新编苏教版《科学》教材的编写理念与设计思路

【摘 要】编写理念和设计思路是编写教材的纲领。在编写新编苏教版《科学》教材的过程中，编写组的指导思想来自对社会发展的洞察，对人的发展理论的领悟，对当代学习本质的理解和对知识价值的偏好。教师在使用教材时，要知其然更知其所以然，这样才能更好地教好科学课。

【关键词】科学教材;编写理念;设计思路

【中图分类号】G623.6  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2019）65-0007-04

【作者简介】郝京华，南京师范大学教育科学学院（南京，210097）教授，新编苏教版《科学》教材主编。

现行的小学科学教材共有8套。教材多样化的好处是能实现“殊途同归”，“同归”是指能实现国家课程标准的有关规定，“殊途”则体现为达标方式方法的不同，既包括教材组织方式的不同，也包括学生活动方式的不同，当然，各套教材在价值取向上也会各有侧重。而所有的不同，都是教材编写理念和指导思想的不同，这些指导思想可能来自编写者对社会发展的洞察，对人的发展理论的领悟，还可能来自对当代学习本质的理解或对知识价值的偏好。为了使课程的五个台阶——理想的课程、正式的课程、领悟的课程、运作的课程、经验的课程能尽可能地扁平化，即从最初编写者的理想到最终在学生身上的落实尽可能地保持内在的一致性，编写者有必要将教材的编写理念及落实理念的思路清晰地加以阐述。

一、对社会发展的洞察及应对

有专家指出：“在21世纪的开端，从幼儿园到12年级学校教育、高等教育以及在校外环境中的教育活动，都是在一系列不断变化着的社会力量和社会趋势中运行的。因此，在课程规划当中，社会力量是特别需要认真考虑的一个方面。”[1]教材编写组高度认同这一观点，我们对国际科学课程的发展脉络进行了梳理，并对影响其发展的社会因素做了分析，重点放在21世纪的社会变化及其对科学课程目标的影响方面。我们从文献研究中发现，科学课程的目标是在不断变化的。从早先传递实用性、事实性的科学知识，到20世纪中叶倡导要教概念性的科学知识和科学方法，再到20世纪下半叶要培养学生的科学素养，科学课程的目标在不断加码。作为“复数”的科学素养，不仅包含了更多的方面——除了科学知识、科学方法，又增添了科学兴趣、科学精神等，还反映出重心下移的倾向——从仅仅关注少数科学家的培养到关注普通人科学素养的培养，这是对社会职场预期变化的回应。21世纪伊始，科技迅猛发展的态势及其对社会各方面产生的冲击，为尚未达成一致的有关科学素养内涵及外延界定的讨论再一次增添了新的干扰因素，创新能力、批判性思维能力、合作能力、解决问题的能力、学习能力等成为公认的21世纪人才必备的关键能力与品质。科学素养随之强化了科学思维、运用知识解决真实情境中的复杂问题等要素。此外，主张用内涵更为宽泛的科技素养、STEM素养取代科学素养也不再是少数人的建议。美国2013年颁布的《新一代科学教育标准》将原来的科学探究改为“科学与工程实践”，我国2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》增加的技术与工程板块等就是例证。

新编苏教版《科学》教材（以下简称新编教材）的编写者深谙这一变化，并在此基础上形成了以下共识：（1）对普通人来说，解决真实世界中问题的概率要比探究事物真相的概率大得多，且未来社会变化的不确定性，也需要普通人具有灵活应对的智慧。因此，科学课程重视培养学生问题解决能力、思維能力的价值取向是顺应时代发展要求的。（2）对大多数学生而言，学习科学探究不是为了当科学家，而是为了掌握认识自然事物的方法和养成实事求是的科学精神;学习工程实践，也不是为了当工程师，而是为了培养一种系统地、创造性地解决问题的思维习惯。（3）科学探究与工程实践看似有不少相似之处，如都要运用科学、数学知识，都要做实验，都要分析数据……但两者还是有很大区别的，不可混为一谈，教学上更不可互相取代。

新编教材用如下设计思路来落实上述理念：（1）从原本单一强调科学探究变为强调科学探究与工程实践并重。（2）将科学探究和工程实践作为专项学习，从一年级至六年级螺旋上升地加以指导。（3）从内涵、目的、过程、思维技能、问题类型等方面对科学探究与工程实践加以区分。（4）增加STEM项目学习单元，以增加儿童综合运用所学知识自主解决真实情境问题的机会。

科学探究与工程实践专项学习的具体设计已经在本专题中有专文论及，本文不再赘述。这里仅就（3）（4）两点做若干说明。

从内涵上讲，科学探究是指科学家研究自然的各种方法和根据他们所收集到的证据提出解释的过程;工程则是运用数学、科学和技术领域的概念来系统解决复杂问题的过程。从过程来看，科学探究的基本过程是“提出问题—制订相关研究计划—运用恰当工具和技术收集资料—整理分析资料—用观察到的证据和科学知识构建解释—与他人交流研究过程、观察的结果和解释”。工程设计的流程则大体包括：确定需求、前期研究、确定设计方案（即提出设想、局限性评估和权衡利弊）、制作小样并进行评估、检查改进或重新设计、交流设计成果。科学探究涉及的思考技能主要有发觉与描述自然现象因果关系的技能、觉察产生和叙述另有假说和理论的技能、产生逻辑预测的技能、计划和实施控制实验测试假说的技能等;工程涉及的思考技能则和系统思维、决策思维、设计思维、评价思维等有关。科学探究的问题类型大多为是什么？怎么样？为什么？工程实践的问题类型则是做什么？怎么做更好？

对科学探究与工程实践进行区分是新编教材的亮点，从某种角度讲，也是一种超越。

面对当前的STEM热，编写组也有自己的思考。我们认为STEM是一种较好的综合课程组织形式，它以工程设计为基石，学生用科学、技术、数学各个领域的知识来自主解决真实世界中有意义的问题。它不仅为学生提供了融入真实情境的体验，提升了学习的意义性和趣味性，还可以加深学生对所学概念的理解，更重要的是它还可以为高阶思维的养成提供机会。但我们对其可能牺牲知识学习系统性的局限性要保持一定的警惕。教材编写组没有把这种组织方式用于所有的单元，而是在教材版面极其有限的情况下，设计了两个STEM项目学习单元，一个是造一个节能小屋，一个是做一个立体小菜园。STEM单元不再用分课的形式呈现，而是按完整的工程设计流程逐步展开。我们想用此举弥补以往教材为学生提供综合运用知识解决真实情境中复杂问题机会的不足。

二、对知识价值的判断及选择

什么知识最有价值？这个问题的答案直接影响教材编写者对知识内容的选择。回答这一问题需要有两方面的学识：一是对知识分类的了解，二是对未来社会发展趋势的把握，而后者和对社会变化洞察的答案是一脉相承的。知识分类有不同的方法。早先，有布鲁姆的三维目标分类，后来有加涅的五种学习类型分类。这些理论不仅对知识的分类有启示，更对教学活动的设计有启示，它告诉我们，不同类型的知识要用不同的方法教。教材编写组更愿意用哲学上的一种知识分类作为我们对什么知识最有价值的理念背景。这种分类是建立在英国哲学家吉尔伯特·赖尔两种知识分类的基础上的。赖尔认为，有两种人们可以获得的主要知识类型：“了解是什么”和“了解如何做”，“是什么”的知识包括事实、概念、原理;“如何做”的知识指的是行为能力，即技能。“是什么”的知识可以通过讲解习得;“如何做”的知识则需要依靠实践。哲学家迈克尔·波兰尼补充了第三种知识类型：默会知识，哈佛大学教授戴维·珀金斯称为“全局性理解”的知识，即能广泛迁移的知识，迁移范围之广，可能从学科到日常生活，如将生态平衡的概念用于学校生态、科技生态等。这些知识分类影响着编写组对于知识的选择。

在“是什么”的知识方面，新编教材看重的是概念性知识，我们从不排斥事实性的知识，但我们认为，事实性知识要为大概念的形成服务，对事实性知识要有所选择，要选择有典型意义的事实知识;典型意义的事实知识，也不能事无巨细，要削枝强干。为了避免教师把精力花在不必要的细节上，新编教材很少将一些不必要知道和记忆的名称标注在教材上。所有的活动设计都要有利于大概念的形成，即要“以小见大”。

在“如何做”的知识方面，新编教材十分重视科学思维技能的授受。科学思维技能是思维技能的学科化，我们认可戴维·珀金斯的观点：21世纪课堂教学改革的最大亮点是学科思维。关于科学思维本专题亦有专文介绍。

在默会知识方面，目前的举措主要有两点：（1）加强科学认识论方面的知识，即什么是科学，科学如何看待世界，科学与社会、技术的关系等。这直接催生了新编教材一年级上册与众不同的四个单元，即：走进科学、用感官观察、用大脑思考、用双手创造。（2）加强认知策略的教育。我们认为，一些有普世价值的认知策略可以促进知识的迁移。如图形表征策略、问题解决策略、找相似点策略等，这一理念促使教材大量使用气泡图、维恩图、思维导图。今后，我们拟以我国学者张光鉴的相似论为指导，通过让学生学会找相似点（或过程相似、或结构相似、或原理相似），来实现知识的广泛迁移。

三、对发展理论的领悟及落实

人的发展理论为课程设计者提供了学习者年龄特征和个体差异等方面的知识，对我国课程设计者影响较大的是学习者的年龄特征理论。在年龄特征理论上又有两种理论，一种是皮亚杰的理论，该理论将儿童的发展分为四个阶段——感觉运动阶段（0 ～ 2岁）、前运算阶段（2 ～ 7岁）、具体运算阶段（7 ～ 11岁）、形式运算阶段（11岁以上），每一阶段都以思维方式的质的不同为特征。如前运算阶段的儿童，思维缺乏逻辑性;而具体运算阶段的儿童思维渐趋逻辑性，但尚不具备概括性。另一种是维果斯基的社会文化理论，该理论对皮亚杰理论的质疑是这些年龄特征是如何形成的。它的基本观点是在特定的教育教学情境中会形成特定的年龄特征，这意味着改变了的教育教学情境可以形成不同的年龄特征，这一观念促成了发展性教学流派的诞生。该流派相信，走在发展前面的教学才是好的教学，教学应该引领学生发展，而不是跟在发展的后面。在教学如何引领学生发展方面，维果斯基提出了一个十分重要的概念——最近发展区。新编教材在人的发展理念上倾心于发展性教学理论。

落实发展性教学理念的举措是通过为儿童选择有一定难度的学习任务，促进他们的认知发展。编写组将此举戏称为“烧脑”。只要有可能，就一定提供这样的机会。机会有时是分散的，有时是集中的。例如：在教如何测量雨量时，我们不光教学生做雨量器的技能，还会问学生这样的烧脑问题：为什么用高度来表示雨量？再如，在让学生测不同环境中的温度后，我们会问：为什么全世界的百叶箱都要统一安放在草地上且离地1.5米？集中烧脑的机会是通过设计非良构问题来实现的。所谓非良构问题是尚无现成答案的问题，探究的结果和探究的路径都不清晰，如：某种长青植物落叶的规律是怎样的？某种低等动物记忆（条件反射）形成的时间有多久？而作为集中教授科学探究和工程实践步骤及过程技能的专项学习，则提供了更多、更完整的烧脑机会。

四、对学习理论的理解与融通

对课程规划者而言，理解人类，尤其是儿童是如何学习的是极其重要的，尽管到目前为止，专家对这一问题的答案还很不一致。我们可以粗略地将学习理论分为两大流派——行为主义和认知主义，每一流派中又有很多分支。课程设计者至少应该了解每一个大的流派的主要观点，然后选择对自己设计教学活动有启发的部分，而不必旗帜鲜明地选边站。坦率地说，新编教材是倾向于认知主义的，认知主义学习理论的重心在于习得新知识和运用新技能时的心理过程。对我们影响较大的是其中的建构主义学习理论。建构主义学习理论的基本观点是学生是通过积极建构的过程来发展新知的。学习者不是消极地接受或复制课本里的知识，相反，他们积极运用已有的知识经验，并尽量使新知识变得有意义。以建构为导向的课程设计有以下特征：（1）重视学生已有的知识经验，无论是对新知识建构有利还是有碍。（2）建构知识意义的主体是学生，为了让学生能积极地建构，课程设计者要设计各种活动，以便使学生有机会与环境互动，建构或修正自己的认知结构。（3）教材或教师的任务不仅仅是呈现信息，还要为学生的知识建构提供必要的支撑，即提供知识建构的“脚手架”。（4）尽可能地让习得的知识网络化，而非获得零散的知识。

新编教材每一课都设计了学习活动，这些活动大体分为这几类：

科学探究活动。探究活动按年段螺旋上升，低年级安排的多为通过直接观察就能获得答案的探究，如麻雀是如何走路的;中年级安排的多为通过实验找答案的探究，如纯水和盐水蒸发快慢的比较;高年级增加了通过查找资料找答案的探究，如本地气候是否有变暖的趋势等。

研究性游戏。这是让儿童在游戏中有所发现的活动。如在斜坡上滚小球、玩泥巴、我演你猜等活动都属于研究性游戏。

模拟活动。一些涉及宏观自然现象的知识或抽象的概念儿童很难理解，运用类比、模拟活动可以有效解决这些难题。如用手电光在天花板模拟星空，用沙盘模拟地形，用生态瓶模拟自然界的生态，用“解暗箱”模拟科学家在探究过程中遇到的意见分歧……

科学阅读活动。新编教材的科学阅读不仅呈现阅读材料，还增加了对阅读材料的信息加工活动，如在提供三篇化石资料后，提出的信息加工活動是找出上述科学假说得以成立的证据。

除了上述活动，还有教师熟悉的实地考察、养殖栽培等活动。之所以设计这么多活动，是因为我们认为，活动（经验）是课程设计、教材编写的有机组成部分。教师可以因地制宜地设计更合适的活动，而不可以不让儿童活动。

再理想的课程也要接受实践的检验，这里呈现的只是我们的设计理念和思路。我们期盼科学教师在教学实践中发现问题与不足，更期盼获得完善教材的高见。让我们共同努力，我们相信，新编教材没有最好，只有更好！

【参考文献】

[1]弗雷斯塔·W.帕克，格伦·哈斯.课程规划——当代之取向[M].谢登斌，俞红珍，等，译.杭州：浙江教育出版社，2004：6.