隨著科學(xué)教育重要性的提高，業(yè)內(nèi)對(duì)科學(xué)教材的研究也不斷增多。在教材分析上，目前的研究多是對(duì)國(guó)外教材的特征進(jìn)行分析，例如，王晨光從內(nèi)容結(jié)構(gòu)、活動(dòng)組織和建構(gòu)特點(diǎn)等方面對(duì)美國(guó)俄亥俄州小學(xué)科學(xué)教材SOE進(jìn)行分析研究。[1]在比較分析上，則是從內(nèi)容結(jié)構(gòu)、活動(dòng)設(shè)計(jì)等方面比較中外在教材和科學(xué)教育上的發(fā)展差異，例如，首新等人以“磁”知識(shí)點(diǎn)為例，采用微觀發(fā)生法比較中、美、日三國(guó)小學(xué)科學(xué)教材中“科學(xué)探究”內(nèi)容的設(shè)計(jì)差異。[2]總體而言，雖然業(yè)內(nèi)對(duì)國(guó)外教材的分析研究較多，但對(duì)國(guó)內(nèi)外教材的比較性研究都相對(duì)較少，針對(duì)小學(xué)階段的研究則更少。[3]

教材是教師實(shí)施教學(xué)的重要工具?；谖覈?guó)小學(xué)科學(xué)教材版本眾多、風(fēng)格各異等情況，筆者以低年級(jí)的“磁”內(nèi)容為例，從整體框架、章節(jié)設(shè)計(jì)、欄目設(shè)置、風(fēng)格特征等方面對(duì)不同版本的教材進(jìn)行比較研究，從而對(duì)國(guó)內(nèi)科學(xué)教材提出建議。

一、研究對(duì)象和研究方法

本研究的對(duì)象包括國(guó)內(nèi)外10個(gè)版本的科學(xué)教材，分別是國(guó)內(nèi)的人教鄂教版、粵教版、教科版、大象版、冀人版、蘇教版、青島版、湘版以及兩個(gè)美國(guó)教材Science，A Closer Look（下文簡(jiǎn)稱SA）和Science Fusion（下文簡(jiǎn)稱SF）。SA是在2008年由麥格勞·希爾出版的，是美國(guó)加利福尼亞州、俄亥俄州、德克薩斯州等公立學(xué)校的主流教材。SF是由霍頓·米夫林·哈科特集團(tuán)針對(duì)6～16歲學(xué)生（GK-G8）出版的科學(xué)教材。這兩個(gè)版本的美國(guó)教材均以美國(guó)《新一代科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS）為依據(jù)進(jìn)行編撰。

本研究依據(jù)科學(xué)核心素養(yǎng)的四個(gè)維度（科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和責(zé)任態(tài)度）以及教材編寫(xiě)的基本原則對(duì)各版教材進(jìn)行分析。其中，教材編寫(xiě)的基本原則包括兩方面：一是教材內(nèi)容的適切性和靈活性，既要符合學(xué)生的認(rèn)知水平和發(fā)展水平，又要兼顧內(nèi)容的基礎(chǔ)性和時(shí)代性；二是教材編排的整體性和邏輯性，既要體現(xiàn)內(nèi)容的綜合性和實(shí)踐性，又要具有良好的邏輯結(jié)構(gòu)和風(fēng)格特征。[4]

二、教材整體框架和章節(jié)設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)教材的傳統(tǒng)架構(gòu)為“冊(cè)—單元—課”，[5]按照不同學(xué)期分為上下兩冊(cè)，每?jī)?cè)包含數(shù)單元，每單元包含數(shù)課。一般教材的整體框架包括冊(cè)引入、目錄、普通單元（或特色單元）、冊(cè)后記（如圖1）。在冊(cè)引入中，部分版本的教材會(huì)設(shè)置科學(xué)家的故事、對(duì)學(xué)生的寄語(yǔ)等內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)。單元設(shè)置包括普通單元和特色單元（課）兩種。普通單元的模式多是“單元引入+單元內(nèi)容+單元總結(jié)”?！皢卧搿币话阋栽?shī)歌、問(wèn)題、情境、游戲的形式呈現(xiàn)；“單元內(nèi)容”是課程的主要內(nèi)容，一般包括游戲、調(diào)查、討論、思考、閱讀、實(shí)驗(yàn)、制作、拓展等環(huán)節(jié)；“單元總結(jié)”一般是對(duì)本單元知識(shí)的復(fù)習(xí)總結(jié)或檢測(cè)，但國(guó)內(nèi)教材中只有人教鄂教版和青島版設(shè)有。特色單元主要包括三種：一是針對(duì)科學(xué)探究、設(shè)計(jì)制作、工程技能開(kāi)展的探究實(shí)踐單元，如粵教版的“探究技能”等，大部分版本教材都會(huì)開(kāi)設(shè)此特色單元以突出對(duì)探究實(shí)踐維度的培養(yǎng)；二是針對(duì)科技資訊、科學(xué)故事等開(kāi)展的資料閱讀式單元，如教科版的“科學(xué)閱讀”等，讓學(xué)生通過(guò)了解科學(xué)發(fā)展的歷程，理解科學(xué)本質(zhì)，提高人文素養(yǎng)；三是STEM或跨學(xué)科學(xué)習(xí)單元，如蘇教版的“STEM學(xué)習(xí)”。

美國(guó)教材的架構(gòu)以“單元—章—節(jié)”為主，通常一學(xué)年使用一冊(cè)書(shū)，整體框架與國(guó)內(nèi)相似。SA和SF的章節(jié)設(shè)計(jì)特色有三點(diǎn)：

一是將探究實(shí)踐類特色單元綜合起來(lái)，設(shè)置在教材起始處，且該特色單元采用以發(fā)展學(xué)生科學(xué)技能和工程能力為線索的邏輯結(jié)構(gòu)來(lái)編排內(nèi)容。如在SA中，每?jī)?cè)教材起始部分均設(shè)置了“做個(gè)科學(xué)家”（be a scientist）環(huán)節(jié)，以實(shí)際案例講授各種探究實(shí)踐技巧和步驟，并具有單獨(dú)目錄。在SF中，每?jī)?cè)教材的前兩個(gè)單元都屬于“科學(xué)本質(zhì)和STEM”（the nature of science and STEM）領(lǐng)域，該領(lǐng)域下的單元主題包括：科學(xué)家如何工作、身邊的技術(shù)、工程過(guò)程、像科學(xué)家一樣工作、技術(shù)和世界、調(diào)查問(wèn)題、學(xué)習(xí)科學(xué)等。

二是注重單元總結(jié)或章總結(jié)的設(shè)計(jì)。SA和SF在每一單元或每一章節(jié)后都會(huì)設(shè)置知識(shí)復(fù)習(xí)或小測(cè)驗(yàn)（如圖2）。如SA在總結(jié)環(huán)節(jié)中設(shè)有可視化知識(shí)復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，在每道題目下標(biāo)出相應(yīng)的知識(shí)水平深度。針對(duì)低年級(jí)學(xué)生總結(jié)能力欠佳的特點(diǎn)，它還增設(shè)了“閱讀溫習(xí)（I read to review）”欄目，通過(guò)簡(jiǎn)單的圖片和文字，幫助學(xué)生總結(jié)復(fù)習(xí)核心知識(shí)點(diǎn)。

三是注重職業(yè)科普的特色單元設(shè)置。如圖3所示，除了注重探究實(shí)踐類、跨學(xué)科類的特色單元設(shè)置外，SA和SF還設(shè)置了針對(duì)科學(xué)職業(yè)的科普單元，以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)興趣，拓寬他們的職業(yè)選擇。

總體而言，我國(guó)教材和美國(guó)教材的整體框架相似，無(wú)論是教材架構(gòu)、普通單元設(shè)置，還是特色單元的取向，都體現(xiàn)了當(dāng)下國(guó)際科學(xué)教育的主要關(guān)注點(diǎn)——探究實(shí)踐和跨學(xué)科學(xué)習(xí)。相較而言，美國(guó)教材的探究實(shí)踐單元的數(shù)量比我國(guó)教材多，并且在教材起始處以綜合的形式編排。其次，美國(guó)教材專門(mén)設(shè)有職業(yè)科普章節(jié)，且科普的職業(yè)與該章的科學(xué)內(nèi)容相關(guān)，內(nèi)容的整體性強(qiáng)。再者，美國(guó)教材非常重視單元總結(jié)的設(shè)置，年級(jí)越高，單元總結(jié)的篇幅越多，這與國(guó)內(nèi)僅兩個(gè)版本教材有簡(jiǎn)單的單元總結(jié)設(shè)置形成鮮明的對(duì)比。

三、教材欄目設(shè)計(jì)和風(fēng)格特征——以“磁”主題為例

在我國(guó)的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，“磁”屬于概念“電磁相互作用”的內(nèi)容。在這一內(nèi)容上，我國(guó)教材大多以此順序進(jìn)行編排：磁鐵能吸引的物品、隔空作用、南北兩極、相吸相斥、指示方向、生活應(yīng)用。表1是各版本低年級(jí)教材對(duì)磁主題的安排，其中大象版、青島版、SA將上述的六個(gè)知識(shí)點(diǎn)分開(kāi)到兩個(gè)年級(jí)里學(xué)習(xí)，其余版本則將其安排在同一年級(jí)的同一單元中。雖然講授的理論知識(shí)一樣，但各版本在實(shí)驗(yàn)選擇、欄目設(shè)計(jì)、圖文編排上各具特色。

1.主題的趣味性設(shè)計(jì)

大部分教材以生活場(chǎng)景引入，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)各種磁的知識(shí)點(diǎn)，而粵教版教材和大象版教材采用玩具和卡通故事的形式串聯(lián)起各知識(shí)點(diǎn)，更注重趣味性?；浗贪娼滩囊葬烎~(yú)玩具、磁鐵小車、玩具鴨三種玩具作為主要載體，每種玩具設(shè)置一課，讓學(xué)生每玩一種玩具便掌握相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，最后通過(guò)自制磁鐵玩具的任務(wù)，讓他們體驗(yàn)磁的主要性質(zhì)。大象版教材以磁鐵魔法城堡作為故事背景，讓學(xué)生通過(guò)完成城堡里的闖關(guān)任務(wù)，學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)。低年級(jí)學(xué)生具有活潑好動(dòng)、注意力不持久等特征，生活中的磁現(xiàn)象固然能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但將各分散的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)某一主題串聯(lián)整合起來(lái)，能使他們對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)順序有更清晰的記憶，并能保持學(xué)習(xí)的熱情。另外，為了增加教材的互動(dòng)性和趣味性，粵教版教材和大象版教材還設(shè)計(jì)了卡通人物，通過(guò)人物的對(duì)話引出各環(huán)節(jié)內(nèi)容。

2.圖文的精準(zhǔn)使用

相對(duì)于國(guó)內(nèi)教材，SA、SF在圖文的使用上更精準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)教材中的大部分圖片并無(wú)解釋說(shuō)明或具體作用，教師在教學(xué)中可能會(huì)忽略對(duì)其的應(yīng)用。SA、SF則傾向于使用真實(shí)圖片而非卡通圖片，并且每一張圖片都有相應(yīng)的文字說(shuō)明，或者針對(duì)圖片內(nèi)容進(jìn)行了提問(wèn)或探究。如SA在章節(jié)引入中插入磁鐵火車玩具的圖片，并提問(wèn)：火車的磁鐵在哪里？SF在章節(jié)引入中插入磁鐵和磁粉組成的笑臉圖片，并提問(wèn)：該笑臉是如何形成的？另外，在單元引入中，SA多采用詩(shī)歌、故事或短文，再配以相應(yīng)的圖片和問(wèn)題；SF呈現(xiàn)該章的核心概念，配以相應(yīng)的圖片和問(wèn)題，并將問(wèn)題的解答作為單元引入內(nèi)容。而國(guó)內(nèi)教材的單元引入較為簡(jiǎn)單，大部分僅配以圖片，部分結(jié)合詩(shī)歌（如冀人版、蘇教版、青島版、湘版），但沒(méi)有解說(shuō)或進(jìn)一步使用該圖片和詩(shī)歌。

3.探究活動(dòng)的開(kāi)放性和完備性

各版本教材對(duì)探究、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、工程制作等活動(dòng)的設(shè)計(jì)分為顯性和隱性。隱性是在普通單元中，依托活動(dòng)手冊(cè)開(kāi)展相關(guān)活動(dòng)，顯性則是將該活動(dòng)單獨(dú)設(shè)為特色單元或者章節(jié)。關(guān)于“磁”主題，各版本教材主要涉及的活動(dòng)有：①探究磁鐵能吸引何種物品；②隔空吸引物品，探究磁鐵起作用的距離；③利用回形針探究磁鐵磁性最強(qiáng)的位置；④探究磁鐵相吸相斥的特性；⑤制作指南針，探究磁鐵指示方向的特性。各版本都以活動(dòng)①作為“磁”主題的第一課，其主要原因是學(xué)生在感知事物特征時(shí)具有“以自我為中心”和“突出明顯特征性”兩個(gè)特點(diǎn)，也就是當(dāng)面對(duì)具有綜合性特征的實(shí)體概念時(shí)，他們會(huì)以自身感知獲取的信息優(yōu)先，清晰認(rèn)識(shí)某一明顯特征（如磁的吸引力），而淡化其他特征（如磁極、隔空作用等）。[6]

對(duì)于上述活動(dòng)，不同版本教材設(shè)計(jì)的開(kāi)放性、探究性、完備性以及語(yǔ)言引導(dǎo)的顯化性均有不同。部分版本教材的開(kāi)放性和靈活性更高，具有較為完整的探究或工程步驟，且語(yǔ)言引導(dǎo)明確。例如，湘版教材在制作小磁針式指南針中提供了多種材料和四種改進(jìn)方案，讓學(xué)生體驗(yàn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)改進(jìn)的工程技能；SF在STEM特色章中設(shè)計(jì)了畫(huà)圖設(shè)計(jì)、收集材料、構(gòu)建測(cè)試、匯報(bào)交流四大步驟來(lái)制作磁鐵玩具或磁鐵游戲。部分版本的活動(dòng)流程比較固化和簡(jiǎn)單，如教科版中浮水式指南針的制作、粵教版中蹦蹦玩具的制作、大象版中猴子上山玩具制作、蘇教版和青島版中小磁針式指南針的制作，均是在教材中直接以圖片或文字簡(jiǎn)單地描述制作步驟，并沒(méi)有設(shè)計(jì)、測(cè)試、改進(jìn)等環(huán)節(jié)。固定的實(shí)驗(yàn)或制作流程固然能幫助學(xué)生更好地完成作品，使課堂效率更高，但可能會(huì)使科學(xué)課變成簡(jiǎn)單的手工課。開(kāi)放性和靈活性更強(qiáng)、步驟更完備的活動(dòng)設(shè)計(jì)，能讓學(xué)生更好地體驗(yàn)和掌握探究和工程設(shè)計(jì)的步驟和技能。

4.跨學(xué)科欄目的合理編排

各版本教材的單元內(nèi)容中都設(shè)有固定的欄目（見(jiàn)表2），但編排方式稍有不同。一種是每一課中均按照同樣的順序編排固定欄目，如教科版中每一課都包含聚焦、探索、研討、拓展四大環(huán)節(jié)。另一種則是從固有欄目中挑選適合本課的內(nèi)容進(jìn)行編排，如大象版、蘇教版、湘版、SF。教材欄目數(shù)量一般以3～5個(gè)為宜。部分國(guó)內(nèi)教材存在欄目過(guò)多或過(guò)少，不宜理清欄目性質(zhì)和類型的問(wèn)題。適宜的數(shù)量和固定的順序有利于潛移默化地幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)探究流程。

相比國(guó)內(nèi)教材，SA，SF更注重對(duì)跨學(xué)科欄目的設(shè)計(jì)。如SA設(shè)有提問(wèn)討論（talk about it）、寫(xiě)一下（write about it）、藝術(shù)鏈接（art link）、社會(huì)研究鏈接（social studies link）、數(shù)學(xué)鏈接（math link）、撰寫(xiě)鏈接（writing link）等欄目，SF設(shè)有做數(shù)學(xué)（do the math）和使用標(biāo)題（use heading）、對(duì)比比較（compare and contrast）、主旨探尋（main ideas）等閱讀技能訓(xùn)練欄目。這些欄目旨在培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)中的讀、寫(xiě)、算以及調(diào)研的能力和藝術(shù)素養(yǎng)。

四、總結(jié)與建議

由上述對(duì)比分析可知，國(guó)內(nèi)外各版本教材的整體框架相似，但在特色單元和欄目的設(shè)置上各有取向。基于上述總結(jié)的設(shè)計(jì)特色，本研究對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)小學(xué)教材提出三點(diǎn)建議。

1.合理使用圖文素材，強(qiáng)化學(xué)習(xí)的表征聯(lián)系性

小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)表明，通過(guò)突出明顯特征初步感受事物，再通過(guò)表征聯(lián)系性認(rèn)識(shí)科學(xué)結(jié)構(gòu)和功能，這樣的先后順序有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)概念的本質(zhì)和外延，并構(gòu)建知識(shí)體系。圖文能凸顯事物的明顯特征，是激發(fā)學(xué)生興趣的主要途徑。國(guó)內(nèi)教材對(duì)圖文的使用或過(guò)于簡(jiǎn)單，與內(nèi)容聯(lián)系不緊密；或表意不明，無(wú)任何解釋說(shuō)明。因此，教材應(yīng)增加與教學(xué)內(nèi)容匹配度較高的真實(shí)圖片，并增強(qiáng)其使用的有效性。

2.明確活動(dòng)路徑及步驟，提高探究實(shí)踐素養(yǎng)

實(shí)踐活動(dòng)是教材的重要組成部分，但固化步驟的探究活動(dòng)或工程項(xiàng)目不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、技術(shù)與工程實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力。因此，教材應(yīng)在實(shí)際操作環(huán)節(jié)前后加強(qiáng)提問(wèn)假設(shè)、討論交流、構(gòu)思設(shè)計(jì)、驗(yàn)證改進(jìn)等一些注重科學(xué)思考和反思的設(shè)置，使學(xué)生意識(shí)到探究實(shí)踐并非按部就班的手工制作。

3.注重跨學(xué)科欄目設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)

科學(xué)教育的綜合性不僅體現(xiàn)在對(duì)物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)等不同領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)，還體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)讀、寫(xiě)、算、藝術(shù)創(chuàng)作的技能掌握。國(guó)內(nèi)教材的實(shí)踐活動(dòng)中雖然包含部分計(jì)算和藝術(shù)創(chuàng)作環(huán)節(jié)，但甚少設(shè)有訓(xùn)練閱讀、撰寫(xiě)等科學(xué)能力的環(huán)節(jié)。因此，教材應(yīng)注重跨學(xué)科欄目的設(shè)計(jì)，完善各領(lǐng)域知識(shí)體系的聯(lián)系，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

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