大象版小學《科學》教材的編寫思路

根據2022年版科學課程標準編寫的新版大象版小學《科學》教材從2024年秋季學期起陸續投入使用。課程標準有不少重要的改變，如課程目標對核心素養的強調，課程內容對核心概念的強調，以探究實踐迭代科學探究來強調技術與工程實踐在科學學習中的重要作用等。因此，新版的大象版小學《科學》教材也采用了一系列新的編寫思路，主要表現為以下幾個方面。

一、以課程標準為綱落實核心素養

課程標準要求教材編寫要覆蓋課程標準的所有內容，包括課程標準規定的核心概念及其學習內容，要反映不同學段的內容要求，同時要完成核心素養各維度的學段目標，落實學生必做探究實踐活動；還要求教材要基于核心概念的學習落實核心素養的相關學業要求，最終全面達成學業質量標準。因此，通過落實課程標準的要求，以全面提高學生科學課程核心素養并促進他們核心素養的發展，是大象版小學《科學》教材編寫的基本原則和思路之一。

科學課程核心素養是中國學生發展核心素養在科學課程培養目標中的集中體現。科學課程核心素養是學生在學習科學課程的過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，是科學課程育人價值的集中體現。課程標準將科學課程核心素養劃分為科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等四個維度，要求科學課程幫助學生了解物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程等領域的一些常見基礎知識，初步形成基本的科學觀念，以科學思維能力、科學探究能力和技術與工程實踐能力、科學態度與社會責任的培養為重點，促進他們學習能力、創新能力的發展，形成清晰和精準的科學課程目標。

該套教材的編寫堅持以全面落實課程標準在小學階段的所有內容和要求為基本原則，以全面培養學生核心素養為根本目標。教材基于不同的內容要求設計一系列探究學習活動和技術與工程實踐活動，以真實的情境引發學生提出要探究的科學問題和要完成的技術與工程任務，以問題和任務驅動他們的探究和實踐，使他們在尋求答案和完成任務的過程中獲取科學知識、理解科學本質、建立科學觀念。同時培養學生科學思維能力、探究實踐能力和自主學習能力，幫助他們理解科學、技術、社會與環境的關系，形成基本的科學態度和社會責任感，從而達到全面提升核心素養的目的。

二、以學科核心概念組織學習內容

每個學科領域都有一套由核心概念、具體概念和事實知識構成的完整的概念體系，它們之間是有結構、層次和系統性的。其中學科核心概念是對學科具體概念的抽象和概括，學科具體概念又與具體的事實知識之間有著密切聯系。因此，學科核心概念是貫穿整個學科的很重要的事實內容的抽象提煉，指向學科的本質思想方法和獨特性，反映了一種提綱挈領式的學科認知觀，把握學科核心概念會為與這個學科相關的問題提供基本的解決思路。也就是說，概念是從現象、事實中抽象出來的理性知識，是學科理論建構的基本材料和構成元素。而核心概念則是概念的更高層級，體現了學科的核心知識和核心思想。挖掘科學核心概念，可以發展學生超越事實的抽象思維能力，幫助他們清晰地識別、闡述深層知識的核心思想，促進他們思想與感覺、觀念與實體的統一，有助于他們將學習結果最終內化于個體，不斷將學習過程引向更深、更有意義的方向。通過核心概念將教學內容進行結構化的梳理，對學生形成結構化、系統化的知識具有重要作用。

課程標準為科學課程設置了13個學科核心概念，將每個學科核心概念分解成若干學習內容，根據學段目標、學生特點以及學科核心概念的本質特征，由淺入深、由表及里、由現象到本質地提出每個學段的內容要求、學業要求、教學策略建議和學習活動建議。這些以核心概念建構起來的螺旋上升的目標體系是學生在義務教育階段應該掌握的科學課程的核心內容。課程標準同時要求學生通過對學科核心概念的學習，理解物質與能量、結構與功能、系統與模型、穩定與變化4個跨學科概念，并且將科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等核心素養的培養有機融入學科核心概念的學習過程中。

因此，以核心概念組織學習內容是教材編寫科學、合理、可行的方式，不僅可以覆蓋課程標準規定的核心概念和學習內容，反映不同學段的內容要求，結合相關學習內容完成學生必做探究實踐活動，還能更好地突出核心概念的理解應用。教材可以貼近學生的生活實際，創設真實的教學情境，精心設計與核心概念的建構相匹配的學習活動，引導他們通過探究和實踐學習科學，增強他們對學科核心概念和跨學科概念的認識與理解。同時，技術與工程實踐活動還可以讓學生綜合運用學科核心概念和跨學科概念，通過動手動腦，解決真實情境中的實際問題。

圍繞核心概念組織教材，還能強化知識間的內在關聯，促進知識的結構化，避免以零碎的、片段式的知識來安排教材內容，做到統籌安排在整套教材中體現13個核心概念的進階關系，強化學段教學內容安排的序列化和遞進性，體現4個跨學科核心概念。按照學業要求安排教材內容，可以使教材內容的難易程度與學生的學業水平要求匹配。

以核心概念組織學習內容是該套教材最基本的編寫思路，即根據學生的知識基礎和認知水平，結合他們的生活實際，基于核心概念的學習內容在本學段的若干條相關的內容要求，面向核心素養的某些具體目標設計適當的探究實踐活動，通過探究實踐活動的實施，在完成課程相關內容要求的同時，完成課程在核心素養的某個或某幾個具體目標的培養。每個學段通過有結構、有組織的一系列探究實踐活動的實施，可以讓學生完成本學段所有學習內容，并且達成科學素養四個維度的學段目標。通過三個學段的學習，最終完成小學階段的全部課程內容和核心素養目標。

三、以探究實踐活動主導學習方式

2022年版課程方案在基本原則部分明確要求，義務教育課程要變革育人方式，突出實踐，要加強課程與生產勞動、社會實踐的結合，充分發揮實踐的獨特育人功能，要突出學科思想方法和探究方式的學習，加強知行合一、學思結合，倡導“做中學”“用中學”“創中學”，優化綜合實踐活動實施方式與路徑，推進工程與技術實踐。因此，2022年版的各科課程標準都將實踐置于重要地位。

探究實踐活動在科學課程中尤其具有重要地位。為突出核心概念的理解應用，課程標準要求教材編寫要精心設計與核心概念相匹配的學習活動，引導學生通過探究和實踐學習科學，增強對學科核心概念和跨學科概念的認識與理解。技術與工程實踐活動，要以學生的知識經驗、思維水平和動手能力為基礎，讓他們綜合運用學科核心概念和跨學科概念，通過動手動腦，解決真實情境中的實際問題。課程標準還要求教材在活動設計上要體現實踐性，注重學思結合、知行合一。

探究實踐活動是學生理解核心概念、建立科學觀念的基礎，也是學以致用、解決實際問題的途徑。同時，以探究實踐主導學習方式，還有利于體現科學課程的綜合性。在科學課程的學習中，理解自然現象、解決實際問題，需要綜合運用不同領域的方法。課程標準的內容也體現了各個領域之間的綜合、各核心概念之間的綜合，強調知識的相互滲透和聯系，注重自然世界的整體性，強調發揮不同領域知識的教育功能和思維培養功能。“知識為本”的課程設計偏離甚至脫離了生活邏輯，要培養具有創新精神和實踐能力的一代新人，課程必須貼近現實生活，反映和體現生活邏輯，引領學生關注并走進現實世界，培養他們面對真實情境解決現實問題的能力。而探究實踐活動正是聯系知識和生活的“橋梁”。

就科學課程核心素養的四個維度來說，核心概念是科學觀念素養的重要組成部分，代表著科學課程學習的內容，科學思維是科學課程學習的工具，探究實踐是科學課程學習的活動，態度責任是科學課程學習的品格，所以核心素養各維度之間是相互關聯、相互影響的，缺少任何一項學生都不可能完成科學課程的學習。

正因為探究實踐是科學課程學習的主要形式，決定了探究實踐既是科學課程的課程目標，也是達成全部課程目標的主要途徑。就科學觀念和探究實踐的關系來說，科學觀念是進行科學探究和技術與工程實踐的理論基礎，而探究實踐又是建構新的科學知識和形成科學觀念的重要渠道。就科學思維與探究實踐的關系來說，沒有基本的科學思維能力，學生就無法設計、完成探究實踐活動，而探究實踐活動又為培養他們科學思維能力提供了扎實的基礎，脫離探究實踐活動來培養科學思維能力通常收效甚微。就態度責任與探究實踐的關系來說，學生只有具備了基本的科學態度才能更好地完成探究實踐活動，只有具備了基本的社會責任感才真正有動力去完成有現實意義的技術與工程實踐活動；探究實踐也為培養學生的科學態度和社會責任感提供了契機，脫離了具體探究實踐活動的態度責任的培養無疑會成為空洞的說教。

該套教材的編寫以探究實踐活動主導學生的學習方式，充分重視和發揮探究實踐活動對他們掌握科學知識、形成科學觀念的重要作用，以及技術與工程實踐活動對培養他們將科學知識應用于實踐來解決實際問題并在實踐中檢驗和發展科學知識的重要意義。

該套教材主要設計了科學探究課和技術與工程實踐課兩種類型，同時將啟發式、互動式、體驗式等教學方式有機整合到這兩類課型中。對于科學探究課，每課設置了情境引入、問題與猜想（3～6年級為問題與假設）、探究與結論、反思與評價、應用與遷移幾個教學環節，創設貼近學生生活的問題情境，引發認知沖突和認知動機，提出可探究的科學問題，以科學問題驅動科學探究活動，通過探究得出結論，從而建構科學概念，學習科學方法，訓練科學思維能力，培養科學態度和社會責任感，達到提高科學素養的目標。同時，在應用與遷移環節繼續引導學生將該課學習的科學方法、思維方法和獲得的探究結論應用于解決新的實際問題，同時達到檢驗和發展探究結論的目的。

對于技術與工程實踐課，該套教材設計了情境引入、任務與要求、設計與制作、展示與評價、應用與遷移等教學環節。在情境引入環節根據學生的知識經驗、認知水平和進階要求，有針對性地設計技術與工程任務，引導他們利用已有的知識和限制條件進行設計與制作，在設計與制作的過程中培養他們的實踐能力、科學思維能力和自主學習能力等。教材注重前置評價標準，讓學生在設計和制作之前明確目標和衡量標準，在活動中能夠參照評價標準進行自我監控和自我評價，逐步養成自我管理和自我調節的良好習慣。

為了凸顯實踐在科學課程中的地位和作用，每冊教材基本上都設計了單獨的技術與工程實踐課，多數分冊還設計了單獨的技術與工程實踐單元，在一些科學探究課中，還在不同的教學環節（情境引入、探究與結論、應用與遷移等）設計有技術與工程實踐活動，以強化科學學習與生活實際和社會實踐的關系。

另外，教材還在每個單元的最后設置了“實踐與檢測”欄目，以與該單元探究結論相關的、貼近學生生活的探究與實踐任務，檢測他們對該單元相關學習內容的掌握程度，以及將該單元學習內容應用于解釋自然現象和解決實際問題的能力。

四、以核心素養和認識發展編織教材主線

課程標準要求教材的內容編排應具有整體性和邏輯性，要結構合理、詳略得當、符合邏輯。注重單元之間、冊次之間、學段之間的銜接，體現核心概念及其進階，促進學生形成對所學內容的完整認識。

教材的編寫主線是教材整體性和邏輯性的主要表現，也是教材編寫思路的主要體現。該套教材采用了以學生核心素養的發展為經線、以認識發展為緯線的雙主線邏輯結構，巧妙地將課程標準規定的核心素養四個維度的學段目標、核心概念在各學段的內容要求及其學業要求與學生的心理發展特征和認識發展過程結合起來，實現了教材單元之間、冊次之間、學段之間的順利銜接，也確保教材設計更符合他們的心理發展特征，更貼近其認識發展過程。

事實上，課程標準已經基于每個核心概念相關學習內容的內在邏輯和學生的認知發展水平，將科學課程13個核心概念相關學習內容的內容要求劃分到1～2年級、3～4年級、5～6年級、7～9年級4個學段的學習中，并且基于這些內容要求對培養核心素養的意義從核心素養的四個維度提出了每個核心概念在每個學段的核心素養學業要求，因此，教材編寫只要按照課程標準的要求，以核心概念組織學習內容，分學段達到每個學段的內容要求，并落實核心素養四個維度在每個學段的學業要求，自然就形成了教材編寫從低年級到高年級縱向發展的核心素養主線。

這種縱向發展的核心素養主線有利于實現學科知識內在邏輯與學生認知邏輯的統一。核心素養編寫主線采用基于核心概念的學習進階引導核心素養發展的編寫方式，基于各學段學習內容和內容要求有計劃、有步驟地設計貼近學生生活實際的問題情境，引導他們帶著興趣觀察自然界的事物和現象，在“觀察和實驗—交流與分析—形成結論”的過程中進行科學課程的學習，從而逐步達成各學段的課程目標。因此，核心素養編寫主線有利于從學生觀察世界的角度，以自主學習活動的方式來呈現學習內容；有利于以學生已有的生活經驗和知識基礎為起點，從認識熟悉的具體事物的外在特征開始，逐步認識事物的本質屬性，進而認識較為抽象的概念、規律和原理；有利于體現教師指導和學生自主學習的不同層次，實現從教師指導逐步過渡到學生自主學習。

課程標準對核心素養各維度學段目標的劃分，對核心概念及其學習內容在不同學段的內容要求以及相應的學業要求的刻畫，對不同學校的教學活動建議，對核心素養各維度的學段特征的描述，對不同學段學業質量標準的規定等，都為教材以學生核心素養發展為主線組織課程內容提供了堅實的理論基礎和具體可行的操作指南。

例如，1～2年級科學觀念的學段特征是“知道自然界的事物有一定的外在特征，能在教師指導下，觀察和描述日常生活中的常見現象”。3～4年級是“知道自然現象是有規律的，能在教師引導下，使用所學的科學知識描述并解釋常見現象的外在特征”。5～6年級是“知道自然規律是可以被認識的，能利用所學知識描述現象的變化過程，并初步解釋現象發生的原因；能利用所學知識解決簡單的科學問題”。這分別體現了三個學段科學知識的事實性知識、規律性知識、原理性知識的特征，對科學知識的這三個層次的劃分也有利于區分和把握學生在三個學段對科學知識的認知目標和認知模式。

對于科學思維，參考發展心理學的觀點，小學入學之后處于具體形象思維階段，然后進入從具體形象思維向抽象邏輯思維的過渡階段，到高年級逐漸進入經驗型為主的抽象邏輯思維階段。其中小學四年級前后處于具體形象思維向抽象邏輯思維轉化、飛躍的時期。也就是四年級前以具體形象思維為主要形式，四年級后則以抽象邏輯思維為主要形式。

從課程標準對各學段科學思維方法的要求看，1～2年級側重于觀察、描述事物的構成要素和外在特征，根據外在特征對事物進行比較和分類；3～4年級側重于觀察、描述事物的構成要素及各要素之間的關系，分析事物和事物之間的關系、特征、結構，根據本質特征對事物進行比較和分類，基于功能相似性對事物進行類比，利用控制變量方法設計簡單實驗，歸納概括，利用模型解釋自然現象等；5～6年級則需要綜合運用分析、比較、抽象、概括等方法研究事物的本質特征、要素之間的關系，分析控制變量實驗中的變量關系，利用模型解釋事物和系統的結構、關系、過程、循環等，能夠進行歸納推理與演繹推理等。將這些科學思維方法概括為各個學段的學段特征，也可以看出1～2年級以具體形象思維為主要特征，3～4年級具有具體形象思維、抽象邏輯思維的特征，5～6年級則以抽象邏輯思維為主要特征。

從課程標準對科學思維的學段特征的描述看，1～2年級偏重于“具體現象和事物”“觀點與事實”“事物的外在特征”等，具有具體形象思維的特征；3～4年級偏重于“現象與事物的結構”“要素之間的關系”等，處于從具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的階段；5～6年級偏重于“分析解釋簡單模型所涉及的各個要素及結構”“利用分析、比較、歸納、演繹等方法”“能基于所學的科學原理提出有一定新穎性和合理性的觀點”等，具有抽象邏輯思維的特征。

課程標準對于科學探究方法的要求，1～2年級側重于觀察、描述、比較、分類等，3～4年級逐漸過渡到實驗、測量、中長期觀察、調查、比較、分類、分析、歸納概括、解釋等，5～6年級則逐步提高到實驗、調查、分析、綜合、抽象、概括、推理、論證、解釋等，也體現了學生的思維從具體形象思維逐步過渡到抽象邏輯思維的發展趨勢。

在科學態度中的探究興趣方面，課程標準將1～2年級的學段特征概括為“直覺興趣”，將3～4年級的學段特征概括為“操作興趣”，5～6年級的學段特征概括為“因果興趣”，顯然這也符合學生的思維從具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的總體趨勢。實事求是、追求創新、合作分享等方面的學段特征也同樣體現了學生思維發展的這一趨勢。

在社會責任方面，1～2年級以科學技術給人類生活帶來的便利為主，側重于直觀感受，需要的思維方式也是以具體形象思維為主；3～4年級側重于科學技術對人類生活方式和生產方式的影響；5～6年級側重于科學、技術、社會、環境之間的相互影響，需要一定的抽象邏輯思維方式，思維方式從具體形象思維向抽象邏輯思維轉化。

因此，將核心概念在不同學段的科學知識的特征、核心素養在不同學段的學段特征及學業要求與學生在不同年齡段的心理特征和思維特征等進行比較，可以看出它們之間有著內在的、必然的聯系，這也是科學課程目標體系設計的合理性以及教材編寫以核心素養發展為主線的可行性的基礎。

另外，從辯證唯物主義認識論、認知心理學、邏輯學等相關學科的角度看，認識的發展過程是在實踐中從感性認識（感覺、知覺、表象）上升到理性認識（概念、判斷、推理）、再從理性認識回到理論指導實踐并得到檢驗發展的過程，這也和兒童發展心理學關于兒童的思維方式從形象思維到抽象思維過渡的規律相一致。

為了進一步細化核心素養在每個學段第一冊教材的進階關系，該套教材基于對課程標準中的核心素養的學段目標、核心概念及其學習內容在不同學段的內容要求以及相應的學業要求和教學活動建議、核心素養的學段特征、不同學段的學業質量標準的分析，將核心素養編寫主線結合發展心理學關于兒童思維在小學階段從具體形象思維到抽象邏輯思維轉化的理論，認識發展從感性認識到理性認識的一般過程，包括心理學中關于感覺、知覺、表象等認識產生的理論，邏輯學中關于概念、判斷、推理的認識方法和過程，以及邏輯實證主義、證偽主義、科學知識社會學、科學實踐哲學等科學哲學流派關于科學認識發展過程的一般理論，為每冊教材設定了一個認識發展要項，從一年級上冊到六年級下冊依次是：感官與觀察、工具與觀察、特征與分類、影響與聯系、觀測與共性、抽象與概念、現象與規律、變量與判斷、歸納與建模、解釋與應用、演繹與檢驗、批判與論證。

在每冊的教材中，通過若干單元有計劃、有組織地從不同側面和角度對該冊的認識發展要項及其科學思維方法和科學探究方法進行有側重地培養和訓練，形成該套教材編寫橫向的認識發展主線。縱向的核心素養主線和橫向的認識發展主線相互交織，形成該套教材核心素養和認識發展雙主線結構。

編寫組認為，采用核心素養和認識發展雙主線結構能更好體現和完成課程目標的進階體系，也更符合學生的認知發展水平和認識發展過程。具體來說，課程標準規定的小學科學課程目標體系的學段劃分符合兒童認知從具體形象思維到抽象邏輯思維發展的規律，也符合認識從感性認識到理性認識發展的一般過程。因此，編寫組將具體形象思維和感性認識的培養設定為1～2年級教材的主要目標，將形象抽象思維和理性認識的初級階段包括概念、判斷等思維形式的培養設定為3～4年級的主要目標，將以經驗型為主的抽象邏輯思維和理性認識中的推理能力以及綜合運用推理和事實證據進行科學論證的能力的培養設定為5～6年級的主要目標。對于每個學段，再結合核心概念本身的內在發展規律和兒童認識發展的規律，將課程標準規定的各學段的課程目標層層遞進地分配到該學段的四冊教材中，同時，為每冊教材設定一個認識發展要項進行有目的、有側重地培養和訓練。每冊的教材按照大單元的形式組織教學內容，并且為每個單元設定一個認識發展單元目標，每個單元在完成相應的課程目標的同時，從不同層次、不同角度對該冊的認識發展要項進行有目的地訓練，完成認識發展單元目標的培養。

因此，對于整套教材來說，從低年級到高年級發展的核心素養的培養形成了教材培養體系縱向的經線；對于每冊教材來說，認識發展要項的培養和達成過程就像編織教材培養體系橫向的緯線。核心素養經線和認識發展緯線相互交織，形成教材嚴密的、系統的編寫體系。

（執筆：宋金榜）