大象版《科学》二年级上册教材编写思路

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  大象版《科学》二年级上册教材由6个单元组成。除科学知识目标外,在科学探究目标方面,在一年级上、下册重点落实和强化培养学生提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据4个探究要素。二年级上册把处理信息和得出结论作为教材的主要探究要素进行落实和重点培养,以完成这两个要素的科学探究学段目标,同时兼顾科学态度、STSE等学段目标的达成。
  本册教材的编写思路
  “双主线 双辅线”的结构编排是本套教材编写的最大特色,较好地体现了《义务教育小学科学课程标准》倡导的教学思想。“双主线”即以科学知识目标的学习内容为经线,以科学探究的各个要素的培养为纬线,围绕科学知识的学习内容,设计一系列探究活动来循环落实、逐一强化各探究要素的培养。“双辅线”即教材在适合的探究活动中渗透相应的科学态度目标和STSE目标,从而达到全面培养学生科学素养的目的。
  本册教材在编写过程中,遵循学生的年龄特征和学习规律,重视探究过程和能力发展的逻辑关系,将科学本质、科学思想、科学知识、科学方法等学习内容合理地布设在探究活动中,有步骤、有层次地安排培养目标,循序渐进地提升学生的探究能力。教材把处理信息和得出结论确定为二年级上学期的主要探究目标,符合学生的认知规律和科学探究的一般规律。
  本册教材本着上述编写思路,以能力和知识为双主线,以科学态度目标和STSE目标为双辅线,围绕承担的探究要素目标、知识目标、科学态度目标和STSE目标设计了1个准备单元、4个综合探究单元和1个反思单元。
  本册教材的起始单元《这是谁的脚》是一个准备单元,主要培养的科学探究要素是处理信息和得出结论。本单元以电视台答题需要场外求助的情境为引入点,提出“这是什么动物的脚”的问题,借助5个层层递进的学习环节,让学生在活动中初步体验制订计划、观察和记录、用语言描述事物的外部特征、运用比较分析等方法得出结论的过程,为后面运用这些探究要素作铺垫。落实的科学探究目标是“在教师指导下,初步尝试用语言描述信息,初步体验得出简单的探究结论的过程”,为本册后续的科学探究起到初步体验、铺垫和准备的作用。
  《变幻的天气》《小小游乐园》《磁针与南北》《动物的生活》是本册的4个综合探究单元,主要落实处理信息、得出结论的探究要素培养目标。作为本册教材的主体,这4个单元将在具体科学知识目标的指引下,带领学生在观察、实验、调查的基础上,用语言初步描述信息;在简单的比较与分类活动中,了解学习方法,发展科学思维。
  《竺可桢爷爷的故事》是本册的反思单元。本单元以大科学家竺可桢在物候研究中如何对信息进行处理、如何借助比较与分类的方法得出結论的故事,启发学生对自己本学期多次经历的处理信息、得出结论的回顾与反思,总结经验,进一步理解科学探究的本质,提高认知水平,增强探究意识,积累探究经验。
  以上三种类型的单元按照循序渐进、逐步提升的规律编排,同时体现由扶到放,引导学生反思的教学特点,有利于探究目标的有效达成。
  本册教材科学探究目标的确定与落实
  《义务教育小学科学课程标准》通过提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价这8个要素来描述科学探究的学段目标。教材结合学生认知水平的发展规律,分低年段、中年段和高年段三个学段,循环落实课程标准对科学探究学段目标的要求。在每个学段的两个年级、4册教材中,每册教材重点落实和强化培养8个科学探究要素中的两个要素,这两个探究要素称为本册教材的主要探究要素。当然,因为教材每个单元都是由若干个相对完整的探究活动组成的,因此教材在落实和重点培养这两个主要探究要素的同时并不排斥其他探究要素的学习和应用。
  1.本册教材主要探究要素的确定
  我们知道,科学研究的对象是自然界,其目的是寻求自然界及其发生发展的因果联系,形成科学认识。观察实验是获得科学认识的基础,科学认识是否与客观现实一致,证实的手段也是观察。若想学生在小学阶段形成应有的科学认识,开展科学探究活动是有效途径之一。通过科学课教学,教师应当引领学生借助观察(自然观察或实验观察),将客观事实转化成科学事实,在此基础上,经过逻辑思维(包括但不限于比较与分类、分析与综合、抽象与概括、推理等)作出逻辑判断与解释,从而帮助学生形成科学的认识。
  依据本套教材每学段两个年级、4册教材中,每册教材重点落实和强化培养8个科学探究要素中的两个要素的学段要求,学生在教师指导下,已经在一年级共2册教材中分别进行了提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据4个主要探究要素的培养和训练,能初步提出感兴趣的问题并作出简单的猜想,初步了解了科学探究中制订计划的重要性,初步利用感官或简单工具进行观察并获取观察对象的外部形态特征及现象,有了初步的证据意识。但是,低年段学生的年龄特点和认知特点决定了他们的观察具有不全面性、针对性不强的特点,那么,怎样让学生将观察到的信息初步用自己的语言全面、准确地描述出来,达到相互描述、相互交流、取长补短的目的,从而形成科学事实?怎样在教师的引领下将搜集获取的数据正确处理?怎样运用比较与分类等方法得出结论从而证实自己猜想的正确或错误,继而形成科学认识?很显然,从低年段开始培养学生用语言描述信息,训练他们借助观察与描述、比较与分类等方法得出结论的意识是非常重要的。当然,一年级两学期4个探究要素能力的积累也为本学期学生继续学习提供了重要的保障。因此,二年级上学期将处理信息、得出结论确定为主要探究要素目标,符合科学活动规律和学生的认识规律,具有必要性和可实施性。
  2.本册教材主要探究要素的学段培养目标的单元分解
  从低年段儿童的认知角度出发,我们认为,对于二年级学生而言,处理信息、得出结论同等重要,都需要进行培养与训练。
  尽管课程标准对处理信息的要求只有“在教师指导下,能用语言初步描述信息”这样较低层面的要求,但是基于低年段小学生观察的随意性、情绪性、笼统性、不全面性的特点与要形成科学认识的要求之间的矛盾,很有必要对学生加强有针对性的训练,让学生学会在语言描述中,将观察到的信息全面准确地表达出来并进行交流,为科学结论的形成做好准备,也为中高年段利用较科学的词汇或图示符号等方式记录整理信息做好扎实的铺垫。因此,本册教材用了《变幻的天气》《小小游乐园》两个单元来落实和强化学生处理信息能力的培养。   同样,本册教材也用了《磁针与南北》《动物的生活》两个单元进行得出结论能力的培养与训练,为中高年段利用更多的思维方法如分析、推理、概括等得出结论,判断结论与假设是否一致的能力的形成打下扎实的基础。
  本册教材将“在教师指导下,能用语言初步描述信息”的处理信息目标又分解成2个分解目标,作为单元目标落实到两个单元中去达成。如在《变幻的天气》单元中,教材设定的科学探究单元目标为“在教师指导下,能用语言对自然现象进行简单描述”;在《小小游乐园》单元中,教材设定的科学探究单元目标为“在教师指导下,通过对常见材料的观察,描述对材料挑选与利用的理由”。
  同样的,本册教材还将得出结论目标分解成2个分解目标落实到两个单元中去达成。如在《磁针与南北》单元中,教材设定的科学探究单元目标为“在教师指导下,有运用观察与描述等方法得出结论的意识”;在《动物的生活》单元中,教材设定的科学探究单元目标为“在教师指导下,有利用比较与分类等方法得出结论的意识”。
  3.本册教材科学探究目标的落实途径
  本册教材关注学生的已有知识和经验,设计了丰富多彩的体验和实践活动,着力提升学生相应的能力。教材对学生探究能力的训练不是空洞的说教,而是基于学生已有的认知,将生活与学习进行关联,在真实可感的多个探究活动中,悄然达到训练相应能力的目的。
  如《变幻的天气》单元,以学生熟悉的准备出游为切入点,利用描述天气现象、猜天气、观察对比照片中的信息、认识天气符号等活动,对我们生活中常见的阴、晴、雨、雪、风等天气的特征,以及天气对动植物和人的影响进行口头描述和文字、符号、肢体语言描述,使初次接触处理信息的学生感知、体验到多种信息处理的方法。
  又如《动物的生活》单元,以学生参与过的参观动物园、喂养动物、动物招聘会等喜闻乐见的活动,引领他们经历各种有趣的观察、比较、分类、辨别等探究性或体验性活动,亲历描述和思维的过程,亲身感知处理信息、得出结论的方法和意义。学生在观察的基础上,借助描述、比较与分类的方法,将数据转化成证据,形成动物具有能生长、能繁殖、会运动、会应激等共同特征的科学认识,为以后的学习和整个探究过程的开展打下坚实的基础。
  注重引领和反思,三种类型的单元相辅相成,协同培养各种能力。本册教材体现了本套教材三种类型的单元相结合的结构特色,即首尾分别有1个准备单元和1个反思单元,加上中间的4个综合探究单元。其中,准备单元是对本册主要探究要素的初步认识和体验。本册设计的准备单元《这是誰的脚》,通过电视台答题需要场外求助的情境为引入点,通过制订计划—观察—处理信息—得出结论等步骤来开展教学,激发学生探究“这是什么动物的脚”的问题的兴趣。学生通过动脑、动手、动口以及与同学互相表述和交流,最终找到问题的答案,从中体验到科学探究带来的成就感。在这个过程中,可以培养学生观察、描述的能力和运用比较的方法得出结论的意识,还能锻炼学生的表达交流、逻辑思维和分析问题的能力。
  中间的4个综合探究单元是探究活动的实战单元,让学生在真实的探究活动中去观察、去描述、去比较、去分类,以实际经历来提升探究能力。反思单元《竺可桢爷爷的故事》是在前面几个单元学生经历了多次处理信息和得出结论等活动的基础上,对这两项要素培养活动进行回顾和反思,并以制作科学探究剪贴报活动,来驱动学生对自己一学期来的科学学习过程进行整理和展示。这样,不仅让学生再次经历处理信息的过程,也以此引导他们体验到处理信息的重要性,并且获得更强烈的科学学习的成就感。可以说,这样的探究方法、能力培养的教材编写结构,可以大大提高本册教材主要探究要素的学段目标的达成概率。
  本册教材科学知识目标的确定与落实
  1.本册教材科学知识目标的确定
  课程标准分别在物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、工程与技术等领域选取了18个主要概念作为小学科学课程的科学知识目标,并强调“应帮助学生形成这些主要概念”。因此,我们在以科学探究能力的培养为主线的同时,还把科学知识目标的布设和达成作为本套教材的另一条主线。根据课程标准对科学知识目标的学段划分,结合学生的认知规律和科学概念之间的结构特点,本册教材精心选择了二年级学生应该知道的基本核心知识,引领他们学习生命科学、物质科学、地球与宇宙科学、工程与技术等领域的相关知识,使其逐步、有序地走进神奇的科学世界。如《磁针与南北》单元,引导学生在具体的活动中知道指南针中的小磁针是磁铁,可以用来指示南北;磁铁总是同时存在着两个不同的磁极:相同的磁极相斥,不同的磁极相吸。再如《小小游乐园》单元,引导学生辨别生活中常见的材料,描述用肉眼观察和简单仪器观察的不同。
  2.科学知识目标的落实方法和途径
  (1)关注学生的前概念和思维进阶,引导他们基于科学探究建构科学概念。
  科学概念的建立与科学探究能力目标的达成并不矛盾。根据皮亚杰同化顺应的建构主义理论,根据维果茨基的社会建构理论,我们知道学生的科学概念并不是老师所能教授的,而是需要他们通过探究实现自我建构,或者借助同伴交流互动等进行社会建构。课程标准也再次明确“倡导探究式学习”,指出“探究式学习是学生学习科学的重要方式”。因此,基于科学探究,帮助学生建构相关科学概念是今后小学科学教育的主流方向。
  本册教材在概念建构方面积极践行上述教学理念,通过引领学生亲身经历探究活动来实现科学概念的自主建构。
  一是通过激发和唤醒,了解学生的前概念。如《变幻的天气》单元中的出游计划、《小小游乐园》单元中对材料的选择、《磁针与南北》单元中的指南针为什么总能指示南北方向的问题,都能自然地激活学生已有的生活经验和知识,为新概念的建立找到准确的起点。
  二是通过搭建脚手架,设计探究活动,了解学生的思维进程,搜集可靠的证据。如《动物的生活》单元中,学生通过3个小实验的设计,搜集猫可以通过不同的器官找到不同食物的证据;再如《磁针与南北》单元中设计的水浮、悬挂、旋转架旋转条形磁铁等方法,证实了磁铁静止后能指南北,进而实证出指南针里的小磁针就是磁铁。   三是注重指导学生描述与比较,在分析中纠正错误概念,形成正确认知。如《磁针与南北》单元中“条形磁铁的哪个位置吸的曲别针多”的研究中,在设计并实施了对条形磁铁不同位置吸引曲别针个数不同的吸引法、悬挂法、距离法等证明方法并获取、描述了所观察到的现象后,在对数据进行比较、分析、归纳的思维过程中,学生认识到条形磁铁两端磁性最强、越向中间磁性越弱的性质,修正了他们原有的磁铁只有两端有磁性、中间没有磁性的错误认知。
  四是通过巩固和应用,让学生的概念形成得到进一步深化。如《磁针与南北》单元结尾处的迁移:摔断的磁铁、其他形状的磁铁也有两个磁极吗?又如,《这是谁的脚》单元结尾处的“你说我猜”游戏,引导学生观察描述更多动物的特征,从而全面巩固并适当拓展了学生的知识和思路。
  (2)围绕科学概念的建立,搭建多元“脚手架”。
  教材注重围绕科学概念的建立,搭建了多个有意义的“脚手架”。
  一是利用有结构的材料为学生的学习搭建了“材料脚手架”,设计科学探究活动,帮助他们通过经历科学探究活动来构建科学概念。如《磁针与南北》单元中材料的組成与呈现具有结构性,从普通的最常见的条形磁铁,到不同形状的磁铁磁性强弱的研究,从正常的好磁铁到摔坏的磁铁是否还有两极的研究,这样的材料结构和活动设计,能够引导学生全面建构科学概念。
  二是利用有价值的提问,为学生的学习搭建了“问题脚手架”。
  三是利用不同形式的记录单,为学生的学习搭建了“证据脚手架”。
  四是利用教学内容的趣味化,为学生的学习搭建了“兴趣脚手架”。
  五是利用教学内容的生活化,为学生的学习搭建了“应用脚手架”。
  这种多元脚手架的搭建,为学生科学有效地掌握科学知识,发展探究能力和科学思维起到了积极的促进作用。
  本册教材科学态度目标及STSE目标的渗透与落实
  本册教材还注重渗透科学态度的教育,通过激发学生对日常生活及周围环境中遇到的科学问题的探究欲望,让他们了解科学技术对社会生活的意义,初步培养他们爱科学、学科学、用科学的志趣,帮助他们形成良好的科学态度和正确的科学价值观。如在《小小游乐园》单元中,既有让学生如实讲述事实,发现事实与自己原有的想法不同时,能尊重事实,用事实说话的意识的培养;又让学生了解生活中常见的科技产品给人们生活带来的便利。又如《磁针与南北》单元既考虑到让学生在教师指导下,能围绕一个主题作出猜测,尝试多角度、多方式认识事物,解决问题;又能让学生亲身感受到像指南针这样的科技产品与我们的生活息息相关,从而落实了科学态度目标和STSE目标。
  北京市朝阳区教育研究中心
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