新加坡《交互作用的科學》教材特點分析——結構框架及內容編排特點

楊梅

武漢城市職業學院初等教育系 武漢 430064

1 新加坡《交互作用的科學》教材的編寫背景

新加坡是一個海島型的城市國家，獨立至今不過40多年，卻一躍成為亞洲四小龍之一。雖然1997年席卷東南亞的金融危機讓新加坡亦不能幸免，但在所有遭受危機的國家和地區中，新加坡最早成功地抵御了這場危機的襲擊。新加坡成功的原因有多種，然而，新加坡成功的真正秘訣，就是通過教育發展人力資源，從而推動經濟發展。經歷金融危機后，新加坡經濟進入復興階段，同時也反思教育，尤其是基礎教育，發現一度走向成熟的基礎教育在危機中也暴露出不少弊端。正如一位新加坡的高級官員在一次會議上所指出的：“新加坡學生在掌握知識上頂呱呱，甚至可以說在世界上數一數二，不過在創造力及創意思考上，則有待加強。”基于此，新加坡政府提出對原有的課程進行現代化改革，讓學生得到世界新近流行的信息，增強畢業生對現代世界的適應能力，培養學生具有當今與未來最有實用價值的技能。

新加坡中小學課程與教材改革的基本方向為：1）削減課程分量，全面改革課程內容；2）開放教材市場，推出“教育電子坊”網站；3）推行“思考”課程，培養創意思考；4）加強信息技術教育，推行“教育電子簿試驗”。改革尤其強調了使學生掌握必要的技能，成為勇于創新、善于獲取信息、富有創造精神的人，以適應21世紀的需要。

因此，針對科學教育中存在的問題，新加坡教育部有關部門著手修訂全國科學課程大綱，并對中學科學課程大綱中初級中學科學教材的課程目標、內容及形式作了明確的規定，將重心轉移到學生的知識能力和良好的思維習慣的培養上，強調在教育過程中要引導學生開展科學調查研究，培養學生的邏輯思維能力、獲取信息的能力及創造思維能力。于是，作為科學課程的基本單位和重要成分，《交互作用的科學》編寫產生了。

2 《交互作用的科學》教材的基本概況

《交互作用的科學》是Interactive Science的中文名稱，是新加坡初級中學的現行科學教材，它是根據新加坡教育部最新中學科學課程大綱編寫的新的初級中學科學課程叢書的修訂版，是以科學探究為框架，主題式的初級中學科學教材。

這套《交互作用的科學》教材共有兩冊，在本質上是對新加坡小學科學課程內容的延續，并在其基礎上有了更進一步的深化，具有一定的深度。它同時是學生學習較高水平的科學課程的基礎與橋梁，其內容涉及物質科學和生命科學兩個領域，主要面向中學一年級、二年級的特別課程（Special）、快捷課程（Express）、普通學術課程（Normal Academic）3個課程班的學生。這兩冊書，上冊共分為22章，5個單元，分別是測量法、多樣性、交互作用、模型與系統和能量，第一單元之前根據課程標準加入“探究科學”（Discovering science）“科學就是對真理的探究”（Science as an Inquiry）；下冊共15章，分為4個單元，分別是模型與系統、能量、交互作用、循環，并在其后附有術語表及索引。教材內容橫跨物理、化學、生物、環境科學等4科的知識領域，以主題單元的形式呈現。

3 《交互作用的科學》教材的結構框架及特點分析

《交互作用的科學》教材結構與小學科學教材的結構相似。教材對物質科學和生命科學兩方面的內容進行了精心的選擇和處理，以主題單元形式構建，將其分為6個主題，分別為多樣性、循環、能量、交互作用、模型與系統以及測量法。兩冊教材的主題單元及所包含的主要內容詳見表1。

從表1可以看出，該套教材并不像以往的科學教材那般十分注重學科內容的邏輯聯系，而是將課程內容劃分為六大主題，第一冊主要側重于宏觀的科學內容，以學生眼中的自然為線索，并適當加入一些學科基礎知識，如對各種測量法的熟練運用、對各種物質及科學表象的分類、對分離技術的掌握等，注重培養學生對科學這門學科相關內容的興趣，并在激發學生的興趣之余，著眼于學生基本的科學探究能力的培養。而在第二冊里則主要側重于微觀的科學內容，深入到分子、原子等微粒模型，最終回歸到人類所賴以生存的地球生態環境的建設上來，科學回歸到社會，巧妙地將科學知識歸結到科學、技術與社會的關系上面來。同時考慮到學生的知識結構特點，在知識難度上作了適當的處理，使得學生在理解課程內容上不致太難。顯然在安排兩冊課程內容時，遵循了由淺入深、由宏觀到微觀的原則。兩冊書在內容上又無絕對的界限，反而有一定程度上的交融和互補，從而有助于學生從整體上把握科學課程內容。

該套教材以“交互作用的科學”為名，理所當然將大自然中萬物間的交互作用作為每冊教材的重點，故在安排每冊書的內容時，又以每冊書中交互作用單元所涉及的內容為中心，集中介紹與交互作用相關的內容。且在每冊書中，交互作用主題下的內容各有側重。其中，第一冊主要側重于力學、熱能及與生活密切相關的交互作用，譬如藥物、酒精中毒、抽煙等內容的選擇，讓學生能夠清楚地認識到科學與技術對于人類社會是利弊兼有的，但若具備了基本的科學知識與正確的科學態度，不濫用科學技術，利終究還是大于弊的。這樣，教材在傳授科學知識的同時，也培養了學生相應的道德情操，使學生不致盲目地信賴科學。而第二冊的交互作用主題里，除了承接第一冊的內容，講述了聲音的交互作用，并進一步探究了化學變化外，還擴展到了人與自然間的交互作用，從而回歸到生態系統及與人類生活習習相關的生態環境的建設上來，將環保意識及保護有限的地球資源的思想灌輸給學生，巧妙地體現了科學、技術與社會（STS）三者之間的相互作用。

在安排科學探究的內容上面，該套教材也注意了學生的認識水平和知識結構，在教材第一冊中所設計的科學探究內容總體上比較淺，也比較簡單易行，而第二冊中所選擇的科學探究內容則在第一冊的基礎上相應地有所加深，整個課本基本上做到了循序漸進，有利于學生對科學知識的鞏固，并能夠提高學生的科學探究能力。

另外，兩冊教材均對每章的具體教育目標作了明確的規定，且各有側重。其中，第一冊主要是站在教師和編寫者的角度，期望學生能夠達到某些目標，即用“In this chapter,you are expected to”來明確每章的教學目標；而在第二冊中則是站在學生的角度，要求學生能夠掌握相關的知識和技能，即用“In this chapter, you will learn to”。顯然，兩冊書除了在內容上是按由淺入深的方式安排的之外，在對學生的要求上也有著由要求學生認識科學、產生興趣、掌握科學相關知識到主動發現科學探究科學的界定。這種結構形式也與教育部所規定的新的科學課程大綱相吻合，且符合中學生主要以感官來認知社會的心理特點，體現了要求學生在掌握相關知識的同時對相關科學產生興趣的課程目標。

總之，在設計教材的過程中，有關部門十分注重相關知識的結構框架，力求做到結構科學，把學生的發展放在首位，圍繞六大主題，對學科相關內容，由淺入深，由宏觀到微觀到整體，由相關科學技術回歸到科學、技術與社會的交互作用，使學生能夠較好地從整體上把握教材內容。同時，在構建每冊教材的內容時，又以物質的交互作用為中心，突出了交互，更有助于提高學生綜合分析問題、解決問題的能力，這與新加坡最新的教育改革思想相吻合。

4 《交互作用的科學》教材的內容體系及特點分析

該套教材以學生的認知發展為主線，以交互作用為中心安排課程內容，涵蓋了教育部最新頒布的中學科學課程大綱中所明確規定的初級中學科學課程[for Special/Express/Normal（Academic）]6個主題的內容，突出了“整合”與“探究”兩個特點，強調了掌握科學知識、科學方法和科學的思考技巧之間平衡性的必要性，要求學生認識到科學課程的學習與實踐主要包括3個方面的內容：科學態度、科學方法（步驟）和科學成果。

教材每章中都考慮到了科學技術的應用、社會意義及科學的價值方面的問題，還強調了物理、化學以及環境科學中的基礎概念。并在教材適當的位置添加了科學與技術在日常生活中的應用及影響，從而使學生能從“科學與技術”“科學態度”“科學方法與技能”3個方面來認識與掌握課程的相關內容。書中所涉及的6個主題的內容分別為：1）多樣性；2）循環；3）能量；4）交互作用；5）模型與系統；6）測量法。其中前面的4個主題與小學科學課程內容具有相似性，但在相關概念等方面作了深化，以期學生能在掌握知識技能和理解科學方法的基礎上加以鞏固。“模型與系統”是對小學科學課程中類似章節“系統”的進一步擴展，“測量法”則只在初級中學科學課程中加以介紹。而對于小學科學課程中的相關概念，《交互作用的科學》中再次提到的，則要求學生在知識技能和方法上加以鞏固。

教材每章內容均由以下幾個部分組成，分別為：1）具體的教育目標；2）彩色插圖；3）科學趣聞；4）你知道嗎；5）試一試；6）重點；7）復習與探究；8）智囊團（think-tank）；9）探究活動。另外，還有一系列圖標用于指示所需選用的思考方法技能，或所應用的信息技術以及所涉及的國家教育信息，供教師和學生參考。其中，每一個小部分的內容都是經過精心選擇和處理了的。

1）彩色插圖（Attractive and colorful illustrations），注重選取恰當的插圖，合宜的色彩，設法激起學生的興趣，最大限度的吸引學生；

2）具體的教育目標（Specific instructional objectives），位于每章的開頭，明確描述了學生在對該章的學習中所應達到的目標和所需完成的任務；

3）科學趣聞（Science Tidbits），提供一些大綱中所未涉及的有趣而且實用的知識片斷摘錄；

4）你知道嗎（Do you know?），由一系列問題組成，引導學生回憶、思考和應用所學到的知識，從而幫助學生鞏固重要的概念和原理；

5）試一試（Try This!），主要提供一系列與課程相關的問題或者活動，要求學生應用所學到的知識解決問題；

6）復習與探究（Review and Explore），要求學生收集并利用各種來源（如信息技術和印刷品等）的材料來回憶、思考、應用和進一步探究科學概念，從而達到加強學生對科學課程的學習的目的；

7）智囊團（Think-Tank），由一系列具有不定答案的開放性問題組成，從而能激勵學生嚴謹思考，培養學生的創意思考能力；

8）探究活動（Exploring Activities），包括一系列以學生所學課程為基礎的練習及以信息技術為基礎的活動。

重視探究活動是該套教材的一大特色。教材在每章內容的編寫設計中多以“科學就是對真理的探究”為框架，來組織科學課程中貫穿六大主題的相關技能、方法和態度。在教材中滲透了科學探究的一系列過程。如教材第二冊第三章“生物體內的運輸”（Transport in Living Things）第二節“擴散”（Diffusion）中，教材先給出擴散的定義，讓學生認識到分子或原子的擴散可以發生在所給予的任何空間里，然后用高錳酸鉀晶體在水溶液中的擴散及Br2分子與空氣微粒之間的擴散兩個實驗來引導學生驗證擴散作用，讓學生通過觀察推斷在何種情況下擴散發生得較快，并讓他們自己在觀察氫氣球和充滿二氧化碳的氣球的過程中評價自己的推斷的正確性，并進一步探究前者比后者更容易縮小的原因，最后還以一個問題“為什么在一間空氣平靜的房間里打開一瓶香水，香味仍然可以飄到屋外”來啟發學生思考更深的問題。該節還特別標出所需選用的思考技能——觀察與推斷，這些都是科學探究的基本方法，且該節內容的展開過程也就是一個科學探究的過程。這種安排方式不僅貫徹了新加坡教育部關于加強科學教材中科學探究內容的最新改革方針，同時也由于選擇了與學生生活貼近的例子，故比較能夠吸引學生的注意力，激發學生的興趣和好問的能力。

每章內容后面的“復習與探究”中所開辟的專題欄目——探究活動，則多選擇一個或多個與本章內容相關的活動，讓學生自己動腦，自己設計實驗步驟，自己收集資料，自己在實踐中探索尋找解決問題的方法。在這些探究活動中，不像國內科學教材那般注重學生實驗能力的培養，而主要側重于學生獲得信息的能力的培養，多為合作式的活動（Co-operative Project），注重培養學生之間的合作能力及分享知識的意識。這種探究活動相較于“你知道嗎”和“試一試”中的探究活動來說，活動所涉及的知識面相對較廣，活動展開也較復雜，也更能鍛煉學生綜合應用知識的能力及解決問題的能力。

教材某些章節中的“你知道嗎”“試一試”欄目，都容納了許多與學生生活貼近的小的科學探究活動。其中，“你知道嗎”主要涉及問題式的探究活動，多提供一些看似簡單的問題，讓學生從簡單的日?，F象中發現問題，并應用所學的知識在探究中尋找答案，如上文那個關于香水的問題。而某些“試一試”欄目則給出了一般步驟，讓學生在實驗中摸索推斷可能的實驗結果并試著分析原因。

該套教材探究活動設置的特點還表現在，教材許多探究活動的設計中都涉及了信息技術方面的知識，包含許多以信息技術為基礎的趣味活動，這在國內的科學教材（國內科學教材中的探究活動一般僅以學生所學課程內容為基礎）中是罕見的。如課本第一冊第十章“溶液和懸濁液”的探究活動中就有這樣一例：“酸雨是世界上許多地方都面臨的重大問題之一。請學生以三人或四人一組來學習作為嚴重的環境問題的酸雨的當前情況?！痹撨^程要求學生從網上收集盡可能多的關于酸雨及其影響的信息，每個小組的成員都必須列舉各自在收集信息的過程中所使用到的URLs、browsers和搜索引擎，且每個小組都要把收集結果在課堂上公布。最后，每個小組都必須在教師的指導下以E-mail的形式向有關的酸雨調查協會或地方報紙提供克服酸雨問題的可行性建議。此類科學探究活動的進行不僅順應了新加坡教育部關于加強信息技術教育的改革路線，還能利用這些趣味性的活動來鞏固學生對信息技術的使用能力，同時也能夠增強學生的時代意識，使學生從小就養成關注科學最新動向、積極思考解決問題的習慣。

該套教材的另一大特色就是十分注重學生提出問題、分析問題的能力的培養。新加坡教育部關于初級中學科學課程大綱中就明確指出：“知識是由問題產生的……一旦你學會了問問題，你也就學會了學習。”這一特點主要表現在“你知道嗎”“智囊團”以及每章內容中以小圖標的形式呈現的“思考技巧”（Thinking Skills）上?！澳阒绬帷倍鄰囊粋€極其平常的問題入手，再在所屬章節的相關知識的基礎上引出值得深究的問題，讓學生試著自由思考，培養學生發現問題的能力。而“智囊團”所涉及的問題通常是針對一章的內容而設計的，具有綜合性和啟發性。教材還根據問題的難易程度而適當地加以提示（或為相關方法，或為思考過程中應注意的因素等），一般無固定答案，學生的思考空間比較大，能夠提問的空間也比較廣。如課本第二冊第三章的相關欄目下就設有4個問題，其中一個問題是：“給你一瓶香水，自己設計一個實驗來測量香味擴散出一個房間所需要的時間。你需要考慮到如何證明香水剛好擴散到房間里某一個特定的地方。你是否可以一直得到相同的結果？在不同的房間里你也能得到相同的結果嗎？那么在不同時間同一個房間的測量結果是否相同呢？在設計實驗的過程中試著考慮以上幾種因素。”不難看出，這是根據擴散的原理設計的一個問題，問題實際上巧妙地從各個方面分析了影響擴散的因素，且又給學生留下了較大的思維空間，讓他們在試著解決問題的同時學會如何從現象的各個方面去提出問題，學會全面思考問題的方式，最終逐步掌握學習的方法，與前文所提及的大綱內容相呼應。

教材在注重培養學生的提問能力方面確實下了很大功夫，但也有美中不足的地方，即課本“智囊團”所涉及的有一部分問題相對來說比較難，對于初中生的知識結構水平和認知能力來說，無疑是比較困難的。還是以上文所提及的那個例子為例，用一般方法來確定香味剛好在某一特定時間到達屋子里某一特定地點，對一個初中生來說，實在是一件很難的事情，雖然教材設計該問題的初衷肯定是好的。當然，或許這種挑戰性的問題更能夠激發學生的興趣，擴大學生的思考空間，從而更能鍛煉學生的思考能力也說不定。

該教材還收錄了大量的圖表和彩色照片，約占整個版面的1/3，用以配合文字解釋說明。它們所蘊涵的信息量的豐富程度、描述功能的直觀及形象程度、對學生興趣的激發及注意力的吸引強度和持久度，很顯然比單純的文字說明優越得多。

總之，在處理教材的內容上，該套教材嚴格按照六大主題進行了劃分，在編寫教材內容時跳出了以往教材只注重科學知識的理解和掌握，而不太注重學生掌握知識、應用知識和獲取信息資料的能力的培養的思想，加強了科學探究，尤其是以信息技術為基礎的科學探究在教材中的比例。新教材不僅重視科學知識的獲得和理解，還容納了從具體的方法技術、思考技術到得出結論、解決問題的一系列內容，其目標在于為學生進行較高一級的科學學習打好基礎，提高學生基本的科學與技術的文化素養，培養學生成為具備廣博的科學知識的有責任心的青年。同時，把培養學生的提問能力和形成良好的學習方法聯系起來，讓學生能在分析問題、解決問題的過程中學會提問，這些都是很多科學教材內容處理上所值得借鑒的。

5 結束語

《交互作用的科學》作為新加坡目前共用的初級中學科學教材，充分體現了基礎性與先進性、人文性與應用性的統一，并具有科學性與教育性。教材對大多數知識點的3個水平都處理得恰到好處，基本上符合學生的心理發展規律，能激發學生對科學課程的興趣，較好地體現了新加坡最新科學課程大綱規定的教材特征。

同時，教材以培養學生的創新能力和創意思考能力為指導思想，以學生的認知發展規律為主線安排課程內容，以“科學就是對真理的探究”為框架，組織貫穿了物質科學和生命科學等學科六大方面的主題內容，增加了貼近學生生活、科技新發展、技術應用以及實踐操作等方面的知識。強調科學意識、科學方法、科學道德的教育，在展示人類探索自然的過程中，培養學生探究自然的興趣和態度、進一步學習自然科學的方法和能力，能夠使學生在掌握科學知識的基礎上，對科學產生較濃厚的興趣，并能逐步提高學生提出問題、解決問題的能力，較好地實現了新加坡教育部科學課程改革的目標，順應了國際基礎教育改革的“課程綜合化、信息化和科學化”的總趨勢。其在科學探究的活動中安排以信息技術為基礎的探究活動，多方面重視提高學生提出問題、分析問題能力的內容編排方式等，都是值得我國科學教材編寫者及相關工作者借鑒的。

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