小學科學教材中“物質科學”內容的比較與分析

摘要：基于教科版、蘇教版、河北版三套小學科學教材“物質科學”內容的分析與比較，給出了三套教材中物質科學內容的總體分布，明確了三套教材在目標、內容與教學方式上的共同關注。在呈現共性的同時三套教材在內容組織對學生認知層次性的關注，科學內容的呈現方式以及與初中科學教材的銜接等方面呈現了差異。

關鍵詞：小學科學教材：內容編排：物質科學

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148（2013）11（S）-0009-4

新課程提出的“一綱多本，教材多樣性”思想明顯體現于小學科學教材的編寫中。目前，基于國家《科學（3-6年級）課程標準（實驗稿）》，編寫與呈現了10種版本的小學科學教材。為小學科學課程的開展提供了選擇性。基于不同版本的科學教材呈現不同的特色（表現于不同教材體現的難易程度、活動編排、區域性特點及與學生知識背景的適應性等），也表現了科學教材在適應學生認知與心理規律方面與課程改革要求的距離，對小學科學教材的研究成為促進小學科學課程與教學發展的必然。因而，本文將以教科版、河北版、蘇教版三套使用率較高的教材在物質科學內容層面開展比較與分析。研究其體現的共性與差異，為小學科學教材的修訂與選擇提供基礎性的建議。

1物質科學內容的總體分布

物質科學是小學科學課程的主要內容。三套科學教材編排的特點可以從物質科學內容主題的分布中得以體現。從整體編排看，小學階段的物質科學內容從簡單材料的觀察到動態的力學知識再到物質的變化，呈由近及遠、由淺入深、從靜態觀察到動態變化，從簡單到復雜的方式。物質科學的內容分布于各冊，教科版《科學》教材每冊四個單元，每單元7-8小節，涉及物質科學有16個主題；蘇教版《科學》教材每冊5-6單元，每單元4-6小節，涉及物質科學有14個主題；河北版《科學》教材每冊5-6單元，每單元2-6節不等。涉及物質科學有15個主題（具體見表1）。

從三套教材物質科學主題的整體分布與內容來看，呈現了對綜合性的共同關注。如蘇教版教材中的綜合性表現在內容選擇上。基于學生的生活設計物質科學單元活動；在內容組織編排上，以綜合主題單元的形式把知識學習、能力培養與情感態度價值觀有機結合：在內容的呈現方式上，不是簡單的直接給出答案。而是提供學生相應學習任務與情景，引導學生在學習中想象與思考。河北版教材則提出以“性質與功能”、“運動與變化”、“作用與平衡”、“結構與系統”四組統一概念來整合課標所規定的五大內容標準，每個年級主要圍繞一組統一概念組織教學單元；在內容編排上。注重滲透科學與技術教育，突出科學、技術、社會、環境（STSE）之間的密切聯系。

2科學教材中物質科學內容編排的共性

小學科學課程標準把物質科學領域劃分為物體與物質。運動與力，能量的表現形式三個主題。其中“物體與物質”包括“物體的特征，材料的性質與用途，物質的變化。物質的利用”：“運動和力”包括“位置與運動，常見的力。簡單機械”；“能量的表現形式”包括“聲音的產生與傳播，熱現象，光的傳播，簡單電路，磁現象，能量的轉化”。課標進一步明確學生通過這些主題內容的學習。不同主題層次的觀察與探討，可以了解物質的基本性質與變化過程，了解位置與運動的概念。知道力與運動變化的關系，了解常見的簡單機械；認識聲、熱、光、電、磁這些物理現象，并知道它們都是能量的不同表現形式，能量可以轉換，能量可以通過物質以不同的形式傳遞。能量是維持生存和發展所必需的，要盡可能的避免浪費能源。

2.1強調科學知識的基礎性

三套教材所選擇的物質科學內容強調科學知識的基礎性，是基于小學生的年齡特點和認知規律——三至六年級小學生的心智發展處于具體運算與形式運算階段。其思維體現了“從具體形象思維逐步過渡到抽象邏輯思維”的特點。因而。三套小學科學教材在選取物質科學領域知識內容時關注了：真實性——小學科學教材中的內容多數源于學生日常生活，可通過觀察、實驗、實踐活動中的體驗來獲得對科學知識的理解：基礎性——科學教材中呈現的概念多為具體概念。在概念的理解與應用過程中盡量避免了專業性很強的名詞界定，引導學生通過概念的解釋及其應用促進理解。以“物體與物質”主題中的“物質的變化”為例（如表2），三套教材呈現了對基礎性與情境性的共同關注——教科版利用食鹽在水中的溶解與分離闡釋物理變化，以碘淀反應闡述化學變化；蘇教版利用蠟燭的變化、生雞蛋變熟雞蛋、水的三態變化等生活實例來闡述物理變化與化學變化：河北版通過讓癟的乒乓球鼓起來，生銹等現象來闡述物理變化與化學變化——學生是基于對真實生活情境與現象的觀察、實驗與體驗，形成對物質變化的理性認識。

2.2關注情感態度與價值觀的滲透

小學科學課程標準在其內容標準“情感態度與價值觀”中呈現了對待科學學習。對待科學，對待自然，對待科學、技術和社會的關系四個方面的關注。情感態度與價值觀的提升是一個比較長周期的過程，需要學生在日常學習過程中通過參與各種各樣的活動，基于體驗而習得，表現為一種從量變到質變過程的特征。因而，具體在科學教材中表現為滲透性、漸進性與整體性。在教學過程中表現為對科學探究的關注。增加學生的體驗與感悟。以三年級上冊第四單元第一課時“水”為例。課標提出情感態度與價值觀方面的目標為“積極參與有關水的研討并發表見解：意識到水是地球上十分重要的資源：在辨別水的活動中。學會小組合作”。這反映在教材中表現為蘇教版教材強調“生命離不開水，觀察水。神奇的水。地球上的水”。教科版教材關注“觀察一杯水。比較水與油、沙。比較水的多少”等活動的設計與呈現，主要在于引導學生通過對生活中與水相關問題（如各種液體的流動性、水量的測量方法等）的思考。在交流合作與發表見解中獲得體驗與發展。

2.3強調科學方法的多元

科學探究是學生學習科學的重要方式。主要表現為引導兒童探究，親歷科學探究的過程。三套科學教材在內容與方式上重視科學探究活動。強調“做中學”，具體體現于三套教材中探究活動的設計——如教科版四年級（下）“導體與絕緣體”探究活動的設計（整個活動涉及了科學探究的各個環節）。引導學生通過探究“身邊的物體是否導電”認識導體與絕緣體。除了對科學探究的關注之外，三套科學教材極其強調科學實驗、觀察、類比、建模等科學方法的體現與體驗。如蘇教版三（上）“常見材料”體現了對學生科學觀察能力的培養，通過“觀察教室里的各種物品是什么材料組成”、“區分哪些物品是天然材料制成的，哪些是人造材料制成的”等活動，促進學生觀察能力的培養與提升。三套教材對“溫度計測量水的溫度變化”、“用量筒測量水的體積”、“用彈簧測力計測量力的大小”、“用尺子測量身高”等活動的設計都體現了對科學測量方法及其測量工具使用的強調。模型的建構有助于學生直觀觀察與解釋事物內部構造，三套教材在編寫中也充分體現了科學建模方法，如蘇教版五年級（上）以“手臂的活動模型”這一復雜的人體活動促進學生對杠桿原理的學習與應用，以“紅綠燈模型”引導學生對串、并聯電路的感性認知與應用。

2.4注重學科間的聯系與綜合，彰顯STSE教育理念

綜合性與學科間性是科學課程區別于分科課程的特點之一，三套小學科學教材也充分體現了對學科問的聯系與綜合——如教科版與蘇教版通過“耳的結構與功能”主題內容。呈現了物質科學與生命科學的聯系；如蘇教版引入《墨子》中的“伏罌而聽”，顯現出科學的人文關懷。教材在關注學科間性的同時。也彰顯了STSE教育理念——表現為引導學生通過科學的學習解釋生活現象及其應用，如蘇教版四（下）“拓展”欄目中“日常生活中哪些地方需要增大摩擦力，哪些地方需要減少摩擦力？”表現為對與科學有關的社會問題的關注（保護環境、節約能源、推廣新技術、宣傳科學、反對迷信等），如河北版四（下）“科學在線”欄目對人工降雨的介紹，將水的三態變化與日常生產生活緊密聯系。體現了應用科學解決社會問題的過程。此外，還表現為與生活相關的科技制作活動的開展，了解技術的科學原理及生活應用，如蘇教版和河北版中“制作小樂器”、“減弱噪聲”、“無噪聲書房”等活動的設計，體現出技術和設計在生活中的應用及對技術的科學原理之關注。

2.5注重科學史的滲透，強調科學本質理解

科學史蘊含著對科學演化歷程的審視，是溝通科學與人文兩大領域的橋梁。學習科學史有助于學生理解科學的本質和科學素養的養成。基于科學課程標準所提出的科學課程的性質在于體現科學本質的理解，三套小學科學教材都極其注重科學史的滲透與呈現——從所占內容的比例看，蘇教版涉及科學史的知識點數占總知識點數的12.8%，河北版為18.1%；從科學史引介的形式來看，有導入、閱讀、討論或專欄——如河北版通過“科學在線”欄目介紹人們對電的認知發展史，教科版六（上）設置了“資料庫”欄目，通過阿基米德撬地球的故事以及杠桿稱的家族發展史的介紹，引導學生理解杠桿的特點及其應用。

3科學教材中物質科學內容編排的差異

各套小學科學教材是基于課程標準而編寫的，因而不同程度地體現了課程標準中的理念、目標、內容與實施方式等。即呈現了多維度的共性。但基于編寫者對課標的理解與教材使用者的特點，呈現了不同版本教材編寫的差異。也表現于三套小學科學教材關于物質科學內容的編排中。

3.1對學生認知層次性關注的不同側重

科學是一門知識性和邏輯性很強的學科，知識邏輯結構的體現表現為對學生認知層次性的關注，不僅體現于不同年級教材在同一主題內容組織的層級性。而且表現于針對某一主題內容呈現的層級性。以“電磁鐵”（物質科學中聯系“電”與“磁”的重要內容）為例。教科版以單獨的章節分別闡述了“電”和“磁”現象，以通電導線具有磁性來闡述“電和磁”的關系。進而介紹了電磁鐵。并引導學生探究影響電磁鐵磁力大小的因素。其中，“通電導線具有磁性聯系了‘電’與‘磁’”作為電磁鐵磁力大小影響因素探究的先行組織者。即教科版教材在內容編排上關注了內容由淺入深、由易到難，由定性描述到定量分析。內容的編排關注了學生的認知層次性。河北版中“電磁鐵”是在六年級（上）通過電鈴中存在的電磁鐵及其性質介紹而闡述的。是繼三年級（下）磁鐵及其生活中的應用學習的進一步拓展；蘇教版中“電磁鐵”是學生在學習“簡單電路”、“磁鐵”后。經歷“制作一個電磁鐵，并探究影響電磁鐵磁力的因素”活動，認識電磁鐵的性質及其應用。盡管河北版教材考慮到了三年級、六年級學生的認知水平。蘇教版設置了豐富的活動與實驗，但兩套教材都是繼學生“電”、“磁”學習后。直接通過“電磁鐵”的制作來認識電磁鐵的特性及其應用。未能通過設計“通電導線具有磁性”的探究活動。認識“電”與“磁”的相互關系——這是理解與應用“電磁鐵”的基礎，也是對學生認知層次性關注的體現。可見，盡管學生認知的層次性都為三套教材所共同關注，但教科版教材是通過建立“電”與“磁”聯系為理解“電磁鐵”提供先行組織者：而另兩套教材則是通過將學生有豐富生活體驗的“電”與“磁”現象編排在三年級，對內容相對抽象且綜合能力要求較高的“電磁鐵”編排在六年級，以體現對學生認知發展水平的關注。

3.2多元內容呈現方式的不同關注

主題內容的呈現方式要和教材的整體編寫理念相契合，多樣化的內容呈現方式已成為教材編寫的趨勢之一——體現于三套科學教材豐富的活動欄目的設置中，但具體到各版本之間又有所差異。如蘇教版通過動手、問題、交流、選擇、拓展、資料、記錄、注意、環保等九個欄目來安排學習活動；河北版則設置了活動、材料與工具、安全、記錄、猜想與假設、拓展、討論、表達與交流、專題研究等欄目：而教科版沒有活動欄目的明確劃分，將動手、問題、交流等活動融于教材內容的探究活動之中。此外，三個版本的科學教材在活動設置方面呈現不同的側重點。如“電磁鐵的磁力”的探究活動設計，教科版以電磁鐵吊車引入問題，設計的活動重視學生通過表格記錄假設。繼而制定、交流、實施小組研究計劃，記錄分析實驗數據，最后得出實驗結論，其活動過程完整且各環節銜接緊密。蘇教版注重在實驗報告中給出問題、假設、實驗設計、實驗結果、結論等五方面，并給學生以相應的提示。河北版強調基于猜想與假設、實驗設計（包括實驗目的、材料和工具、實驗方法、實驗結論）、表達與交流活動來展現探究活動的設計。可以發現教科版在探究活動的呈現上嚴格按照課標中所要求的探究活動的內容和過程來開展，過程中尤其注重實驗假設的提出與理由的陳述：蘇教版更加重視在探究活動中學生的獨立操作能力。缺乏對小組間交流活動成果的關注；河北版重視實驗的設計，在問題的提出與情景的創設上則關注不多。

3.3與初中科學教材銜接的不同內容呈現

從《課標》對小學科學的內容要求與三套教材的內容呈現來看，小學科學的學習應該為初中科學內容（常見的物質、物質的結構、物質的運動與相互作用、能量與能源）的學習奠定基礎。與初中科學教材的銜接不同程度地體現于三套教材中——如蘇教版關于“空氣中有什么”這一資料的呈現，明確指出空氣中的主要物質，這有助于初中學生認識氧氣、二氧化碳等重要物質的主要性質，這是河北版教材就空氣這一節內容所缺失的。另外，小、初的銜接情況還表現于對小學科學內容闡釋的缺失或不足，不同程度影響著初中科學內容的學習——以“物體與物質”為例，教科版在“水和空氣”單元關于“空氣有重量嗎”這一問題的闡釋中，只是關注了質量往往指生活中常用的多少克、多少公斤，而沒有明顯區分質量與重量的概念，這往往成為初中科學進行“質量”教學的前概念。

盡管三套小學科學教材不同程度地體現了科學課程標準中的理念、目標、內容等，但是否呈現與科學課程標準的一致性還亟待分析與研究。基于物質科學內容，三套小學科學教材在內容闡述與編排中呈現了共性與差異——都極其強調學生對基礎科學知識的學習：注重科學方法的多元，尤其是注重科學探究能力的培養：關注情感態度與價值觀的滲透；強調學科間的聯系與綜合，彰顯STSE教育理念：注重科學史的滲透，促進對科學本質的理解。同時也呈現了內容組織對學生認知層次的不同側重，多元科學內容呈現方式的不同關注。小、初科學銜接的不同內容呈現等。基于教材選擇的多樣性，小學科學教材的編寫不僅需要吸納國際小學科學教材的特色。而且要關注不同地區學生可能的前概念，以體現教材編寫的特色。同時，還需要思考如何通過教材中科學探究活動的設計促進探究內容的深層次挖掘；關注如何有效利用思維導圖等教學手段。促進學生對科學概念的理解。

（欄目編輯 趙保鋼）