2017美国留学：小学科学教材介绍

最大的教育书籍出版集团McGraw-Hill的一个分公司Macmillan／Mc Graw-Hill于2005年出版的一套小学科学教材《科学》（SCIENCE），是美国小学科学的主流教材之一。（）介绍，该教材图文并茂，通俗易懂，关照儿童的身心和思维特点及发展需求，通过问题和故事方式呈现，具有很强的可读性；以科学为中心将生物、地理与物理学等相关学科知识和谐地融为一体，使之系统化，因而亦有很强的科学性。透视美国小学科学教材的特点，对于我国的教材编写及其教学有一定参考价值。

一、结构设计：以主题为中心

回顾当前美国国家教育进步协会实施的科学教育评价标准，科学学科有很多是相互分开的主题，包括美国科学教育进步协会在内的许多机构，都纷纷强调常见主题的重要性。这些报道中所界定的主题的数目和国家评价指标体系虽有不同，但是，在哪些是各学龄段的学生应掌握的基本知识这一点上已达成一致。美国国家教育进步协会以及科学评价委员会一再声明主题的重要性以及将主题整合在中小学各个年级教材计划中的必要性。

全书共六册，供小学1至6年级的学生学习。这套教材，是典型的以主题为中心编制的。教材内容分为三个主题：生命科学（Life Science）、地球科学（Earth Science）和物理科学（Physical Science）。这三个主题同样包括在1996年的国家教育进步关于科学的评价体系之中，原因是它们构成了主要的科学学科之间的组织原理，而且，它们非但不和各个领域的事实性的内容发生冲突，反而能够支持和帮助把信息组织到一个连贯的知识体系之中。这六册教科书有很多相似之处，比如它们都是以主题为框架，每一册都有这三个主题，这也是美国科学课程标准里规定的几个方面。再比如说，每一册分为A，B，C，D，E，F六大专栏，每一个主题有两个专栏。综观整套教材，这三个主题所占的单元比例大体相同，内容分布比较均衡，根据年级不同而各有侧重（见表1）。

由表1可见，生命科学占85课时，地球科学占85课时，物理科学占86课时，三个主题基本上各占1／3。

从美国小学科学教材SCIENCE，我们可以看到，以主题为中心的教材编制突出了以下几个特点：一是有助于联系学生的现实生活，可以把科学知识融入学生的生活世界，同时又能引导学生在生活世界中省察科学知识；二是便于知识与能力的综合，通过对主题的探究，可以把相关的科学知识整合到一起，同时也可以由此培养学生综合运用知识的能力以及探究能力；三是可以凸显科学知识的发展性和应用性，以科学主题为中心的设计比其按科学结构的编排要灵活得多，可以及时吸纳当代的、实用性强的科学主题和问题（如环保），从而让学生认识科学的威力和魅力；四是可以建构相对完整的科学知识，一个科学主题就是一个相对完整的知识单元，学生可以凭此习得其中的核心观念和相对完整的知识。

教材设计还十分强调相关学科间的交叉与渗透，尤其是科学、技术与社会的相互联系。这是STS教育理念在内容设置上的体现，如1—2年级，即是社会、艺术与人文、自然与生活科技三大学习领域的整合。

二、呈现方式：问题和故事

SCIENCE的设计充分体现了建构主义和探究式学习思想。教材中虽没有明确提到“建构主义”这个词，但为使学生掌握科学研究方法和探究技能（包括分类、观察、推理、假设、预测等），第三、四、五、六册教材在各个专栏里都设置丁“探究能力构建者”（Inquiry Skill Builder），针对每一个专栏目录中还设计了六个单元活动（Activities）。教材每一课都事先提出问题，设置情境，引导学生做好准备，开展活动进行探索，旨在激发学生对科学的兴趣和求知欲望，鼓励学生去探索和经历科学活动的过程，形成科学的认知方式和科学的世界观、价值观，感受科学的魅力；让学生通过观察、分析、解决问题，鼓励学生大胆思维，敢于怀疑，提出自己的不同见解，培养学生的思维能力和创新精神。该教材还引导学生养成凡事不要依赖别人，亲自观察、实践的良好习惯，对老师、家长的话不盲从，勇于亲身体验和探究。

我们都知道，儿童思维最大的特点是具体形象。他们通过直接感知来接纳信息，逐渐学习用符号来代替实物，并把外在的操作行为逐步内化在头脑中进行认知和运算。该教材设计精美，其中彩色文字和图片，生动逼真，正是遵循了儿童的身心特点，让他们在书中领略美丽的自然景观，吸引其投入到大自然的怀抱，去探索自然界的奥秘，并在学习过程中获得快乐。教材的每一主题都巧妙地穿插了“奇妙的故事”（Amazing Stories），使儿童在具有真实性、趣味性与故事性的情境中体验科学的奥秘，激发他们的兴趣和好奇心，激励他们在科学探索中走近科学家，同时也向他们展示和证明了在这五彩缤纷的世界上，万物皆物质，相互之间发生联系且都处在运动之中，进而刺激了他们的学习动机与形成自我导向的科学探究所需的态度与技能。

此外，教材中还给学生提供了参考手册，如科学手册和健康指南，并鼓励学生动手制作各种各样的折页，如热狗、百叶窗、汉堡包、由谷、由脉等，便于学生收集数据时采用。

三、编写技巧与版本特色

1.目标

总的来看，整套教材是以美国国家教育进步协会颁布的《国家科学课程标准》（National Science Education Standards）（以下简称《标准》）作为编写依据，是与其目标相一致的。这是该教材首要的也是最重要的特征。根据《标准》，美国小学的科学主要分为两个学科部分：科学认知与技术，科学范畴。地理科学、物理科学和生命科学都属于科学范畴；概念理解、科学探究和实践、推理属于科学认知与技术（见表2）。

《标准》规定，小学科学教育的目标是让儿童从对自然界的观察中搜集信息、丰富知识。根据《标准》，小学阶段科学评价重点不在解释、推理或预测，而在强调在学习过程中丰富已知并获取新的知识和结果，注重科学认知和概念的理解。对概念理解的评价将注重学生掌握自然界的信息广度以及通过个人亲身体验、经历，将所学的科学原理运用于解决实际问题。因此教材在每一课左上角位置将文中所要涉及的主要科学概念列举出来，并在后面的附录里，对教材中出现的科学概念进行了系统的整理和解释。这有助于引起学生的思考，也便于学生在日后学习中查询。

SCIENCE把《标准》作为主要编写依据。《标准》里对各年级的学生学业要求是不同的，是分段界定的。结合1996年和2000年国家教育进步协会关于小学阶段科学表现评价说明，我们还可以得知：从小学1年级到6年级的科学评价难度级别和侧重点不一样，每个年级有三个级别：初级、中级和高级。此外，教材就小学1至6年级学生要达到哪些目标做了具体说明。例如，1-2册要求学生达到的能力指标有13项，分别为：观察、推理、预测与交流、测量、定位、比较、分类、探究、举例和得出结论、阅读和运用图片、记录、搜集信息、使用工具。3—6册有6项内容指标：观察和识图、问题和假设、用科学阅读、实验技术和信息识别、收集数据和数学能力、得出结论和科学记录、运用教材。

如何实现、检测目标呢？对照《标准》，教材在设计和编排的时候，考虑到了不同学龄的儿童有不同的特点。根据学生的年级对科学知识（生命、地球、物理科学和技术）有不同的要求。对于如何测评学生的掌握情况和能力表现，这套教材不仅强调单元后再考核，还包括学前的考核，在过程中的考核，了解学生所学的知识，以及学生日常观察和反思。教材每一章后都有单元复习，每两章即一个主题都有单元能力评估和给孩子会见科学家的时间。在学前主要培养学生观察、交流以及比较能力。如在1、2年级的发展中注重读写和计算等基本能力，而不是科学推理能力。高年级则强调培养学生的探究能力。1、2年级时训练学生计算和读写能力，因为美国是个国家，有很多墨西哥、非洲国家的移民，在家是不讲英语的。有些学生到了4、5年级还不会读写，统考只用画圈或写A，B，C，D而不用写作。

2.妙沟通

首先，教材语言精炼、生动有趣，富有启迪性。用一些祈使句，如成为科学家（Be a scientist！）、看（Look！）、准备（Get ready）、开始探索（Explore activities）等引起学生的注意力，鼓励学生树立远大的志向；如使用疑问句“你是否想象过……？”（Did you ever wonder…？）、“这是什么？”（What is this？）等提出问题来促使学生想象和思考；配合图片、模型、标本及表格等生动灵活、鲜活真实的特征，直观性强，易于引起学生的兴趣，同时促进学生观察和思考。

其次，教材所传达的文字信息，追求人与人、人与物之间的沟通，努力缩短心与心的距离，具有很强的说服力和亲和力。比如，教材引用了美国著名女宇航员萨莉·赖德的亲笔来信，信中谈了她的童年梦想及梦想实现后的感想，无沦是文笔本身，还是信的内容，都给学生以亲和力和说服力，从而极大地鼓舞了学生，增强了他们的学习积极性。

最后，教材中还有一些课堂及野外进行科学活动的安全提示（Science Safety Tips），其中“当心”（Be Carul）更是体现了一种人文关怀，同时指出了学生所应承担的责任，强调培养学生的环保意识和精神，使学生对环境和生物有尊重和责任感。

四、思考与启示

目前，我国小学科学教材较之以前的自然课有了很大的进步，其内容编写也分为“生命世界”、“物质世界”和“地球与宇宙／空间科学”三大板块，这是值得肯定的。但从教材的设计和内容分布来看还存在一些问题，对照美国小学科学教材SCIENCE，可以得到一些启示。

1.指导思想和出版设计的特色

《国家科学教育标准》是在美国政府资助下由国家教育进步协会颁布实施的。科学教材以《标准》为依据，主要是教育者、科学家和工程师共同参与编写的。而我国的科学教材主要是由从事科学研究的教育者或课程专家编写的。和国外装祯精美、生动活泼的科学教材相比，我国的小学科学教材在内容和版面设计上显得单调而且严肃，如插图多是黑白的，内容多是对一些自然现象和如何使用实验仪器的介绍和解释。

根据人的认知规律和心理特征，培养适应社会发展需要的高素质人才，是世界各国科学教育改革所共同关心的问题。美国《国家科学教育标准》就是为引导美国国民步入一个具有高度科学素养的社会而撰写的，详细地描绘了“一幅在21世纪使面向全体美国人的科学素质教育成为现实的蓝图”。美国把科学教育标准要求渗透于中小学教材之中。另外，教材的呈现方式遵循儿童身心发展特点和认知规律，注重学生的需求，引入学生感兴趣、愿意积极参加且又十分重要的科学探究活动，由浅入深，循序渐进。根据儿童的身心发展和认知规律，对不同年级作不同的要求。1年级要掌握哪些知识和技能、2年级要达到什么水平，等等，教材都有详细说明，避免了知识的无谓重复。

2.指标与活动的衔接

科学教育目的是培养有科学素养的公民。既然是公民，就应该是面向全体，而不是面向一小部分人。在义务教育中应该掌握哪些科学技能，具有什么样的科学素养。这是一个最基本的标准，也就是说，所有的人都应该达到这个标准。如果想要培养一些精英学生，可以远远高于这个标准。把这个标准分段，比如2岁的儿童应该达到什么、8岁的儿童应该达到什么，等等，教材编写者都应清楚这一点。教材中设计的学习活动不仅应该有助于学生获得关于世界的科学知识（科学事实、科学概念、科学定律、科学理论和科学模型），而且有助于培养学生掌握科学探究的技能以及科学的研究方法，如搜集数据、使用实验工具及科学记录等，亦有助于学生培养学生养成科学态度和科学的思维习惯，如思考、推理、善于发问的习惯。对于如何评价学生的能力和表现，教材也有具体说明。

3.提倡宽泛而非狭隘的科学教育

提倡宽泛而非狭隘的科学教育一直是各国小学科学课程所关注的一个方面。这在我国的小学科学教材中却没有得到充分体现。科学应该传达给儿童更多的信息，应给学生提供更多的时间和机会参与诸如搜集信息、观察现象、撰写概述、使用仪器等与科学有关的活动，使学生具有自己获取知识和运用知识的能力。如加入科学史的内容，使学生认识到科学不是一蹴而就的，而是一个长期积累的过程；加入“科学—技术—社会”的内容，使儿童认识到科技是双刃剑，既能为人类造福，也会产生一些负面影响，如温室效应、环境污染、能源危机等世界性的问题；引导孩子们从小树立环保意识。

总之，美国编写的这套小学科学教材有很多地方值得我们学习，但我们也应承认它的不足。比如，教材每一册都很厚，根本就学不完；内容过于宽泛以至于不够深入等。美国政府在不久前公布的一份国家级研究报告《把科学带进学校——幼儿园至8年级的学习与教学》中就指出，美国中小学的科学教育在过去的15年中由于过分宽泛与肤浅导致了其教育深度不够。教材的知识性和科学性不突出，学生记住的经常是一些毫无关联的科学常识，而在其他国家，比如，则会让学生探索一些核心的科学观点，探索的深度也会随年龄的增长而加深。这一点我们应引以为鉴，既不要削足适履、机械模仿，也不能拾人牙慧，更不能固步自封。

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