大象版《科學》教材四年級下冊編寫說明

楊新瑞

摘?? 要? 大象版《科學》教材四年級下冊是延續了整套教材編寫的“1+5+1”的內容結構，由1個準備單元、5個綜合探究單元和1個反思單元組成。在科學探究目標方面，第二次重點圍繞“表達交流”和“反思評價”兩個探究要素的學段目標對學生進行有側重的培養。并促進學生形成全面的科學素養，除科學知識目標外，還承擔著科學探究能力和科學態度學段目標，以及科學、技術、社會與環境（STSE）學段目標。

關鍵詞?? 《科學》 教材? 編寫說明

中圖分類號：G424??????????????? 文獻標識碼：A???????? ????????DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.02.028

Description of the Compilation of “Science”Textbook for Grade 4 Volume 2 of

Elephant Edition

YANG Xinrui

（Henan Basic Education Teaching Research Office， Zhengzhou， Henan 450016）

Abstract： The second volume of the fourth grade science textbook of elephant edition is a continuation of the "1 + 5 + 1" content structure of the whole textbook， which is composed of one preparation unit， five comprehensive inquiry units and one reflection unit. In terms of scientific inquiry objectives， the second time focuses on the cultivation of students around the objectives of "expression and communication" and "reflection and evaluation". Besides the goal of scientific knowledge， it also undertakes the goal of scientific inquiry ability and scientific attitude， and the goal of science， technology， society and environment （STSE）.

Keywords："Science"; textbook; description of the compilation

大象版《科學》教材四年級下冊（下文除特殊說明外均指本冊教材）延續了整套教材編寫的“1+5+1”的內容結構，由1個準備單元、5個綜合探究單元和1個反思單元組成。四年級下學期是中年段的最后一個學期，按照整套教材的能力建構邏輯，處于第二輪培養能力循環的尾聲。本冊教材在科學探究目標方面，繼二年級下冊之后第二次重點圍繞“表達交流”和“反思評價”兩個探究要素的學段目標對學生進行有側重的培養。同時，為促進學生形成全面的科學素養，除科學知識目標外，本冊教材還承擔著科學探究能力和科學態度學段目標，以及科學、技術、社會與環境（STSE）學段目標。

編寫思路

“雙主線+雙輔線”的結構編排是大象版《科學》教材編寫的特色?！半p主線”即以科學知識目標的學習內容為經線，以科學探究的各個要素的培養為緯線，圍繞科學知識的學習內容設計一系列探究活動來循環落實，逐一強化對各探究要素的培養。“雙輔線”即教材在適當的探究活動中滲透相應的科學態度目標和STSE目標，從而達到全面培養學生科學素養的目的。

“降落傘”是本冊教材的起始單元，也是準備單元。教材借助制作降落傘活動展開相應的科學探究，落實表達交流和反思評價的能力訓練。制作降落傘從教學內容來看，兼容了物質科學、工程與技術兩個領域，是學生非常感興趣的活動。教材圍繞“設計制作—測試評價—表達交流—反思改進”的流程展開，注重培養學生的設計思維、動手能力、表達技能與反思意識，體現了“做中學”的教育理念。本單元著力培養學生的探究意識、質疑精神，引導他們形成“做前有計劃，做中有思考，做后有反思”的習慣，強調對于制作的作品要不斷審視與評價，在交流中表達自己的想法，聽取他人的意見，判斷信息的價值，進而對產品的優劣做出有依據的評價，并在此基礎上進行改進與優化。本單元引導學生在探究過程中通過對現象的觀察、對猜想的驗證來建構科學概念，并在應用中不斷驗證，獲得他人認同。

“生命世界”“自然界的水”“太陽、地球和月球”“精確時間的步伐”“開心游樂場”是本冊的5個綜合探究單元。作為本冊教材的主體，這5個單元在具體科學知識目標的引領下，幫助學生“在教師引導下，能正確講述自己的探究過程與結論，能傾聽別人的意見，并與之交流”，并且“在教師引導下，能對自己的探究過程、方法和結果進行反思，作出自我評價與調整”，以落實表達交流、評價反思探究要素的學段培養目標。

“讓事實來說話”是本冊的反思單元。本單元以科學家伽利略通過“比薩斜塔實驗”來證明亞里士多德的理論錯誤的故事，啟發學生意識到科學的發展需要交流分享、反思修正。相互交流觀察到的現象，分享研究的過程，反思研究的方法是否科學并及時進行修正，能使我們的觀點更接近真理。此外，本單元中還滲透了對科學研究中實證意識的關注，并暗含著科學研究應重視事實與證據，不迷信權威的科學態度。

科學探究目標的確定與落實

1.主要探究要素的確定

依據課程標準設計的探究要素培養目標，結合本套教材科學探究主線的布設——在相對完整的探究過程中有側重地培養某項探究能力，本冊教材重點承擔第二輪的表達交流和反思評價兩個科學探究要素目標的培養。

全套教材為不同學段的學生分別設計了不同的培養主題，呈階梯式遞進。在低年段以“感知科學”為培養主題，學生科學探究能力的培養經歷了一次完整的循環。在中年段以“認知科學”為培養主題，學生將再次經歷科學探究全部8個要素的落實和強化訓練的循環過程，以落實課程標準中科學探究要素在中年段的要求?？茖W探究要素與科學知識的縱橫交織，構成了本學期科學素養的教學圖譜。

2.低年段與中年段科學探究能力培養重點的比較

本冊教材的探究要素培養重點是表達交流和反思評價。盡管探究要素的名稱與二年級下冊是一樣的，但其內在的要求有所提升。與二年級下冊的探究能力培養要求相比，其培養目標有著明確而具體的層級遞進。隨著學段提升，科學探究的難度也隨之加大。為了助推學生探究能力的發展，整套教材設計暗含了螺旋上升的內在邏輯，希望循序漸進地落實課程標準中的科學探究學段目標。

3.低年段與中年段表達交流探究要素培養目標的比較

依據低、中年段學生的年齡特點及其思維方式的發展與變化，整套教材充分考慮了表達交流探究要素培養的銜接和遞進。

在低年段，重點落實和強化培養學生“在教師指導下，能簡要講述探究過程與結論，并與同學討論、交流”;中年段則要求學生“在教師引導下，能正確講述自己的探究過程與結論，能傾聽別人的意見，并與之交流”。將兩個學段的能力要求進行對比，我們可以清楚地看到其中的發展軌跡。

首先，對探究過程和結論的描述的要求有所提升。低年段的要求是“簡要”，即簡單描述，關注重點即可，不要求學生的描述全面與完全正確，可以理解為初步經歷討論與交流的過程，并對此過程“自我察覺”，初步體驗。而中年段的要求是“正確”，這就要求學生不僅經歷過程，還要對探究過程與結論的信息做到完全、無誤。

其次，從信息交換方面提出了要求。在低年段，只要求學生參與同學的交流與討論，即關注信息的輸出。中年段提出了“能傾聽別人的意見”的要求。從學生個體的角度來看，除了要求學生輸出、參與討論之外，還要求他們在討論中捕獲他人的輸出，進行信息的輸入。從科學素養的角度來看，這樣的傾聽要求，具有“關注他人研究結果”的導向，能夠對比探究過程的相同點與不同點。如果探究過程和探究結論相同，反映了科學探究結論的可重復性;如果探究過程不同，則可能體現了問題解決方法的多樣性，由此還可以引發對探究過程的科學性、研究性和優化選擇等方面的思考;如果探究結論不同，則更能引發深度的反思，發展基于證據進行判斷的意識。

可以說，中年段在低年段關注自我、關注體驗、關注參與的基礎上，向著關注他人、關注正確、關注差異的方向更進了一步。這樣一方面有利于學生在進入高年段時豐富信息交流的方式，使采用不同的表述方式成為可能;另一方面也為學生發展基于證據提出質疑并進行評價的能力做好準備。

4.低年段與中年段反思評價能力培養目標的比較

反思評價能力是批判性思維的內核，對于發展學生的科學素養有著重要的作用。根據學生的年齡特點及其思維發展的階段性，課程標準充分考慮了反思評價探究要素培養的發展節奏與空間。課程標準對低年段反思評價的要求是“在教師指導下，具有對探究過程、方法和結果進行反思、評價與改進的意識”，對中年段反思評價的要求是“在教師引導下，能對自己的探究過程、方法和結果進行反思，作出自我評價與調整”。對比分析可知，兩個學段對于反思評價能力的要求存在以下遞進關系：

首先，兩個學段對于反思評價能力的要求，分別基于“教師指導”和“教師引導”。對于各探究要素來講，兩個學段的學生年齡有了一定的跨度，其知識基礎和認知能力有了一定程度的提升，所以教師的指導可以適當減少，從“面面俱到”轉變為“根據需要適時引導”。但需要注意的是，反思評價屬于高階思維，對于學生而言是有難度的，教師不能放手過快，要始終關注學生在反思評價過程中的表現，隨時給予必要的“導航”。

其次，兩個學段的能力進階梯度顯著。在低年段，教師要引導學生經歷從無到有的過程，即他們知道“是什么”的過程，從而對反思評價形成初步的認知和意識。而到了中年段，增加了“作出自我評價與調整”的能力要求。這里蘊含了兩個關鍵信息，第一個是“自我評價”，指明了對象，即自身，是從旁觀、聽教師講解、建立意識發展到“真刀真槍”地對自己進行評價。第二個是對評價后的進一步要求，即“調整”，這也是反思、評價的初衷，即在客觀審視、評估的基礎上進行完善、改進和優化，從而使探究活動更加嚴謹、有效。

經過低、中年段的能力發展進程，學生的反思評價能力會出現明顯的進步，從不知到初知，從初知到實踐，繼而為實現下一個學段的新要求——“對探究活動進行總結性評價、完善探究報告”做好準備。

5.主要探究要素學段目標的單元分解

基于課程標準中年段科學探究要素學段目標的要求，本冊教材將表達交流要素放在第二單元“生命世界”、第三單元“自然界的水”和第四單元“太陽、地球和月球”進行重點訓練，將評價反思要素放在第五單元“精確時間的步伐”和第六單元“開心游樂場”進行重點訓練，為高年段能利用多種形式進行表達、基于證據提出質疑和評價、完善探究報告以及總結性評價的目標達成做準備。

本冊教材將表達交流目標細化為3個子目標，并將其作為單元目標分別下沉到第二到第四單元中去達成。在“生命世界”單元，教材設定的科學探究單元目標為“在教師引導下，能正確講述自己的探究過程與結論”;在“自然界的水”單元，教材設定的科學探究單元目標為“在教師引導下，能傾聽別人的意見，并與之交流”;在“太陽、地球和月球”單元，教材設定的科學探究目標為“在教師引導下，能正確講述自己的探究過程與結論，能傾聽別人的意見，并與之交流”。

同樣的，本冊教材將評價反思目標拆解成2個子目標落實到第五、六兩個單元去達成，從而實現評價反思探究要素學段目標的漸進性發展。在“精確時間的步伐”單元中，教材設定的科學探究單元目標為“在教師引導下，能對自己的探究過程、方法和結果進行反思”;在“開心游樂場”單元中，教材設定的科學探究單元目標為“在教師引導下，能對自己的探究過程、方法和結果作出自我評價與調整”。

6.科學探究目標的落實途徑

（1）發展基于證據的表達交流

“在教師引導下，能正確講述自己的探究過程與結論，能傾聽別人的意見，并與之交流”是本冊教材表達交流要素的主要目標。

教材從學科視角出發，提供了豐富多彩的探究活動，使學生在探究過程中親歷搜集證據的過程，獲得大量的事實與數據，為表達與交流提供了充實的素材，使其表達交流言之有物。學生在與同伴進行信息交換的過程中會發現，不同的小組之間有共識，也有爭議。他們在你來我往的過程中不斷進行著表達交流的練習，講不清楚、聽不明白時就會不斷地補充、完善、改變方式，在自我修復、完善的過程中逐步提升能力。

例如，“生命世界”單元設計了《我們的豆苗》《奇妙的植物》《領養小倉鼠》《動物的適應能力》《和諧相處是一家》5課，從植物和動物兩個方面展開研究，每一課設計了不同形式的能力發展情境。如《我們的豆苗》一課設計了種子萌發實驗，學生搜集到種子萌發的相關數據后，開展基于數據的分享和交流，并在信息分享的基礎上通過討論得出結論?！镀婷畹闹参铩芬徽n則要求學生解釋植物傾斜現象。解釋的過程中，學生需要調動之前通過閱讀、訪問、考察搜集到的信息，經過梳理加工后進行輸出，并力求能夠有理有據，獲得其他同學的認同。在這個過程中，學生可以發展表達交流能力。

（2）利用不同類型的教學內容提升反思能力

“在教師引導下，能對自己的探究過程、方法和結果進行反思，作出自我評價與調整”是本冊教材反思評價要素的主要目標。

本冊教材第五單元“精確時間的腳步”、第六單元“開心游樂場”重點發展學生的反思評價能力。其中，“精確時間的腳步”單元屬于技術與工程領域，“開心游樂場”單元屬于物質科學領域，內容的不同為學生的學習提供了更為豐富的學習情景。

在能力發展方面，呈現的主題也是多樣的。如在“精確時間的腳步”單元的《改進小水鐘》一課中，反思的對象是自制水鐘的精確性，其背后的原因既可能是設計原理，也可能是技術水平;在“開心游樂場”單元的《弓箭與彈力》一課中反思的指向是科學結論的嚴謹性，在《滑梯與摩擦力》一課中，反思的內容是探究方法中的對比實驗……豐富的反思設計將拓展學生評價的寬度、思維的深度，使其逐步意識到探究結果的出現、技術作品的完成并非探究活動的結束，回顧與評價、反思與改進是思維升級、產品升級的階梯。這樣豐富的能力培養架構設計，不僅夯實了反思評價能力的訓練，也使中年段探究能力培養的階段循環得以完成。

科學知識目標的確定與落實

1.科學知識目標的確定

本冊教材的“主要概念”涉及生命科學、物質科學、地球與宇宙科學三個領域，在第五、六單元的活動中穿插了技術與工程領域的內容，教學活動過程中應關注這些概念目標的達成。在培養學生科學探究能力時，還要關注科學知識目標的主線，促進學生知識、能力的雙螺旋均衡發展。教材根據課程標準對科學知識目標的統籌規劃，結合四年級學生的概念發展進程、認知規律和知識概念之間的結構特點，精選了中年段基本核心知識，架構本冊的知識內容框架。如第五單元“精確時間的步伐”第1課《原子鐘尋親記》，引導學生搜集計時工具資料進行整理、分析，發現計時工具的意義與發展特點，完成“知道一些著名工程師、發明家的研究事跡，了解他們的設計和發明過程”的知識目標。第2課《日晷》和第3課《水鐘》，通過設計和制作活動完成“使用和制作簡易的古代的測量儀器模型，如日晷、沙漏等”以及“知道使用工具可以更加精確、便利和快捷”的知識目標，這個目標是基于低年段“認識常見工具，了解其功能”以及“使用工具對材料進行簡單加工”的學習達成的。同時，在設計、制作的過程中，達成“知道工程設計的基本步驟包括明確問題、制訂方案、設計制作、改進完善”以及“針對一個具體的任務，按照設計的基本步驟來設計一個產品或完成指定的任務”等內容目標。第2課《日晷》與第4課《改進小水鐘》制作后的反思活動完成了“對自己或他人設計的想法、草圖、模型等提出改進建議，并說明理由”的知識目標。第4課《改進小水鐘》的活動完成了“在制作過程中及完成后進行相應的測試和調整”的學習任務。第5課《鐘擺的秘密》則通過對比實驗完成了“舉例說出，一項工程運用到的科學技術和原理”的學習內容。其他幾個單元對科學知識目標中的學習目標、學習內容和主要概念的布設也是基于同樣的思路。

2.科學知識目標的落實方法和途徑

（1）強化信息加工，建構科學概念

學生在進入學習之前已經具備了豐富的前概念，但是不夠系統與完善，進入正式學習時，往往需要不斷地進行更新和糾正錯誤。這就需要學生在學習中要捕獲新信息，并將這些信息條理化、結構化，將其納入原有的認知結構，以更新和完善概念體系。

本冊教材通過引領學生親身經歷探究活動來實現信息的輸入，并通過捕獲、處理、輸出3個環節聯動，促進科學概念的主動建構。具體分析如下：

其一，獲取信息，為概念建構打好基礎。如“自然界的水”單元編排了《海洋與陸地》《陸地上的水體》《珍貴的淡水資源》《節約用水》4課進行實驗探究。在第1課《海洋與陸地》中，通過觀察地球儀，獲取顏色信息，直觀感受地球上海洋與陸地的占比差異;在后續3課中，學生通過閱讀文本獲取與研究主題相關的信息。足量相關信息的獲取豐富了知識儲備，為學生大概念的建構奠定了認知基礎。

其二，處理信息，為概念建構搭建框架。信息再多，如果不進行分析，建立邏輯與關聯，就不能成為概念。所以，在獲取信息后，還需要進行加工，深化認知、建立觀點是通往概念建構的引橋。根據處理信息和得出結論要素的中年段要求，教材引導學生基于證據和多種思維方法，實事求是地得出結論，陳述自己的觀點和見解，有利于他們科學概念的主動建構。教材在此環節進行了多元安排，如在《海洋與陸地》一課中，通過標出關鍵句、計算比例等方式處理信息;在《陸地上的水體》一課中，用資料卡的方式處理信息;在《珍貴的淡水資源》一課中，用體驗活動感受淡水資源的匱乏;在《節約用水》一課中，用統計調查結果的方式，將個人的信息匯聚成大數據，更加客觀地分析數據。

其三，表達信息，為概念建構進行梳理提煉。信息處理加工之后，還需要通過表達交流進行外顯。外顯的表達交流有三個方面的作用：首先，為了完成表達交流任務，學生必須對處理過的信息進行提煉，形成結論。其次，表達交流的過程也是接受同行審視的過程，可能會存在不同的觀點，以檢視結論的嚴謹性、可重復性。再次，表達交流還是一個自我反思評價的過程，學生回顧自己的結論形成過程，提升元認知能力。以“自然界的水”單元為例，通過數據表的呈現、資料卡的展示、知識小報的評價和宣傳折頁的設計，進行了多種形式的表達，促進了學生科學概念的深度建構。

（2）關注評價標準，助力概念建構

科學概念的完善是通過不斷迭代完成的，而評價反思是認知迭代的重要途徑。本冊教材為推動學生的評價反思做了諸多設計。

其一，利用星級評價建構縱向評價階梯。教材在準備單元“降落傘”中就滲透了等級評價的方式，在探究活動結束時，要求學生以表格形式進行反思記錄，并在其中呈現了三顆星的等級評價，促使學生在反思評價時將探究成果的評價量化、可視化。在“自然界的水”單元中，對知識小報進行評價時，進一步將評價等級細化為五個星級，并將評級維度具體呈現，使得評價內容有了更具體的指向。

其二，利用單元教學展開反思進程。在建立了等級評價的縱軸之后，教材在橫向上以單元教學為單位，呈現了步步遞進的反思進程。以“精確時間的步伐”單元為例，在第2課《日晷》中，教材在反思環節引導學生評價計量是否準確，對作品質量進行定性評價;在第3課《水鐘》的反思中，將反思的內容遞進為“不準確的原因”;在第4課《改進小水鐘》中，與教材改進小水鐘的內容相匹配，評價指向“優化的效果”;而在單元最后一課《鐘擺的秘密》中，將日晷、水鐘等單項制作提升到計時器發展的歷史層面，引導學生以歷史視角回望技術史的長河，進一步認識到科技的發展也是在不斷反思的基礎上迭代前行的，從而完成“知道工程設計的基本步驟包括明確問題、確定方案、設計制作、改進完善”“對自己或他人設計的想法、草圖、模型等提出改進建議，并說明理由”以及“在制作過程中及完成后進行相應的測試和調整”等教學目標。

本冊教材科學態度目標及STSE目標的滲透與落實

科學態度目標和STSE目標是小學科學課程目標的重要組成部分，教材的編寫著力鋪設多樣化的路徑，以激發學生對日常生活及周圍環境中遇到的工程類問題的探究欲望，引導他們了解科學技術對社會生活的意義，初步培養他們愛科學、學科學、用科學的志趣，幫助他們形成良好的科學態度和正確的科學價值觀。技術與工程領域的學習可以使學生將科學知識與生活實際建立感性的關聯，使學生意識到科學技術對個人生活和社會發展的影響，并為他們技術素養的發展奠定基礎。此外，作為地球公民，既是自然人也是社會人，因此，合理使用科學技術，與自然和諧共處的理念也滲透在本冊教材之中。

如《我們的游樂器材》一課中，教材以“設計游樂器材”為任務驅動，引導學生將所學的力學概念運用到問題解決之中。學生通過設計、制作游樂器材模型，進一步理解彈力、摩擦力的特點，體悟到設計是工程的關鍵。在“精確時間的腳步”單元，通過制作水鐘、改進水鐘，學生經歷工程設計中的明確問題、確定方案、設計制作和改進完善的過程，嘗試將科學知識激活，走向生活，走向社會，感受現代社會和科技發展的聯系。

再如“生命世界”單元，學生通過種植豆苗、領養小倉鼠等活動，關注動物、植物的生命，發現它們與人類千絲萬縷的聯系，從而跳出人類中心的局限，樹立地球公民觀以及與自然和諧相處的意識，從而使科學態度目標和STSE目標得以落實與達成。