新課標背景下小學科學教學內容重構

●張懿，陳莉，謝伯巖

最新頒布的《義務教育科學課程標準》順應立德樹人根本任務的時代需求和國際科學教育的改革趨勢， 旗幟鮮明地揭示了以核心素養為導向的科學課程的應然狀態， 要求科學課程要立足學生的素養發展，提煉了科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個維度核心素養的內涵， 要求通過小學科學中物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程等領域基礎科學知識的學習， 引導學生形成基本的科學觀念，培養科學思維能力、科學探究與實踐能力、科學態度與社會責任等，并闡述了四者間相互依存、相互蘊含、共同體現科學課程育人價值的關系。這樣的改變為進一步深化科學課程改革指明了方向，對優化科學課程結構內容、強化科學學科育人功能提出了新的要求和期待。 而當前，新課標配套教材的修訂工作才剛剛啟動，新課標的頒布與配套教材的面世仍存在較長的時間間隔，立足于新課標的引領，一線教師對現行教材課程內容進行重構顯得更加迫切。以核心素養為導向，以課程性質、課程目標、課程內容等要求為準繩進行教學內容的重構，也必將對新課標在一線教學中的應用與落實產生積極影響。

小學科學教學內容重構一般指以對相關科學觀念的分析為基礎，結合一定的教育理論，對某一科學觀念下的某一主題（或單元）的教材內容進行二次編排，進而滿足核心素養下發展學生科學觀念，培養學生科學思維能力、科學探究與實踐能力、科學態度與社會責任的課程目標。 本文將圍繞“運動觀”這一科學觀念之下的“運動和力”主題教學內容（對應新課標中的學習內容 “3.1 力是改變物體運動狀態的原因”）進行研究。

一、圍繞科學觀念建構內容體系

作為科學課程本質屬性的集中體現， 科學觀念在培育學生科學素養的過程中具有重要的奠基作用，是發展其他素養目標的基礎[1]。 新課標在課程“總目標”中明確指出要“掌握基本的科學知識，形成初步的科學觀念”[2]，這在一定程度上理清了掌握具體的科學知識與形成上位的科學觀念之間的必要關系，但若想更有效地達成科學知識向科學觀念的轉化，還有待進一步挖掘二者間隱性的更為復雜的層級關系，形象地講，就是要系統地建構起能實現二者間定向轉化的橋梁。 對新課標“課程內容”部分進行梳理，可以發現，與“科學觀念”存在明顯層級關系的語詞有：跨學科概念、學科核心概念（又稱核心概念）、學習內容（與我們常說的科學知識表義相同），通過分析可以發現，四者間的層級關系如圖1 所示，其中，各層級所包括的內容數量一般隨層級的增高而減少，即一般由多個學習內容組成一個學科核心概念，多個學科核心概念指向同一科學觀念。

圖1 由學習內容指向科學觀念的層級關系示意圖

結果導向型思維決定了教學內容重構的過程相對于由學習內容指向科學觀念的層級關系是逆向的。 從科學觀念出發，先理解科學觀念的內涵，再聚焦核心概念與跨學科概念，更便于指導學習內容的重構。

以“運動和力”主題教學內容所指向的“運動觀”為例，其內涵是辯證唯物主義的自然觀所闡明的“自然界處在永恒運動、變化、發展中”這一物質屬性，核心是“物質是運動的”這一物質世界的存在特征[3]。其中，對物體運動的描述要以“時空觀”中對物體的方位、距離等描述為基礎，這就說明，“運動和力”引領下的教學內容絕非只是探究力與物體運動之間的因果關系，還涉及描述物體的運動、力的分類和作用效果等對力和運動狀態本身的認識和判斷， 具體層級梳理如圖2 所示。

圖2 “運動和力”主題教學內容體系建構

上圖結構化地呈現了科學觀念統領下的“運動和力”相關跨學科概念、學科核心概念、學習內容、學習要求之間的層級關系， 由結構圖進行深入分析可知，本部分的“運動”是指機械運動，即指同一物體各部分之間或不同物體之間相對位置的變化， 如車輛行駛、河流奔涌、斗轉星移等現象。 對運動的描述要經歷利用方位判斷描述、利用相對位置描述、通過測量和計算描述的學習過程， 最終用習得的方法描述機械運動的不同形式；認識接觸力中的推力、拉力、摩擦力、彈力、浮力和非接觸力中的引力，實質上都是為引導學生探究力與物體的運動之間的聯系做鋪墊；最終，施加在物體上的力導致物體運動的改變，并從不同形式的機械運動中抽象出“系統與模型”這一跨學科概念，以科學探究得出“力是改變物體運動狀態的原因”，為學生運動觀的構建奠定基礎。

二、參照學習進階預設教學方式

核心素養下的教學內容重構，要立足學生的發展，依據學段特征確定學段目標。學習進階是學生在以某一觀念或主題的學習中依次進階、逐級發展的過程，與學生的認知水平和知識經驗相匹配，對建立宏觀內容體系中的內在層級具有指導作用。 北京師范大學郭玉英教授團隊綜合層級復雜度、 知識整合等認知理論，基于預設表現和實證檢驗提出了“經驗—映射—關聯—系統—整合”的契合我國學生實際的學習進階模型[4]。 以此為指導，對新課標中“運動和力”主題教學內容的“學習要求”進行分析、分層，學習進階的發展層級模型如表1 所示。

表1 “運動和力”主題教學內容進階層級模型

這里需要說明的是，課標中“運動和力”主題教學內容無具體“學習要求”與整合層級相對應，但其具體理論內涵卻與新課標所倡導的跨學科整合、項目式教學不謀而合，為通過綜合性的內容重構引導學生以整體的視角認識世界，引導學生認知發展到更高進階指明了方向。

不同的進階層級對應不同的教學方式。 通過分析發現，進階層級模型中經驗、映射、關聯、系統、整合與新課標強調的啟發式、互動式、探究式、體驗式和項目式等多種教學方式存在一定的匹配關系。 如對于“學生具有尚未相互關聯的經驗和零散事實”的經驗層級， 教師可通過啟發式教學喚醒學生的生活經驗，并輔以互動式教學引發追問，通過體驗式教學重演經歷、 強化認知； 映射層級關注學生抽象與概括、聯想與想象等基本思維方法的應用，可通過啟發式、互動式相結合的方式引導學生初步建立事物具體特征與抽象術語之間的關系；關聯層級、系統層級表征為“建立抽象術語與事物多個可觀測特征之間的關系”“從系統層面協調多要素結構中各變量的自變與共變關系”，二者在小學科學中可以理解為識別變量與控制變量的關系，這明顯同探究式教學相吻合，教學中教師要引導學生經歷完整的探究過程，關注學生科學探究能力的習得，并根據需要為學生的探究提供技能指導，如在探究中需要測量力的大小前先教授使用彈簧測力計的規范；整合層級對教學內容的要求則較單一的科學概念更加上位、更加綜合， 其指向跨學科觀念的理解和科學觀念的習得，可以項目式教學開展教學，亦可與技術與工程領域內容相整合，并適當補充科學史內容。

三、對比教材特色組織教學內容

教材（本文中取“教科書”之義）是教師教學的主要依據之一，當前，我國小學科學教材呈“一標多本”式樣態，雖均以課程標準為綱要，但在組織結構與形式上存在差異。 結合新課標的要求對現有教材進行修訂，并不是全盤否定或從零做起，而是基于原有教材的特色及問題，進行教學內容的改組和重構。對比教材特色與實施效果，有助于教師基于教材重組教材，聚焦與核心概念相關的“少而精”學習內容，設計相應的教學活動。

筆者通過對教科版和湘教版小學科學教材“運動和力”相關教學內容的對比發現，教科版教材在編排上重整合，一般以主題中心式組織方式進行跨領域設計，本部分內容主要涉及的“物體的運動”“運動和力”“船的歷史”3 個單元都將物質科學和技術與工程兩個領域進行了整合， 每單元設有7～8 課時，同主題內容編排相對集中。除上述三個單元，1～2年級的內容要求“使用前后左右、東西南北、遠近等描述物體所處位置和方向”和“知道推力和拉力是常見的力，力可以使物體的形狀發生改變”分別被整合到以地球與宇宙科學為主體的“我們的地球家園”單元和同領域“能量”主題下的“磁鐵”單元。

湘教版教材在編排上重基礎，立足教育重演論，注重探索學生認知發展規律與科技發展史之間的關聯，充分關注學生的認知背景和發展規律，采用能力本位式組織方式，著重體現了對基本方法和技能等目標的分步驟、分層次落實，各單元有2～6 課時不等（2～4 課時居多），單元容量相對較小，領域界限更清晰。其中“運動”主題主要涉及“物體的位置”“推力與拉力”“運動與力”“我們的小車”“沉與浮”單元，低學段的學習目標“使用東西南北描述物體所處位置和方向”被整合到以地球與宇宙科學領域為內容的“太陽和月亮”單元。

筆者在教學實踐后發現，使用教科版教材，學生科學學習的連續性、綜合性落實充分且達成度較高，學生經歷完整探究實踐的機會較多，能有效促進學生探究實踐能力、科學思維能力的發展，如在學習“浮力”時，教科版就以船的發展史為線索，專門編排了“船的研究”單元，以項目化教學囊括探究和實踐這兩個科學學習的主要途徑，整單元7 課時緊緊圍繞造船材料、內外結構、動力裝置等演變過程展開探究，并引導學生在設計、制作、評價、完善等過程中體驗將社會需求轉化為具體工程技術問題的過程。 湘教版教材把低年段的內容要求拆分到連續多課時中的做法為基礎性科學知識的學習提供了相對充足的時間， 同時也為循序漸進地引導學生扎實掌握具體的科學知識、形成科學觀念奠定了較為扎實的基礎，如在學習描述物體在某個時刻的位置時， 就將前后左右、東西南北、遠近分別作為一課，設計了“看太陽辨方向”“它在什么方位”“它有多遠”；學習推力和拉力時，將認識推力和拉力、力和形變分別作為一課，設計了“推拉游戲”“力與形變”，為學生提供了充分的體驗和思考的空間；同時，科技發展史的充分引入也能為學生態度責任（尤其是其中的社會責任）的培育提供更多的文本載體。由此可以看出，兩版教材在使用過程中所表現出的培育學生核心素養（科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任）的優勢是有差別的。

基于以上分析，筆者借鑒兩版本教材的經驗成果，結合教材在實踐應用中所反映出的具體問題與優勢，進行了組合設計和二次編排，以期重構與課程內容體系、學習進階理論、學生認知發展等相適切的教學內容。

圖3 “運動和力”相關內容中教學內容重構坐標示意圖

教學內容重構后的主要變化與改進有：第一，融不同版本的教材優勢為一體，既關注基礎，又重科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任的均衡、協調發展， 由湘教版的1～2年級課程和教科版的3～4年級、5～6年級課程混搭構成內容主體。 第二，按照前文構建的以科學觀念為上位的內容體系，遵循“少而精”原則，聚焦學科核心概念與跨學科概念。 對內容進行刪減，將“物體在斜面上運動”“運動的小車”融入其他課時，不再單獨設立課時，同時，鑒于反沖力不屬于課程標準要求掌握的力的類別，且對學生科學觀念的形成影響不大，因此刪除“用氣球驅動小車”一課，將更多課時留給探究實踐類內容。第三，根據各課時的主要內容特點，以學段為橫坐標、進階層級為縱坐標，繪制了教學內容坐標示意圖，能直觀呈現各課時內容間的進階關系， 便于教師基于學習進階層次理解教學內容、設計教學活動。

綜上所述，圍繞科學觀念建構內容體系、參照學習進階預設教學方式、對比教材特色組織教學內容是對教學內容進行重構的有效做法，也必將促進新課標在一線教學實踐中的落實，但教學內容重構是一項系統工程，還有許多問題需要我們在研究和實踐中逐步優化。