船的優(yōu)點(diǎn)和不足，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果和大家提出的合理化建議，對(duì)小船的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，最終較好地完成制作小船的任務(wù)。

通過(guò)上面的分析可以看出，本單元三課之間相互關(guān)聯(lián)，從引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)船的基本結(jié)構(gòu)入手，到指導(dǎo)學(xué)生畫出一份小船設(shè)計(jì)圖并按照?qǐng)D紙的要求選擇材料和工具進(jìn)行制作，再到對(duì)作品的測(cè)試、交流與改進(jìn)。這樣，通過(guò)整個(gè)單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)工程設(shè)計(jì)的一般流程和基本要求形成比較深刻的印象，為中、高年級(jí)獨(dú)立完成工程設(shè)計(jì)任務(wù)打下較好的基礎(chǔ)。

5.教學(xué)注意事項(xiàng)

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師要按照教材的設(shè)計(jì)意圖，落實(shí)《課標(biāo)》規(guī)定的低年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)校和學(xué)生的具體情況，采取合適的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、交流等多種方式主動(dòng)獲取相關(guān)知識(shí)，親身體驗(yàn)探究過(guò)程，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，要盡量避免講授式教學(xué)。比如，在第一單元教學(xué)中，為了使學(xué)生認(rèn)識(shí)到水和陽(yáng)光對(duì)植物的生存和生長(zhǎng)的重要性，教師要想方設(shè)法讓學(xué)生體驗(yàn)“栽種—養(yǎng)護(hù)—觀察—記錄—交流”的過(guò)程，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)水和陽(yáng)光的重要作用。同時(shí)要指導(dǎo)學(xué)生實(shí)事求是地記錄、匯報(bào)自己的養(yǎng)護(hù)情況，適時(shí)培養(yǎng)他們的科學(xué)精神。教師不應(yīng)簡(jiǎn)化教學(xué)過(guò)程，把栽種、養(yǎng)護(hù)、交流等主動(dòng)的探究活動(dòng)改成看圖、看視頻、聽(tīng)教師講故事、講知識(shí)等被動(dòng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

在第二單元教學(xué)中，教師可能會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)水的特征描述有誤的情況。此時(shí)，教師不宜馬上指出學(xué)生的錯(cuò)誤并告訴正確答案，而應(yīng)針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤，及時(shí)安排能夠引發(fā)他們認(rèn)知沖突的教學(xué)活動(dòng)，使他們?cè)诮鉀Q認(rèn)知沖突的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤所在，進(jìn)而主動(dòng)糾正錯(cuò)誤，形成正確的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這種自我糾錯(cuò)的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)會(huì)更加信服，印象會(huì)更加深刻。比如，學(xué)生描述水的顏色時(shí)，有的學(xué)生會(huì)說(shuō)水是白色的，教師不宜馬上指出這種說(shuō)法不對(duì)，甚至直接告訴學(xué)生水是無(wú)色的，而應(yīng)拿出一杯水和一杯牛奶，讓學(xué)生觀察、比較兩者的顏色，說(shuō)說(shuō)兩者有什么不同，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并糾正原有的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

在第三單元教學(xué)中，教師要注意及時(shí)提出活動(dòng)要求，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合各種體驗(yàn)活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)力的知識(shí)。要避免課堂氣氛熱熱鬧鬧，只有動(dòng)手沒(méi)有動(dòng)腦的現(xiàn)象發(fā)生。

在第四單元教學(xué)中，教師要特別注意引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試、交流、改進(jìn)小船的活動(dòng)，了解工程技術(shù)工作的一般流程，使學(xué)生學(xué)會(huì)按照要求畫出簡(jiǎn)單的小船設(shè)計(jì)圖（圖上要標(biāo)明各部分所用材料），并且按照設(shè)計(jì)圖的要求，選擇材料進(jìn)行制作，避免發(fā)生設(shè)計(jì)、制作“兩張皮”的現(xiàn)象。

四 制作小船 10認(rèn)識(shí)船 16.2 體會(huì)生活中的科技產(chǎn)品給人們帶來(lái)的便利、快捷和舒適

11設(shè)計(jì)和制作小船 17.3 使用工具對(duì)材料進(jìn)行簡(jiǎn)單加工

18.3 利用提供的材料和工具，通過(guò)口述、圖示等方式表達(dá)自己的設(shè)計(jì)與想法，并完成任務(wù);對(duì)自己和他人的作品提出改進(jìn)建議

12改進(jìn)小船

2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）新增了“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容，旨在讓學(xué)生綜合所學(xué)的各方面知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的影響，體會(huì)“做”的成功和樂(lè)趣，養(yǎng)成通過(guò)“動(dòng)手做”解決問(wèn)題的習(xí)慣。技術(shù)與工程教育始于美國(guó)，其主要目標(biāo)是為了培養(yǎng)理工科人才，提升國(guó)家的科技實(shí)力。當(dāng)前美國(guó)、日本及一些歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家把技術(shù)與工程教育作為一種綜合的教育模式——STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)），在不同的教育階段與科學(xué)課程相互融合加以實(shí)施，取得了很好的效果。人教鄂教版小學(xué)《科學(xué)》教材借鑒和吸收了國(guó)內(nèi)外STEM教育的經(jīng)驗(yàn)和研究成果，通過(guò)STEM單元將傳統(tǒng)的科學(xué)教育和技術(shù)與工程教育融合在一起，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程思維。

技術(shù)與工程單元內(nèi)容及分布

《課標(biāo)》關(guān)于“技術(shù)與工程”領(lǐng)域有三個(gè)主要概念：

16.人們?yōu)榱耸股a(chǎn)和生活更加便利、快捷、舒適，創(chuàng)造了豐富多彩的人工世界。

17.技術(shù)的核心是發(fā)明，是人們對(duì)自然的利用和改造。

18.工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，工程是運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、解決實(shí)際問(wèn)題和制造產(chǎn)品的活動(dòng)。

這三個(gè)主要概念又分解為若干個(gè)子概念，分別在小學(xué)低、中、高不同階段進(jìn)行學(xué)習(xí)。這三個(gè)主要概念涉及技術(shù)、工程與生產(chǎn)、生活的關(guān)系，體現(xiàn)了對(duì)技術(shù)的理解，以及技術(shù)與工程的核心能力“設(shè)計(jì)”“制造”和“解決問(wèn)題”。為了落實(shí)《課標(biāo)》中“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)目標(biāo)，人教鄂教版小學(xué)《科學(xué)》教材結(jié)合自身特色，在每一冊(cè)的最后一個(gè)單元安排了一個(gè)“技術(shù)與工程”領(lǐng)域單元，共計(jì)12個(gè)STEM單元（見(jiàn)表1）。

這些STEM單元嚴(yán)格遵照《課標(biāo)》要求，按照學(xué)習(xí)進(jìn)階的方式，分成低、中、高三個(gè)階段實(shí)施。在同一年級(jí)段，各單元對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)有一定的側(cè)重，具體表現(xiàn)在“設(shè)計(jì)能力”“制作能力”“科學(xué)探究”和“對(duì)技術(shù)和工程的理解”的邏輯上升上。例如，在低年級(jí)有《制作小物品》《制作指南針》《制作小船》《從自然世界到人工世界》四個(gè)單元，《制作小物品》作為技術(shù)和工程的起始單元，主要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)一些工具和學(xué)習(xí)使用工具，為以后各個(gè)單元的制作產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。小物品的結(jié)構(gòu)比較單一，設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，隨意度較大，學(xué)生可以用簡(jiǎn)單的草圖表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖。《制作指南針》中的指南針相對(duì)于制作的小物品來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，需要選擇一定的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，涉及的科學(xué)知識(shí)也更多，難度有所提升。在《制作小船》單元，制作的小船結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，每個(gè)結(jié)構(gòu)和功能都有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)設(shè)計(jì)和選擇材料有更高的要求。最后的《從自然世界到人工世界》單元，讓學(xué)生在前三個(gè)單元學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，對(duì)技術(shù)和工程有進(jìn)一步的理解，了解技術(shù)與我們生活、社會(huì)的關(guān)系，了解發(fā)明創(chuàng)造的意義。在不同的年級(jí)，STEM單元具有一定的進(jìn)階性：根據(jù)《課標(biāo)》要求，按照“科學(xué)探究”“設(shè)計(jì)能力”“制作能力”和“對(duì)技術(shù)和工程的理解”四個(gè)梯度層層遞進(jìn)、循環(huán)上升，最終達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

STEM單元的編寫思路

技術(shù)與工程教育注重和生活的聯(lián)系，注重問(wèn)題的解決，重視設(shè)計(jì)和測(cè)試在工程中的作用，多采取項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行，學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)更加開(kāi)放、多元。基于技術(shù)與工程教育的特點(diǎn)，人教鄂教版《科學(xué)》教材的STEM單元在編寫上注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，通過(guò)生活情境引出問(wèn)題，圍繞問(wèn)題或任務(wù)開(kāi)展探索，在科學(xué)探索的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、制作或解決問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程可以反復(fù)進(jìn)行，通過(guò)測(cè)試和評(píng)議反饋信息，不斷改進(jìn)，直到完成項(xiàng)目并進(jìn)行項(xiàng)目評(píng)價(jià)（如圖1）。

與其他單元不同，STEM單元用同一個(gè)情境貫穿始終，創(chuàng)設(shè)的情境來(lái)自學(xué)生的生活，這也和本套教材注重學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)圈這個(gè)線索相吻合。12個(gè)STEM單元的情境都基于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)圈，從家庭和身邊的問(wèn)題，到學(xué)校、社區(qū)的問(wèn)題，再到對(duì)田野和浩瀚宇宙的探索，由近及遠(yuǎn)，按照學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)圈逐漸擴(kuò)展。引出問(wèn)題后，利用研討、觀察、調(diào)查、實(shí)驗(yàn)等手段尋找解決方案，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案。

不同年級(jí)對(duì)設(shè)計(jì)能力有一定的進(jìn)階性：低年級(jí)在給定材料的基礎(chǔ)上，利用草圖、簡(jiǎn)筆畫或口述的方式進(jìn)行設(shè)計(jì);中年級(jí)結(jié)合設(shè)計(jì)草圖，搜集材料和工具，進(jìn)行研討并修正自己的設(shè)計(jì);高年級(jí)結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)境、社會(huì)效益等多種因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)一個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行考慮。工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制作、測(cè)試和改進(jìn)可以反復(fù)進(jìn)行，根據(jù)測(cè)試反饋問(wèn)題解決的情況，不斷修正自己的設(shè)計(jì)和制作，直到最終的評(píng)價(jià)。

例如，《制作小船》單元，單元起始結(jié)合學(xué)生的實(shí)際生活，提出問(wèn)題：我們都見(jiàn)過(guò)哪些船？想不想制作一個(gè)小船模型？然后明確任務(wù)：小船模型具有船的基本結(jié)構(gòu);能夠平穩(wěn)行駛;可以承載一定的重物。學(xué)生圍繞這些要求開(kāi)展探索：

觀察船，了解船的基本結(jié)構(gòu)。

在給定的材料范圍內(nèi)選擇材料，畫出船的草圖并說(shuō)明是用什么材料制作的。

進(jìn)行制作，制作完成后進(jìn)行測(cè)試。如果測(cè)試發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，再修改自己的設(shè)計(jì)。

對(duì)制作的小船模型，從完成任務(wù)、創(chuàng)新、美觀、小組合作等多個(gè)角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)不分等級(jí)，突出多元化，讓學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)。

教學(xué)活動(dòng)和課時(shí)安排見(jiàn)表2。

與《制作小船》單元類似，其他11個(gè)STEM單元也是按照項(xiàng)目學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般安排5～6課時(shí)進(jìn)行教學(xué)。

STEM單元在教材體系中的作用

人教鄂教版《科學(xué)》教材將“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容以單獨(dú)的STEM單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要基于以下目的：

1.凸顯技術(shù)與工程教育的重要性，更好地實(shí)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)生動(dòng)手能力、解決問(wèn)題的能力偏弱，創(chuàng)造性不足，是我國(guó)基礎(chǔ)教育普遍存在的問(wèn)題。多年的研究和實(shí)踐表明，STEM教育在培養(yǎng)學(xué)生這些能力方面具有無(wú)可替代的作用。人教鄂教版《科學(xué)》教材將技術(shù)與工程作為一個(gè)個(gè)STEM教育單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，強(qiáng)化并凸顯其價(jià)值。通過(guò)動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合的STEM活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，在問(wèn)題解決的科學(xué)實(shí)踐中體會(huì)科技與生活、科技與社會(huì)之間的關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.體現(xiàn)科學(xué)課程的綜合性，整合不同領(lǐng)域的知識(shí)

綜合性是小學(xué)科學(xué)課程的一個(gè)特性。小學(xué)生對(duì)于周圍世界的認(rèn)知沒(méi)有分科意識(shí)，他們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)是整體的。小學(xué)《科學(xué)》教材要符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，體現(xiàn)綜合性。過(guò)去，小學(xué)《科學(xué)》教材在實(shí)際編寫中往往分領(lǐng)域組織單元內(nèi)容，這樣容易讓學(xué)生習(xí)得條塊分割的知識(shí)。STEM教育本身具有綜合性，通過(guò)問(wèn)題解決，將不同領(lǐng)域的知識(shí)加以整合，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)，甚至藝術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起。此教材利用STEM教育單元，將本冊(cè)和以往學(xué)習(xí)的不同領(lǐng)域的知識(shí)有機(jī)地結(jié)合在一起，避免知識(shí)的條塊分割，讓學(xué)生對(duì)科學(xué)形成一個(gè)整體認(rèn)識(shí)。

例如，三年級(jí)下冊(cè)《動(dòng)力小車》單元，涉及的科學(xué)知識(shí)有力、運(yùn)動(dòng)、氣球的反沖等知識(shí)，和本冊(cè)《物體的運(yùn)動(dòng)》《周圍的空氣》《學(xué)習(xí)用品中的科學(xué)》等課緊密相關(guān)，利用這些知識(shí)理解問(wèn)題、解決問(wèn)題，能夠使學(xué)生對(duì)科學(xué)與技術(shù)之間的關(guān)系理解得更加深入，同時(shí)也是對(duì)這些知識(shí)再次進(jìn)行綜合學(xué)習(xí)。

再如，六年級(jí)下冊(cè)《飛向太空》單元，主要是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)人類探索宇宙的工具，嘗試制作“火箭”，并制訂一個(gè)“火星定居”計(jì)劃，這些活動(dòng)涉及地球運(yùn)動(dòng)、太陽(yáng)系、生態(tài)環(huán)境等知識(shí)，和本冊(cè)《生物與環(huán)境》《無(wú)限宇宙》《地球的運(yùn)動(dòng)》等單元內(nèi)容緊密相關(guān)。通過(guò)制作“火箭”、制訂“火星定居計(jì)劃”，可以將這些不同領(lǐng)域的知識(shí)有機(jī)地結(jié)合在一起。

3.培養(yǎng)學(xué)生的工程思維

“技術(shù)與工程”領(lǐng)域不同于一般的科學(xué)知識(shí)領(lǐng)域，其思維方式主要是工程思維。工程思維是工程設(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐中形成的思維，其核心是問(wèn)題解決能力，需要綜合運(yùn)用各種知識(shí)和技術(shù)解決問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)、實(shí)踐和建構(gòu)的作用。人教鄂教版小學(xué)《科學(xué)》教材將“技術(shù)與工程”和一般的科學(xué)單元分開(kāi)設(shè)計(jì)，避免與以發(fā)現(xiàn)、解釋為主導(dǎo)的科學(xué)思維相混淆，以更好地訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。STEM單元的六個(gè)主要環(huán)節(jié)也體現(xiàn)著工程項(xiàng)目的一般流程：通過(guò)聚焦問(wèn)題、科學(xué)探索、工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制作、測(cè)試與改進(jìn)、項(xiàng)目評(píng)價(jià)，開(kāi)展跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的開(kāi)放式學(xué)習(xí)，通過(guò)問(wèn)題解決將科學(xué)不同領(lǐng)域的知識(shí)及不同學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力，提高他們的工程思維能力。

“技術(shù)與工程”領(lǐng)域是我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的一個(gè)新的領(lǐng)域，在開(kāi)始階段，教育觀念還需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，師資隊(duì)伍、材料準(zhǔn)備等方面會(huì)面臨一定的挑戰(zhàn)，這些都需要一個(gè)過(guò)程。另外，當(dāng)前我國(guó)STEM教育剛剛起步，在理論和實(shí)踐方面都還有許多問(wèn)題，需要我們進(jìn)一步探討。人教鄂教版小學(xué)《科學(xué)》教材也將不斷吸收國(guó)內(nèi)外成功的經(jīng)驗(yàn)和研究成果，并把它們轉(zhuǎn)化為教育實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)《課標(biāo)》的要求，把小學(xué)階段的技術(shù)與工程教育夯實(shí)、做好。

人民教育出版社課程教材研究所（100081）