首新+胡衛(wèi)平+林長春+萬東升

摘 要：以往教科書比較研究多是宏觀視角的內(nèi)容分析，此研究采用微觀發(fā)生法比較中美日三國小學科學教科書“科學探究”設(shè)計差異。結(jié)果表明：在變化路徑上，制定計劃、結(jié)論呈現(xiàn)、遷移延伸等方面差異較大；在變化速率上，隨著年級增長，我國教科書探究水平變化幅度較大，日本低水平探究活動穩(wěn)定，高水平有較大幅度增加，而美國漸進過程穩(wěn)定；在變化廣度上，中日兩國教科書的探究活動重視科學與數(shù)學的整合，美國從科學、技術(shù)、工程體現(xiàn)STEM本質(zhì)。上述差異也是各國小學科學教科書之特色，啟示我們設(shè)計活動時關(guān)注探究活動的可持續(xù)性、開放性、廣度等方面。

關(guān)鍵詞：小學科學；教科書；科學探究；微觀發(fā)生法

中圖分類號：G423.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-6124（2017）05-0035-08

一、問題的提出

自施瓦布在《作為探究的科學教學》中提出“探究學習”（Enquiry Learning）這一概念以來，科學探究作為一種教學方式和學習方式，在建構(gòu)主義、人本主義和科學哲學等跨學科視野下不斷發(fā)展。而從教育學本身來看，學者們也提出了科學探究教學的小型模式（如引導發(fā)現(xiàn)教學模式、學習環(huán)、5E教學模式）。當今科學探究教學已形成內(nèi)容豐富、形式多樣的范式集合體，即在吸收建構(gòu)主義學習理論、觀念轉(zhuǎn)變學習理論，從多元文化和科學哲學的視角發(fā)展自身的大背景下，科學探究更加專注個人與社會的發(fā)展、個人與環(huán)境的關(guān)系、個人創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)?？梢哉f，科學探究已成為一種范式。

科學探究已融入到了小學科學教科書之中?？茖W教科書從屬于科學課程，是其課程鏈必不可少的一環(huán)，是需求課程（needed curriculum）和期望課程（desired curriculum）共同發(fā)揮作用，并折中后具體展現(xiàn)的結(jié)果。有研究指出，與美國相比，我國科學教科書科學探究和科學情境的比例偏低 [1 ]；但隨著各學科新科學課程標準的修訂，旨在體現(xiàn)新課標思想的科學教科書較之傳統(tǒng)教科書更加關(guān)注學生對科學探究過程的體驗 [2 ]。當然，新科學教科書在探究設(shè)計方面仍存在一些誤區(qū)，如簡單地理解探究設(shè)計就是問題設(shè)計或者活動設(shè)計，只注重探究設(shè)計的示范性而忽視了探究設(shè)計的可操作性，等等 [3 ]。目前，教科書科學探究設(shè)計最大的問題是處理不好探究與知識的關(guān)系。彭征等人的比較分析顯示 [4 ]，我國初中科學教科書的科學探究設(shè)計加深了某些主題知識的深度，形成了“窄而深”的形態(tài)，對學生的科學研究能力要求較高。這導致了科學探究還是科學產(chǎn)品（科學內(nèi)容）導向，對科學過程（科學探究的方法）重視不足 [5 ]。

科學探究到底應(yīng)該如何設(shè)計呢？我們擬分別選取中美日三個國家新近的小學科學教科書進行比較研究，采用微觀發(fā)生法，從科學探究設(shè)計的變化路徑、變化速率、變化廣度、變化來源等角度進行分析，以期借鑒國外科學教科書中的科學探究設(shè)計理念，為完善我國新一輪小學科學教科書編寫提供有益建議。

二、研究方法

本文擬采用微觀發(fā)生法進行教科書比較，那么，何為微觀發(fā)生法？可以從一個簡單的概念“發(fā)生法”說起。朱智賢認為，發(fā)生法就是對兒童心理發(fā)展進行縱向研究的方法，也就是發(fā)展心理學常說的階段追蹤法 [6 ]。張春興將這一概念從心理學推廣至其他學科，認為發(fā)生法是指對事象變化采取追溯根源及發(fā)生經(jīng)過的取向去研究探索的方法 [7 ]。生物遺傳學領(lǐng)域的“發(fā)生法”，是指一種研究基因?qū)δ撤N功能或結(jié)構(gòu)所造成影響的方法 [8 ]。簡言之，發(fā)生法就是探索現(xiàn)象背后的原因及產(chǎn)生該現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展過程的方法。

“發(fā)生法”一詞前加上“微觀”二字，也就是更加深入、精細、反復、高密度、定量地考察現(xiàn)象背后的原因及其發(fā)展過程。微觀發(fā)生法只不過是一種更精細的或特殊的發(fā)生法而已 [9 ]。微觀發(fā)生法如何做到精細呢？根據(jù)Siegler、辛自強等人的觀點，它可以從變化的路線、速率、廣度、來源等方面提供關(guān)于變化過程的精密信息。以往的發(fā)生法只關(guān)注了現(xiàn)象發(fā)生前和發(fā)生后的狀況，就像是在事件開始和結(jié)束前做了“快照”記錄和對比，難以對中間發(fā)生發(fā)展的變化過程做出有效回應(yīng)。而微觀發(fā)生法可以從上述四個方面捕捉更精細的信息，就像電影膠片一樣，呈現(xiàn)變化的“流動”過程。

微觀發(fā)生法的重要特征就是能從變化的路線、速率、廣度、來源等角度，對事物的發(fā)展過程進行詳細描述，觀察跨越從變化開始到相對穩(wěn)定的整個期間。以往教科書的比較大多是基于宏觀視角的，其優(yōu)點是能比較諸如主題知識、特定內(nèi)容（如科學史）、編寫理念（如STEM思想）等差異，為教科書編寫者增加哪部分知識、平衡哪部分內(nèi)容、樹立哪方面理念等提供建議，但并不知曉其他教科書到底是如何進行科學探究活動設(shè)計的，是如何將知識與活動有機結(jié)合起來的。

微觀發(fā)生法為揭示教科書中探究活動設(shè)計差異提供了新的方法論視角。借助其變化的路線、速率、廣度、來源等四個方面精細分析維度，我們擬比較中美日三國小學科學教科書中科學探究設(shè)計的探究變化路徑、探究變化速率、探究變化廣度和探究變化來源：

第一，考察探究變化路徑，指比較中美日三國教科書中的科學探究設(shè)計是否經(jīng)歷了本質(zhì)上不同的階段，階段之間有哪些共性和差異，如提出問題、過程設(shè)計、結(jié)果呈現(xiàn)、遷移延伸等。

第二，考察探究變化速率，指以年級為縱向坐標，以主題為橫向坐標，在參考Callison（2015）制定的探究水平分類體系的基礎(chǔ)上 [10 ]，比較、分析探究設(shè)計從低水平到高水平到底是如何發(fā)展的。

第三，考察探究變化的廣度，指比較、分析教科書探究設(shè)計中含有其他學科內(nèi)容的多少、與其他學科內(nèi)容結(jié)合的緊密程度，即是否及怎樣體現(xiàn)STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics四學科首字母的縮寫）學科融合思想。

第四，考察探究變化的來源，指基于變化路徑、速率、廣度的分析結(jié)果，從教育文化、科學教育研究水平、教科書編寫范式等宏觀到微觀水平解釋產(chǎn)生差異和變化的來源。endprint

三、研究材料

本文選取的教科書分別是我國教育科學出版社2004年出版的小學科學教科書，美國教育出版公司“McGraw Hill”2008年出版的“加利福尼亞科學”，日本東京書籍株式會社2007年出版發(fā)行的“新編新理科”。為了區(qū)別于教科書宏觀研究視角，而從微觀發(fā)生維度比較三國的科學探究設(shè)計，分析單元主要選取與“磁”相關(guān)的內(nèi)容，包括縱向的年級跨度、橫向主題跨度的“磁”內(nèi)容，其分布如表1所示。

四、結(jié)果與分析

1. “磁鐵”到“電磁鐵”的整體路線

整體來看，三套教科書中“磁”內(nèi)容的設(shè)計路徑基本相似。首先在引入磁概念之后探究磁鐵的性質(zhì)，之后落腳于生活中的磁運用，然后從磁過渡到電磁鐵的性質(zhì)，最后從能量的角度歸納電與磁的關(guān)系。值得注意的是，“加利福尼亞科學”很強調(diào)“磁場”這一概念，在二年級、四年級都對條形磁鐵磁場、地磁場有專門的介紹，這可能是為了讓學生理解“磁場是磁鐵和電磁鐵具有磁力的本質(zhì)原因”。其他兩國教科書對該概念介紹較少。從連貫性來講，引入“磁場”概念有助于學生明白指南針的原理，但從兒童認知發(fā)展水平來看，“磁場”概念較為抽象，不適宜在小學低年級段呈現(xiàn)，其處理方式依賴于整個教科書結(jié)構(gòu)體系，因此不能盲目模仿。該部分的探究活動設(shè)計路線如圖1所示（C表示“教科版小學科學”、A表示“加利福尼亞科學”、J表示“新編新理科”）。

2. 科學探究設(shè)計變化的路徑

依據(jù)科學探究過程的八個要素，同時考慮教科書自身科學探究設(shè)計的呈現(xiàn)方式，將科學探究設(shè)計劃分為提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃、解釋、結(jié)論呈現(xiàn)、遷移延伸等六個要素。以上述科學探究活動為分析單位，歸納每一個探究活動是否體現(xiàn)探究設(shè)計的六個要素，結(jié)果如圖2所示。

中美日三國教科書的科學探究設(shè)計在提出問題、猜想與假設(shè)、解釋等方面差異不大，在制定計劃、結(jié)論呈現(xiàn)、遷移延伸等方面差異較大。卡方檢驗顯示，三國教科書在結(jié)論呈現(xiàn)、遷移延伸方面的差異已達到統(tǒng)計檢驗顯著水平（？字21=2.109，p=0.047；？字22=3.628，p=0.031）。進一步對探究活動進行文本分析，發(fā)現(xiàn)“加利福尼亞科學”將探究活動的大部分結(jié)論、概念、原理隱藏在“科學閱讀”文本中，學生可以通過科學閱讀對探究結(jié)果進行互證；“新編新理科”對實驗探究結(jié)論有明確的陳述，而對大部分觀察探究活動缺乏結(jié)果展示；“教科版科學”將大部分探究結(jié)論的話語權(quán)賦予給了教師，只對概念、原理等陳述性知識有所歸納。結(jié)論呈現(xiàn)上的差異實際上是學習調(diào)控、自我管理、教師卷入等共同作用的結(jié)果。在提倡自主學習的環(huán)境下，明確的探究結(jié)果有助于學生自我監(jiān)控和反思，但當考慮教師的支架作用時，不明確的探究結(jié)果能讓教師掌控整個探究活動，觸發(fā)創(chuàng)造性探究過程。

“加利福尼亞科學”在“遷移延伸”方面顯著高于中日兩國的教科書，這主要源于其圍繞探究活動而設(shè)計了眾多小欄目。如在圖片底面提示“學看圖解”（reading diagrams），在探究活動主體范圍內(nèi)進一步設(shè)計“拓展實驗”（inquiry guided、inquiry open）、“快速測試”（quick check），將探究結(jié)論運用到數(shù)學、音樂、健康生活中，等等?！敖炭瓢嫘W科學”主要是采用提問的方式引導方法、態(tài)度、技能等方面的遷移，將具體操作程序權(quán)同樣賦予給了教師；“新編新理科”較之有所完善，除了以提問的形式引發(fā)進一步探究的興趣外，教科書還通過引用圖片、展示流程、結(jié)合社會科學問題（如磁懸浮列車的利弊）等手段引發(fā)教育行動?！斑w移延伸”的目的是將知識和方法運用到真實情境或其他領(lǐng)域，解決實際問題；或?qū)⒖茖W探究過程中形成的行為規(guī)范和價值觀以不同形式遷移到日常生活中，以形成學生良好的同伴關(guān)系。從這一目的來看，僅僅提問的形式遠不能實現(xiàn)遷移延伸的功能。

3. 科學探究設(shè)計變化的速率

根據(jù)上述對探究活動的分類，考察每個探究活動的探究水平。探究水平依據(jù)Callison（2015）所制定的標準 [10 ]，將探究劃分為提出問題、設(shè)計方案、得出結(jié)論三個要素。同時考慮教科書（或教師）和學生在探究活動中的地位，若教科書（或教師）在上述三要素中主導程度越高，說明學生主體地位越低，自主探究方式越缺乏，探究水平越低。據(jù)此共提出了控制性探究、引導性探究、模擬性探究、自主性探究從低到高共四種探究水平（見表2）。

基于Callison標準得出三套教科書探究活動水平情況，詳見表3。以“教科版小學科學”為參照標準，從橫向主題比較來看，在磁鐵內(nèi)容中，“教科版小學科學”在水平0的探究活動占57.14%，高于“加利福尼亞科學”（40%）和“新編新理科”（33.33%）；在水平1（28.5%）低于“加利福尼亞科學”（40%）和“新編新理科”（66.67%）；在水平2（14.29%）略高于“加利福尼亞科學”（10%），而“新編新理科”沒有水平2的探究活動。這說明三國教科書在小學低年級段更傾向于設(shè)計低水平的控制性探究和引導性探究，中美兩國教科書涉及少量的模擬性探究。

在電磁鐵內(nèi)容中，三國教科書在水平0的探究活動都有所減少，高水平的探究活動有所增加，水平1的探究活動幾乎占到1/2。相比而言，“教科版小學科學”水平2及以上的探究活動占40.00%，“加利福尼亞科學”占46.15%，“新編新理科”占37.50%?？梢?，隨著知識的深入，探究活動的水平也有所提高。從具體數(shù)量來看，“加利福尼亞科學”增長最多，其次是“教科版小學科學”，最后是“新編新理科”。

從縱向年級比較來看，曼-惠特尼U檢驗發(fā)現(xiàn)，“教科版小學科學”在年級間的探究水平差異邊緣顯著（Zc=1.909，p=0.056），而“加利福尼亞科學”和“新編新理科”都不顯著（Za=1.418，p=0.156；Zj=1.589，p=0.113），說明“教科版小學科學”探究水平差異變化較大。分析發(fā)現(xiàn)，這主要源于隨著年級的增加，“教科版小學科學”水平0的探究活動驟降（下降75%），而水平2的探究活動驟增（增加66.66%）。其他兩國教科書的探究活動水平變化相對較為穩(wěn)定，變化趨勢基本相同：水平0和水平1的探究活動整體數(shù)量基本沒變，主要增加了水平2的探究活動（分別增長75%、50%）。endprint

結(jié)合橫向主題比較、縱向年級比較的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著年級增加，雖然整體趨勢是低水平（水平0、水平1）探究活動減少，高水平（水平2、水平3）探究活動增加，但是從數(shù)量來看，低水平探究占有絕對優(yōu)勢，水平1探究活動最多。從低水平到高水平探究活動，Kruskal-Wallis檢驗發(fā)現(xiàn)，三國教科書并無顯著差異（？字2=0.933，df=2，p=0.627），但是獨立樣本分析發(fā)現(xiàn)，“教科版小學科學”探究水平差異變化較大。也就是說“教科版小學科學”教科書內(nèi)部從低水平到高水平探究活動的發(fā)展較為激進，具體表現(xiàn)在“磁鐵”和“電磁鐵”的內(nèi)容之中?？傊?，從主題內(nèi)部、主題之間、年級間、探究水平間的比較發(fā)現(xiàn)，探究水平的變化率在低水平變化較小，在高水平變化較大。其中“教科版小學科學”變化幅度最大；“新編新理科”低水平探究活動較為穩(wěn)定，高水平探究活動有較大幅度的增加；“加利福尼亞科學”雖然高水平探究活動數(shù)量最多，但是其過程漸進、穩(wěn)定。

4. 科學探究設(shè)計變化的廣度

以科學探究活動為分析單位，將教科書中“磁”內(nèi)容按照STEM學科視角進行分析。我們的假設(shè)是，探究活動或許涉及到不止一種學科知識和技能，因此至少可從兩方面進行廣度分析：一是分學科視角下S、T、E、M內(nèi)容；二是STEM學科的整合情況，如ST整合探究活動。

借鑒周鵬琴等人設(shè)計的STEM分析編碼條 [11 ]，從上述兩方面對探究活動中的STEM內(nèi)容進行統(tǒng)計，其結(jié)果如表4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著年級的增長（“磁鐵”和“電磁鐵”內(nèi)容在不同的年級），不管是分學科還是整合視角，STEM內(nèi)容都有所增加，中美日三國教科書整體增長率分別是30%、42.31%、27.78%。然而卡方檢驗顯示，三國教科書內(nèi)部STEM內(nèi)容間無顯著性差異（？字2c=0.885，pc=0.971；？字2a=4.204，pa=0.520；？字2j=1.705，pj=0.888），三國之間STEM內(nèi)容也無顯著性差異（？字2=0.885，p=0.991）。這就是說，STEM內(nèi)容的增長趨勢并非突發(fā)性的，而是漸進的。尤其是“加利福尼亞科學”，由于其STEM內(nèi)容基數(shù)較大，增長率高，能做到漸進地增加STEM內(nèi)容，得益于其教科書所設(shè)計的逐漸開放的探究活動，即從限定的探究活動到指導性的探究活動，再到獨立、開放的探究。在限定性探究活動中主要是S主導，隨著探究活動逐漸開放，研究設(shè)計變得更加自主和復雜，T、E、M內(nèi)容逐漸融入探究過程之中。中日兩國教科書也有相似的設(shè)計，但總體而言，“加利福尼亞科學”探究活動梯度更為明顯，這也使得STE、SM、ST、TE等整合性的內(nèi)容能有機地融入其中。

進一步進行內(nèi)容分析，“教科版小學科學”探究活動中S內(nèi)容最多，其次是T和SM。也就是說，探究活動與M聯(lián)系較為緊密，主要表現(xiàn)為對數(shù)據(jù)進行基本數(shù)學運算處理。其他研究也得到類似的結(jié)論 [12 ]。T內(nèi)容主要表現(xiàn)為一些制作活動，它與S內(nèi)容構(gòu)成了“教科版小學科學”STEM內(nèi)容的主體。

“加利福尼亞科學”探究活動中S內(nèi)容與其他內(nèi)容之比為1：1.16，其次是T和STE。STE比重較大，說明其跨學科整合程度高。其STE探究活動的特色在于“系列性”，即緊扣一個主題從多個視角設(shè)計STE內(nèi)容。如在“電磁鐵運用”活動中，教科書呈現(xiàn)了揚聲器、耳機、手機中的電磁鐵，然后具體分析門鈴的工作原理，最后學習電動機、發(fā)電機等STE內(nèi)容，并在實踐中制作簡易產(chǎn)品。

“新編新理科”探究活動中，S內(nèi)容占比38.71%，低于中美兩國教科書。S內(nèi)容較少意味著其他內(nèi)容增加，T、SM占比相當，高于中國教科書。也就是說，“新編新理科”相當重視S與M的整合，這與“教科版小學科學”較為一致，但二者的差異在于探究活動目的不同?！敖炭瓢嫘W科學”希望學生在活動中體驗科學探究的過程，“新編新理科”希望學生在體驗和調(diào)查之后理解自然事物與現(xiàn)象。探究本身被認為是一種親自然行為，因此，反映到STEM理念上，“教科版小學科學”基本無ST、SE內(nèi)容，因為探究過程的主體是S、T、SM內(nèi)容；而“新編新理科”卻有所涉及，因為ST、SE更能發(fā)掘自然和人類、自然和生物的共生關(guān)系。

5. 科學探究設(shè)計變化的來源

科學探究設(shè)計變化的路線、速率和廣度實質(zhì)上都是其變化的具體表現(xiàn)，那么，這些路線、速率和廣度上差異的原因是什么呢？這就涉及科學探究設(shè)計變化的來源問題。其影響因素較為繁雜，我們主要從宏觀到微觀選取教育文化、研究水平、課程理念三方面進行分析，希望捕捉這些微觀差異的歷史原因。

（1）教育文化因素

從地域來看，教育文化因素是一個重要原因。20世紀初，“實用主義”成為美國的主流思潮，促成了進步主義教育的發(fā)展與實施。正如亨利·斯蒂爾·康馬杰所說，美國人的文化是實用性的，他們喜歡實實在在的財富 [13 ]。無論是教育、民主還是戰(zhàn)爭，他們傾向于以數(shù)量來評價幾乎所有的事情 [14 ]。實用性是其文化特征之一，這也反映在了教科書之中，如重視探究技能、體現(xiàn)STEM廣度、關(guān)注科學方法等。多種探究技能適用于解決具體的問題，從學生的未來職業(yè)和適應(yīng)社會考慮，解決問題比理解概念更重要 [15 ]。因此，重視探究技能和方法是美國實用主義在教育領(lǐng)域的表現(xiàn)，其目的是讓學生以后順利地選擇職業(yè)或適應(yīng)社會生活。

我國的傳統(tǒng)教育思想博大精深，從《大學》《學記》到《師說》，展示了豐富多彩的教育思想。但是，由于傳統(tǒng)教育與政治交織緊密，逐漸失去了育人本色，導致我國近代的傳統(tǒng)教育已經(jīng)偏離了其最初的思想本質(zhì)。難怪有學者認為，從春秋到清末，我國教育一直處于“古老而又漫長”的萌芽時期 [16 ]。日本文化具有“吸納性”，它有著善于吸收外來先進文化的特質(zhì)。這種“吸納性”在明治維新時期達到頂峰，江戶時代奉為神圣的“儒家朱子學”在明治維新時期卻受到批判 [17 ]。也就是在這一時期，日本文化轉(zhuǎn)向西方化進程，教育發(fā)展也全面西化。中日文化在19世紀末同樣經(jīng)歷了西方洗禮，但中國采取的是“閉關(guān)鎖國”政策，日本則“主動吸納”。在不得不改變的形勢下，近代中國才從日本間接吸納了西方先進的教育文化思想。反映在教科書上，中日有諸多相似之處，如探究主要為理解概念服務(wù)、探究過程強調(diào)階段性等。endprint

中華人民共和國成立之后，我國教育思想又深受蘇聯(lián)凱洛夫教育學影響，它強調(diào)的是學科中心、課堂中心、教師中心，與杜威實用主義教育思想相對 [18 ]。反映在教科書上，探究還是以限定性探究活動居多；雖然強調(diào)自主探究，但引導意味過重；展現(xiàn)STEM思想的探究活動以S、M融合居多，而體現(xiàn)STEM本質(zhì)的STE內(nèi)容較少。

（2）科學教育研究水平差異

從發(fā)展來看，源于科學教育研究水平的差異。以科學課程標準為例，美國1996年版的科學教育標準提出了“統(tǒng)一概念和過程”、“作為探究的科學”等內(nèi)容標準；我國2001年版的《小學科學課程標準》強調(diào)“科學學習要以探究為核心”，而“統(tǒng)一概念和過程”被忽視。根本上講，這還是源于我國科學教育研究水平不足，沒有概念發(fā)展、學習進階等方面的研究，不能摸清到底如何形成發(fā)展的核心概念。同一時期，日本在1989年修訂了《小學理科學習指導要領(lǐng)》，削減了教學內(nèi)容和時間，提倡科學探究與跨學科綜合性體驗學習相結(jié)合，也沒有提及“統(tǒng)一概念和過程”，但是強調(diào)理解概念、共同的概念以及概念間的聯(lián)系。

在我國遲遲未頒布新的小學科學課程標準時，日本于2008年又修訂了《小學理科學習指導要領(lǐng)》，強調(diào)伴有實感的理解自然事物和現(xiàn)象，注重觀察、實驗和表達技能。美國也于2013年頒布了革命性的《新一代科學教育標準》，為科學實踐、共通概念、學科核心概念、科學本質(zhì)和STSE教育等五個方面內(nèi)容分別構(gòu)建了各自的進階矩陣，為工程設(shè)計構(gòu)建了進階關(guān)系圖 [19 ]。據(jù)了解，我國最新修訂并頒布的小學科學課程標準強調(diào)核心概念、工程和技術(shù)，這與國際科學教育研究主題基本一致。希望其與時俱進的課程理念可以推進我國科學教科書發(fā)展。

（3）教科書指導思想不同

從課程理念來看，指導思想也是一個重要原因。加州《公立學?？茖W課程標準》強調(diào)科學課程應(yīng)發(fā)揮培養(yǎng)社會人力資源的優(yōu)勢，為學生能獲得他們將來成功必需的知識和技能作準備。反映在教科書中，探究內(nèi)容整合了科學與閱讀、健康、STEM等內(nèi)容，探究方式也隨著學科整合度的增加而變得更為開放。日本新修訂的《學習指導要領(lǐng)（2008）》認為，科學課程旨在親近自然，通過全面觀察和實驗，培養(yǎng)解決問題的能力與熱愛自然的情懷。依據(jù)這一目標，教科書在低年級設(shè)置了內(nèi)容遞進的觀察活動，在高年級設(shè)置了逐漸開放的實驗活動，觀察和實驗為主的探究活動融入ST、SE內(nèi)容，體現(xiàn)了理解概念、親近自然的教學目的。我國《小學科學課程標準（2001）》指出，小學科學是全面提高每一個學生的科學素養(yǎng)，是以科學探究為過程和方法，以STS教育為協(xié)調(diào)的科學入門教育。為體現(xiàn)這一理念，教科書更關(guān)注學生在活動中體驗科學探究的過程，如在研究電磁鐵磁力影響因素時，教科書對“磁力與線圈圈數(shù)關(guān)系”有詳細的探究過程陳述，但探究其他因素時，教科書要求學生模仿性地設(shè)計實驗方案和過程。

五、建議與思考

從四個方面對中美日三國科學教科書的科學探究設(shè)計進行比較，可以看出，雖然整體來看，科學探究的內(nèi)容基本相同，設(shè)計路徑基本依據(jù)從易到難的內(nèi)容水平，但是，科學探究變化路徑顯示，三國教科書在制定計劃、結(jié)論呈現(xiàn)、遷移延伸等方面有所不同。科學探究變化速率顯示，隨著年級增長，“教科版小學科學”探究水平變化幅度較大；“新編新理科”低水平探究活動穩(wěn)定，高水平探究活動有較大幅度增加；“加利福尼亞科學”雖然高水平探究活動數(shù)量最多，但是其過程漸進、穩(wěn)定。科學探究變化廣度顯示，“教科版小學科學”和“新編新理科”對STEM內(nèi)容的重視主要體現(xiàn)在S與M的整合，但其目的有所不同；而“加利福尼亞科學”表現(xiàn)為STE整合，且形成系列性。

上述差異也是其教科書特色。形成這些特色的原因，源于教育文化和歷史進程、指導思想、科學教育研究水平等的差異。深度剖析這些原因，系統(tǒng)梳理各教科書特色，可以為我國教科書的編寫提供以下啟示。

1. 考慮科學探究活動的可持續(xù)性

探究活動的可持續(xù)性是指以內(nèi)容、探究技能等固定的或發(fā)展性的媒介為基礎(chǔ)，循序漸進地發(fā)展學生的科學探究能力。通過比較三國教科書科學探究變化路徑，建議從三個方面體現(xiàn)探究活動的可持續(xù)性：

首先，考慮年級間的探究活動的可持續(xù)性?？蓪ふ乙环N客觀的、可持續(xù)性的媒介作用于探究活動設(shè)計，體現(xiàn)探究活動的可持續(xù)性。如根據(jù)一年四季的時間變化來學習植物生長規(guī)律，利用動物的生活習性實施具體的觀察活動等。

其次，考慮一學年間的探究活動的可持續(xù)性。一學年的主題內(nèi)容大多數(shù)是并列的，即主題之間的知識缺乏聯(lián)系，但是可以利用探究技能來體現(xiàn)不同主題下探究活動的可持續(xù)性。因為探究技能可以跨越知識并且依賴知識來構(gòu)建不同程度的探究活動。應(yīng)當指出的是，這時的探究活動以注重訓練探究技能為主。

最后，考慮章和節(jié)之間探究活動的可持續(xù)性。章和節(jié)之間的知識往往是連續(xù)性的，一般依據(jù)知識的難度和深度創(chuàng)建不同開放程度的探究活動，形成理解概念、掌握方法為目的的單元內(nèi)部序列。“教科版小學科學”主題式的編寫方式普遍采用了此種方式，不必贅述。

2. 考慮科學探究活動的逐漸開放性

探究活動的開放性是指在某些相關(guān)主題內(nèi)容中，教科書或教師的主導作用減弱而學生自主探究的權(quán)限增加；或隨著年級的增長，學生自主控制探究環(huán)節(jié)的權(quán)限擴大，探究的問題和結(jié)果更具未知性。通過對三國教科書科學探究變化速率的比較分析，可以發(fā)現(xiàn)，開放程度不同的探究活動都有所體現(xiàn)。相比而言，“教科版小學科學”隨年級變化其探究水平變化較快。

探究活動的構(gòu)成要素包括教師/教材，內(nèi)容/年級，以及探究活動的完整度。如圖3所示，隨著年級增長或內(nèi)容變化，探究活動中教師的指導力度減弱，而探究活動愈發(fā)完整，訓練的探究技能也越來越復雜。這里的“探究活動完整度”有兩層含義：一是指教科書陳述的探究步驟愈發(fā)簡潔，而學生經(jīng)歷的探究過程愈發(fā)復雜，如自主設(shè)計實驗方案、分析實驗數(shù)據(jù)、解釋實驗現(xiàn)象等；二是指教科書陳述的探究內(nèi)容愈發(fā)復雜，難度逐漸增加，學生處理變量之間的關(guān)系愈發(fā)困難，數(shù)據(jù)與現(xiàn)象之間的關(guān)系愈發(fā)隱秘。教師的指導實質(zhì)上起著調(diào)節(jié)作用，通過對不同能力的學生進行異步指導，使探究過程被所有學生理解。這也體現(xiàn)了小學科學課程是以探究為主的科學啟蒙課程。endprint

3. 考慮探究活動的廣度

探究活動的廣度包含三層含義：一是指探究活動與藝術(shù)、寫作、數(shù)學、閱讀等結(jié)合起來，擴充學生對科學的認識。如教科書基本將“種子萌發(fā)的影響因素”設(shè)計成實驗探究，其實這也是科學寫作的經(jīng)典案例。通過詳細描述種子萌發(fā)的過程，不僅可以培養(yǎng)學生的觀察能力，還訓練了寫作表達能力。二是指探究活動中的STSE成分。雖然本文并未比較三國教科書中的STSE內(nèi)容，但我們另外的研究顯示，三國的STSE內(nèi)容以“技術(shù)與生活”“技術(shù)與工業(yè)”居多，讓學生關(guān)注生活中的技術(shù)、了解工業(yè)是三國教科書STSE內(nèi)容的共識 [20 ]。同時，隨著技術(shù)應(yīng)用導致的環(huán)境問題越來越受到人們的重視，滲透保護環(huán)境的意識也是三國教科書STSE設(shè)計的重點。三是指探究活動中的STEM內(nèi)容。研究發(fā)現(xiàn)，“加利福尼亞科學”已形成了系列性的STE內(nèi)容，SM也占有較大比重。STEM探究活動最能體現(xiàn)跨學科整合需求，尤其是在活動內(nèi)容設(shè)計時，能圍繞一兩個學科的知識點建構(gòu)真實問題情境下的探究活動，探究過程逐漸向問題解決過渡，讓學生在實驗設(shè)計和操作中理解跨學科知識?？梢?，STEM探究活動不僅可以擴寬學生的知識視野，還能影響知識的深度學習，在“窄而深”主題、“廣而淺”內(nèi)容中找到培養(yǎng)能力與提升知識之間的平衡點。

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Abstract：In this paper，we compare the differences of the design of“scientific inquiry”in primary science textbooks between China，America and Japan. The result shows that there are great differences in the path of change，the formulation of plan，the presentation of conclusions and the migration extension. In the rate of change，with the growth of grade，the change of the level of inquiry in Chinas textbook are relatively large，but the change of the other two countrys textbooks are gradual. In the range of change，the inquiry activities of the Chinese and Japanese textbooks attach importance to the integration of science and mathematics，but the textbook of United States embodies the essence of STEM in science，technology and Engineering. The features of inquiry design tell us to consider sustainability，openness，and breadth in designing inquiry activities.

Key words：primary science；textbook；scientific inquiry；the micro-genetic methodendprint