浙教版初中科学教材的设计和特点

浙教版初中《科学》教材的设计和特点

教材设计 方红峰

《科学》（7~9年级）课程标准（实验稿）》（以下简称《标准》）是我国历史上第一个由国家教育部颁布的综合科学课程标准，因而也具有划时代的意义。作为率先尝试开设综合科学课程的浙江省，申请了编制初中《科学》课程的项目，目前教材已经在多个国家级和省级实验区试用并得到认可。

一、教材设计上力求实现的突破

为了达成《标准》所规定的科学探究，科学知识和技能，科学态度、情感价值观，对科学、技术与社会之间关系的理解等四个纬度的目标，在教材设计上，我们力求实现以下2个方面的突破。

1．从知识本位走向知识、过程和文化的统一。以往的理科课程的教育目标基本定义为学科的基础知识、基本技能和思想教育。很多事实和证据表明这种对科学教育的目标界定是不能满足当代社会发展的需要的。因此，必须做到基础知识和基本技能与过程和方法并重，这样既加强学生的基础性学力，又要提高学生的发展性学力和创造性学力。

2．从学科本位走向将科学本质和教育本质的统一。学科本位过于偏重学科知识的获得，忽视社会和学生发展的需求。因此，必须强调课程应基于学生思考和学习的方式、语言发展和文化背景，重视学生的经验及其在此基础上发展学生对科学本质的理解，这就将科学本质和教育本质统一于科学探究之中。

二、教材的整合设计

在我国，综合科学课程还处于起步阶段，因此在这种背景下，我们认为综合科学课程以结构形态出现可能更易于被广大教师和学生所接受和理解，也更能得到较好的实施。

综合科学的最大特点就是综合，即学生将自然界作为一个整体进行研究，在了解自然界运动变化规律的同时，加深对科学本质的理解，并关注科学与个人、社会和国家的关系。为此课程应突出“整合”与“探究”，因为这是实现上述目的的有效途径。我们从统一的科学概念与原理，科学、技术与社会的关系以及科学探究活动三条基本途径对课程内容进行整合。 1．通过现代自然观和统一的概念进行整合

由于现代自然观是一种整体和有机的自然观，它将自然界解释为具有不同层次的具有一定结构的物质系统；系统具有边界和要素，要素间相互作用使物质系统具有一定的结构，同时具有一定的功能；物质系统时刻发生着物质和能量的交换和转化、信息的传递；系统一般处于一种平衡状态，但随着时间的推移和内外因素的作用等原因，系统是会演进的。现代自然观是能帮助学生从整体上把

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握自然的，因此也为我们提供了很好的对内容进行整合的思路。

依据《标准》提出的课程目标和学习内容，从对自然认识的角度，对其中的生命科学领域、物质科学领域和地球与空间科学领域等3个方面的学习内容进行整合，在对科学作定性介绍（科学入门）后，即以“存在的自然——演化的自然——自然与人”为线索展开，这样学生能整合地认识自然界和关于人与自然的关系的基本思想，即从相对静态地描绘自然界的总图景开始，过渡到动态地反映自然界演化途径，最后归结到根本问题——人与自然的关系。 存在的自然

演化的自然 自然与人 图1 主题编排的线索

“存在的自然”回答了“自然界是什么？”的问题；“演化的自然”回答了“自然界原来是什么？将来会怎样？”的问题；“自然与人”回答了“能动作用很强的人类如何与自然相处并可持续发展？”的问题。

“存在的自然”、 “演化的自然”和 “自然与人”就构成课程的一级主题。在一级主题下，利用科学上统一的概念和原理进行精加工。这些统一的概念和原理，如物质、运动与相互作用、能量、信息、系统、结构与功能、演化、平衡、守恒等，反映了自然界的同一性，有助于学生深入地理解整体性的自然界、理解科学。

为此加工确立了二级主题：物质系统的层次、运动与变化、相互作用、结构与功能、转化与平衡、自然界的演化、发展与和谐。在二级主题基础上再加工出三级主题——章，然后依次细化到每一节、课。这种精加工能确保课程紧扣目标进行编制，所形成的主题系列内在之间是紧密相关的，编排的具体情况见表1。

表1 科学课程的主题系列

一级主题 科学入门 二级主题 章题 科学入门 观察生物 第一册 物质系统的层次 地球与宇宙 物质的构成与特性 存在的自然 运动与变化 代代相传的生命 不断运动的地球

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学期安排 对环境的察觉 力与运动 第二册 生活中的水 地球的外衣——大气 相互作用 生命活动的调节 走进电的世界 模型 植物与土壤 结构与功能 空气与生命 电与磁 常见的物质及其性质 材料 转化与平衡 能量 代谢与平衡 演化的自然 自然界的演化 演化 生物与环境 自然与人 发展与和谐 健康生活 可持续发展 2． 通过科学探究进行整合

科学探究是学生体验科学过程、理解科学本质、领会科学精神态度价值观、培养创新精神和实践能力的主要学习模式，有助于学生深入理解科学知识和掌握科学技能，对培养学生科学素养有不可替代的作用。

“科学思想上的一致性”是理科的各门学科能综合在一起内在逻辑。这种一致性表现在科学家在解决问题时基本采用相同的过程，如下图所示。

第三册 第四册 第五册 第六册 8交流和合作 1提出问题 修改假设 2作出假设 7推出结论和评价 重新设计 6分析和解释证据 3制定研究计划 重复 5收集事实证据 4实行研究 图2 科学探究的过程

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我们认为科学探究在初中科学教育中，既是教学的目标和结果，又是教师教学和学生学习的主要方式，同时还是教材内容选择和呈现课程内容的主要方式。因此有关探究的内容和技能需要在课程中进行有序地安排，并与学科内容相结合，恰当地穿插或融合，在各分册中应有所侧重。在安排探究活动时，可以是完整的探究，也可以是其中的一部分，具体各册探究的侧重点见表2。需要说明的是，各册中的上述安排只是侧重于探究的某些方面，通过这样系统地安排使学生能对探究有深入的理解，当然要根据目标来安排针对性的探究活动。

表2 探究内容的安排

一级主题 科学入门 二级主题 学期安排 探究内容 探究过程介绍； 简单的探究； 测量仪器的使用； 第一册 物质系统的层次 观察能力； 分类的方法； 交流和合作的技能。 科学探究过程详细介绍； 假设（玻璃假设）的介绍和提出； 有计划的观察； 介绍模型； 运动与变化 存在的自然 第二册 调查； 问题提出； 认识变量； 实验设计； 交流和合作的技能。 推理技能； 假设的检验； 数据的形式； 相互作用 第三册 简单的变量控制； 解释数据； 实验设计； 交流和合作的技能。 4

假设与证据； 处理数据； 观察与证据； 结构与功能 第四册 变量控制； 使用模型； 实验设计； 交流和合作的技能。 介绍假设（黑箱假设） 检验假设； 逻辑； 假设的修订； 转化与平衡 第五册 复杂的变量控制； 解释数据； 实验设计； 交流和合作的技能。 演化的自然 自然界的演化 问题提出（多种原因）； 提出假设（多种原因）； 构建模型； 获得信息； 第六册 自然与人 发展与和谐 取样问题； 多因素的变量控制； 实验设计； 预测； 交流和合作的技能。 3．通过STS进行整合

科学、技术与社会的关系（STS）也是进行整合设计的一个重要途径。在教材设计时，它作为上述主题和探究活动的配角，通过单独设立专题、作为探究的材料、问题的背景、阅读材料等方式进行整合，形成一条“暗线”，配合其他课程目标展开。

4．课程整合后的结构

在上述大的板块整合后，具体的要求都将落实到章节（微观的课程设计）整合中，最终形成了一系列主题性单元和结构性单元。我们引入科学认识过程是多元的思想，认为科学的认识都起源于问题，为

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此这些单元都是以学生生活中的一些问题和学生关心的一些科技问题进行展开的。

由于这些问题多数不可能是只涉及单一学科领域的知识，对每个问题的研究必然是要涉及科学领域中的众多知识。我们就可以围绕着问题，根据学生进行探究过程所遇见的困难，从自然科学的各分支学科包括物质科学（物理学和化学）、生命科学和地球空间科学中选取适当概念原理知识和过程方法知识提供支持，使学生获得成功。由于我们有可能选择那些基于学生已有的知识和技能基础上的问题，而这样能很好地引发学生学习科学的兴趣和不断地取得成功。随着认识能力的提高，可逐步提高问题的难度，这样就可以形成一系列呈现为阶梯状的问题。这样可将学生导向掌握科学的知识和过程，从而理解科学。由此就形成如图3所示结构的程阶梯状的问题系列。zz

三、教材的主要特点

1．突出探究，强调知识与过程的统一

把科学探究的过程、方法和能力与科学知识放在同等重要的地位，在整套教材中循序渐进地进行安排，并在内容呈现时在课文中呈现出来。在教材中许多概念和规律是以探究的方式呈现的，也有单独设立的探究活动。我们认为在《科学》教材中科学的探究应从学生身边熟悉的事物出发、符合学生心理特征、是学生所喜爱的；同时科学探究既包括前人的探究也包括学生的探究，既可以是完整的探究过程，也可以是部分的探究过程。另外，还设置了“讨论”和“研究性学习课题”等栏目，以加强学生的自主学习，也使学生参与到科学探究的开发中去。

2．强调有机的统整

教材从现代有机自然观和科学哲学出发，突出系统、能量和信息等统一的概念和原理，对5方面的学习内容进行有机的整合。同时根据学生的认知规律，从相对静态地描绘自然界的总图景——“物质系统的结构层次”开始，逐步过渡到可观的“运动与变化”、“相互作用”以及较为抽象的“结构与功能”、“转化与平衡”等的自然图景，再进入动态地反映自然界演化的途径，最后归结到根本问题——人与自然的关系。这不仅能避免不同科学领域之间知识的重复，更重要的是使学生从联系

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科学、技术和社会的关系 生活和科技问题 物质科学 生命科学 地球空间科学 统一的概念 科学探究 图3 课程的微观结构图

的角度更深入地理解科学，建立科学的、开放型的知识结构。

3．注重学生已有的经验，合理设置阶梯状问题

我们认为学生原有的关于自然的经验和认识极大地影响着科学教育的效果，必须珍惜学生已有的知识、经验以及对科学过程的感受，并将之作为所有内容呈现、教学的起点和学生建构的支点。为此在教材编写中，我们不过分强调知识的逻辑顺序，而是小心地选择学生生活中的一些问题和学生关心的一些科技问题，将它作为教学的开始，形成阶梯状问题系列，并合理设置主题性单元和结构性单元。

这些问题的解决的过程是科学的概念原理知识与相应的过程方法知识相结合的过程，是对社会生活经验进行整合和发展的过程。伴随着对这些问题的解决，也将逐步引导学生向抽象的认识成功地迈进，所获得的知识也将是一种开放式的、更具良好结构的体系，它能使学生更好地接受新的知识和形成新的技能，有利于他们继续地学习。这种较为平衡的综合科学课程能提高全体学生的创新精神和实践能力，使他们成为具有较高科学素养的公民，并为未来终身的学习奠定基础。

4．强调科学和人文的结合，体现科学·技术·社会（STS）的思想

科学技术问题是与社会问题密切相关的，学习科学应与社会紧密结合起来，这样才具有整合社会实践的功能，具有将科学主义和人文主义统合的功能和对社会价值观进行调适的功能。为此在教材中有目的地渗透STS教育，如介绍克隆技术，让学生探讨科学技术与社会之间的关系。这样就使学生的学习成了充满了事件和冲突的过程，可让学生了解科学技术对社会发展既有促进作用，同时不适当运用也会造成负面的影响，可以帮助学生树立善用科学技术和可持续发展的意识，这将使学生的心智和整个精神世界获得实质性的发展和提升。

5．合理地设计版面，力求生动并符合学生的心理

教材的版式设计实际上是有关课程内容信息的编码方式，也是影响教材质量的重要方面。为此我们根据学生的年龄和心理特点，对版式进行了精心设计。设置了实验、讨论、思考、制作、探究、阅读材料、旁白等小栏目；教材版面生动活泼。精选了较多插图，凡图画已能说明的，文字就简略。减少了比较抽象的文字叙述，这些插图帮助学生较快理解教学内容。

6．注意评价要求与教育目标的一致性

评价是为了保证科学课程的有效实施，促进科学教育过程中学生和教师的发展。根据课程标准所规定的教育目标，突出促进学生和教师发展而进行评价的理念，全面规划评价方案，并据此编制相关的材料。

任何课程的编制都是基于一定的社会历史背景的，也是为实现一定目的服务的，初中科学课程也是如此，应为实现基础教育改革的目标做出自己应有的贡献。要实现《标准》所规划的任务，我们深知责任重大，真是如履薄冰、如临深渊、慎之又慎。在设计和编制教材过程中，我们认为应认真总结我国百年科学教育的经验，努力借鉴国际最新科学教育方面研究成果，充分考虑当代中国社会发展的需要、科学发展的现实和学生身心特点与终身发展的需要，力求完美。我们是这样想的，也是这样做的。

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