新編蘇教版《科學》教材中專項學習的定位與解讀

馮 凌

為順應《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱課標）的變化，新編蘇教版《科學》教材（以下簡稱新編教材）在每冊的最后增設了專項學習板塊，該板塊以“項目活動”為主要內容，以探究、設計為主要學習方式。全套教材共有12個專項學習板塊，上冊均為指向工程實踐的“像工程師那樣……”，下冊均為指向科學探究的“像科學家那樣……”，兩大板塊既有共性又各有側重。

一、增設專項學習的目的

科學學習不僅包括科學知識的學習，還包括科學方法與技能的學習。在小學科學課程中，存在著科學探究與工程實踐這兩類既相互聯系又相互區別的活動。鑒于此，我們有必要區分這兩類活動，并分別為其建立能力訓練體系。

就科學探究而言，小學科學課程的總目標是培養學生的科學素養，并為他們成為合格公民和終身發展奠定良好的基礎。這就意味著科學課程不能只教給學生科學知識，更要讓他們知道科學是什么，科學家是如何研究科學的，兒童如何學著科學家的樣子進行科學研究。

就工程實踐而言，課標的變化之一是增加了技術與工程領域。從本體論視角看，工程是具有一定規模的人工物品；從認識論角度看，工程是包括策劃、設計和實施等在內的整個建構過程；從方法論視角看，工程是籌劃的方法，而非邏輯的方法。學生的工程思維、工程方法有必要進行專門的培養。

科學知識和科學方法是一個整體，科學方法的學習，離不開科學知識的學習。但如果將科學方法的學習完全滲透在科學知識的學習中，則科學方法的學習有可能受到削弱。采用某種系統的、顯性化的方法進行科學方法教育，對于小學生掌握基本的科學方法乃至理解科學的本質十分重要。因此新編教材在每一冊都設計了“專項學習”板塊，以期讓學生有機會經歷一次豐富而完整的科學或工程活動過程，并接受專門的、整體的科學探究與工程實踐能力訓練。

二、專項學習的特色：螺旋上升、各有側重

專項學習的能力訓練都遵循螺旋上升式的設計思路，這種螺旋式的設計思路具體表現在活動步驟、指導要點和拓展閱讀三個方面。

1.活動步驟螺旋展開。

關于工程實踐，課標只寫了四個步驟：明確問題、確定方案、設計制作、改進完善。我們覺得這不夠細致，于是參考了若干國家的技術與工程教育標準和教材，加上我們自己的思考，將工程實踐細化為六個步驟：明確問題、前期研究、設計方案、制作模型、測試改進、展示交流。但這六個步驟不是一下子全部呈現，而是隨年級的上升螺旋遞增。如圖1，在低年段，僅用問題、設計、展示這三個步驟來引領學生開展工程實踐活動；到中高年段，這三個步驟逐步擴展為完整的六個步驟。

（圖1）

而專項學習中的科學探究過程則細化為八個步驟，且基本遵循課標要求：提出問題、作出假設、查閱文獻、設計方案、搜集證據、處理信息、得出結論、分享交流。這八個步驟同樣具有螺旋上升的特點。在低年段主要是提出問題、尋找問題、分享交流這三個步驟；進入中年段以后呈現的是七個步驟：提出問題、作出假設、設計方案、搜集證據、處理信息、得出結論、分享交流；進入高年段后，又增加了查閱文獻步驟。

2.指導要點螺旋上升。

每個年級活動步驟的指導重點和深度不同，這同樣體現著專項學習螺旋上升的特點。以3～6 年級的工程實踐活動指導要點為例（見文末表1），從表格橫向來看，每個年級的重點指導步驟是不同的；從表格縱向來看，每個步驟都至少指導了兩次，有些步驟甚至指導了三次。以“前期研究”環節為例，四年級的指導僅僅在于初步了解前期研究的各種方法——羅列問題、查閱、詢問等；五年級的指導重點是如何通過探究實驗來獲取前期研究的重要信息；六年級的指導重點是如何通過檢索的方法來進行前期研究。指導的重點是根據難易程度來安排的。

科學探究的具體指導要點也同樣能體現專項學習螺旋上升的特點。如文末表2，“提出問題”一列中，三到六年級每一冊教材里我們都對該步驟做了具體的指導，因為不同年級的學生提出問題的水平是不同的，所以指導方法也不同。

3.拓展閱讀（單頁）螺旋遞進。

教材中專項學習的單頁都是關于工程師或科學家的閱讀板塊，隨著年級的升高，這一內容也呈現出由局部走向整體、由粗略走向精細的螺旋遞進特點。在低年級，教材概略地介紹了某位工程師或科學家；三年級著重講解工程師、科學家的類別；四年級對工程師、科學家的共同品質進行提煉；五年級關于工程師的內容為團隊合作對完成工程項目的重要性，關于科學家的內容為科學研究成果發表的重要性；六年級側重總結工程實踐和科學探究的基本流程。

三、專項學習的教學建議

1.基于真實生活，設置復雜情境。

專項學習中的科學探究與工程實踐在呈現時，都是基于真實的生活情境來引發一個非良構的問題。這樣的問題更能鍛煉學生的科學思維與工程思維，更能培養其解決實際問題的能力。

例如：工業化大批量生產的肥皂或多或少會含有不利于人體健康的添加劑，因此許多號稱無添加劑的手工皂便應運而生。新編教材三年級上冊的工程實踐專項學習正是基于這一真實情境，引導學生提出問題：這些手工皂真的是安全無添加劑嗎？我能制作一塊具有其他功能的手工皂嗎？

提出“做一塊手工皂”的任務后，教學的重點就在于帶領學生分析任務的具體要求和標準，明確目的和需求——制作一塊無添加劑、具有滋潤美白或其他個性化功能的手工皂。學生知道目標是什么，但是各自的需求不同：除了無添加外，可以有美白功能或保濕功能等。需求不同，呈現的方案就不同：有的添加牛奶、有的添加蜂蜜，且成分的配比也不相同；而不同的設計方案導致實施方案時的路徑和方法也不同。這些“不同”正體現了我們所倡導的非良構的地圖式學習。

2.把握指導要點，樹立全局意識。

教師在專項學習的實際教學中，要把握好科學探究和工程實踐每個步驟的指導要點。因為我們的目標不在于讓學生獲得某一具體的結論，而在于讓學生體驗、親歷科學探究和工程實踐的基本過程。教師要關注學生的學習過程，使科學探究的技能以及工程思維顯性化、結構化。

如圖2 所示，工程實踐活動中的每一個步驟我們都提煉出了一些核心詞匯，這可以幫助教師理解該步驟，如在“明確問題”中，需要強調任務需求，并對任務進行具體分析；“模型制作”中，要指導學生區分小樣、原型、模型等。指導的深入程度將直接影響學生能否完成任務。

圖2 工程實踐活動步驟的指導要點

仍以制作手工皂為例，（1）明確問題：制作一塊添加劑少、具有美白功能或其他個性功能的手工皂。（2）前期研究：讓學生搜索手工皂工藝、皂基等關鍵詞并查閱資料或閱讀相關書籍，通過皂基去污能力實驗、皂基融化實驗等獲得信息。（3）設計方案：設計方案的一個重要方法是頭腦風暴法，學生在組內充分自由地發表意見，然后根據任務需求選出最佳方案?？梢杂脠D示、表格的方式來呈現手工皂的設計方案，而在這個任務中，表格能更清晰地體現添加的成分及配比。（4）制作模型：按照設計圖紙制作符合方案的手工皂原型，并用于后面的測試環節。（5）測試改進：通過看、聞、摸等多種方式對保濕程度、香味、硬度等進行測試，用pH 試紙來測試酸堿性，然后再有針對性地進行改進并反復測試改進后的手工皂能否滿足任務需求。（6）展示交流：指導學生學會用PPT 等對完成任務的全過程進行展示、交流。其中，明確問題、設計方案、測試改進這三個環節要重點指導。

教師在指導過程中還應樹立全局意識，整體把握6 個年級的工程實踐活動，從而明確指導要點的深度變化。以“設計方案”為例，三年級已經是第三次進行指導了，可引入了頭腦風暴法來收集想法，并強調用畫圖表的方式來呈現手工皂設計方案中的成分及配比；在此之前，低年級的要求僅為畫出自己的想法。

3.優化迭代循環，充分經歷全程。

專項學習和其他主題單元學習的不同之處還在于，我們更加強調在每一次的任務中給予學生充足的時間用以產品的迭代循環。

如圖2 中的工程實踐活動步驟，這六個步驟不是簡單的流線型結構，中間“設計方案、模型制作、測試改進”的環節就是迭代、循環的環節，當模型的測試結果與任務需求不一致時，學生需要重新設計方案、重新制作模型并再次測試，直到最終做出符合任務需求的作品才能進行下一步的展示交流。

雖然每個年級的指導重點不同，但每個年級每一次的專項活動都要充分經歷全過程。因為學生在反復迭代的過程中才會產生更優的方案。如此到了六年級，學生才能像一個真正的工程師一樣，獨立完成一份完整的工作報告書（包含任務、前期研究、設計與制作、測試方法與測試結果、改進方案與再次測試結果）。

總之，專項學習是新編教材的特色之一，我們希望這6 個年級的專項學習能真正提升兒童工程實踐和科學探究的能力和思維。未來可期，我們共同努力！

表1 工程實踐活動指導要點（3～6 年級）

表2 科學探究活動指導要點（3～6 年級）