小学科学教材中“物质科学”内容的比较与分析
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摘要：基于教科版、苏教版、河北版三套小学科学教材“物质科学”内容的分析与比较，给出了三套教材中物质科学内容的总体分布，明确了三套教材在目标、内容与教学方式上的共同关注。在呈现共性的同时三套教材在内容组织对学生认知层次性的关注，科学内容的呈现方式以及与初中科学教材的衔接等方面呈现了差异。
关键词：小学科学教材：内容编排：物质科学
中图分类号：G633.7
文献标识码：A
文章编号：1003-6148（2013）11（S）-0009-4
新课程提出的“一纲多本，教材多样性”思想明显体现于小学科学教材的编写中。目前，基于国家《科学（3-6年级）课程标准（实验稿）》，编写与呈现了10种版本的小学科学教材。为小学科学课程的开展提供了选择性。基于不同版本的科学教材呈现不同的特色（表现于不同教材体现的难易程度、活动编排、区域性特点及与学生知识背景的适应性等），也表现了科学教材在适应学生认知与心理规律方面与课程改革要求的距离，对小学科学教材的研究成为促进小学科学课程与教学发展的必然。因而，本文将以教科版、河北版、苏教版三套使用率较高的教材在物质科学内容层面开展比较与分析。研究其体现的共性与差异，为小学科学教材的修订与选择提供基础性的建议。
1物质科学内容的总体分布
物质科学是小学科学课程的主要内容。三套科学教材编排的特点可以从物质科学内容主题的分布中得以体现。从整体编排看，小学阶段的物质科学内容从简单材料的观察到动态的力学知识再到物质的变化，呈由近及远、由浅入深、从静态观察到动态变化，从简单到复杂的方式。物质科学的内容分布于各册，教科版《科学》教材每册四个单元，每单元7-8小节，涉及物质科学有16个主题；苏教版《科学》教材每册5-6单元，每单元4-6小节，涉及物质科学有14个主题；河北版《科学》教材每册5-6单元，每单元2-6节不等。涉及物质科学有15个主题（具体见表1）。
从三套教材物质科学主题的整体分布与内容来看，呈现了对综合性的共同关注。如苏教版教材中的综合性表现在内容选择上。基于学生的生活设计物质科学单元活动；在内容组织编排上，以综合主题单元的形式把知识学习、能力培养与情感态度价值观有机结合：在内容的呈现方式上，不是简单的直接给出答案。而是提供学生相应学习任务与情景，引导学生在学习中想象与思考。河北版 教材则提出以“性质与功能”、“运动与变化”、“作用与平衡”、“结构与系统”四组统一概念来整合课标所规定的五大内容标准，每个年级主要围绕一组统一概念组织教学单元；在内容编排上。注重渗透科学与技术教育，突出科学、技术、社会、环境（STSE）之间的密切联系。
2科学教材中物质科学内容编排的共性
小学科学课程标准把物质科学领域划分为物体与物质。运动与力，能量的表现形式三个主题。其中“物体与物质”包括“物体的特征，材料的性质与用途，物质的变化。物质的利用”：“运动和力”包括“位置与运动，常见的力。简单机械”；“能量的表现形式”包括“声音的产生与传播，热现象，光的传播，简单电路，磁现象，能量的转化”。课标进一步明确学生通过这些主题内容的学习。不同主题层次的观察与探讨，可以了解物质的基本性质与变化过程，了解位置与运动的概念。知道力与运动变化的关系，了解常见的简单机械；认识声、热、光、电、磁这些物理现象，并知道它们都是能量的不同表现形式，能量可以转换，能量可以通过物质以不同的形式传递。能量是维持生存和发展所必需的，要尽可能的避免浪费能源。
2.1强调科学知识的基础性
三套教材所选择的物质科学内容强调科学知识的基础性，是基于小学生的年龄特点和认知规律——三至六年级小学生的心智发展处于具体运算与形式运算阶段。其思维体现了“从具体形象思维逐步过渡到抽象逻辑思维”的特点。因而。三套小学科学教材在选取物质科学领域知识内容时关注了：真实性——小学科学教材中的内容多数源于学生日常生活，可通过观察、实验、实践活动中的体验来获得对科学知识的理解：基础性——科学教材中呈现的概念多为具体概念。在概念的理解与应用过程中尽量避免了专业性很强的名词界定，引导学生通过概念的解释及其应用促进理解。以“物体与物质”主题中的“物质的变化”为例（如表2），三套教材呈现了对基础性与情境性的共同关注——教科版利用食盐在水中的溶解与分离阐释物理变化，以碘淀反应阐述化学变化；苏教版利用蜡烛的变化、生鸡蛋变熟鸡蛋、水的三态变化等生活实例来阐述物理变化与化学变化：河北版通过让瘪的乒乓球鼓起来，生锈等现象来阐述物理变化与化学变化——学生是基于对真实生活情境与现象的观察、实验与体验，形成对物质变化的理性认识。
2.2关注情感态度与价值观的渗透
小学科学课程标准在其内容标准“情感态度与价值观”中呈现了对待科学学习。对待科学，对待自然，对待科学、技术和社会的关系四个方面的关注。情感态度与价值观的提升是一个比较长周期的过程，需要学生在日常学习过程中通过参与各种各样的活动，基于体验而习得，表现为一种从量变到质变过程的特征。因而，具体在科学教材中表现为渗透性、渐进性与整体性。在教学过程中表现为对科学探究的关注。增加学生的体验与感悟。以三年级上册第四单元第一课时“水”为例。课标提出情感态度与价值观方面的目标为“积极参与有关水的研讨并发表见解：意识到水是地球上十分重要的资源：在辨别水的活动中。学会小组合作”。这反映在教材中表现为苏教版教材强调“生命离不开水，观察水。神奇的水。地球上的水”。教科版教材关注“观察一杯水。比较水与油、沙。比较水的多少”等活动的设计与呈现，主要在于引导学生通过对生活中与水相关问题（如各种液体的流动性、水量的测量方法等）的思考。在交流合作与发表见解中获得体验与发展。
2.3强调科学方法的多元
科学探究是学生学习科学的重要方式。主要表现为引导儿童探究，亲历科学探究的过程。三套科学教材在内容与方式上重视科学探究活动。强调“做中学”，具体体现于三套教材中探究活动的设计——如教科版四年级（下）“导体与绝缘体”探究活动的设计（整个活动涉及了科学探究的各个环节）。引导学生通过探究“身边的物体是否导电”认识导体与绝缘体。除了对科学探究的关注之外，三套科学教材极其强调科学实验、观察、类比、建模等科学方法的体现与体验。如苏教版三（上）“常见材料”体现了对学生科学观察能力的培养，通过“观察教室里的各种物品是什么材料组成”、“区分哪些物品是天然材料制成的，哪些是人造材料制成的”等活动，促进学生观察能力的培养与提升。三套教材对“温度计测量水的温度变化”、“用量筒测量水的体积”、“用弹簧测力计测量力的大小”、“用尺子测量身高”等活动的设计都体现了对科学测量方法及其测量工具使用的强调。模型的建构有助于学生直观观察与解释事物内部构造，三套教材在编写中也充分体现了科学建模方法，如苏教版五年级（上）以“手臂的活动模型”这一复杂的人体活动促进学生对杠杆原理的学习与应用，以“红绿灯模型”引导学生对串、并联电路的感性认知与应用。
2.4注重学科间的联系与综合，彰显STSE教育理念
综合性与学科间性是科学课程区别于分科课程的特点之一，三套小学科学教材也充分体现了对学科问的联系与综合——如教科版与苏教版通过“耳的结构与功能”主题内容。呈现了物质科学与生命科学的联系；如苏教版引入《墨子》中的“伏罂而听”，显现出科学的人文关怀。教材在关注学科间性的同时。也彰显了STSE教育理念——表现为引导学生通过科学的学习解释生活现象及其应用，如苏教版四（下）“拓展”栏目中“日常生活中哪些地方需要增大摩擦力，哪些地方需要减少摩擦力？”表现为对与科学有关的社会问题的关注（保护环境、节约能源、推广新技术、宣传科学、反对迷信等），如河北版四（下）“科学在线”栏目对人工降雨的介绍，将水的三态变化与日常生产生活紧密联系。体现了应用科学解决社会问题的过程。此外，还表现为与生活相关的科技制作活动的开展，了解技术的科学原理及生活应用，如苏教版和河北版中“制作小乐器”、“减弱噪声”、“无噪声书房”等活动的设计，体现出技术和设计在生活中的应用及对技术的科学原理之关注。
2.5注重科学史的渗透，强调科学本质理解
科学史蕴含着对科学演化历程的审视，是沟通科学与人文两大领域的桥梁。学习科学史有助于学生理解科学的本质和科学素养的养成。基于科学课程标准所提出的科学课程的性质在于体现科学本质的理解，三套小学科学教材都极其注重科学史的渗透与呈现——从所占内容的比例看，苏教版涉及科学史的知识点数占总知识点数的12.8%，河北版为18.1%；从科学史引介的形式来看，有导入、阅读、讨论或专栏——如河北版通过“科学在线”栏目介绍人们对电的认知发展史，教科版六（上）设置了“资料库”栏目，通过阿基米德撬地球的故事以及杠杆称的家族发展史的介绍，引导学生理解杠杆的特点及其应用。
3科学教材中物质科学内容编排的差异
各套小学科学教材是基于课程标准而编写的，因而不同程度地体现了课程标准中的理念、目标、内容与实施方式等。即呈现了多维度的共性。但基于编写者对课标的理解与教材使用者的特点，呈现了不同版本教材编写的差异。也表现于三套小学科学教材关于物质科学内容的编排中。
3.1对学生认知层次性关注的不同侧重
科学是一门知识性和逻辑性很强的学科，知识逻辑结构的体现表现为对学生认知层次性的关注，不仅体现于不同年级教材在同一主题内容组织的层级性。而且表现于针对某一主题内容呈现的层级性。以“电磁铁”（物质科学中联系“电”与“磁”的重要内容）为例。教科版以单独的章节分别阐述了“电”和“磁”现象，以通电导线具有磁性来阐述“电和磁”的关系。进而介绍了电磁铁。并引导学生探究影响电磁铁磁力大小的因素。其中，“通电导线具有磁性联系了‘电’与‘磁’”作为电磁铁磁力大小影响因素探究的先行组织者。即教科版教材在内容编排上关注了内容由浅入深、由易到难，由定性描述到定量分析。内容的编排关注了学生的认知层次性。河北版中“电磁铁”是在六年级（上）通过电铃中存在的电磁铁及其性质介绍而阐述的。是继三年级（下）磁铁及其生活中的应用学习的进一步拓展；苏教版中“电磁铁”是学生在学习“简单电路”、“磁铁”后。经历“制作一个电磁铁，并探究影响电磁铁磁力的因素”活动，认识电磁铁的性质及其应用。尽管河北版教材考虑到了三年级、六年级学生的认知水平。苏教版设置了丰富的活动与实验，但两套教材都是继学生“电”、“磁”学习后。直接通过“电磁铁”的制作来认识电磁铁的特性及其应用。未能通过设计“通电导线具有磁性”的探究活动。认识“电”与“磁”的相互关系——这是理解与应用“电磁铁”的基础，也是对学生认知层次性关注的体现。可见，尽管学生认知的层次性都为三套教材所共同关注，但教科版教材是通过建立“电”与“磁”联系为理解“电磁铁”提供先行组织者：而另两套教材则是通过将学生有丰富生活体验的“电”与“磁”现象编排在三年级，对内容相对抽象且综合能力要求较高的“电磁铁”编排在六年级，以体现对学生认知发展水平的关注。
3.2多元内容呈现方式的不同关注
主题内容的呈现方式要和教材的整体编写理念相契合，多样化的内容呈现方式已成为教材编写的趋势之一——体现于三套科学教材丰富的活动栏目的设置中，但具体到各版本之间又有所差异。如苏教版通过动手、问题、交流、选择、拓展、资料、记录、注意、环保等九个栏目来安排学习活动；河北版则设置了活动、材料与工具、安全、记录、猜想与假设、拓展、讨论、表达与交流、专题研究等栏目：而教科版没有活动栏目的明确划分，将动手、问题、交流等活动融于教材内容的探究活动之中。此外，三个版本的科学教材在活动设置方面呈现不同的侧重点。如“电磁铁的磁力”的探究活动设计，教科版以电磁铁吊车引入问题，设计的活动重视学生通过表格记录假设。继而制定、交流、实施小组研究计划，记录分析实验数据，最后得出实验结论，其活动过程完整且各环节衔接紧密。苏教版注重在实验报告中给出问题、假设、实验设计、实验结果、结论等五方面，并给学生以相应的提示。河北版强调基于猜想与假设、实验设计（包括实验目的、材料和工具、实验方法、实验结论）、表达与交流活动来展现探究活动的设计。可以发现教科版在探究活动的呈现上严格按照课标中所要求的探究活动的内容和过程来开展，过程中尤其注重实验假设的提出与理由的陈述：苏教版更加重视在探究活动中学生的独立操作能力。缺乏对小组间交流活动成果的关注；河北版重视实验的设计，在问题的提出与情景的创设上则关注不多。
3.3与初中科学教材衔接的不同内容呈现
从《课标》对小学科学的内容要求与三套教材的内容呈现来看，小学科学的学习应该为初中科学内容（常见的物质、物质的结构、物质的运动与相互作用、能量与能源）的学习奠定基础。与初中科学教材的衔接不同程度地体现于三套教材中——如苏教版关于“空气中有什么”这一资料的呈现，明确指出空气中的主要物质，这有助于初中学生认识氧气、二氧化碳等重要物质的主要性质，这是河北版教材就空气这一节内容所缺失的。另外，小、初的衔接情况还表现于对小学科学内容阐释的缺失或不足，不同程度影响着初中科学内容的学习——以“物体与物质”为例，教科版在“水和空气”单元关于“空气有重量吗”这一问题的阐释中，只是关注了质量往往指生活中常用的多少克、多少公斤，而没有明显区分质量与重量的概念，这往往成为初中科学进行“质量”教学的前概念。
尽管三套小学科学教材不同程度地体现了科学课程标准中的理念、目标、内容等，但是否呈现与科学课程标准的一致性还亟待分析与研究。基于物质科学内容，三套小学科学教材在内容阐述与编排中呈现了共性与差异——都极其强调学生对基础科学知识的学习：注重科学方法的多元，尤其是注重科学探究能力的培养：关注情感态度与价值观的渗透；强调学科间的联系与综合，彰显STSE教育理念：注重科学史的渗透，促进对科学本质的理解。同时也呈现了内容组织对学生认知层次的不同侧重，多元科学内容呈现方式的不同关注。小、初科学衔接的不同内容呈现等。基于教材选择的多样性，小学科学教材的编写不仅需要吸纳国际小学科学教材的特色。而且要关注不同地区学生可能的前概念，以体现教材编写的特色。同时，还需要思考如何通过教材中科学探究活动的设计促进探究内容的深层次挖掘；关注如何有效利用思维导图等教学手段。促进学生对科学概念的理解。