三年級上冊《科學》教材編寫思路

李彤

三年級上冊《科學》教材根據學生的年齡特征、課堂教學規律和科學概念的內在邏輯，重視科學探究能力的培養，精心設計了一系列“做中學”活動。通過引領學生親歷科學探究過程，幫助他們建立完善的科學知識體系，提升自主探究的能力，培養實事求是、敢于質疑的科學精神，為學生形成全面而扎實的科學素養奠定基礎。

教材主要內容

本冊教材共七個單元（見表1）。《倒立的小丑》是準備單元，幫助學生初步了解本冊的探究能力培養目標，最后一個單元《達爾文給我們的啟迪》是反思單元，對本學期的探究能力培養過程進行回顧和反思，提升元認知水平。中間的五個綜合探究單元《小小氣象員》《動物的特征》《溶解的秘密》《流動的空氣》《奇妙的聲音》是教材的主體，這五個單元以學生的年齡特征和認知規律為依據，精選地球與宇宙科學、生命科學、物質科學、技術與工程等領域的學習內容，設計一個個與學生生活密切相關的“做中學”活動，引領學生經歷探究過程，建構豐富的科學知識，有計劃、有步驟地完善學生的科學概念體系。

低年段與中年段科學探究能力培養重點對比

教材在低年段（1～2年級）以“感知科學”為培養主題，科學探究能力的培養經歷了一次完整的循環過程。中年段（3～4年級）以“認知科學”為培養主題，學生將再一次經歷科學探究8個要素的落實和強化訓練的循環過程，以完成課程標準中科學探究目標在中年段的要求（見表2）。科學探究要素組成的緯線與科學概念組成的經線相互交織，形成本學期科學素養的教學藍圖。

從表2可以看出，三年級上冊《科學》教材的能力培養重點是“提出問題、作出假設”。表面上看，它與一年級上冊的探究能力培養重點“提出問題、作出假設”是相同的，而實際上，這兩個年段的培養目標有著層次和內涵上的差異，從低年段到中年段再到高年段，科學探究的難度逐步加深，教材設計在學生科學探究培養方面具有循序漸進、螺旋上升的特點。

低年段與中年段科學探究能力的分析比較

1.低年段與中年段學生年齡特征的比較

培養目標的差異是由不同階段小學生的年齡特征、認知水平等因素決定的。低年段的小學生屬于前運算階段，受智力發展和生活經驗的限制，他們的探究還停留在“感知科學”的層面，多運用感覺器官來認識事物的表象，往往只能從事物的一個維度去考慮其形態，難以從事物的本質屬性思考問題，所形成的概念也常常是描述性的非本質特征。

中年段的小學生進入具體運算階段，他們的自我意識開始增強，邏輯思維迅速發展，對外界事物有了自己的認知方式，能在感性認知的基礎上進行理性和抽象的分析，開始學習透過現象看本質，并作出自己的價值判斷，其思維具有形象和抽象兼備的雙重特點，但他們的思維活動依然要借助于具體事物的支持。

2.“提出問題”能力的比較

科學探究的過程一般是從發現、提出問題開始的。基于低年段學生的年齡特征，對他們“提出問題”的培養目標是這樣表述的：在教師指導下，學生能從具體現象與事物的觀察、比較中提出感興趣的問題。這句話對學生有三個要求：

第一，研究的對象是他們身邊常見的、可接觸的具體現象與事物，如學習文具、家居器皿、花鳥魚蟲等，學生對這些事物有著豐富的感性經驗，并以此作為思維加工的基礎。

第二，研究的方式是觀察和比較，學生還處于低階思維水平，他們一般從大小、顏色、高度等非本質屬性去認識事物的表象，獲得一些淺顯的知識。

第三，要提出學生感興趣的問題。低年段學生對身邊的事物有著濃厚的探究欲望，總是能提出“這是什么”“為什么呢”等無窮無盡的問題，教師應呵護他們與生俱來的好奇心和求知欲。另外，不能忽視教師在教學活動中的主導地位，低年段學生的探究行為以模仿、領悟為主，應當在教師的有效指導下完成。

中年段在“提出問題”方面確定了更高的培養目標：在教師的引導下，學生能從具體現象與事物的觀察比較中提出可探究的科學問題。與低年段相比，對“提出問題”的能力要求有了三個方面的提升：

第一，教師的角色有了變化，從“指導者”轉變為“引導者”。“指導”學生提問題，即教師通過教導、示范等方式，引領學生圍繞教學任務提出預設的問題。而“引導”中的“引”，有啟迪、開導的含義，比如：引而不發，激發學生提問的欲望;引而伸之，引領學生深度思考問題，觸類旁通。

第二，學生要知道“科學問題”是屬于自然科學范疇的問題，如“風是怎么形成的？”“影響聲音強弱變化的因素是什么呢？”等等。與文學、經濟、宗教等領域的問題不同，科學問題一般可通過對客觀事實的觀察，或控制變量開展對比實驗等途徑來尋求答案，這個過程具有可重復性。

第三，學生借助較為豐富的實踐經驗和理論基礎，能判斷某個科學問題是否可探究。可探究的問題應該難度適中，學生可以正確理解問題中的主要概念，準確把握問題的內涵和指向，了解自己的研究對象、研究步驟和將要取得的成果。同時，學生需要足夠的外部支持，包括專家輔導、場地器材、信息收集等條件，以及人力、時間、經費等方面的保障。

3.“作出假設”能力的比較

學生針對問題提出假設后，他們需要通過科學研究的方式對假設進行證實或證偽。在不同的年齡階段，作出假設的要求也是不一樣的。

低年段對“作出假設”能力培養的目標是，在教師指導下，能依據已有的經驗，對問題進行簡單猜想。除了教師的指導，這個要求還強調了兩點：

第一，假設要有依據，這個依據可以是已有的經驗。經驗是學生在科學探究過程中積累的感性知識、方法技巧的簡單概括，還沒有達到理論的體系和高度，具有不嚴謹、不全面等缺陷，但經驗是兒童探究經歷的寶貴財富，可以作為作出假設的重要依據。

第二，能從某個單一的角度對問題進行簡單猜想，不需要嚴格按照“假設”的結構來表述。如“校門是朝東開的”“條形磁鐵的中間磁力最強”等，這些猜想不需要陳述理由，表達形式也簡單直白，結構中不含條件、結果等部分。

中年段在“作出假設”方面的能力要求是，學生在教師引導下能基于已有經驗和所學知識，從現象和事件發生的條件、過程、原因等方面提出假設。相比低年段的能力要求，明顯提出了更高的標準，學生應該把所學的知識納入作出假設的依據范疇，而且要從多個角度思考，提出可驗證的假設，假設的表述形式更加規范。如第三單元《溶解的秘密》中“50毫升的水里，只能溶解有限的鹽”，是從事物產生的原因的維度作出假設;第五單元《奇妙的聲音》中作出的假設“如果不用棉線串起紙杯，我們就聽不到對方發出的聲音了”，則是從現象發生的條件作出假設。

中年段培養探究能力的策略

1.鼓勵學生高質量地提問

學生學習的最初動機來自對各種事物和現象的好奇心，他們在好奇心的驅使下提出疑問。高質量的問題體現在三個方面：

一是有研究的意義和價值。問題來源于社會和學生的真實生活環境，問題的解決有助于改善學生的學習和生活實際。

二是科學類的問題。小學生的思維具有發散性強的特點，他們對身邊的事物充滿了好奇心，但教師要幫助他們學會分辨什么是科學問題，什么不是科學類的問題，引領他們逐步認識科學的本質。

三是了解自身擁有的研究條件，清楚可利用的研究資源，能自我評測問題的難度，提出可探究的問題。教師作為引導者，應當采用開放的教學方式，營造輕松的教學環境，為學生提出高質量的問題提供必要的指引。

例如在準備單元《倒立的小丑》的教學中，學生觀察了玩具小丑的特殊技能后，教師引導學生思考：關于倒立的小丑，大家能提出什么問題？教師把學生提出的問題全部呈現在黑板上后，師生從中篩選出科學類的問題，然后組織學生分析：哪些問題可以在本節課堂上研究出答案？并挑選出合適的問題準備在本課研究。學生的探究活動將沿著問題的脈絡持續展開。

2.作出基于依據的假設

科學的假設是基于一定的科學理論和研究經驗建立的。作出假設的意義在于明確研究的目標，聚焦研究的對象，師生將圍繞假設收集信息、分析信息，驗證假設的真偽。只有在學生理解了假設的含義后，教師才能組織學生開展探究活動，否則，探究就缺乏目的性。在第三單元《溶解的秘密》中，學習“溶解的快慢”內容時，教師引導學生思考：攪拌對物質溶解的快慢有什么影響？說說你的假設和理由。此時，教師應該鼓勵和肯定學生作出的有依據的假設，不要提前給予“對”或“不對”的判斷，因為這只是學生基于先前知識和經驗的初步想法，他們還不能判斷其對與錯，有待于師生通過后續的觀察、實驗來驗證。

3.注重反思評價

中年段的評價旨在檢測探究效果、引導探究方向，促進學生“提出問題、作出假設”等探究水平的不斷發展。在研究結束階段，教師要引導學生交流并演示他們的研究過程與結論，讓其他學生有機會提問，審查證據的真實性，挑出論證中的邏輯錯誤，指出結論表達中的問題，等等。在反思單元《達爾文給我們的啟迪》的教學中，教師組織學生討論：達爾文提出了什么問題，作出了怎樣的猜想和假設？他是怎樣提出這些問題和猜想的？本學期我提出過什么問題或猜想？我提出這些問題或猜想的依據是什么？教師讓學生反思自己在科學探究過程中的優點與不足，分析在技能學習和團隊合作方面有沒有達到預期目標，科學概念的建構與原來相比是否有所提升，這些回顧與總結有利于發展學生的審辯式思維，促使學生不斷改進探究策略，養成嚴謹的科學態度。