奠基佑成长多元拓思维——理解《义务教育科学课程标准（2022年版）》的四个向度2

发布时间： 2024-02-05 16:24 发布单位： 青铜峡市第三小学 浏览量： 107 【公开】

第三个向度———向外：打开学生看世界的视角

每门课程都是学生看世界的一扇窗户。语文课程引导学生用文学的眼光看世界，艺术课程引导学生用审美的眼光看世界，科学课程引导学生用理性的眼光和科学的视角去看待自然世界和物质世界的运行，去探究事物运行的规律。2022年版课标指出，“要依托13个学科核心概念的学习理解跨学科概念”，足见跨学科学习在科学课程教学中的重要性。相对而言，科学课程中的跨学科学习更强调开阔学生的视野。为此，2022年版课标在内容标准的选择中，不仅体现了时代性，引入了当今世界科学技术进步的新成果，而且引入了“物质与能量”“系统与模型”“结构与功能”和“稳定与变化”这四组跨学科概念，拓展了学生观察与思考世界的视角与思路，教会学生用系统的眼光看世界，明白世界是可认知的。

1.用系统的眼光看世界，世界是可认知的

跨学科核心概念源自美国。2013年美国颁布《新一代科学教育标准》（简称NGSS），提出了七个跨学科概念，其中，“系统和系统模型”是最抽象和最上位的。

用系统的眼光看世界，学生会发现，无论多么复杂的世界都是可以认知的。因为周围的世界是由一个个系统组成的，简单的如一杯溶液，复杂的如生态系统。系统是分析复杂对象的基本单元。将一个复杂的世界划分为若干大小不同的系统，以这些系统建立成可供研究的模型，这个复杂的世界便是可以认知的。例如，观察满天繁星我们无从下手，当我们将其划分为88个星座，宇宙便不再是一团混沌。

用系统的眼光看世界，是学生揭开大自然奥秘的一把钥匙。系统的各部分之间存在着相关关系，但推动系统工作的却是因果关系，用一定的模型表示这样的关系，可以依此揭示系统运行的机制。

2.从物质与能量的维度去看世界，世界是守恒的

物质与能量概念是几乎所有自然学科和工程的基本概念。从物质与能量的维度去看世界，学生会发现世界是由物质构成的，推动物质运动的是能量。大千世界，物质形态多种多样，但世界的构成却“万变不离其宗”———离不开原子。原子不同的排列形式产生了不同的物质。大到宇宙运行，小到细胞繁殖，都是物质运动的现象。

不管多么复杂的系统，组成系统的是物质，而推动系统运行的则是能量。一个系统总是与周围环境存在着物质与能量的交换与流动，其系统内部的运动也是如此，彼此之间一定存在能量的存储、变化、转移和守恒。例如，生命首先表现为物质性，生命活动体现在物质的运动变化中，能量则是一切生命活动的基础。对于能量和物质两者的关系而言，物质是能量流动的载体，能量是物质代谢的动力，二者相互依存，密不可分。

3.从结构与功能的角度去看世界，世界是可解释的

所谓结构与功能，是指物体或生物的形成方式及其子结构的性质和功用。物体或生物体的单位可大可小，大至天体，小至离子，都有其自身的结构和功能特征；其子结构有着独特的构成方式，也使一个整体具备某种特定的功能。

在自然和人工的世界中，结构和功能是物体、生物体的互补，并在系统内互嵌。对结构和功能的理解适用于不同层次的组织，功能可以用结构来解释，结构也可以用功能来说明。可以说，物体的形状结构与稳定性和它们的功能密切相关，在一定程度上物体的结构特征决定了其特定的功能。对结构和功能之间关系的深入理解，可以让学生意识到：破译一个系统如何工作的第一步，往往是详细地检查它是由什么构成的以及各部分的形态。在工程实践领域，尤其是制作一个机械物品时，往往会把结构与功能的关系作为成功设计的关键因素。这在科学课程教学中也是同样的。

4.从稳定与变化的维度去看世界，世界是有规律的

一个系统必须是稳定的，因为只有稳定才可以被观测。稳定有不同的形式，最简单的是二力平衡，比如靠墙的一根棍子。循环变化模式也被看作是一种稳定的情况，如月球绕地球运行的月相周期律、地球绕太阳运动引起的四季变化等。

任何一个系统总是在不断发生变化，包括其内部各子系统。任何变化都是系统中某一部分的数量、规模或比例发生了改变，如生命的孕育。有时候，系统的变化表现为一种动态平衡，如水坝保持恒定的水位，这是因为有稳定的水量进出。有时候，系统的变化并不易察觉，倘若你从长时间的维度去看，则会发现系统表现为有规律的自然演化，如物种演化。任何系统都有一系列使它能以稳定方式运行的条件，也有一系列使它不能运行的条件。理解动态平衡对于学生理解科学知识中的任何复杂系统都是至关重要的。

第四个向度——向内：发展学生的科学思维力

科学教育不应该传授给学生支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而应当帮助学生建立对世界的完整的理解。长久以来，科学教师因缺少对各种教育资源的整合理论，往往把科学教育局限于知识的灌输。在新的课程理念下，科学教师需要为学生的科学探究创设更为丰富的情景或场域，为他们提供更多的时间和机会认识和了解自然，活用科学的智慧。

1.关注学科核心概念

基于核心素养要求，2022年版课标遴选了13个学科核心概念作为科学的重要观念、主题内容和基础知识技能训练的载体。学科核心概念由若干重要概念构成，其中包括重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。

学科核心概念不同于一般科学概念，它在学科中处于中心位置，是能将众多的科学知识联合为一个整体的科学学习的核心，具有基础性和高度的概括性；可以揭示学科知识的本质和学科知识之间的联系，具有统整学科知识的功能。

这就意味着教师需要跳出学科知识罗列的窠臼，聚焦学生的思维发展，按照学生学习逻辑组织、呈现课程内容，加强与学生经验、现实生活、社会实践的联系，通过主题、项目、任务等形式整合课程内容，从而实现科学思维课堂的建构。

2.关注学生的科学思维

科学课程涉及物理、化学、生物、地理等多门学科内容，每一门学科都有其独特的思想方法及学科共通的方法，这些方法在教学过程中必须有效渗透，才能让学生形成能力。2022年版课标指出：“科学课程要培养的学生核心素养的核心是科学思维。”如果抛开科学思维，那么所有学科素养实际上是不存在的。

2022年版课标提倡探究实践，让学生对知识进行深度理解，而非死记硬背。这就意味着探究与实践并非仅局限于学生的手上，而是发生在学生的头脑中，理性的探究是脑指挥手，而非手胁迫脑，肤浅的游戏恰恰相反。学生的科学学习离不开锤炼科学思维。教师在课堂上组织探究与实践的过程中必须要强调模型建构，必须强调推理和论证，特别是要注重发展学生的批判性思维、发散性思维、逆向思维等创造性思维能力。

3.关注学生的“手商”培养

2022年版课标强调科学课程的主要学习方式是探究实践，培养学生的动手能力、解决问题的能力是关键。学生在探究中学会方法，在实践中发展能力，在真实的情境中提升解决问题的能力，进而在科学、技术与工程的体验中感知这个世界的变化。

就某种意义上而言，学生的智慧发生在他们的手指尖上，学生动手水平的表现即为“手商”（简称HQ），指的是学生在做事过程中，所表现出来的解决操作性事务的能力品质，反映的是学生心灵手巧的程度。我们看到的是学生的手在操作，但实际上从学生的手可以观测到学生的大脑（思维）发生的变化。学生操作的条理性反映出科学思维的逻辑性，操作的熟练程度反映出科学思维的敏捷性。

在具体的操作中，学生的手指尖会接触物体，接收来自物体的各种刺激：冷热、轻重、光滑、粗糙等。这些信息传递给大脑，进而在手眼互动、多感官联动、手脑配合的过程中，使学生解决问题的能力在不知不觉中提升。

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