中美科學教材中科學活動設計的比較與分析

摘 要 本文運用內容分析法，從科學活動設計的內容特點、科學探究活動設計的開放性兩個方面，對中美地理教材中科學活動設計進行比較分析。得出結論是：中美教材科學活動對科學技能和探究能力的訓練各有側重，對科學活動的呈現形式和內容廣度各不同，對科學活動的開放程度各不同。

關鍵詞 內容分析法 科學活動 科學探究 科學教材

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A

1 問題提出的背景

新課程確立了新的知識觀，由“課本知識”走向“生活知識”，不再把知識、技能看作是地理教學的主要目標，更注重知識、技能的獲得過程、方法以及對知識、技能的反思與應用。①科學探究活動則是符合新課標要求的探究性學習方式的重要表現形式。通過科學探究活動可使學生掌握研究地理問題的方法，培養學生嚴謹的科學態度，激發學生學習科學知識的興趣，增強學生的科技意識，培養學生的創新精神和地理實踐能力，培養學生的科學素養。②本文利用內容分析法對美國最權威的研究性學習中學科學教材《科學探索者》中地理科學部分和我國人教版初中地理教材（人教版）中對科學活動設計內容的特點、科學探究活動的開放程度兩方面進行比較分析，希望本研究對我國科學教材科學探究活動的編排有啟示的作用。

2 中外科學教材中科學探究活動設計特點

美國的《國家科學教育標準》明確提出：“科學探究是指科學家們用來研究自然界并根據研究所獲事實證據做出解釋的各種方式。同時，它也指學生構建科學知識、形成科學觀念、領悟科學研究方法的各種活動。”③在教學中，科學探究可以理解為從科技領域或生活實踐中提取一些有價值的小課題，模擬科研程序，由教師置疑啟發或由學生自主提出疑問，在此基礎上建立假設、設計實驗方案或收集數據、檢驗假設、合作交流的過程。

2.1 中國地理科學教材中科學活動的數量大大增加，而且形式多樣

在新課程理念的指導下，人教版教材中科學活動的數量大大增加，而且形式多樣，主要有觀測、調查、討論、標本采集與制作、資料收集等，重視課本知識與實際的聯系，以提高學生的思考、分析及動手能力，特別是讀圖繪圖能力和理性思維辨析能力。如七年級下冊世界地理中讀圖繪圖出現44次，七年級上冊第三章《天氣與氣候》中以數據表格、氣溫曲線圖和降水柱狀圖為主，著重培養學生的讀圖繪圖及分析圖表的技能。理性思維辨析能力的培養貫穿整個初中教材，尤其是八年級上冊中國地理部分出現51次，每一節都出現“舉例說明、說說理由、簡要說明原因”等字眼，要求學生根據已學內容或已有知識進行分析，可見中國地理科學教材十分重視對學生邏輯思維能力的培養。

2.2 美國科學教材中科學活動數量大，且以探究為核心，著重體現了運用實驗讓學生自主構建抽象的概念

探究實驗通過學生動手實驗，引導其觀察實驗現象，分解了知識難點，降低了知識難度，便于學生逐步形成抽象的概念。④

美國科學教材中觀察演示實驗、制作模擬實驗及設計探究實驗占了絕大部分，可見教材十分重視動手實踐，強調把動手操作和動腦思考結合在一起，注重培養學生科學研究精神以及解決社會問題的意識。

在制作模擬實驗方面，以《天氣與氣候》第二章第三節《風》為例，課前探索：“風向哪里轉”，“與同伴合作，把氣球當成地球模型，用記號筆描出風向。給出具體步驟和模型圖片。問在轉動氣球的同時，另一人用記號筆在氣球上劃出一條從‘北極’到‘赤道’的直線，這條直線的形狀如何。”通過這個模型的形象探索，氣球上線的形狀使學生很容易理解到地球自轉時產生的地轉偏向力的規律及其對風向的影響。由此，學生通過實驗探究會將抽象概念形象化，從而記憶深刻，真正達到對新知識的內在構建。

在演示觀察方面，以《天氣與氣候》第四章第一節《氣候的成因》為例，探究“地球緯度對氣候帶的影響”，通過用手電筒分別照射被三等分的紙帶圍繞的地球儀上的“赤道”“極點”“中緯度帶”，觀察光照區域的大小變化，推斷太陽光是否均勻地照射在地球表面。從在紙帶上畫出的光照區域可以直觀地看到太陽光照在不同緯度的輻射量是不同的，從而讓學生明白太陽光照在地球各緯度分布不均是出現氣候帶的根本原因。這樣直觀的體驗比憑空的邏輯思維想象更容易理解，更有效地培養學生的構建能力和提出問題的能力。

3 中美教材中科學活動設計的開放程度

3.1 實驗探究的開放性

人教版新課標理念提到：構建開放式的地理課程。加強課程內容與學生生活以及現代和社會、科技發展的聯系。拓展學習空間，滿足多樣化的學習需求。⑤盡管課標要求做到增加探究的開放程度，但由于人教版地理活動多以習題的形式出現，多被當成任務來完成。制作活動及探究活動都列有詳盡的目的與步驟，開放性較小。

美國教材中多以探究形式出現，探究實驗中設有啟示性的問題來引導學生進行探究，而且實驗的現象和結論的具有開放性。如，自行設計實驗并在實驗探究后進行交流討論，進一步分析原因得出結論。這培養了學生用辯證法分析、解決地理問題的良好思維方式。

3.2 活動時間安排延伸到課外

人教版新教材中一些活動在課堂上無法完成，必須讓學生在課后完成。如收集資料證明我國季風的存在；調查家鄉的大氣污染狀況及采取的措施等。然后以小論文、調查報告、地理小墻報、辯論賽等形式匯報，這些活動成為地理課堂教學的延伸或補充，讓學生通過實踐掌握技能，既體現了學生的主體地位，也充分培養了其自主學習能力。如：八年級上第一章《從世界看中國》以“我國民族 ‘大雜居，小聚居’的分布特點，會對地區經濟發展和文化交融帶來哪些好處”為題，展開辯論。

美國教材中安排了大量的課外地理活動，如，“土壤的形成和成分”中要求在室外找一平方米的土壤，觀察土壤表層和地下若干厘米深的地層的顏色與質地，探討土壤的肥沃度。學生通過觀察測量、實驗探究、數據整理、討論交流、自我評價等，既從大自然中學到知識，也認識到保護自然的重要性。

3.3 科學探究資源的開放性

課程資源包括校內課程資源和校外課程資源。校內課程資源包括教科書，教師、學生，師生本身不同的經歷、生活經驗和不同的學習方式、教學策略等。校外課程資源，包括校外圖書館、科技館、博物館、網絡資源、鄉土資源、家庭資源等。

通過對比分析可以得出，人教版的課程資源面較窄，多表現為從網絡、報刊上收集相關資料、圖片。美國教材中較充分地利用校內和校外課程資源，廣泛地涵蓋了自然資源、人文資源、社區資源等。如每一章都有1～2個要求學生與家人一起完成的活動，充分利用了家庭資源。

4 小結

4.1 中美教材的活動對科學技能和探究能力的訓練各有側重

人教版地理教材的科學活動側重技能的培養，如讀圖、繪圖，尤其是分析圖表和數據、文字材料等的技能培養，而對觀察、調查、訪談等實踐性較強的技能則只重視方法的指導，缺少對地理問題體驗和表達技能的要求。可見，我國更重視知識技能的培養，弱化了實踐性和探究性。

美國科學教材中的地理科學探究活動更注重操作探究技能和社會技能的培養，具有較強的實踐性。如“實踐活動”環節，要求學生分組調查、訪問、上網收集資料，并討論寫出調查小論文；“探索”環節，要求學生動手制作，親身體驗認識地理事物的樂趣；“技能實驗室”囊括了分析、讀圖、觀察、交流信息及數據解析等多種能力的培養。該教材較為全面地關注學生在探究技能、問題表達、思維創新等方面的發展。

4.2 中美教材對科學活動的呈現形式和內容廣度各不同

在新課改的指導下，人教版的科學活動內容的廣度大大增加，更加關注身邊的地理科學。但人教版教材中的活動多以閱讀或習題的形式出現，這難以引起學生的興趣，形式缺乏新穎和想象力。而交流討論類、社會調查、制作模擬等需要較多時間的內容，因課時計劃安排太緊張而被教師當作課外閱讀來處理，因此學生也就將其忽略了。

美國科學教材內容模塊化，以科學探究理念為核心，“科學探究”專題活動穿插于相應的課程內容中，便于教師和學生在教學活動中加以利用和實踐。美國教材中活動的內容的廣度涉及物理、化學、生物等其他課程，還專門設立“技能實驗室”“生活實驗室”“跨學科探索”等欄目來探討社會熱點問題、現代科技前沿的發展問題等。

4.3 中美教材中科學活動的開放程度各不同

總體上，人教版地理教材中活動的開放性較小：設計實驗探究的內容極少；課外活動多為調查、寫小論文、開展辯論賽等形式；資源的利用多表現為通過網絡、報刊收集資料。

美國科學教材中科學活動探究過程的開放性較大，學生有較多自主權去設計探究活動；課外活動也較為豐富，如調查、野外采集資料等；隨著課外活動形式增多，課程資源的利用也就增多了，除了教學模型標本、圖書等校內資源外，更多地利用了自然界中的各種資源、社區環境資源、人文資源、網絡資源等。這讓活動的開放性大大增加，而且能夠充分體現了“以學生發展為本”，廣泛開拓學生的知識視野，不斷拓展學生的學習深度。⑥

注釋

① 段作章等.新課程理念下的中學學科教育[M].地理學科教育.安徽教育出版社，2004.

② 劉建如.淺談在中學地理教學中開展科技活動的作用[J].中學地理教學參考，2004（6）.

③ [美]國家研究理事會.美國國家科學教育標準[M].北京：科學技術文獻出版社，1999.

④ 呂潤美.簡析美國地理教材中“活動”的特點[J].中學地理教學參考，2006（5）.

⑤ 馮開禹.地理課程的基本理念和特點[N].安順師范高等專科學校學報，2004（4）：22-25.

⑥ 崔彩虹.初中地理課程資源的開發與利用[J].基礎教育論壇：教研版，2012（1）：78.