[2019年新]教科版三年级上册《科学》新教材解读(全册PDF).pdf

2019 年教科版小学《科学》 新教材培训研讨会资料 ·北 京· e s p h 目 录 一、 小学科学教材 (3~6 年级) 修订报告( 1 )……………………………………… 二、 相关文献( 9 )……………………………………………………………………… 三、 教科版小学科学教材内容框架 (科学知识目标)(16)………………………… 四、 3~6 年级上册各单元概述(28)…………………………………………………… 五、 教材前期试教资料(53)…………………………………………………………… e s p h 一、 小学科学教材 (3~6 年级) 修订报告 继一、 二年级教材送审之后, 根据教育部 《小学科学教材修订送审工作有关要 求的通知》, 我们对本版 3~6 年级的科学教材进行了全面修订。 通知中明确, 这次修订的目的是使教材的质量得到提升, 具体要求是加强整体 设计, 遵循儿童发展规律。 遵照这一目的和要求, 我们此次修订的重点是以课程标 准为核心, 调整现行教材的框架结构和相关内容, 提升和改进教学活动的原有设计。 一、 教材框架结构和内容的调整 (一) 调整情况 2017 年颁布的小学科学课程标准的一个重要变化, 是在内容标准部分进行了学段 划分, 突出了大概念在学生发展中的作用, 强调了学习进阶理论在设计中的地位。 我 们清醒地意识到, 虽然我们编写的教材已经采取了以概念为核心的框架结构, 但如何 将大单元的结构方式与课程标准的目标体系更完美地融合, 仍然有许多工作要做。 我们首先将现行 3~6 年级本版教材的教学目标与课程标准 4 个领域的 207 项学段 目标逐一核对, 结果显示, 两者的吻合度还是比较高的, 但也发现了与学段目标不够 吻合的部分, 例如地球与宇宙科学领域的 13. 1-3 目标现行教材是在高年段实现的, 为此我们采取了在三年级下册增设 “太阳、 地球和月球” 单元的措施。 对个别学段目 标的错位, 我们进行了单元的拆解或合并, 例如 “新的生命” 分别植入 “植物的生长 变化” 和 “动物的一生”, “温度和水的变化” 与 “溶解” 合并为 “水”, 呼吸和消化 器官的教学集中在了一个单元。 至于现行教材中存在个别超出学段目标的部分, 则做 了删除处理, 例如 “沉与浮” 单元, 不再进行浮力的比较, 而是指向工程与技术, 更 名为 “船的研究”, “我们的身体” 单元主题更明确为 “健康生活”。 经过这样的调整, 我们达到了如下效果: •将原 3~6 年级 32 个单元减少为 28 个 (3、 4 年级每册 3 个单元共计 24 学时, 5、 6 年级每册 4 个单元共计 28 学时), 降低了教材难度, 减少了课程容量。 •对大部分的主题和内容进行了原有设计的提升和改进, 使修订后的教材既具 有延续性又提高了质量。 ·1· e s p h •修订后的教材全部覆盖了课程标准18 个主要概念及下属的 207 个学段目标, 落实 了课程标准所规定的四个领域的各项要求, 同时保持了教材大单元设计的原有特色。 (二) 调整后的教材框架 物质科学生命科学地球与宇宙技术与工程 1 2 年 级 学 段 目 标 观察、 描述 常 见 物 体的基本 特 征; 辨 别生活中常见的材 料; 知道常见的力 认识周边常见的动物和 植物, 能简单描述其外 部主要特征 知道与太阳、 月球相关的一 些自然现象; 知道天气、 土 壤等对植物和人类生活的 影响 认识身边的人工世界; 了解 常见的工具, 知道简单工具 的功能和使用方法; 利用身 边可制作加工的材料和简单 工具动手完成简单的任务 单 元 设 置 我 们 周 围 的 物 体 (一下) 材料 (二上) 磁铁 (二下) 植物 (一上) 动物 (一下) 我们自己 (二下) 我们的地球家园 (二上) 比较与测量 (一上) 材料 (二上第 1、 3、 6 课) 3 4 年 级 学 段 目 标 测量、 描述 物 体 的 特征和材料的性能; 描 述 物 体 的 运 动, 认识力的 作 用; 了 解不同形式的能量 初步了解植物体和动物 体的主要组成部分, 知 道动植物的生命周期; 初步了解动物和植物都 能产生后代, 使其世代 相传; 能根据有关特征 对生物进行简单分类; 初步认识人体的主要生 命活动 知道太阳、 地球、 月球的运 动特征, 知道与它们有关的 一些自然现象是有规律的; 初步 了 解 地 球 上 的 大 气、 水、 土壤、 岩石的基本状 况; 初步认识大自然为人类 生存提供了各种自然资源和 能源, 以及大自然中的一些 自然灾害 知道人工世界是设计和制造 出来的; 意识到使用工具可 以更加精确、 便利、 快捷; 知道设计包括一系列步骤, 完成一项工程设计需要分工 与合作, 需要考虑很多因 素, 任何设计都受到一定的 条件制约 单 元 设 置 水 (三上) 空气 (三上) 物体的运动 (三下) 声音 (四上) 运动和力 (四上) 电路 (四下) 动物的一生 (三下) 植物 的 生 长 变 化 ( 四 下) 呼吸与消化 (四上) 天气 (三上) 太阳、 地球和月球 (三下) 岩石与土壤 (四下) 物体的运动 (三下第 7、 8 课) 声音 (四上第 8 课) 运动 和 力 ( 四 上 第 7、 8 课) 电路 (四下第 8 课) 5 6 年 级 学 段 目 标 初步了解常见的物 质的变化; 知 道 不 同能量之间的转换 初步认识人体的主要生 命活动和人体健康; 初 步了解动物与植物之间 的相互关系; 了解生物 的生存条件和生物的多 样性 知道太阳系及宇宙中一些星 座的基本概况, 知道昼夜交 替、 四季变化分别与地球自 转和公转有关; 初步了解地 球上一些与大气运动、 水循 环、 地壳运动有关的自然现 象的成因; 认识人类与自然 资源和能源的关系, 知道地 球是人类应当珍惜的家园 了解技术是人们改造周围环 境的方法, 是人类能力的延 伸, 工程是依据科学原理设 计和制造物品、 解决技术应 用的难题创造丰富多彩的人 工世界的一系列活动; 了解 科学技术推动着人类社会的 发展和文明进程 单 元 设 置 物质的变化 (六下) 能量 (六上) 光 (五上) 热 (五下) 健康生活 (五上) 生物与环境 (五下) 微小世界 (六下) 生物的多样性 (六下) 地球表面的变化 (五上) 环境与我们 (五下) 地球的运动 (六上) 宇宙 (六下) 光 (五上第 7 课) 热 (五下第 7 课) 计量时间 (五上) 船的研究 (五下) 工具与技术 (六上) 小小工程师 (六下) ·2· e s p h (三) 对调整后框架、 结构和内容的说明 我们编写的这套教材是按照课程标准四个方面的目标和以概念为核心的课程内容构建体系 的。 在整体的结构中突出了科学概念和科学探究的双螺旋协同发展, 科学态度和科学技术与社 会的目标作为隐性目标蕴含其中。 根据课程标准中课程设计思路明确的 “小学科学课程的设计 遵循国家的教育方针, 充分考虑小学生的年龄特点与认知规律, 反映国际科学教育的最新成果, 兼顾我国小学科学教育的实际情况” 的思想, 在这次送审的教材修订稿中, 我们继续采取了大 单元的呈现方式。 依据之一是, 基于学习科学的研究成果, 围绕大概念依据学习进阶理论编制 教材已成为越来越多国家所采取的课程建设策略。 在这其中, 用模块 (大单元) 的形式将孤立 的、 碎片化的事实性知识与科学实践活动和思维技巧联系到一起, 被证明最为有效。 因为这可 以使教学聚焦于科学与技术的核心概念, 避免肤浅地覆盖大量主题, 让学生能够有更多的时间 更深入地探索每一个思想, 获得对学习内容深入的理解。 另一个重要依据是, 根据国际科学课 程建设的这种发展趋势, 我们从 2007 年起已经在目前使用的本版教材中采取了这种方式。 为了 适应我国科学教育的现状, 我们把单元的规模 (课时数) 缩减为 6~8 课。 10 年来的教学实践证 明, 这种呈现方式已被科学教师和学生所理解和接受。 我们的具体做法是: 1. 严格按照课程标准的学段目标, 选择教学内容并界定学业水平 修订版的 3~6 年级我们一共设计了 28 个单元。 根据课程标准四大领域设置的物质科学单元 有 10 个, 生命科学单元有 7 个, 地球与宇宙科学单元有 7 个, 技术与工程单元有 4 个。 每个单 元与相应领域的学段目标对接, 同时通过聚焦、 探索和研讨板块描述了各阶段学生应该达到的 学习水平。 学习进阶理论对我们的最大启发是, 学生要经过多年连续不断地学习关于科学学科的核心 思想, 才能够发展对这些核心思想的理解, 而一个设计良好的学习进程, 一端需始于学生的前 概念和推理能力, 另一端需是对学生学习期望 (可评价的学业水平) 的准确描述, 两端之间则 需要提供合理而连续的思想脉络和实践活动。 这就决定了教材编写者必须思考, 各个年级的主 题分别应如何呈现才能够互为基础、 相互支撑。 我们意识到, 修订后的课程标准实际上已为我们描述了学习进程的两端, 我们的工作重点 应是解决中间性的设计。 我们采取的策略是, 分析学科知识对核心思想的贡献, 并在此基础上 确定这些思想所依赖的思想脉络和实践活动。 例如, 地球与宇宙科学领域, 从一年级的 “我们 的地球家园” 到三年级的 “太阳、 地球和月球”, 再到六年级的 “地球的运动” 和 “宇宙”, 逐 步扩大的是儿童认识世界的视野。 从三年级的 “水”“空气”“天气” 到四年级的 “岩石与土 壤”、 五年级的 “地球表面的变化” 及 “环境与我们”, 是从地球物质、 四个圈层相互作用的角 度引导学生理解发生在身边的自然现象, 两条线索共同帮助学生逐步建立人与自然和谐相处的 核心概念。 物质科学从一年级至六年级的编写思路是从物体、 材料进升到物质; 从常见的力到 认识力的作用, 进升到描述物体的运动; 从了解声、 光、 电等不同形式的能量进升到发现能量 的转换现象。 生命科学的编写思路是, 从观察生物的生命特征, 到了解生物的发育和繁殖, 再 进升到认识生物与环境之间的关系, 最后建立生物多样性的核心概念。 学生科学探究能力的发展是与知识的获得、 概念的构建密不可分的。 我们希望从一年级开 始, 学生就能够在观察实验获得大量事实的基础上发展科学推理和论证的能力。 借鉴美国 STC ·3· e s p h 课程的设计, 教材修订版三个年段的发展途径分别是: 一、 二年级侧重观察、 测量和确定物体 的属性; 三、 四年级深入地认识某一事物 (如空气、 水) 发现事物的变化规律 (如植物的生长 变化、 动物的一生); 五、 六年级设计并实现有控制的对比实验 (如生物与环境、 能量)。 我们 相信, 借助这一系列有序的探索活动, 能够逐步发展学生的科学探究能力。 2. 利用大单元的灵活、 包容和综合特质, 对学段内的目标进行交叉和整合 我们注意到, 课程标准中的 18 个主要概念 75 个学习内容, 分解到四个领域三个学段形成的 学段目标是比较丰富的。 例如, 三至四年级物质科学有 37 个、 生命科学有 23 个、 地球与宇宙科 学有 21 个、 技术与工程有 11 个, 需要加以组织和编排。 科学教育领域的研究也大力提倡在不同 的概念间建立联系, 以形成儿童对世界的完整认识。 正是出于这些需要, 我们利用大单元的方 式对学段目标进行了一定的排列和组合。 例如 “水” 单元, 从水是一种物质的角度整合了主要 概念 1、 2、 6 的 10 个学段目标; “环境与我们” 单元, 从建立人与自然和谐相处的角度整合了 主要概念 10、 12、 15 和 16; “微小世界” 单元进行了生命科学、 物质科学和技术与工程领域的 概念交叉; “物体的运动”“运动和力” 单元加强了物质科学和技术与工程领域内容的联系; “太阳、 地球和月球” 单元则做了地球与宇宙、 物质科学和技术与工程领域内容融合的一种尝 试。 我们相信, 这些措施将有利于学生概念的发展和建立概念间的联系, 促进他们对世界的深 入理解。 3. 根据不同学段儿童的认知特点, 采取不同的目标达成方式 技术与工程领域是修订后的课程标准新增设的一部分内容。 仔细研究标准的这一部分目标 之后, 我们决定采取的方法是在低中年段主要将学段目标融入相关单元的教学内容之中, 表现 为与主题相关的课。 例如, 二年级 “材料” 单元的第 6 课是 “做一顶帽子”, 三年级 “物体的运 动” 单元的第 7、 8 课是 “我们的 ‘过山车’ ” “测试 ‘过山车’ ”, “运动和力” 单元的第 7、 8 课是 “设计制作小车”, “声音” 单元的第 8 课是 “制作我的小乐器” 等。 到了高年段, 我们 以把技术与工程的相关内容设计成完整的一个大单元的形式为主, 让学生充分了解技术与工程 的特点与要素, 并有足够的时间进行活动体验。 另外, 五年级的技术与工程单元偏重于一个具 体问题的解决过程, 例如 “计量时间” “船的研究”。 六年级的内容更侧重于从宏观上、 整体上 了解什么是技术、 什么是工程, 以及技术与工程在推动社会发展方面所发挥的作用。 为此, 我 们设计的两个大单元是 “工具与技术” 和 “小小工程师”。 4. 与相关学科建立协同发展的关系 由于科学课程中会涉及数学等学科的相关内容, 与小学其他学科的目标进行匹配, 是我们 在教材编写时需要十分注意的。 因此, 我们要求编者在活动设计时一定要做相关的调研和确认, 以保证概念发展的一致性。 例如, “物体的运动” 单元 “描述自己所在的位置” 是建立在二年级 数学 “方向与位置” 的基础上的;“船的研究” 中船的载重量的探索活动, 是在五年级数学 “体积” 的概念建立之后; “天气” 单元二十四节气的内容和对四季植物的观察与部编小学语文 三年级的课文形成了同步; “健康生活” 单元从科学的角度解释了保护身体器官的必要性, 为道 德与法治的 “健康、 安全地生活” 目标提供了依据。 5. 让小学生了解更多的科学家, 学习像科学家那样思考 在科学教材中体现科学的本质, 一直是我们的追求。 为了增进学生对科学的理解, 我们在 ·4· e s p h 这次修订版的每一册起始都设置了 “科学家这样做” 专篇。 三至六年级的八册教材中, 根据每 一册的主要内容我们共选择了竺可桢、 童第周、 牛顿、 达尔文等八位中外科学家, 分别以适合 小学生阅读的语言介绍了他们在科学领域的主要贡献, 描述了他们进行科学研究的主要方法及 其过程。 我们相信, 这会使科学和科学家的形象在孩子们的心目中鲜活起来, 促进他们对科学 家和科学实践活动的理解。 其中, 对中国科学家群体的介绍, 更会增进他们对我国科学技术发 展的了解, 增强民族自信心和自豪感。 二、 提升和改进教学活动的原有设计 根据课程标准的要求, 小学科学教材应体现探究过程, 符合儿童的年龄特点和认知规律, 密切联系学生生活, 注意引发学生兴趣。 在修订中, 我们借鉴了国际科学教育近年来的理论研 究成果, 吸纳了教材使用过程中来自教学层面的各种信息, 根据课程标准培养科学素养的总目 标对 3~6 年级各册的活动设计做了提升和改进。 (一) 关于体现探究过程 我们注意到, 科学教育界对科学探究的认识在不断深入。 2013 年发布的美国 《新一代科学 教育标准》 (NGSS) 中已明确用 “科学实践” 的概念代替了科学探究, 这意味着我们需要更全 面和准确地体现学生在科学学习中的探索活动。 这和我们在教材使用过程中发现的问题十分吻 合。 目前我国的部分科学教师对科学探究的理解还停留在动手做的阶段, 对教材中设计的探究 活动的过程和目的还缺乏深入的认识和理解。 为此, 在这次修订中我们着重做了两个方面的 努力。 1. 增强对科学思想和观念的理解 探究是源于学生自身的认识未知世界的活动, 如果仅仅为了获得某一问题的答案, 这只是 目的的一部分, 并不是科学素养追求的更高目标。 学生在校学习科学的时间是有限的, 教材承 载的内容也是有限的。 教材中设计的探究活动需要更加有效地帮助学生发展对各个领域重大科 学思想和观念的理解, 同时渗透科学的方法和精神, 这一切如果在科学教材中能够具体化和活 动化, 就可以广泛地影响目前的教学实践。 基于这一认识, 我们在教材修订中组建了由中国科学院从事不同领域研究的青年科学家团 队, 对原教材探究内容的选择和过程设计进行了全面研究, 并在多轮讨论的基础上, 对教材活 动的原设计进行了改进和提升。 (1) 从一个个具体的现象中跳出来 从与科学家团队的讨论中, 我们深切感受到, 小学生对自然界的认识的确是从一个个的现 象开始的, 但不能停留在这些具体事物上, 需要引导他们发现与更大概念间的联系。 例如, “天气” 部分, 不是为了记录气温而记录气温, 为了观察风而观察风, 而是要有意识 地引导学生建立天气现象与空气、 水等地球物质以及太阳的联系, 认识到观察和预报天气是人 类的一项科学活动。 例如, “环境与我们” 的内容, 不能仅局限于垃圾、 节水、 节能这一类具体话题上, 要让孩 子们知道这些问题来自地球的特殊构造和人类不适当的活动, 知道环境与资源保护的重要性, 形成健康和积极的生活方式。 ·5· e s p h (2) 在不同学段和不同主题间建立起联系 科学的思想和观念对学生而言是要靠经验和认识的积累逐步完成的, 因此教材的探究过程 设计需要具有延续性和发展性, 我们有意识地做了这方面的探索。 例如, 我们在一年级上册编写了 “比较与测量” 单元, 通过重演人类对长度的认识历史, 促进学生理解长度测量的规则和工具。 而在三年级下册的 “太阳、 地球和月球” 单元, 发展为 用数方格的方法比较陆地和海洋面积的大小, 使测量的方法和视角从一维扩展到二维。 又例如, 三年级上册沿用了一年级下册 “我们周围的物体” 在比较中认识事物的方法, 而 在研究地球物质 “水” 和 “空气” 的过程中, 在比较的基础上, 又增加了猜测和证实。 这样, 从 “我们的地球家园”“天气”“太阳、 地球和月球”“地球表面的变化” 到 “环境与我们”, 既保持了探究方法上的一致又进行了逐步深入, 使学生认识事物的经验不断丰富, 获得的不仅 仅是有关地球的知识, 更深化了对地球与宇宙科学领域核心概念的理解。 2. 促进理论与证据的协调 科学思维的本质是理论和证据的协调, 探究活动最终要促进的是儿童在事实和解释之间的 协调能力和协调愿望。 包括尊重他们亲眼所看到的, “意识” 到自己的想法, 愿意通过尝试和实 验来判断一个想法是不是正确。 这一过程需要从幼儿阶段就开始有所经历, 因此这是科学教材 设计的一项十分重要的任务。 我们着重在这些方面做了努力。 (1) 强调探究过程之间的关系 针对在教材使用中观察到的只重视事实收集和班级汇报而忽视讨论和论证的现象, 我们借 鉴学习循环理论, 将教材的呈现方式设计为 “聚焦”“探索”“研讨” 和 “拓展” 四个板块。 “聚焦” 在于明确探究的问题究竟是什么, “探索” 提供了获取事实、 呈现事实及初步形成解释 的过程性活动, “研讨” 列出了集体论证和辩论的关键问题, “拓展” 则提出了延伸学习的相关 建议。 四个板块设计的目的不仅在于帮助教师明确每个阶段的教学任务, 更重要的在于促进学 生理解过程间的关系, 即解决科学问题的过程是一个获得证据, 合理使用证据建立解释, 并通 过与同伴的讨论修正自己看法的完整的科学思维过程, 学生在这一过程中经历的是他们的理论 与证据的相互协调, 而这也恰恰与科学家们的研究工作极为相似。 (2) 让探究与知识和技能的获得更好地融为一体 在教材使用中我们也观察到, 科学教育的各项目标是需要精心设计落实到课堂教学的各个 活动才能实现的, 缺乏指导的探究只可能是低效且肤浅的。 在这次修订中, 我们要求编者对探 究活动的关键步骤和基本操作要做到具体、 清晰和规范, 用实拍照片呈现观察和实验的相关细 节, 将探究的关键步骤、 基本操作与学生的认知框架结合起来, 与我们想培养的科学思维方法 结合起来, 促进学生原有认知与新的信息之间积极的相互作用。 例如, “生物与环境” 单元, 对种子发芽、 绿豆苗生长所进行的观察和实验, 教材对什么条 件改变了、 什么没有变、 如何控制变量都做了明确的要求和指导, 这一做法在 “电路” “声音” “能量” 等单元中也都有明显的体现。 (二) 关于尊重儿童和他们的认知规律 为了使修订后的教材能够更适合我国儿童的年龄特点和认知规律, 我们采取的一项重要措 施是, 从 2018 年春季起, 分别在九个省的 51 所小学对修订后教材的 28 个单元全部进行了试教 ·6· e s p h (有部分单元试教了两次甚至三次)。 我们对试教过程也做了明确的要求, 包括观察的内容和重 点、 需要收集的资料以及如何进行前后测。 所有的试教学校都按时完成了试教任务, 并撰写了 试教报告。 这对于我们改进和完善教材, 使教材进一步贴近儿童的需要, 发挥了十分重要的 作用。 在教材修订中, 我们采取的具体措施如下。 1. 给儿童充分陈述、 交流他们观点的机会 因为儿童是带着他们的认识来到教室的, 不是一块 “白板” 等待我们去涂抹, 他们面对各 种现象时也会产生自己的解释和预测, 同时, 也只有当儿童意识到自己的想法与获得的新的信 息之间存在矛盾的时候, 他们才会产生探索的欲望和修正自己的观点。 因此, 我们在教材中十 分注意提供专门的时间和机会用于陈述和交流儿童自己的认识、 观点和看法。 比如, 我们设计 的每个单元的第一课都几乎与调动和测查学生的科学前概念有关, 即就单元的探究主题启发学 生陈述自己已经知道了什么, 还想知道什么, 同时用班级记录表的形式认真地记录下来, 在后 续的学习中引导学生不断地补充和修正, 并且在单元的最后一课进行整体回顾。 在探索部分, 我们同样积极鼓励儿童陈述和交流他们的理论。 继 “聚焦” 部分提出问题之 后, 我们设计的第一个活动很多是 “说一说, 画一画我们对这个问题的看法”。 在教材设计的探 究过程之后还进行反复追问 “你还可以有什么方法?” 并告诉儿童 “你还可以想到更多”。 2. 基于儿童的生活和经验, 同时对它们进行挑战 这是教材教学内容选择和探究活动设计的一项重要原则。 我们在审视现行教材之后, 在这 方面进一步做了改进。 例如 “工具与技术” 单元, 对工具与技术的理解, 选择了儿童所熟悉的 砸核桃。 “小小工程师” 单元, 对工程系统性的认识从 “了解我们的住房” 开始。 在 “能量” 单元, 对多种多样能量形式的了解, 是通过引导儿童分析公园的场景, 讨论设施带来的变化, 同时调查家里使用的能量展开的。 “物质的变化” 单元的切入点则是 “厨房里的物质与变化”。 挑战儿童的已有经验是超越对儿童低层次、 满足式尊重的重要一步。 在 “环境与我们” 单 元的最后一课, 我们就设置了一个真实的环境治理问题, 并选择了角色扮演的形式, 让儿童逐 步理解环境问题是复杂的, 需要从不同的角度加以平衡和协调。 3. 构建符合儿童心理发展特点的教学活动体系 在这次修订中, 为了尊重儿童的心理发展特点, 我们对一些单元的内在结构几易其稿, 经 历了反复修改的过程。 最突出的例子是 “物体的运动” 单元。 原设计是按运动和位置、 直线运 动和曲线运动、 速度、 斜面上的运动、 多种多样的运动形式和我们的过山车的顺序安排的。 但 经过两轮试教, 教研员和试教教师提出还是应该将多种多样的运动形式前置, 因为这更符合在 课堂教学中观察到的儿童的心理需求。 “工具与技术” 单元也是一个经过实践检验后再确认的例 子。 开始, 关于杠杆、 斜面和轮轴这三种简单机械, 编者都设计为通过收集数据, 在对比中进 行认识和了解, 但很快就意识到, 必须让儿童经历亲身体验的过程, 因此, 在轮轴部分就设计 了儿童直接参与的体验活动。 4. 展现儿童在科学活动中的思想过程 儿童在科学活动中的思想过程包括理论概括、 实验设计、 假设验证、 数据解释、 科学发现 等认知过程, 是促进儿童科学思维发展的基本要素。 作为科学教材, 关注儿童是如何设计实验 ·7· e s p h 的, 是如何将事实和解释联系在一起的, 是如何描述科学理论的十分重要, 同时还要通过精心 设计的活动给儿童提供支持, 促进他们认知能力的发展。 在这次的教材修订版中, 我们努力运用大单元的方式, 从连贯的视角出发, 让儿童不断经 历上述思想过程, 并积累属于自己的认知经验。 例如, 用 “你认为物体是怎样发出声音的?” “有哪些证据可以支持你的想法” 将儿童对声音的探索形成一个有机的 “链条”。 用 “如果不停 地给杯子里的水加热, 会出现什么情况?” 使预测成为理论与证据之间的纽带。 通过 “空气有质 量吗?” 的提问, 让儿童做出猜测, 并用自己的实验进行证实。 与此同时, 我们还努力为儿童经 历的思想过程赋予鲜明的儿童特点。 如对空气有质量的验证, 设计为用豆子等作为计数标准; 在描述地球的运动特点时, 用橡皮泥和橙子做地球模型; 在解释日食的发生原因时, 仅通过 3 张纸片进行相关的模拟和发现。 我们还注意到, 儿童的思想过程具有与年龄相称的一些弱点, 例如他们在利用证据建立解 释的时候, 能力还比较弱, 表现为匹配度不够高。 针对这一特点, 我们在教材的 “研讨” 板块, 注意了引导儿童关注其他小组是怎么想的, 其他同学是怎么想的, 以便在不同意见的基础上积 极展开比较, 并使用班级记录表的形式呈现各种意见和观点, 让儿童意识到, 对同一问题会有 不同的视角和解释, 每个人都需要在社会化的学习中, 促进自己科学思维的发展。 教材的编写是一个不断学习和深入教学实践, 并不断进行研究的过程, 上述是我们在本次 教材修订中所做的一些努力, 希望审查委员提出意见和修改建议。 ·8· e s p h 二、 相关文献 科学的立场和儿童的立场 郁 波 中国教育科学研究院 在 2001 年我国新一轮课程改革中诞生的小学科学教材即将迎来它的第 17 个生日。 根据 2017 年颁布的小学科学课程标准, 全国八套小学科学教材的修订和审查工作也正在进行之中。 从教材的变化中能够折射出我国科学教育观念及实践层面的变化, 值得教师和社会各界关注。 科学教材的主要任务是引领学生经历基本的科学实践 学习科学和 《新一代美国科学教育标准》 研究的共同结论是, 学生应该像科学家认识自然 世界所做的那样来学习科学, 学校中学生的科学学习活动应该与科学家的研究更为相似。 为此, 提出问题、 建立模型、 实施调查研究、 分析和解释数据、 利用数学和计算思维、 建构解释和设 计解决方案、 基于证据进行论证、 获取评估和交流信息, 这些科学实践应该成为学生的基本学 习活动。 这些活动不仅需要围绕一个问题解决连贯进行, 而且从一年级开始就要实施。 我们高 度认同这一观点, 同时认为这是科学教材必须承载的任务。 但我们也清醒地认识到, 这对我国的教材建设构成了重大的挑战。 其一, 教育工作者对科 学家的研究工作缺乏了解; 其二, 我们以往对科学实践八个类型的理解缺乏连贯性, 常常是孤 立和划分为阶段的; 其三, 如何从儿童的角度设计类似科学家那样的科学实践活动还缺乏足够 的经验。 面对这些困难, 我们仍然决定, 在这次教材修订中, 跟上世界科学教育改革的步伐, 因为这是我国科学教材实现现代化转型的重要一步。 基于上述考虑, 我们在修订中组建了科学家团队联合工作, 根据学习周期的理论, 通过四 个板块进行符合儿童年龄特征的科学实践活动设计, 努力将科学的理念、 精神和方法, 科学实 践的各种类型融合于科学教学活动, 并在每一册的开篇设置 “科学家这样做” 专栏, 用讲故事 的方式让小学生了解科学家, 了解他们是怎样工作的。 用大概念构建内容框架和组织学习内容 由于大概念 (big ideas) 具有更强和更广泛的解释能力, 围绕大概念进行的教学有助于学生 对知识的深层次理解和迁移应用, 有助于他们用概念建构头脑中的认识框架, 这不仅能够为学 生的未来学习和工作打下良好的基础, 更重要的是有利于他们形成看待世界所需要的科学观念 和思维方式。 为此我们从 2007 年起, 开始在教材编写中进行这方面的尝试。 修订后的小学科学课程标准发生的最大变化之一, 是从学科的大概念出发, 用四个学习领 ·9· e s p h 域的 18 个主要概念构架了小学科学课程的内容框架, 并要求课程的设计者 “必须将事实性知识 置于学习者的概念框架中”, 同时要将概念用 “各种丰富的有代表性的实施细节展现出来” ( 《义务教育小学科学课程标准解读》 )。 由于以往的教材都是以事实性知识和分散的知识点来编排的, 这对我们的探索提出了新的 更高的要求。 为了在教材中更好地体现大概念的作用, 我们在教材修订版中沿用了大单元的结 构方式。 它促使我们在满足课程标准各学段目标的前提下, 更努力地把相关的学习目标在一定 的主题下进行分布和整合, 并为实现学生学习活动和思维发展的连贯性加以编织, 应该更有利 于学生的概念理解和持续发展。 尊重儿童的认知规律和发展需要 这也是修订后的小学科学课程标准和科学教材的另一重要变化。 具体表现为, 学习进阶理 论已作为制订课程标准的一个重要依据, 并按照 1~2、 3~4、 5~6 年级三个学段明确了相应的学 段目标。 这意味着在今后的教学实施中, 教育者必须明确教学的起点和终点, 学生概念发展和 科学实践的整体进程, 以及所应达到的相互关联的成就水平, 即必须尊重 “学生在学习某一核 心概念的过程中, 所遵循的一系列逐渐复杂的思维路径”。 这促使我们在修订教材中更加关注研 究和体现儿童的认知规律, 在活动设计中努力创造基于儿童的真实的学习环境。 从上述变化中, 我们可以看到, 科学的立场和儿童的立场已经成为我国小学科学课程建设 及教材编写的两个基本立脚点。 毫无疑问, 这两者的有机融合和统一, 是我们追求的目标。 我 们真诚地希望社会各界, 特别是科学家群体能更实质性地介入小学科学课程及教材的建设过程, 不断推动我国科学教育的健康发展。 本文发表于 2018 年 5 月 18 日 《科普时报》 ·01· e s p h 如何开展指向学科核心素养的大单元设计 崔允漷 华东师范大学课程与教学研究所 [摘要] 普通高中新课程标准的出台, 明确了学科目标从知识点的了解、 理解与记忆, 转变 为学科核心素养的关键能力、 必备品格与价值观念的培育, 这要求教师必须提升教学设计的站 位, 即从关注单一的知识点、 课时转变到大单元设计。 文章从三个方面分析了如何开展指向学 科核心素养的大单元设计的问题, 即如何依据课程标准、 教材、 学情确定大单元, 如何设计一 个大单元的学习, 如何在大单元学习中介入真实情境与任务。 大单元设计能够改变学科知识点 的碎片化教学, 实现教学设计与素养目标的有效对接。 [关键词] 学科核心素养; 大单元设计 新目标召唤新教学, 新教学需要新设计。 普通高中新课程标准明确了各学科教学的逻辑起 点是学科核心素养目标的达成。 目标从知识点的了解、 理解与记忆, 转变为学科核心素养的关 键能力、 必备品格与价值观念的培育, 这要求教师必须提升教学设计的站位, 即从关注单一的 知识点、 课时转变为大单元设计。 只有这样, 才能改变学科知识点的碎片化教学, 才能真正实 现教学设计与素养目标的有效对接。 那么, 教师如何依据学科核心素养进行大单元的教学设 计呢? 如何依据课程标准、 教材和学情确定大单元 对于单元, 教师们都不会陌生, 因为我们的教材有许多是以单元的形式编写的。 那么, 指 向学科核心素养的教学设计, 还需要再确定单元吗? 这里强调的单元与教材中的单元的区别是 什么? 这里所说的单元是一种学习单位, 一个单元就是一个学习事件、 一个完整的学习故事, 因 此, 一个单元就是一个微课程。 现有教科书中的单元, 譬如语文教材中一个单元通常是一个主 题下的几篇课文, 如果这几篇课文没有一个完整的 “大任务” 驱动, 没能组织成一个围绕目标、 ·11· e s p h 内容、 实施与评价的 “完整” 的学习事件, 那它就不是我们所讲的单元概念。 确切地说, 那只 是内容单位, 而不是学习单位。 这里所说的 “单元”, 也许用建筑单元来类比更易理解, 原有教 材的单元好比一个个独立的钢筋、 水泥等建材单位, 而学习单元则好比我们的住房 “单元”, 一 幢由几个单元组成的建筑, 就好比一个由几个单元组成的学期课程 (也可叫模块)。 一个建筑单 元由屋顶、 户型、 楼层、 楼梯、 钢筋、 水泥、 门窗等组成, 依此可以类比, 一个学习单元由素 养目标、 课时、 情境、 任务、 知识点等组成, 单元就是将这些要素按某种需求和规范组织起来, 形成一个有结构的整体。 那么, 为什么要倡导 “大” 单元呢? “大” 的用意有三: 一是指向学科核心素养的教学倡导 大观念、 大项目、 大任务与大问题的设计, 其出发点不是一个知识点、 技能点或一篇课文, 而 是起统率作用的 “大” 的观念、 项目、 任务、 问题, 以此来提升教师的站位, 改变教师的格局。 只有进行大单元设计, 让教师像学科专家那样思考, 才有利于教师理解学科育人的本质。 二是 针对现实中有许多教师只关注知识、 技能、 习题、 分数等, 而忽视学生能力、 品格与观念的培 养, 导致 “高分低能、 有分无德、 唯分是图” 的问题, 大单元设计有利于教师改变着眼点过小 过细以致 “见书不见人” 的习惯做法, 明白 “大处着眼易见人” 的道理。 三是从时间维度来看, 大单元设计与实施有利于教师正确理解时间与学习的关系, 确立 “以学习者为中心” 的观念。 当前教学设计通常是以 “课时” 为单位, 导致 “时间决定学习”, 而不是 “学习决定时间”。 诚 然, 没有时间就没有课程, 但课程不是以 “下课” 为结束标志的, 而是以学生学会即目标达成 为结束标志的。 就班级教学而言, 至少三分之二的学生达成目标, 课程才可以转换到新的内容。 如何确定大单元? 至少要考虑以下四个问题。 一是研读本学期的相关课程材料, 特别是教 材的逻辑与内容结构、 与教材内容对应的课程标准的相关要求、 学生的认知准备与心理准备、 可得到的课程资源等, 按照规定的课时, 判断本学期大致可以划分为几个大单元。 二是依据学 科核心素养的相关要求, 厘清本学期的大单元逻辑以及单元命名, 如到底是以大任务或大项目 来统率, 还是以大观念或大问题来统率? 按照一种逻辑还是几种不同的逻辑? 三是一个单元至 少要对接一个学科核心素养, 依据某个核心素养的要求, 结合具体的教材, 按某种大任务 (或 观念、 项目、 问题) 的逻辑, 将相关知识或内容结构化。 四是综合考虑单元设计的要素, 包括 名称、 课时、 目标、 情境、 任务、 活动、 资源、 评价等, 并以相对规范的格式呈现出完整的设 计方案。 如何设计一个大单元的学习 一个学期的大单元名称与数量确定好以后, 就需要按单元设计专业的学习方案。 这里先谈一谈原先的教案存在哪些问题。 为什么说不够专业? 教师写的教案, 一般都会涉 及目标、 重难点与教学过程三个方面, 这三个方面都存在问题。 一是目标指称错位。 教学目标 已经写了 30 多年了, 其主语还是教师, 而不是学生。 二是 “重难点” 依然如故。 在 20 世纪, 教师备课时写好 “教学目的任务” 以后, 还要写上 “重难点”, 以避免上课时过于随意或率性。 然而, 新课程实施以来, 倡导 “三维目标”, 即让教师回答 “通过什么过程与方法, 将重难点解 决到什么程度”, 目标比重难点更清晰、 更明白。 因此, 写了目标之后, 根本不需要写重难点。 如果还