国际小学科学课程内容：成就与问题

潘洪建

(扬州大学教育科学学院，江苏扬州 200025)

进入21世纪以来，国际小学科学教育改革进程加快，众多国家修订了科学课程标准，对科学课程内容标准进行新的表述。比较诸国小学科学课程内容标准，可以揭示小学科学课程内容的一些共同特征，检讨其中存在的问题。

一、课程内容设计在知识、社会、学生上有所侧重

(一)主要成就

一般地讲，课程内容的设计要考虑学科知识、社会发展、学生经验，科学课程内容设计亦需要兼顾学科知识、社会生活与学生经验，但不同国家基于不同的背景与教育理念，科学课程内容设计侧重点(主题类型)存在明显差异。

根据学科知识主题进行内容设计。有的国家主要按照学科知识进行科学课程内容的统整。如美国2013年颁布《下一代科学标准》(Next Generation Science Standards,简称NGSS)描述了13个学科核心观念，其中小学涉及12个，它们是：物质的结构与性质，力和相互作用，能量，波和电磁辐射，结构、功能和信息加工，生命系统中的相互依存关系，自然选择和适应，空间系统，地球系统，天气和气候，人类的影响，工程设计。英国2012年颁布《英国国家课程框架:关键学段1—4草案(以下简称《课程框架》)，以关键阶段为单位，提出了每个关键阶段的学科内容，具体内容包括：科学探究、生命过程和生物世界、物质及物质性质、物理过程、学习的广度(相关学科间的联系、健康安全和交流的知识)。日本2017年《小学学习指导要领》中的理科四个年级共设置31个主题，72个知识点，内容广泛。俄罗斯内容主题以生物学、物理、化学、卫生等学科知识为主，强调基础科学知识的学习。加拿大按照学习内容设置各个领域的主题，澳大利亚内容主题按照学科知识与技能设计，韩国以知识主题为主，新加坡内容主题以科学知识与技术为主，南非以核心知识和概念统领课程内容。

根据社会生活主题进行内容设计。有的国家主要按照社会生活生产主题进行科学课程内容的统整。如德国小学科学课程内容的组织以社会生活、儿童环境为中心，德国北莱茵—威斯特法伦州2008年《自然与科学常识课程教学计划》内容包括5个领域：自然和生命，技术和工作世界，空间、环境和活动，人和集体，时间和文化。法国根据科学知识和技术的社会、生产、生活中的运用范围设置内容主题，[1］2018年《科学与技术：第三周期方案》将科学的重要问题同当代社会的关键问题联系起来，明确了本阶段的四个主题：(1)物质、运动、能量、信息；(2)生命的多样性及其作用；(3)技术对象、制作及其功能；(4)地球、生命。印度学习主题生活化，科学课程内容包括自然现象、空气、动物、植物、人与环境、物体的运动状态、物体的分类、水与环境、材料。[2］埃及根据任务导向，列举活动主题；巴西以知识主题组织课程内容，并定位于不同的社会实践；厄瓜多尔以知识运用主题为主，强调学习内容对社会生活的实际意义。(表1)

表1 各国小学科学课程内容主题

根据学生经验主题进行内容设计。有的国家主要依据学生的经验进行科学课程内统整。如芬兰2014年《国家基础教育核心课程课程》小学科学课程内容的组织以生活主题为主，如《环境与自然研究》课程的主要内容有生物、个体周围环境与家乡、人类居住的世界、自然现象、周围的物质与材料、个体成长与健康问题、安全问题等，通过这些主题加强课程内容与学生经验、生活的联系。

(二)问题讨论

从国家来看，发达国家除了德国、法国、芬兰，小学科学课程内容主题以学科知识为主。即根据科学知识概念、原理进行课程内容的组织与设计，课程内容呈现主要是科学中的知识、观念，让学生掌握科学知识与概念，促进对科学知识与概念的理解。正如有研究者指出的那样，“科学基础知识是学生科学学习的‘底线’，没有足够科学知识的建构、内化，没有深入科学知识的理解、体悟，发展科学能力与提高科学素养都无从谈起”。[3］发展中国家小学科学课程内容主题大多以科学知识的社会运用为主，组织课程内容。科学课程内容不是关注科学知识本身，不是强调科学概念的深刻理解和系统掌握，而是关注科学知识在社会生活中的运用，在科学知识的运用过程中获得对科学知识的理解。

上述差异可能与社会经济发展、科技发展密切相关。发达国家关注科学知识本身的学习，科学课程的内容一般偏深、偏难，如美国、英国等国科学课程内容的深度普遍较高，而发展中国家更多地关注科学知识在社会生产与生活中的实际运用，强调科学知识的运用价值，从知识的运用来学习与理解科学知识，因而课程内容的广度有余，而深度不足。当然，有的国家如埃及既规定、描述知识的具体内容，又鼓励开展科学调查活动，试图将科学知识本身的学习与科学知识的实际运用结合起来。

如何处理科学内容本身的学习、理解与科学知识的运用、实践，是未来小学科学课程内容设计需要处理的问题。杜威在讨论教材内容选择时认为，教材要兼顾成人和儿童两个方面，“否则以成人的知识，由外面附加上去，不是儿童经验的一部分，所以要能得法。 所教的科目，要能与儿童的经验融贯一起”，同时，“学校所有各科，就它们的起源上看，总有社会的背景，都是应社会的要求生出来的。 所以教材如不以社会为背景，那么科目的组织结构，都是单独的、 孤立的，与社会不能发生关系”。 因此他主张：“教材万不可与社会背景分离，必须相互联络，使儿童于社会实际上了解教材的用处。”[4］同样，小学科学课程内容的选择与组织需要把科学知识本身的学习与儿童经验、社会生活有机地联系起来。

二、课程内容的维度与领域设计较合理，重视科学实践

(一)基本成就

科学课程内容可以划分为不同的维度，并在不同的领域、学科、主题水平上加以展开。就其维度与领域而言，2012年美国发布《K-12科学教育框架：实践、横切概念和核心思想》将课程内容分为三个维度四个领域。三个维度为：科学与工程实践、学科核心观念、横切概念；四大学科领域为物质科学、生命科学、地球与空间科学及工程技术与科学应用。[5］英国课程内容包括两个维度：科学探究、科学理解，其中科学理解包括四个领域：生命过程和生物世界、物质及物质性质、物理过程、学习的广度。德国课程内容包括五个领域：自然和生命，技术和工作世界，空间、环境和活动，人和集体，时间和文化。法国课程内容涵盖四个领域：材料、运动、能源、信息；生命多样性及其作用；材料和技术对象；地球环境中的生物。芬兰根据与生活实际相关的主题重组课程内容，课程内容分为六大领域。日本小学科学课程内容分为“物质·能量”和“生命·地球”两大领域。俄罗斯在“人与自然”主题中，内容主要关注物质世界与生命世界，以及人类与自然的相互关系问题。加拿大安大略省2007年1—8年级《科学与技术》课程将科学课程内容分为四个系列：生命系统、结构和机制、物质和能量、地球和空间系统。澳大利亚2012年《澳大利亚课程：科学》规定了科学课程相互关联的内容基准：理解科学、人类科学史、探究技能科学。科学理解包括的领域为生物、化学、地球和空间科学、物理。新加坡2014年《小学科学教学大纲》描述的课程内容领域包括多样性、循环、系统、相互作用、能量。韩国2007年发布的《韩国：科学课程》规定了小学科学课程的内容领域，包括运动、能源、材料、生命、地球和空间。印度2016年颁发《1-5年级小学课程》，其中，科学内容标准围绕以下主题进行组织：食物、材料、生活世界、生物和人、工作原理、自然现象、自然资源。南非2011年《R-6年级自然科学课程与评估政策声明》指出，自然科学的学习包括3个主要内容领域或知识链：生活与生存，能量与变化，星球、地球和其他。巴西2016年《国家课程共同基础》规定自然科学领域包括四个形成轴：知识概念；自然科学知识的社会、文化和历史背景；自然科学的过程和研究实践；自然科学中使用的语言，分为物质和能量、生命和进化、地球和宇宙三个主题单元。[6］厄瓜多尔2016 年发布的《自然科学》规定自然科学由四个模块构成，包括生物和环境、人体与健康、物质和能量、地球和宇宙和行动中的科学。(表2)

表2 各国小学科学课程内容的维度与领域

将科学实践作为课程内容，如美国的“科学与工程实践”，英国的“科学工作”，澳大利亚的探究技能科学，新加坡、韩国的科学调查，厄瓜多尔的“行动中的科学”，巴西的自然科学的过程与研究实践。一些国家将科学探究实践作为课程内容，如美国、英国、澳大利亚等，更多国家将科学探究实践渗透在科学课程内容之中，与具体的科学知识技能一起加以实施。当然，“独立式”与“渗透式”两种方式各存利弊，亦可并用，使用时可以有所侧重。

(二)问题讨论

课程内容维度方面，大多国家科学课程内容包括科学概念与科学探究，既注重科学知识的学习，又关注科学研究的过程技能与方法。有的国家科学课程内容维度颇为独特，如澳大利亚将科学课程内容维度划分为理解科学、人类科学史、探究技能科学。巴西将科学课程内容维度划分为：知识概念；自然科学知识的社会、文化和历史背景；自然科学的过程和研究实践；自然科学中使用的语言。澳大利亚的“人类科学史”通过科学史的介绍与回顾，让儿童理解科学知识及其运用，培养科学情感与态度，不失为一种积极的探索。巴西的“自然科学知识的社会、文化和历史背景”维度与澳大利亚有异曲同工之妙。巴西的“自然科学中使用的语言”颇为独特，试图通过科学语言、科学表达的学习，对儿童进行科学思维及其表达的训练，可谓匠心独运。

在内容领域方面，大多数国家的科学课程内容涉及生命科学、物质科学、地球和宇宙科学，尽管一些国家(如英国、新加坡、俄罗斯等)的课程标准中没有专门的地球与宇宙领域，但该部分内容包含在其他领域(如“水”“能量”)之中。每个领域中具体知识标准差异较大，有的表述具体明确，有的则较为笼统，不对具体知识点进行明确规定。

在科学探究方面，大多数国家特别强调科学探究，如美国除了科学知识(认知、理解)的维度，增加了科学与工程实践的维度，不仅仅教授探究的方法，更加强调真实的科学与工程实践问题的解决。英国设置“科学地工作”，澳大利亚的“自然探究技能”，韩国的“调查活动”，新加坡的“关键探究问题”，印度倡导“动手实践”，厄瓜多尔设置“行动中的科学”，显示了对科学探究实践的共同关注。这些领域及其规定，各具特色，体现出一定的国别差异。

关注科学探究已成为世界科学教育的共同趋势，需要讨论的是，是否将科学探究列为独立的领域或主题？一些国家将科学过程、科学探究、科学实践作为课程内容维度，如美国、英国、澳大利亚、巴西等，但比较研究显示，更多国家没有明确地将科学过程、科学探究、科学实践列入课程内容领域，即学生需要进行探究学习，但不是课程规定的知识内容，科学探究不是必须掌握的内容，只是潜移默化的经历与体验。我国2001年发布的《义务教育科学(3-6年级)课程标准(实验)》明确地将“科学探究”列入课程内容领域(科学探究、情感态度价值观、物质科学、生命科学、地球和宇宙)，可算是一次大胆的探索。不过，我国2017年的《义务教育小学科学课程标准》不再把科学探究作为一个单独的学习领域了。看来，科学探究既可以作为一个单独的维度，甚至作为一个学习领域，也可以渗透在科学知识、技能的学习过程之中，如何处理二者的关系，可以选择不同的模式，但对于小学科学教育而言，潜移默化的“渗透式”可能更适合小学生的发展水平，避免小学生背诵“探究知识”。

三、课程内容纵向组织，进阶划分不同

(一)基本成就

纵向组织指教材内容的先后顺序、逻辑，表现为教材内容的历时序列，它回答与处理教材内容、素材的前后逻辑关系。纵向组织主要涉及直线组织与螺旋组织等关系，直线组织即教材内容按照一定的顺序，依次排列，较少重复；螺旋组织即教材内容在不同层次上重复，不断加深。

直线式组织为主的国家，如韩国按照年级呈现科学知识与技能，内容重复较少。新加坡3-4年级与5-6年级的学习主题及其内容均有所侧重，学习主题基本不重复，课程内容有序推进，但四年级结束后开始实施分流教学。

螺旋式组织为主的国家，如美国按照K-2、3—5、6—8、9—12年级段来组织课程内容，不同年级段提出不同的内容要求，主要内容递进设计。英国小学科学课程内容设计采取螺旋式方式加以组织，注意科学知识与方法在各个学段的递进，但有的内容采取直线式排列，如动物包括人类，三年级骨骼系统、肌肉系统，四年级消化系统，五年级循环系统。法国2018年教学大纲中第二阶段“发现世界”的课程围绕以下五个主题：(1)什么是物质; (2)认识生物世界; (3)技术对象的含义、作用、运行；(4)时间与空间; (5)世界的组成(山川、河流、景色等)。第三阶段教学大纲将科学的重要问题同当代社会的关键问题联系起来，明确了本阶段的四个主题：(1)宏观物质，运动，能量，信息；(2)生命的多样性及其作用; (3)技术对象，制作及其功能；(4)地球，生命。阶段二、三以螺旋式为主。芬兰1-2年级与3-6年级课程内容由近及远，逐步扩展，螺旋组织。日本以螺旋式排列为主，按照年级进行循环、递进。加拿大科学与技术同一主题在不同年级循环，不断拓展与加深。澳大利亚“科学探究能力”部分五项技能随着年级的提高不断提高水平与要求。印度课程内容随着年级递增，不断扩展、加深。南非课程内容分为基础阶段、中级阶段、高级阶段三个层次，层层递进。巴西课程内容递进设计，让学生随着年级的递增，逐步递进地处理科学概念与原理。三大领域，六个学年进阶设计。厄瓜多尔教学内容在小学阶段的初级和中级水平相互联系，相互衔接，形成一个连续的递进系列。(表3)

表3 各国小学科学课程内容的纵向组织学习进阶

(二)问题讨论

科学课程内容是否按照学段、学年进行设计？从学习进阶的设计看，绝大多数国家按照学生的身心发展水平特别是年级水平进行科学课程内容的设计。一些国家按照每个年级进行内容设计，如美国、日本、加拿大、澳大利亚、韩国、印度、埃及等。当然，还有一些国家的课程内容设计较为笼统，如德国缺乏年级内容的规定，仅仅罗列学习内容范围。选择按照直线式或螺旋式组织科学课程内容，大多数国家采用螺旋组织，但也有一些国家不采用螺旋式安排。俄罗斯小学四年课程内容整体规划，对教材内容编排的先后顺序、教学进度的安排不做具体规定，难以体现学习进阶的特征。埃及科学活动主题没有根据不同年级儿童的发展水平提出不同层次的活动主题及其内容要求，比较笼统。

课程内容的细化程度问题。课程内容比较细致的国家有美国、英国、日本、澳大利亚、新加坡、韩国、南非、厄瓜多尔。课程内容比较粗略的国家有德国、芬兰、俄罗斯、印度、埃及。这一差异似乎与国家的发展水平无关。

总之，小学科学课程的纵向组织方式在不同国家存在较大的国别差异。考虑到小学生以形象思维为主、经验有限的实际，大多数国家按照年级段设计小学科学课程内容，规定内容学习的标准，表现出螺旋递进的特征，即小学阶段科学课程内容组织随着学生年级的递增进行扩展、深化，螺旋递进设计符合儿童认知、经验的发展规律，是一种较为合理的选择。但对于那些简单的知识内容亦可直线式组织，减少不必要的重复，提高学习效率。

四、课程内容横向组织，内容整合程度有别

(一)基本成就

横向组织即泰勒所说的“整合性”原则，它属于共时序列。横向组织既包括同一学科的横向关联(奥苏贝尔的“融合贯通”原则)，也包括不同学科、不同领域之间的横向关系(如赫尔巴特的“中心统合”)，还包括学科知识与学生经验、社会生活之间的横向联系(杜威的“相互联络”)。在科学课程领域，课程内容的横向关系主要表现为核心主题、跨学科概念，这些概念不同于一般的概念，它们跨越多个学科、多个领域，反映自然内在的联系，具有广泛的解释力与应用范围。目前，主题统整成为世界上大多数国家组织小学科学课程内容的基本方式，很少有严格按照分科的方式组织课程内容的国家。但不同国家课程内容的整合存在差异。

多数国家仅仅在维度、主题上展开。美国NGSS用13个学科核心观念统领科学课程内容，这些核心观念可分解为16个主题。不仅如此，2011年《框架》还提出7个“跨学科概念”(crosscutting concepts)，它们是：模型(模式)，因果关系，规模、比例和数量，系统和系统模型，能量与物质，结构与功能，稳定与变化。跨学科概念的提出与实施能在更大的程度上促进课程内容的高度整合。[7］英国在五项领域之下设置众多主题。德国每个领域下设置多个主题，课程内容综合性强。法国采取学习主题和基本概念，内容的综合性程度较强。芬兰根据与生活实际相关的主题重组课程内容，内容的综合化程度提高。日本两大领域(物质·能量、生命·地球)之下设31个主题，但课程内容仍按不同科学知识部类知识点进行设计，知识整合度偏低。俄罗斯两个核心主题(人与自然、人与社会)之下设置13个领域和众多主题，但内容综合度较低。加拿大四大领域统整不同主题，按照大概念组织课程内容，内容的综合性较强。澳大利亚“人类科学史”部分将科学知识、技术与社会经济、文化、环境进行整合，但“科学理解”部分的内容整合度相对较低。新加坡与加拿大类似，用五大主题概念统领课程内容。韩国四个领域之下设置内容主题，内容系统而完整，但整合度不够。印度设置年级主题与核心概念，但核心概念太多太细。不过，印度将科学定义为“一门以环境为重点的综合科学”，科学教育与环境教育融合，具有较强综合特征。埃及科学活动内容包含了较多的数学内容，科学与数学联系紧密。南非关注本土知识内容，将本土知识融于科学知识之中，实现二者的融合。巴西强调多种知识的整合。厄瓜多尔四个模块，强调课程内容的融合，关注天文学、地质学与物理学、生物学、化学和数学等学科相融合。此外，科学探究涉及多种知识的运用，亦可视为一种内容的整合途径。(表4)

表4 各国小学科学课程内容的整合度

(二)问题讨论

从内容整合的范围看，一些国家用跨学科的概念整合不同的学科领域，注重在科学教育中发展语言、计算、沟通、应用等多种能力。如美国提出七大横切概念，同时实施科学、技术、工程、数学(STEM教育)。德国将自然科学与人文社会相沟通。加拿大科学与技术采取大概念统领，实施STEM教育。但课程内容的侧重点各有不同，美国强调工程设计和实践，澳大利亚突出科学史教育，加拿大安大略省直接将科学、技术、社会和环境的联系列为基本维度。

比较研究显示，课程内容整合度较高的国家有美国、德国、法国、芬兰、加拿大、印度、巴西、厄瓜多尔。整合度较低的国家有英国、日本、俄罗斯、新加坡、韩国、埃及、南非。整合度的高低难以跟国家经济与科技发展水平建立联系，它可能更多地与不同国家课程设计的理念、主导思想密切相关，因为课程理念与设计思想是制约课程设计的内在因素。由于小学生知识经验的限制和认知水平的局限，内容整合是必要的，降低知识学习的难度，加强知识与儿童经验和社会生活的关联，有利于帮助儿童感受科学学习的意义，增强学习的兴趣，但科学知识本身是分门别类的，不同领域知识有着不同的性质与逻辑，整合并非意味着学科特性的消失，它需要以分化为基础，不可因噎废食。当然，不同年级分化与整合的侧重点有别，需要在分化与整合之间保持适度的平衡。