新课标背景下小学科学教学内容重构

●张懿，陈莉，谢伯岩

最新颁布的《义务教育科学课程标准》顺应立德树人根本任务的时代需求和国际科学教育的改革趋势， 旗帜鲜明地揭示了以核心素养为导向的科学课程的应然状态， 要求科学课程要立足学生的素养发展，提炼了科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度核心素养的内涵， 要求通过小学科学中物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等领域基础科学知识的学习， 引导学生形成基本的科学观念，培养科学思维能力、科学探究与实践能力、科学态度与社会责任等，并阐述了四者间相互依存、相互蕴含、共同体现科学课程育人价值的关系。这样的改变为进一步深化科学课程改革指明了方向，对优化科学课程结构内容、强化科学学科育人功能提出了新的要求和期待。 而当前，新课标配套教材的修订工作才刚刚启动，新课标的颁布与配套教材的面世仍存在较长的时间间隔，立足于新课标的引领，一线教师对现行教材课程内容进行重构显得更加迫切。以核心素养为导向，以课程性质、课程目标、课程内容等要求为准绳进行教学内容的重构，也必将对新课标在一线教学中的应用与落实产生积极影响。

小学科学教学内容重构一般指以对相关科学观念的分析为基础，结合一定的教育理论，对某一科学观念下的某一主题（或单元）的教材内容进行二次编排，进而满足核心素养下发展学生科学观念，培养学生科学思维能力、科学探究与实践能力、科学态度与社会责任的课程目标。 本文将围绕“运动观”这一科学观念之下的“运动和力”主题教学内容（对应新课标中的学习内容 “3.1 力是改变物体运动状态的原因”）进行研究。

一、围绕科学观念建构内容体系

作为科学课程本质属性的集中体现， 科学观念在培育学生科学素养的过程中具有重要的奠基作用，是发展其他素养目标的基础[1]。 新课标在课程“总目标”中明确指出要“掌握基本的科学知识，形成初步的科学观念”[2]，这在一定程度上理清了掌握具体的科学知识与形成上位的科学观念之间的必要关系，但若想更有效地达成科学知识向科学观念的转化，还有待进一步挖掘二者间隐性的更为复杂的层级关系，形象地讲，就是要系统地建构起能实现二者间定向转化的桥梁。 对新课标“课程内容”部分进行梳理，可以发现，与“科学观念”存在明显层级关系的语词有：跨学科概念、学科核心概念（又称核心概念）、学习内容（与我们常说的科学知识表义相同），通过分析可以发现，四者间的层级关系如图1 所示，其中，各层级所包括的内容数量一般随层级的增高而减少，即一般由多个学习内容组成一个学科核心概念，多个学科核心概念指向同一科学观念。

图1 由学习内容指向科学观念的层级关系示意图

结果导向型思维决定了教学内容重构的过程相对于由学习内容指向科学观念的层级关系是逆向的。 从科学观念出发，先理解科学观念的内涵，再聚焦核心概念与跨学科概念，更便于指导学习内容的重构。

以“运动和力”主题教学内容所指向的“运动观”为例，其内涵是辩证唯物主义的自然观所阐明的“自然界处在永恒运动、变化、发展中”这一物质属性，核心是“物质是运动的”这一物质世界的存在特征[3]。其中，对物体运动的描述要以“时空观”中对物体的方位、距离等描述为基础，这就说明，“运动和力”引领下的教学内容绝非只是探究力与物体运动之间的因果关系，还涉及描述物体的运动、力的分类和作用效果等对力和运动状态本身的认识和判断， 具体层级梳理如图2 所示。

图2 “运动和力”主题教学内容体系建构

上图结构化地呈现了科学观念统领下的“运动和力”相关跨学科概念、学科核心概念、学习内容、学习要求之间的层级关系， 由结构图进行深入分析可知，本部分的“运动”是指机械运动，即指同一物体各部分之间或不同物体之间相对位置的变化， 如车辆行驶、河流奔涌、斗转星移等现象。 对运动的描述要经历利用方位判断描述、利用相对位置描述、通过测量和计算描述的学习过程， 最终用习得的方法描述机械运动的不同形式；认识接触力中的推力、拉力、摩擦力、弹力、浮力和非接触力中的引力，实质上都是为引导学生探究力与物体的运动之间的联系做铺垫；最终，施加在物体上的力导致物体运动的改变，并从不同形式的机械运动中抽象出“系统与模型”这一跨学科概念，以科学探究得出“力是改变物体运动状态的原因”，为学生运动观的构建奠定基础。

二、参照学习进阶预设教学方式

核心素养下的教学内容重构，要立足学生的发展，依据学段特征确定学段目标。学习进阶是学生在以某一观念或主题的学习中依次进阶、逐级发展的过程，与学生的认知水平和知识经验相匹配，对建立宏观内容体系中的内在层级具有指导作用。 北京师范大学郭玉英教授团队综合层级复杂度、 知识整合等认知理论，基于预设表现和实证检验提出了“经验—映射—关联—系统—整合”的契合我国学生实际的学习进阶模型[4]。 以此为指导，对新课标中“运动和力”主题教学内容的“学习要求”进行分析、分层，学习进阶的发展层级模型如表1 所示。

表1 “运动和力”主题教学内容进阶层级模型

这里需要说明的是，课标中“运动和力”主题教学内容无具体“学习要求”与整合层级相对应，但其具体理论内涵却与新课标所倡导的跨学科整合、项目式教学不谋而合，为通过综合性的内容重构引导学生以整体的视角认识世界，引导学生认知发展到更高进阶指明了方向。

不同的进阶层级对应不同的教学方式。 通过分析发现，进阶层级模型中经验、映射、关联、系统、整合与新课标强调的启发式、互动式、探究式、体验式和项目式等多种教学方式存在一定的匹配关系。 如对于“学生具有尚未相互关联的经验和零散事实”的经验层级， 教师可通过启发式教学唤醒学生的生活经验，并辅以互动式教学引发追问，通过体验式教学重演经历、 强化认知； 映射层级关注学生抽象与概括、联想与想象等基本思维方法的应用，可通过启发式、互动式相结合的方式引导学生初步建立事物具体特征与抽象术语之间的关系；关联层级、系统层级表征为“建立抽象术语与事物多个可观测特征之间的关系”“从系统层面协调多要素结构中各变量的自变与共变关系”，二者在小学科学中可以理解为识别变量与控制变量的关系，这明显同探究式教学相吻合，教学中教师要引导学生经历完整的探究过程，关注学生科学探究能力的习得，并根据需要为学生的探究提供技能指导，如在探究中需要测量力的大小前先教授使用弹簧测力计的规范；整合层级对教学内容的要求则较单一的科学概念更加上位、更加综合， 其指向跨学科观念的理解和科学观念的习得，可以项目式教学开展教学，亦可与技术与工程领域内容相整合，并适当补充科学史内容。

三、对比教材特色组织教学内容

教材（本文中取“教科书”之义）是教师教学的主要依据之一，当前，我国小学科学教材呈“一标多本”式样态，虽均以课程标准为纲要，但在组织结构与形式上存在差异。 结合新课标的要求对现有教材进行修订，并不是全盘否定或从零做起，而是基于原有教材的特色及问题，进行教学内容的改组和重构。对比教材特色与实施效果，有助于教师基于教材重组教材，聚焦与核心概念相关的“少而精”学习内容，设计相应的教学活动。

笔者通过对教科版和湘教版小学科学教材“运动和力”相关教学内容的对比发现，教科版教材在编排上重整合，一般以主题中心式组织方式进行跨领域设计，本部分内容主要涉及的“物体的运动”“运动和力”“船的历史”3 个单元都将物质科学和技术与工程两个领域进行了整合， 每单元设有7～8 课时，同主题内容编排相对集中。除上述三个单元，1～2年级的内容要求“使用前后左右、东西南北、远近等描述物体所处位置和方向”和“知道推力和拉力是常见的力，力可以使物体的形状发生改变”分别被整合到以地球与宇宙科学为主体的“我们的地球家园”单元和同领域“能量”主题下的“磁铁”单元。

湘教版教材在编排上重基础，立足教育重演论，注重探索学生认知发展规律与科技发展史之间的关联，充分关注学生的认知背景和发展规律，采用能力本位式组织方式，着重体现了对基本方法和技能等目标的分步骤、分层次落实，各单元有2～6 课时不等（2～4 课时居多），单元容量相对较小，领域界限更清晰。其中“运动”主题主要涉及“物体的位置”“推力与拉力”“运动与力”“我们的小车”“沉与浮”单元，低学段的学习目标“使用东西南北描述物体所处位置和方向”被整合到以地球与宇宙科学领域为内容的“太阳和月亮”单元。

笔者在教学实践后发现，使用教科版教材，学生科学学习的连续性、综合性落实充分且达成度较高，学生经历完整探究实践的机会较多，能有效促进学生探究实践能力、科学思维能力的发展，如在学习“浮力”时，教科版就以船的发展史为线索，专门编排了“船的研究”单元，以项目化教学囊括探究和实践这两个科学学习的主要途径，整单元7 课时紧紧围绕造船材料、内外结构、动力装置等演变过程展开探究，并引导学生在设计、制作、评价、完善等过程中体验将社会需求转化为具体工程技术问题的过程。 湘教版教材把低年段的内容要求拆分到连续多课时中的做法为基础性科学知识的学习提供了相对充足的时间， 同时也为循序渐进地引导学生扎实掌握具体的科学知识、形成科学观念奠定了较为扎实的基础，如在学习描述物体在某个时刻的位置时， 就将前后左右、东西南北、远近分别作为一课，设计了“看太阳辨方向”“它在什么方位”“它有多远”；学习推力和拉力时，将认识推力和拉力、力和形变分别作为一课，设计了“推拉游戏”“力与形变”，为学生提供了充分的体验和思考的空间；同时，科技发展史的充分引入也能为学生态度责任（尤其是其中的社会责任）的培育提供更多的文本载体。由此可以看出，两版教材在使用过程中所表现出的培育学生核心素养（科学观念、科学思维、探究实践、态度责任）的优势是有差别的。

基于以上分析，笔者借鉴两版本教材的经验成果，结合教材在实践应用中所反映出的具体问题与优势，进行了组合设计和二次编排，以期重构与课程内容体系、学习进阶理论、学生认知发展等相适切的教学内容。

图3 “运动和力”相关内容中教学内容重构坐标示意图

教学内容重构后的主要变化与改进有：第一，融不同版本的教材优势为一体，既关注基础，又重科学观念、科学思维、探究实践、态度责任的均衡、协调发展， 由湘教版的1～2年级课程和教科版的3～4年级、5～6年级课程混搭构成内容主体。 第二，按照前文构建的以科学观念为上位的内容体系，遵循“少而精”原则，聚焦学科核心概念与跨学科概念。 对内容进行删减，将“物体在斜面上运动”“运动的小车”融入其他课时，不再单独设立课时，同时，鉴于反冲力不属于课程标准要求掌握的力的类别，且对学生科学观念的形成影响不大，因此删除“用气球驱动小车”一课，将更多课时留给探究实践类内容。第三，根据各课时的主要内容特点，以学段为横坐标、进阶层级为纵坐标，绘制了教学内容坐标示意图，能直观呈现各课时内容间的进阶关系， 便于教师基于学习进阶层次理解教学内容、设计教学活动。

综上所述，围绕科学观念建构内容体系、参照学习进阶预设教学方式、对比教材特色组织教学内容是对教学内容进行重构的有效做法，也必将促进新课标在一线教学实践中的落实，但教学内容重构是一项系统工程，还有许多问题需要我们在研究和实践中逐步优化。