2017年，教育部頒布了《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱課標），課標順應了時代的變化，對當前科學教育的改革提出了新要求，拓展了新領域，增加了新的學習內容。為順應這些變化，蘇教版《科學》教材編寫組再次組織力量，新編了1～2年級的教材，修訂了原3～6年級教材，重新設計和增加了一系列科學活動?，F(xiàn)將本次修訂后的蘇教版《科學》教材特點分析如下。

一、教材編寫與修訂的理論依據與實證研究

近十幾年來，學界對國際科學課程的研究有了長足的進展，如：關于兒童是如何學習科學的研究，STEM（科學、技術、工程、數學）跨學科課程設計的研究，電子技術在虛擬情境、虛擬實驗、增強現(xiàn)實等性方面的研究，這些都為教材的編寫與修訂提供了新的思路。近年來，教材編寫組對教材的使用情況進行了深入的了解，對國外相關小學科學課程進行了驗證性實驗研究，積累了豐富的經驗，促使我們決心編寫一套更好的教材。隨著《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》的頒布，其中對“科學精神”“實踐創(chuàng)新”培育的要求，對科學教材提出了新的要求，這為蘇教版《科學》教材的修訂提供了契機。

1.國內外小學科學教育發(fā)展的趨勢和動態(tài)。

進入21世紀后，國內外對早期兒童科學教育的重要性形成了共識。在K-12年級開設科學課程，對學生進行科學素養(yǎng)的早期培養(yǎng)，成為國際科學教育發(fā)展的共同趨勢。對早期兒童科學教育的重視，離不開當代科學技術迅猛發(fā)展的社會背景，同時也與人類如何學習密切相關。

從20世紀90年代開始，作為一門致力于研究人類如何學習的新興綜合性學科，學習科學發(fā)展迅速。學習科學家認為學習應該更加注重概念理解、科學教學、學習環(huán)境、學生已有知識、元認知等要素。這為國內外科學教育界研究科學學科的學習提供了依據。以美國《下一代科學教育標準》（NGSS）為代表，當前國際科學教育發(fā)展主要呈現(xiàn)出以下趨勢和動態(tài)：強調核心科學概念的教學；重視學生的已有經驗、親身體驗、主動參與；注重學生實踐能力的培養(yǎng)，科學教育不僅要指向概念理解，更要指向概念運用，在真實的情境中解決問題，在解決問題中學習；倡導多種教學方法的綜合運用。

在努力把握國際科學教育發(fā)展趨勢的同時，教材編寫組從我國小學科學教育的實際出發(fā)，對小學科學教育的理論和實踐問題進行研討，形成共識，并以此作為教材編寫、修訂的指導思想，其中的一個重要編寫思想就是突出能力的培養(yǎng)。為此，教材編寫組吸收了美國《下一代科學教育標準》強調的科學與工程相聯(lián)系與整合的理念，同時結合我國科學課程標準提出的對科學探究能力培養(yǎng)的要求，分別構建了小學生科學探究能力和工程實踐能力的培養(yǎng)體系，從而為確立各學段能力的培養(yǎng)重點提供了理論依據。

在如何對待知識的問題上，我們認為，知識是學生認識世界的基石，也是學生科學能力發(fā)展的載體，科學課程的設計應關注知識，但知識不應孤立地呈現(xiàn)給學生，更不應為學知識而學知識。教材應該圍繞課標所列的主要概念，精心選擇那些有助于概念理解的科學事實，構成通向概念理解的知識網絡。教材還應該聯(lián)系學生生活，巧妙選擇那些可以遷移運用的知識，創(chuàng)設有助于問題解決的學習情境。在呈現(xiàn)知識時，應將其和能力的培養(yǎng)緊密結合，和學生的活動緊密結合，將知識內化為學生活生生的學習經驗。

教材的編寫應與上述能力觀、知識觀相適應。既要將學生能力的培養(yǎng)顯性化、體系化，又要抓住每個細小之處、細微環(huán)節(jié)滲透對學生能力的培養(yǎng)。既要遵從知識的邏輯，體現(xiàn)知識與知識的聯(lián)系，又要考慮學生心理的邏輯、生活的邏輯，兼顧知識中心、學生中心、社會中心三種課程組織方式。

2.來自教學一線的實踐研究與實證依據。

多方面的實證研究為新編蘇教版《科學》教材的編寫提供了依據支持。除了國外的多項科學課程的驗證性實驗研究外，近年來，國內科學教育界也開展了大量探究式的科學教育實踐研究，如中國工程院韋鈺院士帶領的團隊將法國“動手做”項目在國內進行了驗證性實驗研究，新編蘇教版《科學》教材主編郝京華教授在國內對美國的STC、FOSS課程進行的本土化實驗研究等。這些研究一方面證實了探究式科學教育在國內小學開展的可行性，另一方面也反饋了大量有價值的信息，為我們在中國文化背景下開展科學教育提供了依據和經驗。

新編蘇教版《科學》二年級教材是新編教材，為了保證其在教學實踐中的可行性，編寫組對教材初稿的所有單元都進行了小范圍的課程實驗。編寫組邀請每位執(zhí)教者針對每個活動內容與單元目標的吻合度、每課各個活動之間的連貫性、活動所需物質材料的易取性、活動開展的方便性、活動時間的合理性，以及教材文字表述的可理解性等方面提供反饋意見。此外，編寫組還通過課堂觀察和問卷的方式了解教學的實際效果，包括學生的興趣表現(xiàn)、概念理解、能力發(fā)展等。在課程實驗之后，編寫組根據反饋信息對教材初稿進行了修改。很多課都經歷了多次試教、多次修改，修改最多的“水”單元前后一共改了28稿。由此可見，教育實踐的反饋為教材編寫提供了實證支持，是教材編寫的重要依據。

二、緊扣課標，落實科學素養(yǎng)的各個方面

課標體現(xiàn)了國家對各學段學生學科素養(yǎng)的相關規(guī)定，教材編寫者的任務是把這些規(guī)定變成可供學生學習的方案。不同的教材可以依據不同的學理和不同的創(chuàng)意設計出不同的學習方案，就像房屋的建筑設計都得遵循結構力學的原理，但并不妨礙蓋出的房屋可以是千姿百態(tài)的一樣。

科學素養(yǎng)包含不同的方面。課標對“科學素養(yǎng)”進行了如下描述：科學素養(yǎng)是指了解必要的科學技術知識及其對社會與個人的影響，知道基本的科學方法，認識科學本質，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具備一定的運用它們處理實際問題、參與公共事務的能力。課標將科學素養(yǎng)凝聚為四個方面的課程目標，即科學知識，科學探究，科學態(tài)度，科學、技術、社會與環(huán)境。科學素養(yǎng)各個方面的形成雖然有一定程度的交叉融合，但其學理各異。鑒于此，教材編寫者在設計學習方案、安排活動時做了多重考慮。

1.為兒童學習科學知識設計多種策略與思路。

課標共確定了18個主要的科學概念，18個主要概念又被分解為75個具體的學習內容。它們是科學素養(yǎng)的基礎，有助于科學知識教學的展開。編寫組先選出75個學習內容中屬于陳述性知識的學科知識點，將其作為組織單元教學的線索。為了便于學生理解這些知識，教材編寫者運用了多種學習策略。

研究性游戲。這種學習策略主要適合低年級學生。因為低年級學生尚不能做較規(guī)范的科學實驗，還不了解變量控制、數據分析等科學實驗概念。研究性游戲旨在讓學生在游戲中有所發(fā)現(xiàn)，激發(fā)好奇心，體驗發(fā)現(xiàn)的樂趣。例如：一上“走進科學”單元的滾小球活動，就屬于研究性游戲。為了讓一年級學生在滾小球的游戲中有所發(fā)現(xiàn)，教材只在斜坡的不同高度處標了兩個點作為提示，盡量減少對兒童體驗的干預。

類比策略。在前期的研究中，我們發(fā)現(xiàn)小學生在學習科學知識時或多或少已經有了一些和科學概念相關的前概念。這些前概念有的與科學概念一致，有的卻存在偏差。矯正有問題的前概念需要一個過程，類比策略不失為一種有效的矯正方法。例如：不少低年級學生會認為“白天天上沒有星星”。為了糾正這一錯誤的前概念，教材推薦使用類比策略：讓兒童用電量不一的小手電筒在天花板上模擬星空，再用投影儀模擬陽光，兒童親眼觀察到滿天的“繁星”在“陽光”的照射下慢慢“看”不到，卻依然“存在”。這個實驗有效更正了兒童的錯誤觀念。

獲取直接經驗。小學生抽象思維能力不強，直接經驗有限，因此，教材為兒童提供了很多活動的機會，如校園生物大調查、用自制望遠鏡觀察月亮上的陰影、養(yǎng)蝸牛、養(yǎng)昆蟲、栽小蔥等，以此豐富兒童的直接經驗。

運用實物模型、視頻、圖片等教具為科學概念的形成提供形象直觀的表象支撐。教材除了選擇現(xiàn)成的價廉物美的學具外，還自行設計了與教材配套的教學用具，如月相儀、太陽高度儀等。另外，教材中還增加了數字信息技術的使用，使教材內容更加形象生動。

通過遷移運用加深概念的理解。編寫組在活動手冊中設計了許多遷移運用的作業(yè)，如一年級上冊的“用雙手創(chuàng)造”單元中有關自然物與人造物概念的學習，除了教材提供的把自然物改造成人造物的例子，活動手冊上還要求學生再舉幾個把自然物改造成人造物的例子，通過遷移運用以加深學生對概念的理解。另外，教師還可以運用思維導圖、概念圖、維恩圖等認知工具幫助學生理解概念體系。

2.充分依托科學探究，培養(yǎng)學生的科學思維。

準確地講，指向科學知識學習的探究屬于“重演—再現(xiàn)”式的探究，即探究的結論是前人已經知道的，但對于學生來說可能是未知的。采用“重演—再現(xiàn)”式的探究有利于學生理解知識，掌握科學探究的方法與程序。一般而言，這種探究多為“良構”的，即探究的路徑、方法是清晰的，這種探究主要用于重要的科學知識的學習上，如“種子萌發(fā)的條件”“溶解快慢與什么因素有關”等。

科學探究不僅是學習科學知識的有效策略，其本身也具有獨特的價值。它可以讓學生學會以實證的方式和富有邏輯的思維看待生活現(xiàn)象，并學會科學思考。在教材編寫與修訂時，主要表現(xiàn)在以下兩個方面。

一方面，把工程實踐從科學探究中獨立出來，作為與科學探究并列的另一類探究。科學探究過程包含的要素，課標已經有了詳細的說明，即提出問題、作出假設、制訂計劃、搜集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價。關于工程實踐，課標只寫了四個要素：明確問題、確定方案、設計制作、改進完善。編寫教材時，我們將工程實踐進一步細化為六個要素，即明確問題、前期探索、確定方案、制作模型、評價改進、展示分享。

科學探究與工程實踐以兩種方式呈現(xiàn)。一種是滲透、融合，即將科學探究和科學探究中的過程技能（科學思維技能）與科學知識的學習交織在一起。如用探究的方式學習“種子萌發(fā)的條件”“電磁鐵磁力的大小與什么因素有關”“設計一個磁鐵玩具”等。除了這種較完整的科學探究和工程實踐活動外，教材還將許多科學過程技能，如分類、排序、測量、估算、預測、數據分析等，分散地安排在知識的學習中。如一年級的“給石頭分類”“按時間給人類衣食住行的變化排序”，五年級的“氣象數據分析”等。

另一方面，增設專項學習。專項學習是新編蘇教版《科學》教材的獨特設計，旨在對科學探究和工程實踐的過程及技能進行指導。專項學習包括科學探究和工程實踐兩類，從一年級到六年級按上下冊交替的方式安排。專項學習中的探究和設計過程是完整的，但各年級指導的重點和深度不一樣（這一點將在“教材的組織方式”中展開闡述）。需要指出的是，專項學習中的科學探究與工程實踐一定是“劣構”的——要么探究的結論是未知的，要么是“沒有最好，只有更好”。與“良構”的活動相比，科學探究和工程實踐中的活動更具有挑戰(zhàn)性，對科學思維與工程思維的練習也更充分。在與知識學習的整合中，探究、設計是學習知識的方法；在專項學習中，探究、設計則是學習的目的?？茖W探究與工程實踐的融合學習與專項學習的區(qū)別也正在于此。

3.讓科學態(tài)度的培養(yǎng)彌散于科學教材的細節(jié)當中。

課標列出了科學態(tài)度的四個方面，即探究興趣、實事求是、追求創(chuàng)新、合作分享。我們認為，科學態(tài)度的這四個方面是核心素養(yǎng)中“科學精神”和“實踐創(chuàng)新”兩個條目在本學科中的具體化，可以通過以下策略加以落實。

第一，遵循兒童喜歡動手的天性，以“做中學”激發(fā)學生的科學興趣。為了激發(fā)學生的科學興趣，為了挑選學生喜愛的動手做活動，教材編寫組做了許多研究。如對美國的FOSS、德國的KOSMOS等動手做科學教育項目進行驗證性研究；對深受兒童喜歡的游戲活動進行改造利用，如一年級的“解暗箱活動”和“猜腳印活動”，STEM實驗研究，“做中學”研究等。這些研究為設計教材的“動手做”活動提供了充足的經驗和理論基礎。

第二，在科學探究和工程實踐中培養(yǎng)學生實事求是、實踐創(chuàng)新等品質。我們認為，以講授知識為主的科學探究和工程實踐很難培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新品質，只有在真實情境中，在真正的解決問題的過程中，在面對非理想數據絞盡腦汁找原因的過程中才能形成這些品質。為此，教材在科學與工程交織的探究活動、“專項學習”的探究活動中設計了各種“障礙”，以期磨煉學生的思維，激發(fā)其創(chuàng)造力，幫助他們養(yǎng)成尊重事實、尊重數據的思維習慣。例如：在養(yǎng)蠶活動中，我們嵌入的探究活動是“濕桑葉能否喂蠶”；在學完“物質的三態(tài)變化”知識后，讓學生做一個用蒸汽讓輪子轉動的裝置，讓學生在實驗過程中學會思考，大膽創(chuàng)造。

第三，通過小組合作學習和多元評價培育學生的科學能力，尤其是合作意識和合作能力。合作意識和合作能力是當代社會普遍重視的核心素養(yǎng)之一，教材設計的活動關注了這一點，要求同伴或小組合作完成活動，并在組內展開互評和自評?；顒邮謨宰詈笠豁摰脑u價表中將科學態(tài)度作為重要的評價項目。評價表分為自評、同伴評和老師評三類，以期通過多元評價來優(yōu)化學習效果。

4.讓科學本質在教材中顯性表達。

課標中課程目標的第四個板塊是關于科學、技術、社會與環(huán)境互相關聯(lián)的內容。這一目標分為三個方面：科學技術與日常生活的聯(lián)系、科學技術與社會發(fā)展的聯(lián)系以及人類與自然環(huán)境和諧相處。如一上“衣食住行的變化”“輪子的故事”兩課，體現(xiàn)了科技與社會的關系；水、空氣、土壤等主題體現(xiàn)了人類與環(huán)境的關系。除了關注科學、技術、社會與環(huán)境之間的關系外，教材還關注了科學本質的其他方面，如什么是科學，什么是技術，什么是科學思維，什么是工程思維，科學與技術之間的關系等。例如：一上“小小科學家”“小小工程師”兩課，就是有關什么是科學、什么是技術以及科學與技術關系等方面的內容。一上“用大腦思考”單元的設計意圖是讓兒童意識到科學事實與科學猜想的區(qū)別，體會邏輯推理與科學想象及人類創(chuàng)造力的意義特質。

另外，教材還加強了科技史的教育。我們認為，科學技術的發(fā)展具有革命性、迭代性、不斷進化的特點。讓學生了解科技發(fā)展概貌，不僅有助于其當下或今后科學知識的學習，而且有助于他們科學本質觀的建立。教材強化科技發(fā)展史教育的策略主要有三種：一是課內的有機滲透，如一下“石頭與泥土”單元中有關舊石器時代石頭作用的知識。二是在專項學習中增設了介紹科學家和工程師的內容，如一上介紹的是汽車的發(fā)明者本茨，一下介紹的是昆蟲學家法布爾。三是在每學年教材的最后，用通頁的方式集中呈現(xiàn)科技發(fā)展歷程，如一年級呈現(xiàn)的是從遠古時期到公元前的科技發(fā)展簡史。

三、緊扣兒童生活，邏輯化表達教材的組織方式

1.教材的宏觀組織。

新編蘇教版《科學》教材以單元作為基本的組織架構方式，12冊教材共有56個單元。這些單元大部分以課標規(guī)定的由18個主要概念分解而成的75個學習內容中的陳述性知識作為單元的組織線索。單元用主題命名，主題的外延大于知識點。主題既包括要學習的科學知識，還有機地整合了科學探究、工程實踐或科學本質等目標。

除了以陳述性知識作為單元的組織線索外，教材還根據科學素養(yǎng)中的其他方面設計了特色單元。如跨學科的“STEM”單元（做蒸汽小車、做抗震小屋）；重在體現(xiàn)科學本質的單元，如一上的“走進科學”“用大腦思考”等單元。每冊教材的最后安排的是獨立的板塊——專項學習：學習內容或為“像科學家那樣”，或為“像工程師那樣”。專項學習是對科學探究和工程實踐過程與方法的專門指導，從一年級到六年級共安排了六次科學探究指導，六次工程實踐指導，以螺旋式結構進行組織（如圖1）。

圖1 螺旋式結構組織圖

2.教材的中觀組織。

教材的中觀組織指的是單冊教材單元的組織。除了專項學習，在1～2年級教材中，每冊都有四個單元，3～6年級教材每冊都有五個單元。這四個或五個單元的安排主要依據的是課程標準分學段的學習進階。低年級因為每周只有一課時，故每個單元一般只有三個次級主題；中高年級每周有兩課時，故每個單元一般有四個次級主題。本教材在有限的篇幅內還有另外的邏輯分類考慮，就是盡可能讓同一冊教材上的單元都能為某一個重要的科學思想服務。換言之，教材單元的橫向組織是有內在線索的。以一年級教材為例，一上的四個單元都與科學本質中的什么是科學、如何做科學，什么是技術、如何做設計及科技的作用有關，這是科學技術的“本體論”。串聯(lián)一下四個單元的線索是“世界是物質的”這一科學思想。教材安排的學習內容是“組成地球的基本物質：巖石與土壤、水、空氣和動植物”。

3.教材的微觀組織。

微觀組織指的是單元內每一課的組織，既包括次級主題安排，也包括每一課內容及活動順序的安排。次級主題（課與課）之間是有一定邏輯關聯(lián)的。如有的是總分關系，有的是并列關系，有的是自然順序，還有的是先抽象后具體，或先具體后抽象。每一課的組織線索是各種活動，各活動順序的安排充分考慮兒童的心理特點和認知規(guī)律，由淺入深，由已知到未知，由具體到抽象，從行為到表象再到符號。由于每課的組織以活動為主，故三級目錄的設計與安排不能用類似中學理科教材中內容結構的組織方式，而是用媒介結構——以學習活動為主線的一種結構。