新編蘇教版《科學》教材的編寫理念與設計思路

【摘 要】編寫理念和設計思路是編寫教材的綱領。在編寫新編蘇教版《科學》教材的過程中，編寫組的指導思想來自對社會發展的洞察，對人的發展理論的領悟，對當代學習本質的理解和對知識價值的偏好。教師在使用教材時，要知其然更知其所以然，這樣才能更好地教好科學課。

【關鍵詞】科學教材;編寫理念;設計思路

【中圖分類號】G623.6 ?【文獻標志碼】A ?【文章編號】1005-6009（2019）65-0007-04

【作者簡介】郝京華，南京師范大學教育科學學院（南京，210097）教授，新編蘇教版《科學》教材主編。

現行的小學科學教材共有8套。教材多樣化的好處是能實現“殊途同歸”，“同歸”是指能實現國家課程標準的有關規定，“殊途”則體現為達標方式方法的不同，既包括教材組織方式的不同，也包括學生活動方式的不同，當然，各套教材在價值取向上也會各有側重。而所有的不同，都是教材編寫理念和指導思想的不同，這些指導思想可能來自編寫者對社會發展的洞察，對人的發展理論的領悟，還可能來自對當代學習本質的理解或對知識價值的偏好。為了使課程的五個臺階——理想的課程、正式的課程、領悟的課程、運作的課程、經驗的課程能盡可能地扁平化，即從最初編寫者的理想到最終在學生身上的落實盡可能地保持內在的一致性，編寫者有必要將教材的編寫理念及落實理念的思路清晰地加以闡述。

一、對社會發展的洞察及應對

有專家指出：“在21世紀的開端，從幼兒園到12年級學校教育、高等教育以及在校外環境中的教育活動，都是在一系列不斷變化著的社會力量和社會趨勢中運行的。因此，在課程規劃當中，社會力量是特別需要認真考慮的一個方面?！盵1]教材編寫組高度認同這一觀點，我們對國際科學課程的發展脈絡進行了梳理，并對影響其發展的社會因素做了分析，重點放在21世紀的社會變化及其對科學課程目標的影響方面。我們從文獻研究中發現，科學課程的目標是在不斷變化的。從早先傳遞實用性、事實性的科學知識，到20世紀中葉倡導要教概念性的科學知識和科學方法，再到20世紀下半葉要培養學生的科學素養，科學課程的目標在不斷加碼。作為“復數”的科學素養，不僅包含了更多的方面——除了科學知識、科學方法，又增添了科學興趣、科學精神等，還反映出重心下移的傾向——從僅僅關注少數科學家的培養到關注普通人科學素養的培養，這是對社會職場預期變化的回應。21世紀伊始，科技迅猛發展的態勢及其對社會各方面產生的沖擊，為尚未達成一致的有關科學素養內涵及外延界定的討論再一次增添了新的干擾因素，創新能力、批判性思維能力、合作能力、解決問題的能力、學習能力等成為公認的21世紀人才必備的關鍵能力與品質?？茖W素養隨之強化了科學思維、運用知識解決真實情境中的復雜問題等要素。此外，主張用內涵更為寬泛的科技素養、STEM素養取代科學素養也不再是少數人的建議。美國2013年頒布的《新一代科學教育標準》將原來的科學探究改為“科學與工程實踐”，我國2017年頒布的《義務教育小學科學課程標準》增加的技術與工程板塊等就是例證。

新編蘇教版《科學》教材（以下簡稱新編教材）的編寫者深諳這一變化，并在此基礎上形成了以下共識：（1）對普通人來說，解決真實世界中問題的概率要比探究事物真相的概率大得多，且未來社會變化的不確定性，也需要普通人具有靈活應對的智慧。因此，科學課程重視培養學生問題解決能力、思維能力的價值取向是順應時代發展要求的。（2）對大多數學生而言，學習科學探究不是為了當科學家，而是為了掌握認識自然事物的方法和養成實事求是的科學精神;學習工程實踐，也不是為了當工程師，而是為了培養一種系統地、創造性地解決問題的思維習慣。（3）科學探究與工程實踐看似有不少相似之處，如都要運用科學、數學知識，都要做實驗，都要分析數據……但兩者還是有很大區別的，不可混為一談，教學上更不可互相取代。

新編教材用如下設計思路來落實上述理念：（1）從原本單一強調科學探究變為強調科學探究與工程實踐并重。（2）將科學探究和工程實踐作為專項學習，從一年級至六年級螺旋上升地加以指導。（3）從內涵、目的、過程、思維技能、問題類型等方面對科學探究與工程實踐加以區分。（4）增加STEM項目學習單元，以增加兒童綜合運用所學知識自主解決真實情境問題的機會。

科學探究與工程實踐專項學習的具體設計已經在本專題中有專文論及，本文不再贅述。這里僅就（3）（4）兩點做若干說明。

從內涵上講，科學探究是指科學家研究自然的各種方法和根據他們所收集到的證據提出解釋的過程;工程則是運用數學、科學和技術領域的概念來系統解決復雜問題的過程。從過程來看，科學探究的基本過程是“提出問題—制訂相關研究計劃—運用恰當工具和技術收集資料—整理分析資料—用觀察到的證據和科學知識構建解釋—與他人交流研究過程、觀察的結果和解釋”。工程設計的流程則大體包括：確定需求、前期研究、確定設計方案（即提出設想、局限性評估和權衡利弊）、制作小樣并進行評估、檢查改進或重新設計、交流設計成果?？茖W探究涉及的思考技能主要有發覺與描述自然現象因果關系的技能、覺察產生和敘述另有假說和理論的技能、產生邏輯預測的技能、計劃和實施控制實驗測試假說的技能等;工程涉及的思考技能則和系統思維、決策思維、設計思維、評價思維等有關?？茖W探究的問題類型大多為是什么？怎么樣？為什么？工程實踐的問題類型則是做什么？怎么做更好？

對科學探究與工程實踐進行區分是新編教材的亮點，從某種角度講，也是一種超越。

面對當前的STEM熱，編寫組也有自己的思考。我們認為STEM是一種較好的綜合課程組織形式，它以工程設計為基石，學生用科學、技術、數學各個領域的知識來自主解決真實世界中有意義的問題。它不僅為學生提供了融入真實情境的體驗，提升了學習的意義性和趣味性，還可以加深學生對所學概念的理解，更重要的是它還可以為高階思維的養成提供機會。但我們對其可能犧牲知識學習系統性的局限性要保持一定的警惕。教材編寫組沒有把這種組織方式用于所有的單元，而是在教材版面極其有限的情況下，設計了兩個STEM項目學習單元，一個是造一個節能小屋，一個是做一個立體小菜園。STEM單元不再用分課的形式呈現，而是按完整的工程設計流程逐步展開。我們想用此舉彌補以往教材為學生提供綜合運用知識解決真實情境中復雜問題機會的不足。

二、對知識價值的判斷及選擇

什么知識最有價值？這個問題的答案直接影響教材編寫者對知識內容的選擇?；卮疬@一問題需要有兩方面的學識：一是對知識分類的了解，二是對未來社會發展趨勢的把握，而后者和對社會變化洞察的答案是一脈相承的。知識分類有不同的方法。早先，有布魯姆的三維目標分類，后來有加涅的五種學習類型分類。這些理論不僅對知識的分類有啟示，更對教學活動的設計有啟示，它告訴我們，不同類型的知識要用不同的方法教。教材編寫組更愿意用哲學上的一種知識分類作為我們對什么知識最有價值的理念背景。這種分類是建立在英國哲學家吉爾伯特·賴爾兩種知識分類的基礎上的。賴爾認為，有兩種人們可以獲得的主要知識類型：“了解是什么”和“了解如何做”，“是什么”的知識包括事實、概念、原理;“如何做”的知識指的是行為能力，即技能?！笆鞘裁础钡闹R可以通過講解習得;“如何做”的知識則需要依靠實踐。哲學家邁克爾·波蘭尼補充了第三種知識類型：默會知識，哈佛大學教授戴維·珀金斯稱為“全局性理解”的知識，即能廣泛遷移的知識，遷移范圍之廣，可能從學科到日常生活，如將生態平衡的概念用于學校生態、科技生態等。這些知識分類影響著編寫組對于知識的選擇。

在“是什么”的知識方面，新編教材看重的是概念性知識，我們從不排斥事實性的知識，但我們認為，事實性知識要為大概念的形成服務，對事實性知識要有所選擇，要選擇有典型意義的事實知識;典型意義的事實知識，也不能事無巨細，要削枝強干。為了避免教師把精力花在不必要的細節上，新編教材很少將一些不必要知道和記憶的名稱標注在教材上。所有的活動設計都要有利于大概念的形成，即要“以小見大”。

在“如何做”的知識方面，新編教材十分重視科學思維技能的授受?？茖W思維技能是思維技能的學科化，我們認可戴維·珀金斯的觀點：21世紀課堂教學改革的最大亮點是學科思維。關于科學思維本專題亦有專文介紹。

在默會知識方面，目前的舉措主要有兩點：（1）加強科學認識論方面的知識，即什么是科學，科學如何看待世界，科學與社會、技術的關系等。這直接催生了新編教材一年級上冊與眾不同的四個單元，即：走進科學、用感官觀察、用大腦思考、用雙手創造。（2）加強認知策略的教育。我們認為，一些有普世價值的認知策略可以促進知識的遷移。如圖形表征策略、問題解決策略、找相似點策略等，這一理念促使教材大量使用氣泡圖、維恩圖、思維導圖。今后，我們擬以我國學者張光鑒的相似論為指導，通過讓學生學會找相似點（或過程相似、或結構相似、或原理相似），來實現知識的廣泛遷移。

三、對發展理論的領悟及落實

人的發展理論為課程設計者提供了學習者年齡特征和個體差異等方面的知識，對我國課程設計者影響較大的是學習者的年齡特征理論。在年齡特征理論上又有兩種理論，一種是皮亞杰的理論，該理論將兒童的發展分為四個階段——感覺運動階段（0 ～ 2歲）、前運算階段（2 ～ 7歲）、具體運算階段（7 ～ 11歲）、形式運算階段（11歲以上），每一階段都以思維方式的質的不同為特征。如前運算階段的兒童，思維缺乏邏輯性;而具體運算階段的兒童思維漸趨邏輯性，但尚不具備概括性。另一種是維果斯基的社會文化理論，該理論對皮亞杰理論的質疑是這些年齡特征是如何形成的。它的基本觀點是在特定的教育教學情境中會形成特定的年齡特征，這意味著改變了的教育教學情境可以形成不同的年齡特征，這一觀念促成了發展性教學流派的誕生。該流派相信，走在發展前面的教學才是好的教學，教學應該引領學生發展，而不是跟在發展的后面。在教學如何引領學生發展方面，維果斯基提出了一個十分重要的概念——最近發展區。新編教材在人的發展理念上傾心于發展性教學理論。

落實發展性教學理念的舉措是通過為兒童選擇有一定難度的學習任務，促進他們的認知發展。編寫組將此舉戲稱為“燒腦”。只要有可能，就一定提供這樣的機會。機會有時是分散的，有時是集中的。例如：在教如何測量雨量時，我們不光教學生做雨量器的技能，還會問學生這樣的燒腦問題：為什么用高度來表示雨量？再如，在讓學生測不同環境中的溫度后，我們會問：為什么全世界的百葉箱都要統一安放在草地上且離地1.5米？集中燒腦的機會是通過設計非良構問題來實現的。所謂非良構問題是尚無現成答案的問題，探究的結果和探究的路徑都不清晰，如：某種長青植物落葉的規律是怎樣的？某種低等動物記憶（條件反射）形成的時間有多久？而作為集中教授科學探究和工程實踐步驟及過程技能的專項學習，則提供了更多、更完整的燒腦機會。

四、對學習理論的理解與融通

對課程規劃者而言，理解人類，尤其是兒童是如何學習的是極其重要的，盡管到目前為止，專家對這一問題的答案還很不一致。我們可以粗略地將學習理論分為兩大流派——行為主義和認知主義，每一流派中又有很多分支。課程設計者至少應該了解每一個大的流派的主要觀點，然后選擇對自己設計教學活動有啟發的部分，而不必旗幟鮮明地選邊站。坦率地說，新編教材是傾向于認知主義的，認知主義學習理論的重心在于習得新知識和運用新技能時的心理過程。對我們影響較大的是其中的建構主義學習理論。建構主義學習理論的基本觀點是學生是通過積極建構的過程來發展新知的。學習者不是消極地接受或復制課本里的知識，相反，他們積極運用已有的知識經驗，并盡量使新知識變得有意義。以建構為導向的課程設計有以下特征：（1）重視學生已有的知識經驗，無論是對新知識建構有利還是有礙。（2）建構知識意義的主體是學生，為了讓學生能積極地建構，課程設計者要設計各種活動，以便使學生有機會與環境互動，建構或修正自己的認知結構。（3）教材或教師的任務不僅僅是呈現信息，還要為學生的知識建構提供必要的支撐，即提供知識建構的“腳手架”。（4）盡可能地讓習得的知識網絡化，而非獲得零散的知識。

新編教材每一課都設計了學習活動，這些活動大體分為這幾類：

科學探究活動。探究活動按年段螺旋上升，低年級安排的多為通過直接觀察就能獲得答案的探究，如麻雀是如何走路的;中年級安排的多為通過實驗找答案的探究，如純水和鹽水蒸發快慢的比較;高年級增加了通過查找資料找答案的探究，如本地氣候是否有變暖的趨勢等。

研究性游戲。這是讓兒童在游戲中有所發現的活動。如在斜坡上滾小球、玩泥巴、我演你猜等活動都屬于研究性游戲。

模擬活動。一些涉及宏觀自然現象的知識或抽象的概念兒童很難理解，運用類比、模擬活動可以有效解決這些難題。如用手電光在天花板模擬星空，用沙盤模擬地形，用生態瓶模擬自然界的生態，用“解暗箱”模擬科學家在探究過程中遇到的意見分歧……

科學閱讀活動。新編教材的科學閱讀不僅呈現閱讀材料，還增加了對閱讀材料的信息加工活動，如在提供三篇化石資料后，提出的信息加工活動是找出上述科學假說得以成立的證據。

除了上述活動，還有教師熟悉的實地考察、養殖栽培等活動。之所以設計這么多活動，是因為我們認為，活動（經驗）是課程設計、教材編寫的有機組成部分。教師可以因地制宜地設計更合適的活動，而不可以不讓兒童活動。

再理想的課程也要接受實踐的檢驗，這里呈現的只是我們的設計理念和思路。我們期盼科學教師在教學實踐中發現問題與不足，更期盼獲得完善教材的高見。讓我們共同努力，我們相信，新編教材沒有最好，只有更好！

【參考文獻】

[1]弗雷斯塔·W.帕克，格倫·哈斯.課程規劃——當代之取向[M].謝登斌，俞紅珍，等，譯.杭州：浙江教育出版社，2004：6.