依据学生认知特点 提升学生科学素养

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据《义务教育科学课程标准（2011年版）》精神和要求，在分析和总结浙江教育出版社2001年版初中《科学》教材（以下简称“2001年版《科学》”）在10年实施过程中所遇到的问题和所取得的成效的基础上，充分考虑初中段学生认知特点，围绕提高每个学生的科学素养的课程总目标，浙江教育出版社对2001年版《科学》进行全面修订，出版了2012年版初中《科学》教材（以下简称“2012年版《科学》”）。笔者有幸参与了此次教材的修订工作，现将修订内容总结为以下几个特征，以飨读者。

一、优化教材的结构体系

自然界是统一的整体，学生对自然的认识也应具有整体性。2012年版《科学》以新修订的《初中科学课程标准（2011年版）》为依据，整合生命科学、物质科学、地球与宇宙等三个领域的学习内容，从“物质系统的结构层次”――从相对静态地描述自然界的图景开始，逐步过渡到可观察的“运动和变化”“相互作用”，以及较为抽象的“结构与功能”“转化与平衡”“发展与和谐”等动态地描述自然界的图景，形成了以“存在的自然―演化的自然―人与自然”为主线的结构体系。这样的结构体系不仅避免了不同学科领域之间知识的重复，更重要的是可以帮助学生从相互联系和发展的角度深入地理解科学，建立开放型的科学知识结构，深化对科学、技术、社会、环境之间相互联系的认识，更好地理解科学的本质，有利于学生从整体上认识自然和科学。

2012年版《科学》力求适度地呈现统一的概念和原理，梳理并提炼出不同章节所要呈现的核心概念以及学习主题，然后把它们结构化、逻辑系统化，这样，学生获得的知识才有条理、有层次，便于知识的迁移。例如，2012年版《科学》七年级上册的学习主题是“物质系统的层次”，教材安排了“观察生物”“人类的家园――地球”“物质的特性”三章内容的学习：“观察生物”阐述了“生物体的结构与层次”；“人类的家园――地球” 阐述了“地球的结构与层次”；“物质的特性”阐述了“物质的结构与层次”。这些内容的编排采用由近及远、由宏观到微观的呈现方式，让学生建构出一个比较有层次性的物质系统结构图像，符合学生的认知规律。

二、关注知识的内在联系

教材内容的编排力求顺应学生的心理特点和发展要求，实现学科内在逻辑与学生认识逻辑的统一。例如，2012年版《科学》对“地球和宇宙”的编排进行了适当调整，即对2001年版《科学》七年级上册第3章“地球与宇宙”和七年级下册第4章“不断运动的地球”进行了重新整合，将这两章内容中与地球概况有关的教学内容（包括地球形状、地球仪和地图、组成地壳的岩石、泥石流、地壳变动和火山地震、地球表面的板块、地形和表示地形的地图等）调整在一起，形成2012年版《科学》七年级上册第3章“人类家园――地球”；将这两章内容中与地球与太阳系、地球与宇宙相关的教学内容（太阳与月球、地球的运动、地球与月球、探索宇宙等）调整在一起，形成2012年版《科学》七年级下册第4章“地球与宇宙”。这样的调整体现了科学知识的学习由静态到动态的认识特点，关注学科知识的内在逻辑结构，有利于学生认识知识的内在联系，符合初中学生的认知特点。

2012年版《科学》在知识内容的编排上，更加符合知识的内在逻辑顺序。例如，2001年版《科学》七年级上册第2章“观察生物”内容的编排顺序为“生物与非生物的区别―常见的动物―常见的植物―细胞―显微镜下的各种生物（单细胞生物、细菌和真菌、组织）―生物体的结构层次（器官、系统）―生物的适应性和多样性”，这样的编排是按照“个体―细胞―个体”的逻辑顺序展开，不利于学生形成知识的内在逻辑结构。基于初中学生在小学阶段已经接触过许多动物、植物的内容，已经有许多关于动物、植物的感性认识，2012年版《科学》将这一内容编排顺序调整为“生物的基本特征（生物与非生物的区别）―细胞―组织―器官―系统―个体―常见的动物―常见的植物―物种的多样性（单细胞生物、多细胞生物）―物种多样性的保护”。这样的内容编排顺序，使“物质系统的结构层次”得到了明显体现，也使内容之间的关系更加合理，有利于学生知识的逻辑结构的形成。

三、注重学生的已有生活经验

初中学生正处在从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段。因此，教材内容的呈现应关注从具体到抽象、从特殊到一般的认识过程，从学生身边熟悉的事物出发，从科学现象与事实入手，创设教材情境，注重与学生生活的联系。2012年版《科学》在内容的呈现上注重从学生的生活经验出发，联系学生的生活，选择学生熟悉的生活和科技情景作为教材的素材，注意用生动形象的事物激发学生的兴趣和动机，引导学生自主学习、主动探究，用科学理论与方法理解或解释周围的事物，用科学方法解决身边的问题。这样的呈现方式，符合初中学生的认知特点，让学生感受到科学就在身边，感知科学技术对社会发展的推动作用，培养学生从身边现象探究科学规律、将科学知识与生活实践相联系的探究能力。例如，2012年版《科学》七年级下册“对环境的察觉”中，介绍看不见的光时，从电视机遥控器引入，用红外线探测器、红外线照相机、红外线夜视仪、红外线制导来说明红外线的作用，用紫外线验钞机、紫外线杀菌等来说明紫外线的作用。这样的教材素材与学生的生活密切结合，关注学生的学习背景，引导学生从生活和自然中学习科学，强化“从生活到科学、从科学到社会”的课程理念。在这一章中，还安排了学生熟悉的生活和自然现象，如喝酒后不能驾车、分析蝉是怎样发声的、土电话、助听器、次声波、超声波、声源的分贝数、彩虹、海市蜃楼、数码照相机等，作为学生学习的素材，让学生感受到科学无时不在。

2012年版《科学》在内容的选取上，也力求反映科学技术发展的重要成果和科学思想。例如，在2012年版《科学》七年级上册中，选取了“激光测距仪、导航和数字地图、我国的北斗卫星导航系统、铁矿的形成和利用、汶川地震、防治泥石流的工程措施、火箭发射塔下的导流槽、航天器的盔甲――烧蚀材料”等与当代科学、技术、社会、环境有关的内容作为教材素材，引导学生关注科学技术的发展和对社会的促进作用，关注与科学技术有关的社会热点问题，关注科学技术应用所带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和社会责任心。

四、分散学生学习的难点

2001年版《科学》在使用过程中，师生们反映有些章的内容学习难点过于集中，不利于学生的学习。2012年版《科学》对难点过于集中的“生活中的水”“地球与宇宙”等章进行了分散难点处理。如将“生活中的水”一章中四个难点知识：密度、压强、浮力、溶解度分散到三章来学习，即将密度移到七年级上册第4章“物质的特性”中学习，将水的压强移到七年级下册第3章“运动和力”中学习，将水的组成、水的浮力、物质在水中的发散、物质在水中的溶解、物质在水中的结晶、水的利用和保护等内容仍然放在八年级上册第1章学习，分散了学生学习的难点。2001年版《科学》七年级上册第3章“地球与宇宙”也是学生感觉较难理解的学习内容，2012年版《科学》的处理方法是让学生先在七年级上册学习“人类的家园――地球”，让学生从认识地球入手，着眼于地球表层的物质构成特点、物质的变化规律，再在七年级下册学习“地球与宇宙”，这样相对延迟了“观测太空、月相、日食和月食”等难点知识的学习时间，较好地顺应学生认知的发展。

五、增强教材的可读性

2001年版《科学》为了突出学生学习的探究性，把教材中的一些活动（探究、实验）过程、结论等留成空白，希望学生通过活动（探究、实验）来填写完整。大多数师生反映教材文字量过少，不利于学生的阅读，也给学生的课前预习和课后复习带来了极大的麻烦。2012年版《科学》通过比较幽默风趣的语言、增加各种颜色的插图、图像更加真实化，或将人物卡通化、安排了大量的阅读材料等，增强教材的可读性。2012年版《科学》还对一些学生比较难理解的知识搭建必要的“脚手架”。例如在探究“凸透镜成像规律”之前，先让学生完成“凸透镜成像”的实验活动，让学生认识到凸透镜能够成像，并初步认识物距与像距的概念，这样教材做了合乎情理的铺垫和引导，学生对“凸透镜成像规律”的探究就能够自主展开。教材还通过增加实例的方式帮助学生更好地理解知识。例如在学习超声波和次声波的知识时，增加了“蝙蝠利用次声波捕食”“大象利用次声波交流”“用超声波检查胎儿的发育情况”等实例。这些实例，不但有利于学生的阅读，开拓知识面，而且也让学生将知识的学习与实际相联系。

六、遵循循序渐进的原则

2012年版《科学》在具体的知识学习中也尽可能遵循学生的认知规律。例如，在七年级下册第1章“代代相传的生命”一章内容呈现时，尽可能地遵循由近及远、由表及里、由浅入深的认知规律。教材从学生熟悉的人的生殖和发育过程引出动植物的生命周期和生殖的概念，从介绍各种生物的典型生殖方式后再概括生殖的类型和特点，从了解种子的结构和萌发过程、花的结构等知识后到形成植物生殖和生命周期的概念等。在展开内容时，注重动手操作、动脑思考和实践应用等情境的创设，有利于学生对有关知识的领悟和迁移，实现从感性认识逐步上升到理性认识。

又如，2012年版《科学》七年级上册第2章的“检索表”，采用螺旋式递进的发生编排学习内容，不但要求学生学会检索表的使用，而且要求学生学会初步制作简单的检索表。教材从三个层次来编制检索表的学习：第一个层次是在介绍脊椎动物时，出现了用图的形式表达的检索表，也出现了由图转换后的文字形式表达的完整的检索表，让学生初步认识二歧分类方式的检索图和文字形式检索表；第二个层次是在介绍无脊椎动物时，则要求在无脊椎动物“检索图”的基础上，模仿脊椎动物检索表的转换方式，补充完成无脊椎动物检索表；第三个层次是在介绍植物分类时，既要求补充完善植物分类的“检索图”，还要求学生自己设计分类标准，制作文字形式的植物检索表。这样的编排既考虑了知识内容之间的衔接，也考虑了学生认知发展的螺旋式上升过程的特点。

教材中科学知识的逻辑结构与学生的认知发展是一个动态的变化过程。在教材编写过程中，对科学知识的逻辑体系进行科学合理重建，使之符合学生的认知发展水平和学习心理特点，就能大大提高学生的学习效率，减轻学习负担，提升科学素养。