今年1月，教育部印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》。標(biāo)準(zhǔn)的顯著變化是將小學(xué)科學(xué)課程由原來的三年級開始提前到一年級，使小學(xué)階段的科學(xué)教育具有連續(xù)性；同時(shí)，課程體系突出了“技術(shù)與工程”內(nèi)容，倡導(dǎo)跨學(xué)科的綜合學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)課程中進(jìn)行基于STEM教育理念的綜合學(xué)習(xí)，通過“造物”將科學(xué)教育與創(chuàng)客教育有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新能力。在這樣的背景下，如何教小學(xué)科學(xué)課程，尤其是如何培養(yǎng)一年級學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？如何建設(shè)配套的實(shí)驗(yàn)室？本期內(nèi)容對此給予一一回答。
落實(shí)新課標(biāo)的有效路徑
林長春
小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂，充分反映了科學(xué)性、繼承性、國際性等特點(diǎn)，尤其反映了當(dāng)今國際科學(xué)教育改革與發(fā)展的新趨勢。當(dāng)前，如何有效實(shí)施小學(xué)科學(xué)新課標(biāo)，成為廣大小學(xué)校長、科學(xué)教師關(guān)注的問題。我認(rèn)為，要讓小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)在每一所小學(xué)落地，真正滲透課程理念，落實(shí)課程目標(biāo)，可行的路徑有以下幾點(diǎn)。
新頒布的小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)與2001年頒布的3-6年級科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）相比，有幾點(diǎn)顯著變化：從開課年級看，科學(xué)課程由原來的3-6年級變?yōu)?-6年級，使小學(xué)階段的科學(xué)教育具有連續(xù)性，也體現(xiàn)了我國對小學(xué)科學(xué)教育重視程度日益提高。
在課程性質(zhì)方面，作出了更全面的界定。新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)，小學(xué)科學(xué)課程是一門基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、綜合性課程。這對于學(xué)校進(jìn)一步認(rèn)識小學(xué)科學(xué)課程的價(jià)值與特征、小學(xué)科學(xué)教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)、教師的專業(yè)素質(zhì)要求等具有重要的指導(dǎo)作用。
在課程目標(biāo)方面，首次明確提出了小學(xué)科學(xué)課程的總目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，并為他們繼續(xù)學(xué)習(xí)、成為合格公民和終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。此外，在目標(biāo)內(nèi)容方面，增加了“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境”，將以前的“情感態(tài)度與價(jià)值觀”修訂為“科學(xué)態(tài)度”。在目標(biāo)層次方面，除了分目標(biāo)的總體描述外，分別給出學(xué)段目標(biāo)，即從1-2年級、3-4年級、5-6年級分別進(jìn)行描述，體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的進(jìn)階特征，也符合當(dāng)前國際基礎(chǔ)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)改革的新趨勢。
在課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)方面，新增“技術(shù)與工程領(lǐng)域”，充分反映了當(dāng)前國際科學(xué)教育倡導(dǎo)的STEM教育理念。此外，內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的陳述依據(jù)課程目標(biāo)的分段描述，同樣也按照1-2年級、3-4年級、5-6年級的學(xué)習(xí)進(jìn)階進(jìn)行，有利于教材編寫、教師教學(xué)以及教學(xué)評價(jià)，將標(biāo)準(zhǔn)的操作性、實(shí)用性增加。
在課程實(shí)施方面，倡導(dǎo)基于STEM的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式。新課標(biāo)不僅在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)新增加“技術(shù)與工程”領(lǐng)域，而且在實(shí)施建議中的“學(xué)科關(guān)聯(lián)建議”部分，倡導(dǎo)基于STEM的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，即基于科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)的一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，關(guān)注周圍技術(shù)世界的發(fā)展，感受科學(xué)技術(shù)對個(gè)人生活、社會(huì)發(fā)展的影響，有利于學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
新課程標(biāo)準(zhǔn)對小學(xué)科學(xué)教師的專業(yè)素質(zhì)提出了更高要求，也是實(shí)施小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，目前我國小學(xué)科學(xué)教師隊(duì)伍在數(shù)量和質(zhì)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)科學(xué)課程教學(xué)的需要。為此，校長首先要讓教師認(rèn)識到小學(xué)科學(xué)課程的重要性，要像重視語文、數(shù)學(xué)那樣重視科學(xué)課程。其次，校長要切實(shí)加強(qiáng)小學(xué)科學(xué)教師隊(duì)伍建設(shè)，支持小學(xué)科學(xué)教師參加相關(guān)培訓(xùn)，按照學(xué)生實(shí)際班額，逐步配齊具有科學(xué)教育專業(yè)或理工科專業(yè)背景的小學(xué)科學(xué)教師，努力實(shí)現(xiàn)小學(xué)科學(xué)教師的專業(yè)化。
實(shí)驗(yàn)室是小學(xué)科學(xué)課程實(shí)施的重要場所，對于學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)，親自參與科學(xué)探究過程，建構(gòu)科學(xué)概念，理解科學(xué)本質(zhì)，提高科學(xué)探究能力，提升科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的功能。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對于開展綜合性的STEM學(xué)習(xí)與創(chuàng)客教育也具有關(guān)鍵性作用。但是，目前許多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量不足，尤其是農(nóng)村小學(xué)幾乎沒有專門的實(shí)驗(yàn)室，或者缺乏實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，嚴(yán)重影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)。因此，學(xué)校要加大經(jīng)費(fèi)投入，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建立科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室、設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室等，為新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施創(chuàng)造良好的物質(zhì)條件。
教師是實(shí)施小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。新課程標(biāo)準(zhǔn)在課程理念、課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)等方面有較大變化，在實(shí)施過程中存在一些需要解決的問題。比如，教師如何結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和開發(fā)合適的STEM項(xiàng)目，如何利用數(shù)字化信息技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究，如何根據(jù)學(xué)生不同年齡階段實(shí)施有效的教學(xué)策略，等等。因此，小學(xué)科學(xué)教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)新課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，參與相關(guān)教師培訓(xùn)，開展校本教研，建立自我反思、同伴互助、專業(yè)引領(lǐng)的校本教研制度，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，努力完善自己的自然科學(xué)專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，不斷促進(jìn)自身專業(yè)發(fā)展，切實(shí)提高小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
作者系重慶師范大學(xué)科技教育與傳播研究中心教授
貳
一年級科學(xué)這樣教
吳向東
修訂后的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)正式頒布，其中最大的變化是在一二年級開設(shè)科學(xué)課。那么，教師如何教一年級學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)？
第一，做中學(xué)。一年級學(xué)生6-7歲，這個(gè)年齡段的腦重量雖然達(dá)到了成熟期的90%，但許多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能還遠(yuǎn)未完成，所以孩子好動(dòng)、多語、注意力不集中、情緒多變等各種成年人“不可理喻”的行為經(jīng)常發(fā)生。這個(gè)時(shí)期，如果教師要求學(xué)生一定要聽話，課堂一定要安靜，恐怕很難達(dá)到期望的效果。因此，教師要想辦法讓學(xué)生有事干，吸引他們投入到有趣的事情中。從認(rèn)知發(fā)展的角度看，一年級學(xué)生邊做才能邊思考，不做思維就會(huì)停下來。因此，做中學(xué)是基本的學(xué)習(xí)方式，一方面順應(yīng)了學(xué)生的思維能力，另一方面可以讓學(xué)生有事做，促進(jìn)其思維的發(fā)展。
做中學(xué)是美國教育家杜威最為提倡的方式，直到現(xiàn)在都影響著整個(gè)教育，煥發(fā)著無限活力。歐美教育改革中的STEM運(yùn)動(dòng)，提倡學(xué)生在工程技術(shù)實(shí)踐中解決某個(gè)現(xiàn)實(shí)問題，而不是像國內(nèi)一些學(xué)校的做法，教師帶著學(xué)生孤立地做個(gè)實(shí)驗(yàn)，揭示某個(gè)科學(xué)知識就可以了。如學(xué)習(xí)空氣占據(jù)空間，傳統(tǒng)的方式是教師通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生看到無色透明的空氣的確占據(jù)著空間。而STEM的做中學(xué)的方式強(qiáng)調(diào)，學(xué)生怎樣利用空氣占據(jù)空間的道理去解決問題。比如，學(xué)生如何利用這個(gè)道理做個(gè)潛水艇等。新課標(biāo)指出，小學(xué)科學(xué)課程的性質(zhì)是實(shí)踐性的，建議學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦做科學(xué)。如何做科學(xué)呢？解決問題的做中學(xué)推薦為首選。
第二，使用工具。一年級學(xué)生的小肌肉群發(fā)育還不完善，使用工具是一個(gè)很好的鍛煉。比如剪刀，教師教學(xué)生剪紙做各種造型，剪吸管做吸管哨；使用透明膠帶，教學(xué)生粘貼物品，捆綁木棍做支架；使用各種線繩捆扎物品，如做“土電話”；使用尺子等測量工具，用以描述或比較。這些小工具都需要學(xué)生手部小肌肉群的參與，充分的鍛煉有利于發(fā)展學(xué)生的動(dòng)手能力。
我們要知道，使用工具是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)不可繞開的內(nèi)容，當(dāng)今流行的創(chuàng)客活動(dòng)，特別強(qiáng)調(diào)工具的使用，用各種工具制造物品，改變生活，由此可以讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)的作用。
第三，多對話。對話對于學(xué)生形成科學(xué)概念是必要的途徑，也是科學(xué)研究的基本方式。一次，我拿了一個(gè)大的充滿氦氣的氣球到教室，然后問學(xué)生：“我吹一個(gè)氣球起來，也可以飛嗎？”不少一年級學(xué)生認(rèn)為科學(xué)教師是神奇的，那么大的氣球都飄起來了，老師一吹肯定可以飛起來。但是我吹的氣球，即使是往空中拋還是會(huì)降落。我問學(xué)生為什么？有學(xué)生認(rèn)為我吹的氣球太小了，有學(xué)生認(rèn)為我是用嘴吹的，要用打氣筒才行。當(dāng)然，也有學(xué)生認(rèn)為，大氣球里是氫氣……由這個(gè)例子我們可以看到，一年級學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平需要教師多與學(xué)生對話來促進(jìn)。同樣，教師也要注重學(xué)生之間的交流討論，讓學(xué)生經(jīng)歷這一過程，無論是對科學(xué)概念的形成，還是培養(yǎng)質(zhì)疑探究的態(tài)度，都是很有必要的。
第四，多合作互助。一年級學(xué)生過于以自我為中心，如當(dāng)我發(fā)兩個(gè)氣球給同桌時(shí)，往往學(xué)生會(huì)快速地?fù)岊伾r艷的；如果需要兩人共用一把剪刀，也會(huì)出現(xiàn)搶著使用的情況。為了改變這種狀況，教師一方面要讓學(xué)生知道，沒有哪一位科學(xué)家是完全靠自己一個(gè)人進(jìn)行科學(xué)研究的，另一方面要多設(shè)計(jì)一些需要合作的項(xiàng)目讓學(xué)生共同完成。比如，學(xué)生用塑料杯和氣球做小鼓，剪氣球時(shí)要合作，蒙氣球皮到杯口時(shí)，也需要一個(gè)人捏著杯子，另一個(gè)人用力崩開氣球皮往杯口上套。又如，學(xué)生制作“土電話”時(shí)，不僅要一起合作打孔系線，還要一起玩耍。這類教學(xué)設(shè)計(jì)，有利于一年級學(xué)生走出以自我為中心的世界，懂得與別人合作和分享。
長期教小學(xué)中高年級的科學(xué)教師，一開始教一年級學(xué)生會(huì)遇到一定困難，但只要掌握了這個(gè)階段學(xué)生的身心發(fā)育特點(diǎn)，有針對性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，充分理解他們的“不可理喻”，就能體會(huì)到教學(xué)的樂趣。
作者單位系廣東省深圳市龍崗區(qū)龍城小學(xué)
叁
為創(chuàng)客教育留出一畝田
趙 宇
新課程標(biāo)準(zhǔn)把科學(xué)課程由三年級提前到一年級，最核心的變化是在課程體系中突出了“技術(shù)與工程”內(nèi)容，倡導(dǎo)跨學(xué)科的綜合學(xué)習(xí)方式?？鐚W(xué)科的綜合學(xué)習(xí)方式基于STEM教育理念，而“技術(shù)與工程”的教學(xué)則有機(jī)會(huì)與創(chuàng)客教育相契合?？梢哉f，這是新課標(biāo)為創(chuàng)客教育留出的一畝田。
在現(xiàn)行的小學(xué)課程內(nèi)容中，像“工具與機(jī)械”“形狀與結(jié)構(gòu)”這種與“技術(shù)與工程”相關(guān)的內(nèi)容本就存在，只是沒有作為一個(gè)獨(dú)立的模塊列出來，尤其是“工程”部分的加入，是新課程標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)重要變化。工程是以科學(xué)和技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)性工作，新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計(jì)和制作一件作品或產(chǎn)品進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，這與創(chuàng)客教育的“造物”是一致的。
對于具體的實(shí)施，新課程標(biāo)準(zhǔn)給出了水火箭的例子。水火箭是一個(gè)在科技實(shí)踐活動(dòng)中已經(jīng)非常成熟的案例，新課程標(biāo)準(zhǔn)中的案例不只是強(qiáng)調(diào)水火箭的制作，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生在制作過程中對“工程實(shí)現(xiàn)”的體驗(yàn)，可以讓學(xué)生體會(huì)到“在技術(shù)與工程實(shí)踐中，經(jīng)常要利用有限的經(jīng)費(fèi)完成任務(wù)”這樣的真實(shí)問題。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生進(jìn)行角色分工，有項(xiàng)目經(jīng)理、會(huì)計(jì)、設(shè)計(jì)師、發(fā)言人等，這是一種典型的基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)模式，是對原有科學(xué)課程中探究式學(xué)習(xí)的有益補(bǔ)充。基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式是跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)實(shí)施的有效途徑，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生有機(jī)會(huì)將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、語文、藝術(shù)等學(xué)科進(jìn)行融合，可以讓科學(xué)變得生動(dòng)、真實(shí)起來，是改變“紙上科學(xué)”和“陳列實(shí)驗(yàn)”的有效手段。
創(chuàng)客項(xiàng)目是科學(xué)課程教學(xué)的鋪路石和試金石。在科學(xué)課程中，教師開展與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的創(chuàng)客活動(dòng)，一方面可以通過“造物”讓學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)形成感性認(rèn)識，在學(xué)習(xí)相關(guān)科學(xué)知識時(shí)能夠有一定的知識建構(gòu)基礎(chǔ)，促進(jìn)由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的學(xué)習(xí)過程。另一方面，學(xué)生可以通過“造物”對已經(jīng)學(xué)習(xí)的科學(xué)知識進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用，在運(yùn)用過程中檢驗(yàn)對知識的掌握，加深對所學(xué)科學(xué)知識的深入理解，實(shí)現(xiàn)“造物而致知”。
新課程標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)了學(xué)生在科學(xué)課程中進(jìn)行基于STEM教育理念的綜合學(xué)習(xí)，通過“造物”能將科學(xué)教育與創(chuàng)客教育有機(jī)結(jié)合。但是我們也要看到，科學(xué)教育與創(chuàng)客教育不能一概而論，兩者從教育目標(biāo)到核心內(nèi)容都是不同的，科學(xué)教育的根本目標(biāo)依然是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而創(chuàng)客教育的目標(biāo)雖然沒有權(quán)威部門的確定，但顯然目標(biāo)不僅是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，其包含的內(nèi)容更加廣泛，像電子技術(shù)、信息技術(shù)等內(nèi)容都是在科學(xué)課程內(nèi)容體系之外的。
即便是在科學(xué)課程“技術(shù)與工程”領(lǐng)域所包含的內(nèi)容，在新課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求多數(shù)也僅是“了解”“知道”和“認(rèn)識”，如了解一項(xiàng)工程需要由多個(gè)系統(tǒng)組成；知道完成某些任務(wù)需要特定的工具；認(rèn)識周圍簡單科技產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能。而創(chuàng)客教育更加重視“理解”和“應(yīng)用”，同樣的內(nèi)容在創(chuàng)客教育中的要求應(yīng)該是：理解一項(xiàng)工程中多個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系；能夠使用特定的工具完成某些任務(wù)；能夠應(yīng)用特定結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一定功能的簡單產(chǎn)品。
新課程標(biāo)準(zhǔn)還特別指出，“科學(xué)教師要?jiǎng)?chuàng)造性地使用教材，各個(gè)地區(qū)的科學(xué)教學(xué)資源不同，不同地區(qū)的學(xué)生也存在差異，教師應(yīng)據(jù)此對教材做適切性處理加工，這是科學(xué)教師專業(yè)素養(yǎng)的體現(xiàn)，也是科學(xué)教師發(fā)揮創(chuàng)造力的機(jī)會(huì)”。在這樣的課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，科學(xué)教師擁有更廣闊的空間，能進(jìn)行更多的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，讓小學(xué)科學(xué)課堂更加生機(jī)勃勃。
