义务教育小学科学

义务教育小学科学一、课程标准修订背景近20年，影响着全日制义务教育小学阶段的科学教育的大纲或课程标准2001版实验稿2017版修订稿一、课程标准修订背景科学教育新趋势的背景:竞争（国家之间、企业之间）互联网时代（获取信息、创造新信息的便捷）对真实情境中解决问题能力的重视对高阶思维能力的重视……一、课程标准修订背景美国教育部发起的“21世纪技能联盟”指出的21世纪学生所需的：资讯通讯科技素养思考与学习力能处理与分析并评估资讯的准确度、可靠度进一步解决真实世界的问题组织资讯成为有用的知识一、课程标准修订背景美国科学课程标准的近期变化新世纪的人才观课程内容多与教学时间短之间的矛盾2011-20132010-20111990年代1990年代-2009NGSS阶段IINGSS阶段I学生应具备丰富的科学知识和适应当代社会的能力，而不是某一项专业的学科知识和能力。二、修订稿的主要变化和特点1.小学一年级开始设置科学课（2017年秋季），符合国际科学教育的大势2001年之前，低年级有单独的科学课程；2001版课标颁布后，1-2年级的科学内容，融入在《品德与生活》课程之中；2017年9月，恢复在1-2年级单独开设科学课程，这是一种回归；也是科学课程从幼儿园到小学、初中的整体安排。二、修订稿的主要变化和特点2.增加了科学素养内涵的描述，为构建“小学科学学科核心素养”做了铺垫

科学素养是指了解必要的科学技术知识及其对社会与个人的影响，知道基本的科学方法，认识科学本质，树立科学思想，崇尚科学精神，并具备一定的运用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。二、修订稿的主要变化和特点3.课程性质的变化，明确了科学课程的重要地位

82001版实验稿——以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程2017版修订稿是一门基础性课程是一门实践性课程是一门综合性课程学科地位学科特点二、修订稿的主要变化和特点2001版实验稿面向全体学生学生是科学学习的主体科学知识以探究为核心满足社会和学生双方面的要求应具有开放性评价应能促进科学素养的形成与发展2017版修订稿面向全体学生倡导探究性学习保护学生的好奇心和求知欲突出学生的主体地位4.课程理念的变化，凸显了好奇心和求知欲的重要性

二、修订稿的主要变化和特点2001版实验稿科学探究情感态度与价值观科学知识2017版修订稿科学知识科学探究科学态度科学、技术、社会与环境5.课程目标新增一个维度，与国际科学教育接轨对待1.科学学习……2.科学……3.自然……4.对待科学、技术和社会的关系……探究兴趣实事求是追求创新合作分享科学技术与生活的联系科学技术与社会的联系人类与自然的关系二、修订稿的主要变化和特点6.围绕大概念构建课程内容体系“科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念，用恰当、生动的方法，帮助孩子们建立一个完整的对世界的理解。”——《科学教育的原则和大概念》关于大概念科学概念1.宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。2.物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用。3.改变一个物体的运动状态需要净力作用于其上。4.当事物发生变化或被改变时，会发生能量的转化，但是在宇宙中能量的总量总是不变的。5.地球的构造和它的大气圈以及在其中发生的过程，影响着地球表面的状况和气候。6.宇宙中存在着数量极大的星系，太阳系只是其中一个星系——银河系中很小的一部分。7.生物体是有细胞组成的。8.生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其他生物或与其他生物竞争。9.生物体的遗传信息会一代代地传递下去。10.生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。关于科学的概念11.科学认为每一种现象都具有一个或多个原因。12.科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的。13.科学发现的知识可以用于开发技术和产品，为人类服务。14.科学的应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。——摘自《科学教育的原则和大概念》

美国《新一代科学教育标准》（NextGenerationScienceStandards，以下简称“新标准”）：三维度框架13关于大概念

跨学科共同概念在所有科学领域中均可运用。其本身就表明和体现了在不同科学领域中统一的思维方式。它们能帮助学生将不同科学领域中相互关联的知识组织成连贯的、条理清晰的基于科学的对客观世界的认知。

关于大概念模式原因与结果尺度、比例和数量系统和系统模型能量与物质结构和功能稳定性与变化

学科核心概念（学习内容）具有聚焦K-12年级在科学方面最重要的课程、教学和评测内容的功能。涉及4个领域：物质科学，生命科学，地球与空间科学，工程、技术和科学运用。15关于大概念什么是核心概念？至少具有以下条件中的2条：能跨越多门学科或工程领域的具有明显重要性的概念，或是一个具体学科知识组织中的关键概念能提供对于理解和研究更复杂概念和解决问题的关键工具能与学生的兴趣和生活经验相关，或能连接需要科学和技术知识的社会或个人问题通过增加深度和复杂性，能在持续的多个年级中教和学1617二、修订稿的主要变化和特点

在大概念之下，以小学阶段的学生要求为基础，梳理和选取了适合小学生学习的18个主要概念，再把每一个主要概念分解为75个学习内容，每一个学习内容分解为不同学段的学习目标。用这样的方式，体现指向大概念的教学。2017版修订稿物质科学领域6生命科学领域6地球与宇宙科学领域3技术与工程领域3主要概念（18个）——学习内容（75个）——学习目标（206个）2001版实验稿科学探究情感态度与价值观生命世界物质世界地球与宇宙一级标题——二级标题——具体内容标准生命科学领域大概念生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其他生物或与其他生物竞争。生物体的遗传信息会一代代地传递下去。生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。8．植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存。

主要概念&学习内容&学段目标

主要概念以概念内涵或命题的方式具体描述。学习内容学习目标1～2年级（低）3～4年级（中）5～6年级（高）8.1植物具有获取和制造养分的结构。说出植物需要水和阳光以维持生存和生长。描述植物一般由根、茎、叶、花、果实和种子组成，这些部分具有帮助植物维持自身生存的相应功能。知道植物可以吸收阳光、空气和水分，并在绿色叶片中制造其生存所需的养分。水平要求生命科学领域指向大概念的教学8.植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存二、修订稿的主要变化和特点7.以学习进阶的思想分段设计是近几年美国科学教育中的新概念；是对学生们在一个较大时间跨度内学习和研究某一主题时，所遵循的连贯的、逐渐深入的思维路径的描述。一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列。类似于学习进程呈现螺旋式上升的趋势。起点中间水平a终点中间水平b中间水平c……要素：起点、中间水平、终点植物可以吸收阳光、空气和水分，并在绿色叶片中制造其生存所需的养分。分子水平物质变化：绿色植物可以在光照条件下，将二氧化碳和水转化成有机物，并释放氧气。能量变化：太阳能转化成储存在有机物中的化学能原子水平变化：太阳能可以被光合色素分子捕获，电子跃迁，使其激活……小学初中高中大学二、修订稿的主要变化和特点267.以学习进阶的思想分段设计按照低、中、高三个阶段呈现课程目标和课程内容。二、修订稿的主要变化和特点278.融入工程学教育内容。首次在我国将“技术与工程”纳入科学课程标准；二、修订稿的主要变化和特点关于科学、技术、工程

工程：人类为实现自己的需要，对已有的物质材料和生活环境加以系统性的开发、生产、加工、建造等。工程的核心是建造，工程的关键是设计。

技术：对科学加以巧妙运用以适应环境、改善生活的方法、

程序和产品。技术的核心是发明。

科学：人类观察自然、研究各种现象产生和变化的原因。科学的核心是发现。

运用科学、技术和工程，人类创造了丰富多彩的人工世界。关于科学、技术、工程关于科学探究和工程实践科学探究8个要素提出问题作出假设制订计划搜集证据处理信息得出结论表达交流反思评价——2017版修订稿科学与工程实践解释数据6.建构解释，设计解决方案、评价和交流信息——美国《中小学科学教育的框架》提出问题或确认需求设计和使用模型调查方案或解决方案的计划与实施分析和解读数据运用数学与计算思维进行思考构建解释或设计解决方案依据证据的论证获取、评价、交流信息科学关于科学探究和工程实践提出问题或确认需求设计和使用模型调查方案或解决方案的计划与实施分析和解读数据运用数学与计算思维进行思考构建解释或设计解决方案依据证据的论证获取、评价、交流信息关于科学探究和工程实践技术与工程科学探究活动是为了解释关于某个现象的问题，例如“天空为什么是蓝色的”或“为什么杯子里的热水会变凉”，学生的主要任务在于认识和解释科学概念；工程实践活动则是解决一个由困难、需要或期望所引发的问题。例如“如何用LED灯设计一个有用的工具”或“怎样让房屋更保暖”，学生的任务是明确一个成功的方案应当达到的标准和面临的限制，并在理解科学概念的基础上，实现对其的利用，解决遇到的问题。关于科学探究和工程实践关于科学探究与工程实践科学探究内涵：科学探究就是指科学家研究自然界的各种方法和根据他们所收集的证据提出解释的过程。目的：科学探究的目标是探寻和认识自然界中的因机制果探究过程：思考技能：问题类型：是什么？怎么样？为什么？

科学探究过程

提出简单问题

作出相关研究计划与他人交流研究过程、观察结果和解释在构建解释中协调观察到的证据和科学知识组织收集到的资料，并进行解释运用恰当的工具和技术收集资料探索流程

科学思考技能精确描述自然现象的技能发觉与描述自然现象因果问题的技能觉察、产生和叙述另有假说和理论的技能产生逻辑预测的技能计划和实施控制实验测试假说的技能收集、组织和分析实验数据与相关资料的技能作出和运用合理结论的技能工程实践内涵：工程就是应用数学、科学和技术领域的概念来系统地解决复杂问题。且往往要有创造性。目的：不断满足人们的需要和解决人类生活中的各种实际问题。工程设计的过程：工程思维（设计思维）的技能：问题类型：做什么、怎么做更好关于科学探究和工程实践确定问题制定合理的解决方案分析解决方案优化解决方案交流工程设计流程设计（工程）思维洞察、创造、实施系统思维人性化思维相似性思维……特点：规划性系统性实践性科学性与艺术性成本和可靠性科学实践科学探究技术工程实践类型1.提出问题(科学)或确认需求（技术）2.设计和使用模型3.调查方案或解决方案的计划与实施4.分析和解读数据5.运用数学与计算思维进行思考6.构建解释（科学）或设计解决方案（技术）7.依据证据的论证8.获取、评价、交流信息内涵核心学科本质关于科学探究和工程实践科学探究和工程实践的联系接续关系——例如：科学家研究的问题是：空气是如何流动的，空气流动又是如何影响气候的，等等。工程师研究的问题是：如何实现人工降雨、如何利用风能发电。包含关系——例如：对物质性能的研究与材料的选用案例1.问题情境、任务驱动2.设计3.制作4.测试5.改进设计一款运动饮水瓶明确需求运动时饮水的特殊需求构思（观察、调查、体验、分析）围绕运动时饮水的特殊需求进行细节设想。（瓶口、瓶身、容量、材料、出水关水处理，美观、经济、环保、可行性等）绘制设计图表达清楚产品的结构、尺寸、制作方法、材料、连接方式、外观等。

相对完整的工程设计要素呈现第9课设计师怎样工作第10课不一样的饮水瓶第11课功能的组合第12课材料的选择第13课雨伞的改进第14课大自然的启示第15课巧改废弃物第16课技术进步与设计创新初步了解设计的基本流程“满足需求”和“初步构思”“绘制设计图”，创意设计之组合法“测试和评价样品”；设计考虑因素之材料改进产品；创意设计之改进法尝试仿生设计；创意设计之仿生法学为所用；设计考虑因素之环境粤教版六下第二单元《小小设计师》各课“明暗线”设计考虑因素之技术科学探究和工程实践的价值学习科学探究是为了掌握一种认识自然界事物的方法和求实的科学精神；学习工程实践是为了掌握如何运用所学知识系统地、创造性地解决问题的方法。工程技术是高阶思维能力培养的载体引入工程可以缩短学习与职场的“距离”STEM是最自然的课程整合方式STEM教育就是科学、技术、工程、数学整合在一起的教育，是在科学教育基础上融入其他课程的教育。科学试图理解自然世界，收集实证经验以及基于证据测试想法技术（产品和过程）源于工程设计来满足人类需求工程用科学和数学知识来设计产品和过程从而满足社会需要数学试图通过逻辑证明来解释模式和关系STEM教育校内的STEMM真实世界中的STEMMSTESTESTEM劳作课基于项目或某个情境，综合运用各科知识、技能，进行设计与制作来解决问题按照操作说明，完成某种作品制作在活动中构建学科概念、跨学科概念，创新能力、解决实际问题的能力强调进行物品制作技能训练、缺少创新和解决问题的