托起中国儿童的“科学梦”（一）

2017年教育部颁布了修订版《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《课标》），新《课标》顺应了时代的变化，对当前科学教育的改革提出了新要求，也拓展了新领域，增加了新的学习内容。为顺应这些变化，苏教版《科学》教材编写组重新组织力量，对原三至六年级的旧版《科学》教材进行了编写和修订，不仅新编了一、二年级的教材，也修订了原三至六年级的教材中存在争议的部分，更重新设计和增加了一系列科学活动。现将本次修订后的《科学》教材特点分析如下。

15年以来，国际科学课程的研究有了长足的进展，如：对儿童是如何学习科学的研究，STEM（科学、技术、工程、数学）跨学科课程设计的研究，电子技术在虚拟情境、虚拟实验、增强现实等方面的研究，都为教材的编写与修订提供了新的思路。在15年里，教材编写组对教材的使用情况做了深入了解，积累了很多经验教训;同时，还做了许多国际小学科学课程的验证性实验研究。这些经验促使我们一直想编写一套更好的教材，此次编写、修订给了我们这个机会。

《中国学生发展核心素养》虽然尚未在义务教育阶段全面贯彻落实，但小学《科学》教材的编写、修订赶上了这个机会，而且核心素养中的“科学精神”“实践创新”也非常适宜在科学课程中体现。当前国际科学教育的研究成果，是教材编写的依据。

国内外小学科学教育发展的趋势和动态

进入21世纪以来，国内外对于早期儿童科学教育的重要性达成了共识。在K-12年级开设科学课程，对学生进行科学素养的早期培养，成为国际科学教育发展的共同趋势。对早期儿童科学教育的重视，离不开当代科学技术迅猛发展的社会背景，同时也与我们对于人类如何学习的新认识密切相关。

从1990年开始，科学作为一门致力于研究人类如何学习的新兴综合性学科，取得了迅速的发展。目前，科学家们对于学习的基本事实已经达成共识，如概念理解的重要性、教学的重要性、学习环境的重要性、已有知识的重要性、元认知的重要性等（布兰思福特等，2002）。对于新手学习者（如儿童）来说，了解专家组织知识和解决问题的方式，显得更为重要。

关于儿童怎样学习科学的问题，研究者已经取得以下共识（R.基思·索耶，2010）：

儿童进入学校时，已经有了对自然世界的认识。

儿童的能力是成熟、經验及教学的复合体。所谓发展适宜性不是一个简单的年龄概念，而是建立在他们先前的学习机会基础上的。

学生的知识和经验在科学学习中扮演重要角色。

种族、语言、文化、性别和社会经济地位也影响儿童的知识和经验。

学生通过主动参与科学实践来学习。

各种教学方法对于儿童科学能力的全面发展都是必需的。

以上共识为小学科学教育的开展提供了研究依据。以美国《下一代科学教育标准》（NGSS）为代表，当前国际科学教育发展呈现出以下主要趋势和动态（Taking Science to School： Learning and Teaching Science in Grades K-8，2007）：

强调核心科学概念的教学。核心科学概念是为学生精选的重要知识内容，它有助于学生掌握学科的知识结构，建立认识世界的基本框架。

重视学生的已有经验、亲身体验、主动参与。学生是知识的建构者。他们需要带着已有的知识经验，主动参与到与物、与人的相互作用中，形成自己的理解。

注重学生实践能力的培养。和过去单纯强调科学探究能力不同，科学教育不仅要指向概念理解，更要指向概念运用，也就是在真实的情境中解决问题，在解决问题中学习。NGSS更提出“科学与工程实践”的能力，主张科学教育与工程教育的结合（Next generation science standards for states，2013）。

倡导多种教学方法的综合运用。探究式的科学学习应该存在多样化的表现形式，甚至应该和其他的方法（如研讨式学习）相结合。

上述思想在本教材的编写、修订中均得以体现。

教材编写组自我挑战与理性思考

在努力把握国际科学教育发展趋势的同时，教材编写组从我国小学科学教育的实际出发，对小学科学教育的理论和实践问题进行研讨，形成共识，并以此作为教材编写、修订的指导思想。

本教材的一个重要特色就是突出能力的培养。为此，教材编写组对中美课程标准中的相关内容进行了分析与讨论。NGSS提出以“科学与工程实践”取代过去的“科学探究”，强调了科学与工程的联系与整合，却未能对科学探究能力、工程实践能力的内涵分别做全面的概括。而我国的课程标准则仅提出了科学探究能力的八个方面，对于工程实践能力的内涵却没有说明。教材编写组在深入领会国家课程标准的精神基础上，经过查阅文献和研究讨论，分别构建了小学生科学探究能力和工程实践能力培养的体系，从而为确立各学段的能力培养重点提供了理论依据。

在如何对待知识的问题上，我们认为，知识是学生认识世界的基石，也是学生科学能力发展的载体，理应在科学课程中占有一席之地。但知识不应被孤立地呈现给学生，更不应为知识而知识，教材应该围绕课程标准所列的主要概念，精心选择那些有助于概念理解的科学事实，构成一个通向概念理解的知识网络。教材还应该联系学生生活，巧妙选择那些可以迁移应用的知识，创设一个问题解决式的学习情境。在呈现知识时，应将其和能力的培养紧密结合，和学生的活动紧密结合，才能将其变成学生活生生的学习经验，而不是书本上刻板的教条。

教材的编写应与上述能力观、知识观相适应。既要将能力的训练显性化、体系化，又要抓住每个细小之处、细微环节渗透对学生的能力培养。既要遵从知识的逻辑，体现知识与知识的联系，又要考虑学生心理的逻辑、生活的逻辑，兼顾知识中心、学生中心、社会中心三种课程组织方式。

来自一线课堂的实践研究与实证依据

多方面的实证研究为本教材的编写提供了证据支持。除了国外的多项科学课程的验证性实验研究，国内在近十几年里也开展了大量的探究式科学教育实践研究，如韦钰院士带领的团队将法国“动手做”项目在国内进行了验证性实验研究，本教材主编也在国内对美国的STC、FOSS课程进行了本土化的实验研究。这些研究一方面证实了探究式科学教育在国内小学开展的可行性，另一方面也反馈了大量有价值的信息，启示我们进一步思考，如何在中国的文化背景下，因地制宜地开展科学教育。

一、二年级的教材此次为新编，为了保证其在教学实践中的可行性，编写组对教材初稿的所有单元都进行了小范围的课程实验。编写组邀请每位执教者针对每个活动内容与单元目标的吻合度、每课的各个活动之间的连贯性、活动所需物质材料的易取性、活动开展的方便性、活动时间的合理性，以及教材文字表述的可理解性等提供反馈意见。此外，编写组还通过课堂观察和问卷的方式了解教学的实际效果，包括学生的兴趣表现、概念理解、能力发展等方面。在课程实验之后，编写组根据反馈信息对教材初稿进行修改。很多课都经历了多次试教、多次修改，修改最多的“水”单元前后一共改了28稿。由此可见，教育实践的反馈为教材编写提供了实证支持，是教材编写的重要依据。