準確把握科學新課標中的概念及其關系

【摘 要】學習和把握新課標的內容要求，是當下和未來一段時間內教師的教研重心。《義務教育科學課程標準（2022年版）》中涵蓋多個重要概念，只有準確理解這些重要概念并把握其內在關系，教師才能更好地開展科學教學。

【關鍵詞】新課標；核心素養；學科核心概念；跨學科核心概念；教學評研一體化

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

【作者簡介】曾寶俊，蘇州大學實驗學校（江蘇蘇州，215100）教師，高級教師，江蘇省科學特級教師，第二屆教育部基礎教育課程教材專家工作委員會委員，蘇教版《科學》教材分冊主編。

作為一種文本性的存在，《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）涵蓋多個重要概念，準確理解這些概念并把握其關系，是有效開展科學教學，實現科學教學變革的前提。下文，筆者對新課標中幾個重要概念及其關系加以闡述。

一、核心素養各要素的關系

新課標提出了培養核心素養的課程目標。通過科學課程培養的學生核心素養包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面，其內涵及相互之間的關系如圖1所示。

核心素養各要素相互依存，形成一個完整的體系，從不同層面體現了科學課程的育人價值。科學觀念是其他素養的知識基礎，體現科學課程的基本屬性。科學思維是學生通過科學課程學習而獲得的一種關鍵能力，其要求用科學的眼光來看待自然事物的本質、規律與關系，是一種適合現代社會發展的思維方式，科學思維可以遷移到其他領域。探究實踐是學生形成其他素養的主要途徑。態度責任是社會主義核心價值觀在科學課程中的集中體現，是學生基于對科學觀念的深度理解，在探究實踐的支撐下，通過科學思維內化而形成的必備品格。

二、學科核心概念的相關關系

新課標沒有沿襲以往課標將學習內容分成若干領域，追求領域概念周延的做法，而是遵循少而精的原則，聚焦物質的結構與性質、生命系統的構成層次、宇宙中的地球、工程設計與物化等最重要的13個學科核心概念，并將其作為所有學生在義務教育階段應該掌握的科學課程的核心內容。因此，教師在教學中應精選與每個核心概念相關的學習內容，設計相應的系列學習活動，做到適合年齡特征、重點突出、要求明確，以確保學生有充足的時間探究、實踐與思考。

從新課標中科學課程的內容結構圖（見圖2）可以看出，這13個學科核心概念大致可分為4組，根據其內涵及性質分別隸屬于“物質科學領域”“生命科學領域”“地球宇宙領域”和“技術與工程領域”。這種明分暗融的表達手法傳達了這樣的課程理念：（1）淡化學科邊界，弱化概念體系，推進跨學科融合；（2）強化領域關鍵知識，突出學科核心概念。這13個學科核心概念彼此之間的關系見圖3。

物質科學主要描述地球上物質世界演化和發展的規律及歷程。物質世界在宏觀領域演化和發展的形式就是地球和宇宙空間，物質世界在地球上演化的高級形式就是生命的運動；反過來，生命世界和地球宇宙的一切運動和變化都是以物質世界的變化為基礎的。到目前為止，生命的運動和形式都發生在地月系統之內，地球是生命世界的家園。

技術與工程是物質世界人工演化的方式，技術自誕生以來，就一直以自己的方式借助物質材料和工具而演變發展，最終演化為一個龐大的人工世界。人類在不同的領域都擁有相應的技術與工程，從基礎的農耕技術到高級的基因工程，人類探索生命的奧秘；從簡單的弓箭到復雜的機床，人類制造的工具改變世界，塑造了文明新形態；借助通信技術、運載技術、維生技術等，人類建構了復雜而龐大的航天工程，不斷探索外太空的奧秘。技術與工程領域的學習要基于學生的生活經驗和認知水平，充分融合與利用學科核心概念和跨學科概念，通過具體的實踐活動，解決真實情境中的技術與工程問題。

新課標選擇的學科核心概念都是各領域中最關鍵、最重要的概念，它涉及相關研究領域的對象、內涵、本質、核心要素等。學科核心概念不止一個概念，而是一組重要概念，這一組概念相互聯系，形成體系。學科核心概念包括重要概念、原理、理論的闡釋，這些內容能夠展現當代學科圖景，是學科結構的主干部分。學科核心概念處于學科的中心位置，能將眾多的科學知識聯結為一個整體，是科學學習的核心，具有高度的基礎性和概括性。科學核心概念可以揭示學科知識的本質和學科知識之間的聯系，具有統整學科知識的功能。

三、跨學科核心概念的相關關系

課程是世界的一扇窗。學生透過這扇窗可以看到世界的不同側面，語文讓學生看到了想象，藝術讓學生看到了美，數學和科學讓學生品嘗到理性的滋味，讓學生用理性的眼光和科學的視角去看待自然世界和物質世界的運行狀態，去探究事物表象背后的規律。新課標不僅精選了13個學科核心概念，還引入了“物質與能量”“系統與模型”“結構與功能”和“穩定與變化”這4組跨學科概念，以拓寬學生看世界的視角。這4組跨學科概念之間的關系見圖4。

學科核心概念與4組跨學科概念相互聯系，共同構成科學課程的橫向內容結構，既能保證課程內容的科學性和時代性，又能幫助學生建構學科核心概念和跨學科概念以及發展核心素養。

1.用系統的思維看世界

跨學科概念源于美國。2013年，美國頒布《新一代科學教育標準》，并提出7個跨學科概念，其中，“系統和系統模型”是最抽象和最上位的概念。

世界是紛繁復雜的，世間萬物都處于普遍聯系當中。如何在紛繁復雜的背景中明確和提取研究對象是科學研究的起點，也是人類認識世界的起點。于是，人們按照一定的目的和標準，將研究對象從復雜的問題背景中提取出來、隔離開來。每一個被隔離出來的研究對象，便是一個系統。系統可以很大，如自然界、生態系、宇宙星空等；也可以很小，如一杯溶液、一支自動筆。將復雜的世界分割成若干個系統，世界便變得有序起來；將復雜的系統分割成若干個子系統，世界便可以被理解。就像滿天繁星看起來雜亂無章，一旦將它們人為分割成若干星座，天空的秩序就一目了然了。

2.構成世界的基礎是物質，推動世界運行的是能量

物質和能量是自然科學領域和技術工程領域的基本概念，是系統的兩個守恒量。物質和能量的關系體現著自然科學的基本思想：物質的轉化伴隨著能量的轉化，物質的代謝離不開能量；物質是能量流動的載體，能量是物質代謝的動力，二者相互依存，密不可分。

物質與能量觀包括三個方面的內容：第一，物質和能量的流動，其涵蓋物質與能量在系統之間和系統內不同部分之間的轉移，以及不同形式的能量可以互相轉化；第二，物質和能量的循環，在自然系統中，物質和能量都在循環，如果把自然界看作是一個大的系統，其中的物質和能量是循環的；第三，物質和能量的守恒，在一個封閉的系統內，無論物質與能量如何流動和轉化，其總量始終是守恒的。能量守恒是物質運動變化的一條基本規律。

3.形態、結構與功能總是表現出相應的匹配性

所謂結構和功能，是指物體或生物的形成方式及其子結構的性質和功用。無論是自然系統，還是人工系統，其具備的功能都取決于某些關鍵部件的形狀和關系，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，都有其自身的結構和功能特征。組成物體的子結構也有著獨特的構成方式，各子結構組合成一個整體，也會使整體具備子結構不具備的特定功能。結構和功能之間相互聯系、不可分割，功能可以用結構來解釋，結構也可以用功能來解釋。對結構和功能的理解適用于不同層次的系統與組織。

4.理解世界的穩定與變化

穩定性是指系統的某些方面是不變的，至少在觀測范圍內是不變的。重復循環的變化也是一種穩定，比如月球周期運行、四季的循環變化等。穩定性意味著世界可以被觀測，進而可以被認知。

一個系統總是在不斷變化，但也總是會保持或恢復到某種穩定狀態。任何系統都有一系列使它穩定運行的條件，破壞這些條件，系統則不能運行，這便是變化，如生物體只能在一定的溫度范圍內生存，超出范圍就會死亡。

一個系統在短時間內可能是穩定的，但若用較長時間來觀察，則能發現它在緩慢變化。在地球生命范疇里，有時候這種變化被稱為演化。

科學教育不應傳授給學生支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而是應當慎重選擇一些重要的科學觀念，基于跨學科核心概念的視角，用恰當、生動的方法，幫助學生建立一個完整的對世界的認知。

四、“教、學、研、評”的相互關系

新課標的一大變化就是增設了“學業質量標準”，構建了素養導向的綜合評價體系，重視對學生關鍵能力和必備品格的考查。

新課標提出了核心素養；根據核心素養的4個方面，提出了具體的科學課程目標；根據課程目標遴選了13個學科核心概念和4組跨學科核心概念并將其作為學習內容；針對學習內容研制了基于學習進階的內容要求；根據內容要求給出了相應的學業要求、教學提示和學生活動，細化了評價與考試命題建議，實現了教、學、評的一致性。

為加強指導性，新課標提供了豐富的教學和評價案例，不僅明確“為什么教”“教什么”“教到什么程度”，而且強化了“怎么教”的具體指導，真正實現了“教、學、評、研”一體化。教師的教、學生的學、評價的評以及教研的研彼此之間相互促進、相互作用，也相互制約。教、學、評、研之間的關系見圖5。

1.教的出發點

教師的教最終是為了培育學生終身發展和適應社會發展所需要的核心素養。因而，教師必須研讀課程方案中的育人目標，研讀新課標中的素養要求，研讀學習內容的適切性，研究方法的恰當性等。教的出發點與歸宿點是學生的發展，教學設計的重點不再是推敲教法，而是設計學生的學習活動。

2.學的目的性

如果知道學習目標以及該目標對自己成長的意義，那么學生就不會再被動地完成作業，被動地回應教師的提問，而是主動參與學習活動，貢獻相應的智慧，舒展自己的靈性，建構自己的學科概念，監控自己的學習行為。他們會在學習情境的吸引和推動下，不由自主地卷入學習活動，完成概念建構，實現能力提升，樹立正確的價值觀。

3.評的針對性

在科學教學中，教師應強化過程評價，重視“教—學—評”一體化，關注學生在探究與實踐過程中的真實表現和思維活動；探索增值評價，發揮評價的診斷作用、激勵作用和促進作用，關注個體差異，改進學習過程；進行綜合評價，充分利用信息技術，提高評價的科學性、專業性和客觀性，強調主體多元、方法多樣、內容全面，充分調動教師、學生等多個主體參與評價的積極性。

4.研的有效性

新課標在實施意見中增加了“教師培訓”的內容，特別強調校本教研和區域教研。這意味著，我們將從以往經驗性的教、本能性的學和功利性的評上邁出一大步，這一大步就是“教、學、評”將在理性思考的“研”的視域下進行，進而真正做到以學定教、以評促學和以評優教。為此，教師應研究如何基于學習進階確定學業目標，研究如何設計基于學生認知規律和學科概念形成特點的學習活動，研究基于核心素養目標的評測維度、觀測要點，研究教師教學行為對學生學習活動的推動效率等，從而真正做到用理性的視角觀照課堂的教學行為、學習活動及評價過程。