托起中國兒童的“科學(xué)夢”（一）

2017年教育部頒布了修訂版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《課標(biāo)》），新《課標(biāo)》順應(yīng)了時(shí)代的變化，對(duì)當(dāng)前科學(xué)教育的改革提出了新要求，也拓展了新領(lǐng)域，增加了新的學(xué)習(xí)內(nèi)容。為順應(yīng)這些變化，蘇教版《科學(xué)》教材編寫組重新組織力量，對(duì)原三至六年級(jí)的舊版《科學(xué)》教材進(jìn)行了編寫和修訂，不僅新編了一、二年級(jí)的教材，也修訂了原三至六年級(jí)的教材中存在爭議的部分，更重新設(shè)計(jì)和增加了一系列科學(xué)活動(dòng)。現(xiàn)將本次修訂后的《科學(xué)》教材特點(diǎn)分析如下。

15年以來，國際科學(xué)課程的研究有了長足的進(jìn)展，如：對(duì)兒童是如何學(xué)習(xí)科學(xué)的研究，STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)的研究，電子技術(shù)在虛擬情境、虛擬實(shí)驗(yàn)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等方面的研究，都為教材的編寫與修訂提供了新的思路。在15年里，教材編寫組對(duì)教材的使用情況做了深入了解，積累了很多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn);同時(shí)，還做了許多國際小學(xué)科學(xué)課程的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究。這些經(jīng)驗(yàn)促使我們一直想編寫一套更好的教材，此次編寫、修訂給了我們這個(gè)機(jī)會(huì)。

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》雖然尚未在義務(wù)教育階段全面貫徹落實(shí)，但小學(xué)《科學(xué)》教材的編寫、修訂趕上了這個(gè)機(jī)會(huì)，而且核心素養(yǎng)中的“科學(xué)精神”“實(shí)踐創(chuàng)新”也非常適宜在科學(xué)課程中體現(xiàn)。當(dāng)前國際科學(xué)教育的研究成果，是教材編寫的依據(jù)。

國內(nèi)外小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展的趨勢和動(dòng)態(tài)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，國內(nèi)外對(duì)于早期兒童科學(xué)教育的重要性達(dá)成了共識(shí)。在K-12年級(jí)開設(shè)科學(xué)課程，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)的早期培養(yǎng)，成為國際科學(xué)教育發(fā)展的共同趨勢。對(duì)早期兒童科學(xué)教育的重視，離不開當(dāng)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的社會(huì)背景，同時(shí)也與我們對(duì)于人類如何學(xué)習(xí)的新認(rèn)識(shí)密切相關(guān)。

從1990年開始，科學(xué)作為一門致力于研究人類如何學(xué)習(xí)的新興綜合性學(xué)科，取得了迅速的發(fā)展。目前，科學(xué)家們對(duì)于學(xué)習(xí)的基本事實(shí)已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，如概念理解的重要性、教學(xué)的重要性、學(xué)習(xí)環(huán)境的重要性、已有知識(shí)的重要性、元認(rèn)知的重要性等（布蘭思福特等，2002）。對(duì)于新手學(xué)習(xí)者（如兒童）來說，了解專家組織知識(shí)和解決問題的方式，顯得更為重要。

關(guān)于兒童怎樣學(xué)習(xí)科學(xué)的問題，研究者已經(jīng)取得以下共識(shí)（R.基思·索耶，2010）：

兒童進(jìn)入學(xué)校時(shí)，已經(jīng)有了對(duì)自然世界的認(rèn)識(shí)。

兒童的能力是成熟、經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)的復(fù)合體。所謂發(fā)展適宜性不是一個(gè)簡單的年齡概念，而是建立在他們先前的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)基礎(chǔ)上的。

學(xué)生的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在科學(xué)學(xué)習(xí)中扮演重要角色。

種族、語言、文化、性別和社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位也影響兒童的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

學(xué)生通過主動(dòng)參與科學(xué)實(shí)踐來學(xué)習(xí)。

各種教學(xué)方法對(duì)于兒童科學(xué)能力的全面發(fā)展都是必需的。

以上共識(shí)為小學(xué)科學(xué)教育的開展提供了研究依據(jù)。以美國《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS）為代表，當(dāng)前國際科學(xué)教育發(fā)展呈現(xiàn)出以下主要趨勢和動(dòng)態(tài)（Taking Science to School： Learning and Teaching Science in Grades K-8，2007）：

強(qiáng)調(diào)核心科學(xué)概念的教學(xué)。核心科學(xué)概念是為學(xué)生精選的重要知識(shí)內(nèi)容，它有助于學(xué)生掌握學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)，建立認(rèn)識(shí)世界的基本框架。

重視學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)、親身體驗(yàn)、主動(dòng)參與。學(xué)生是知識(shí)的建構(gòu)者。他們需要帶著已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，主動(dòng)參與到與物、與人的相互作用中，形成自己的理解。

注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。和過去單純強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究能力不同，科學(xué)教育不僅要指向概念理解，更要指向概念運(yùn)用，也就是在真實(shí)的情境中解決問題，在解決問題中學(xué)習(xí)。NGSS更提出“科學(xué)與工程實(shí)踐”的能力，主張科學(xué)教育與工程教育的結(jié)合（Next generation science standards for states，2013）。

倡導(dǎo)多種教學(xué)方法的綜合運(yùn)用。探究式的科學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)該存在多樣化的表現(xiàn)形式，甚至應(yīng)該和其他的方法（如研討式學(xué)習(xí)）相結(jié)合。

上述思想在本教材的編寫、修訂中均得以體現(xiàn)。

教材編寫組自我挑戰(zhàn)與理性思考

在努力把握國際科學(xué)教育發(fā)展趨勢的同時(shí)，教材編寫組從我國小學(xué)科學(xué)教育的實(shí)際出發(fā)，對(duì)小學(xué)科學(xué)教育的理論和實(shí)踐問題進(jìn)行研討，形成共識(shí)，并以此作為教材編寫、修訂的指導(dǎo)思想。

本教材的一個(gè)重要特色就是突出能力的培養(yǎng)。為此，教材編寫組對(duì)中美課程標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析與討論。NGSS提出以“科學(xué)與工程實(shí)踐”取代過去的“科學(xué)探究”，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)與工程的聯(lián)系與整合，卻未能對(duì)科學(xué)探究能力、工程實(shí)踐能力的內(nèi)涵分別做全面的概括。而我國的課程標(biāo)準(zhǔn)則僅提出了科學(xué)探究能力的八個(gè)方面，對(duì)于工程實(shí)踐能力的內(nèi)涵卻沒有說明。教材編寫組在深入領(lǐng)會(huì)國家課程標(biāo)準(zhǔn)的精神基礎(chǔ)上，經(jīng)過查閱文獻(xiàn)和研究討論，分別構(gòu)建了小學(xué)生科學(xué)探究能力和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的體系，從而為確立各學(xué)段的能力培養(yǎng)重點(diǎn)提供了理論依據(jù)。

在如何對(duì)待知識(shí)的問題上，我們認(rèn)為，知識(shí)是學(xué)生認(rèn)識(shí)世界的基石，也是學(xué)生科學(xué)能力發(fā)展的載體，理應(yīng)在科學(xué)課程中占有一席之地。但知識(shí)不應(yīng)被孤立地呈現(xiàn)給學(xué)生，更不應(yīng)為知識(shí)而知識(shí)，教材應(yīng)該圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)所列的主要概念，精心選擇那些有助于概念理解的科學(xué)事實(shí)，構(gòu)成一個(gè)通向概念理解的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。教材還應(yīng)該聯(lián)系學(xué)生生活，巧妙選擇那些可以遷移應(yīng)用的知識(shí)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)問題解決式的學(xué)習(xí)情境。在呈現(xiàn)知識(shí)時(shí)，應(yīng)將其和能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合，和學(xué)生的活動(dòng)緊密結(jié)合，才能將其變成學(xué)生活生生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，而不是書本上刻板的教條。

教材的編寫應(yīng)與上述能力觀、知識(shí)觀相適應(yīng)。既要將能力的訓(xùn)練顯性化、體系化，又要抓住每個(gè)細(xì)小之處、細(xì)微環(huán)節(jié)滲透對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)。既要遵從知識(shí)的邏輯，體現(xiàn)知識(shí)與知識(shí)的聯(lián)系，又要考慮學(xué)生心理的邏輯、生活的邏輯，兼顧知識(shí)中心、學(xué)生中心、社會(huì)中心三種課程組織方式。

來自一線課堂的實(shí)踐研究與實(shí)證依據(jù)

多方面的實(shí)證研究為本教材的編寫提供了證據(jù)支持。除了國外的多項(xiàng)科學(xué)課程的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究，國內(nèi)在近十幾年里也開展了大量的探究式科學(xué)教育實(shí)踐研究，如韋鈺院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)將法國“動(dòng)手做”項(xiàng)目在國內(nèi)進(jìn)行了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究，本教材主編也在國內(nèi)對(duì)美國的STC、FOSS課程進(jìn)行了本土化的實(shí)驗(yàn)研究。這些研究一方面證實(shí)了探究式科學(xué)教育在國內(nèi)小學(xué)開展的可行性，另一方面也反饋了大量有價(jià)值的信息，啟示我們進(jìn)一步思考，如何在中國的文化背景下，因地制宜地開展科學(xué)教育。

一、二年級(jí)的教材此次為新編，為了保證其在教學(xué)實(shí)踐中的可行性，編寫組對(duì)教材初稿的所有單元都進(jìn)行了小范圍的課程實(shí)驗(yàn)。編寫組邀請(qǐng)每位執(zhí)教者針對(duì)每個(gè)活動(dòng)內(nèi)容與單元目標(biāo)的吻合度、每課的各個(gè)活動(dòng)之間的連貫性、活動(dòng)所需物質(zhì)材料的易取性、活動(dòng)開展的方便性、活動(dòng)時(shí)間的合理性，以及教材文字表述的可理解性等提供反饋意見。此外，編寫組還通過課堂觀察和問卷的方式了解教學(xué)的實(shí)際效果，包括學(xué)生的興趣表現(xiàn)、概念理解、能力發(fā)展等方面。在課程實(shí)驗(yàn)之后，編寫組根據(jù)反饋信息對(duì)教材初稿進(jìn)行修改。很多課都經(jīng)歷了多次試教、多次修改，修改最多的“水”單元前后一共改了28稿。由此可見，教育實(shí)踐的反饋為教材編寫提供了實(shí)證支持，是教材編寫的重要依據(jù)。