2022義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）解讀（面向核心素養(yǎng)的科學(xué)教育）

1、面向核心素養(yǎng)的科學(xué)教育2022版義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀什么是科學(xué)？ 為什么要學(xué)科學(xué)？如何學(xué)科學(xué)？科學(xué)教育的目標(biāo)：學(xué)習(xí)像科學(xué)家一樣思考科學(xué)啟蒙，奠基未來(lái)科學(xué)探索，永無(wú)止境一二三13個(gè)核心概念四五4個(gè)跨學(xué)科概念六物質(zhì)科學(xué) 生命科學(xué)地球與宇宙科學(xué) 技術(shù)與工程物質(zhì)與能量 系統(tǒng)與模型 穩(wěn)定與變化 結(jié)構(gòu)與功能兩大時(shí)代背景國(guó)際科技發(fā)展與科學(xué)教育 國(guó)內(nèi)科技科普科教發(fā)展背景三維課程分析探究實(shí)踐學(xué)科核心概念 跨學(xué)科概念四大核心素養(yǎng)科學(xué)觀念 科學(xué)思維 探究實(shí)踐 態(tài)度責(zé)任10個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題科學(xué)老師怎么教科學(xué)教材怎么用 科學(xué)課堂怎么學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量怎么評(píng)價(jià)不同學(xué)段的科學(xué)教育如何銜接 科學(xué)課與其他課程是什么關(guān)系科學(xué)課與STE

2、M、PBL是什么關(guān)系 科學(xué)課與校外科普活動(dòng)是什么關(guān)系 學(xué)生如何成為探究實(shí)踐的主體科學(xué)素養(yǎng)如何落地目 錄突破中等收入陷阱凸顯科技創(chuàng)新對(duì)國(guó)家前途和命運(yùn)的重要性新冠疫情、俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)等黑天鵝、灰犀牛事件，預(yù)示著未來(lái)的不確定性 21世紀(jì)以來(lái)，全球科技創(chuàng)新進(jìn)入空前密集活躍的時(shí)期，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在重構(gòu)全球創(chuàng)新版圖、重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，主要包括：以人工智能、量子信息、移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)加速突破應(yīng)用以合成生物學(xué)、基因編輯、腦科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)等為代表的生命科學(xué)領(lǐng)域孕育新的變革，融合機(jī)器人、數(shù)字化、新材料的先進(jìn)制造技術(shù)正在加 速推進(jìn)制造業(yè)向智能化、服務(wù)化、綠色化轉(zhuǎn)型以清潔高效可持續(xù)

3、為目標(biāo)的能源技術(shù)加速發(fā)展將引發(fā)全球能源變革，空間和海洋技術(shù)正在拓展人類(lèi)生存發(fā)展新疆域國(guó)內(nèi)科技創(chuàng)新 科學(xué)普及 科學(xué)教育國(guó)際新一輪科技革命面向未來(lái)的科學(xué)教育：NGSS 科學(xué)素養(yǎng)：PISA測(cè)試重視理工科：STEM一、兩大時(shí)代背景科學(xué)教育與科技創(chuàng)新同樣重要在2016年召開(kāi)的“科技三會(huì)”上，習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)：“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的 兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置?！苯ㄔO(shè)科技創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)的需要在2018年的兩院院士大會(huì)上，習(xí)近平總書(shū)記進(jìn)一步指出，“當(dāng)科學(xué)家是無(wú)數(shù)中國(guó)孩子的夢(mèng)想，我 們要讓科技工作成為富有吸引力的工作、成為孩子們尊崇向往的職業(yè)，給孩子們的夢(mèng)想插上科技的 翅膀，讓未來(lái)

4、祖國(guó)的科技天地群英薈萃，讓未來(lái)科學(xué)的浩瀚星空群星閃耀?！笨茖W(xué)教育的方法與途徑在2020年9月舉行的科學(xué)家座談會(huì)上，習(xí)近平總書(shū)記指出，“好奇心是人的天性，對(duì)科學(xué)興趣的引 導(dǎo)和培養(yǎng)要從娃娃抓起，使他們更多了解科學(xué)知識(shí)，掌握科學(xué)方法，形成一大批具備科學(xué)家潛質(zhì)的 青少年群體?！眹?guó)內(nèi)：建設(shè)科技創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的要求國(guó)內(nèi)：科學(xué)教育的成就、問(wèn)題與挑戰(zhàn)學(xué)?？茖W(xué)教育的主要進(jìn)展 ：利用優(yōu)秀科普?qǐng)D書(shū)，推廣科學(xué)閱讀。利用優(yōu)秀科普視頻，輔助課堂教學(xué)。利用科普科教和研學(xué)基地，打造第二課堂。對(duì)接科技館和博物館，推動(dòng)館校結(jié)合。以科技競(jìng)賽促進(jìn)科學(xué)教育，培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新能力。開(kāi)展科技節(jié)和主題科普活動(dòng)，促進(jìn)校園科學(xué)文化建設(shè)

5、。學(xué)?？茖W(xué)課程面臨的問(wèn)題：一、課程的銜接性有待進(jìn)一步完善二、課程的適切性有待進(jìn)一步提高三、課程的指導(dǎo)性有待進(jìn)一步加強(qiáng)四、課程有效實(shí)施的支撐不夠教材、師資、實(shí)驗(yàn)室面臨的問(wèn)題國(guó)際科學(xué)教育發(fā)展現(xiàn)狀、原理的基礎(chǔ)上形成的 科對(duì)學(xué) 客觀念是在 觀 事物的理解科學(xué) 總體認(rèn)識(shí)概念、規(guī)律。知識(shí)，而國(guó)際：科學(xué)教育的進(jìn)展元工程與社會(huì) 表科學(xué)教育發(fā)展趨勢(shì)一、科學(xué)課程研究進(jìn)（一）基于核心概念（二）基于學(xué)習(xí)進(jìn)階二、科學(xué)教學(xué)研究進(jìn)（一）重視學(xué)生自主（二）強(qiáng)調(diào)思維型科（三）關(guān)注科學(xué)論證三、科學(xué)教育質(zhì)量評(píng) 以NGSS為代表展確定課程內(nèi)容1. 大概念、大單確定學(xué)段分布2. 科學(xué)、技術(shù)、展參與和合作探究以STEM為代學(xué)探究1. 跨

6、學(xué)科價(jià)研究進(jìn)展2. 真實(shí)情境學(xué)習(xí)科學(xué)有三個(gè)同等重要的維度。 分別對(duì)應(yīng)課標(biāo)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求。 目的是使學(xué)生逐漸加深對(duì)科學(xué)的理解。探究實(shí)踐SCIENCE AND ENGINEERING PRACTICES二、三維課程分析學(xué)科核心概念DISCIPLINARY CORE IDEAS跨學(xué)科概念CROSSCUTTING CONCEPTS科學(xué)是一種知識(shí)體系，也是一種基于證據(jù)的模型和理論建設(shè)，不斷擴(kuò)展，完善和修改知識(shí)。義務(wù)教育科學(xué)課程的性質(zhì)、課程理念與設(shè)計(jì)思作為義務(wù)教育階段一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，科學(xué)課程具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性的特點(diǎn)。義務(wù)教育科學(xué)課程理念與設(shè)計(jì)思路一、面向全體學(xué)生，立足素養(yǎng)發(fā)展二、聚焦核心

7、概念，精選課程內(nèi)容三、合理安排進(jìn)階，形成有序結(jié)構(gòu)四、激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，加強(qiáng)探究實(shí)踐五、重視綜合評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展一、堅(jiān)持了正確的政治方向，體現(xiàn)了社 會(huì)主義核心價(jià)值觀的基本要求二、基于核心概念和學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)課程， 順應(yīng)了國(guó)際科學(xué)課程改革的趨勢(shì)三、制訂了比較科學(xué)的課程目標(biāo)，基本 反映了科學(xué)課程核心素養(yǎng)四、增加了技術(shù)與工程內(nèi)容，反映了完 整科學(xué)教育的基本思想學(xué)科核心思想，貫穿義務(wù)教育并銜接高中最重要的概念，符合以下條件：在多個(gè)領(lǐng)域都很重要，或?yàn)槟骋粚W(xué)科的關(guān)鍵概念為理解更復(fù)雜的思想和解決問(wèn)題提供關(guān)鍵工具;聯(lián)系生活實(shí)際適應(yīng)不同年級(jí)的教與學(xué)，深度和復(fù)雜度不斷提高。學(xué)科核心概念跨學(xué)科概念適用于所有科學(xué)領(lǐng)域 連接

8、不同學(xué)科的方式科學(xué)家在調(diào)查和構(gòu)建自然界的模型和理論時(shí)的行為 工程師在設(shè)計(jì)和構(gòu)建模型和系統(tǒng)時(shí)的工程實(shí)踐。探究實(shí)踐 二、三維課程分析SCIENCE AND ENGINEERING PRACTICESDISCIPLINARY CORE IDEASCROSSCUTTING CONCEPTS科學(xué)本質(zhì)對(duì)未知的探索 科學(xué)知識(shí)科學(xué)方法適切性：分為低段、中段、高段；低年段以現(xiàn)象為主，高年段以機(jī)理為主兒童立場(chǎng)進(jìn)階設(shè)計(jì)幼小銜接 小初銜接 初高銜接 二、三維課程分析NATURE OF SCIENCESCIENCE FOR CHILDREN科學(xué)本質(zhì)的三個(gè)維度科學(xué)是一套知識(shí)體系，包括：事實(shí)、定義、概念、理論、規(guī)律科學(xué)是一

9、系列的方法和過(guò)程，包括：觀察、測(cè)量、估計(jì)、推斷、預(yù)測(cè)、分類(lèi)、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、 結(jié)論科學(xué)是獲得知識(shí)的途徑：科學(xué)知識(shí)要基于證據(jù)（僅有觀點(diǎn)是不夠的）；科學(xué)知識(shí)隨時(shí)間推移而變化（科學(xué)知識(shí)不是固化不變的）；創(chuàng)新在科學(xué)發(fā)展中起著重要作用（批判質(zhì)疑是科學(xué)精神的核心）； 背景知識(shí)會(huì)影響科學(xué)家看待數(shù)據(jù)的方式（科學(xué)研究存在局限性）；一、科學(xué)觀念 二、科學(xué)思維 三、探究實(shí)踐 四、態(tài)度責(zé)任三、四大核心素養(yǎng)普及科學(xué)知識(shí) 傳播科學(xué)思想 倡導(dǎo)科學(xué)方法 弘揚(yáng)科學(xué)精神科學(xué)教育科學(xué)普及四大核心素養(yǎng)：科學(xué)觀念科學(xué)觀念是在理解科學(xué)概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成 的對(duì)客觀事物的總體認(rèn)識(shí)。包括：科學(xué)、技術(shù)與工程領(lǐng)域的一些具體觀念，如對(duì)物質(zhì)、能

10、 量、結(jié)構(gòu)、功能、變化的認(rèn)識(shí);對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，如對(duì)科學(xué)知識(shí)的可驗(yàn)證性、相對(duì)性、 暫時(shí)性的認(rèn)識(shí)，對(duì)人與自然關(guān)系的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)科學(xué)、 技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間關(guān)系的認(rèn)識(shí);科學(xué)觀念在解釋自然現(xiàn)象、解決實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。四大核心素養(yǎng)：科學(xué)思維科學(xué)思維是從科學(xué)的視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思 維等。模型建構(gòu)體現(xiàn)在:以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ),對(duì)客觀事物進(jìn)行抽象和概括,進(jìn)而建構(gòu)模型;運(yùn)用模型分析、解釋現(xiàn)象和數(shù)據(jù),描述系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、關(guān) 系及變化過(guò)程。推理論證體現(xiàn)在:基于證據(jù)與邏輯,運(yùn)用分析與綜 合、比較與分類(lèi)、歸納與演繹等思維方法,建立證據(jù)與解釋之間的關(guān) 系

11、并提出合理見(jiàn)解。創(chuàng)新思維體現(xiàn)在:從不同角度分析、思考問(wèn)題, 提出新穎而有 價(jià)值的觀點(diǎn)和解決問(wèn)題的方法。四大核心素養(yǎng)：探究實(shí)踐探究實(shí)踐主要指在了解和探索自然、獲得科學(xué)知識(shí)、解決科學(xué)問(wèn)題,以及技術(shù)與工 程實(shí)踐過(guò)程中,形成的科學(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。科學(xué)探究能力體現(xiàn)在:理解科學(xué)探究的一 般過(guò)程和方法;提出科學(xué)問(wèn)題,并針對(duì)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行合理猜想與假 設(shè);制訂計(jì)劃并搜集證據(jù),分析證據(jù)并得出結(jié)論;對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋與 評(píng)估;準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn),反思探究過(guò)程與結(jié)果。技術(shù)與工程實(shí)踐能力體現(xiàn)在:了解技術(shù)與工程實(shí)踐的一般過(guò)程和方法,針對(duì)實(shí)際需要明確問(wèn)題,提出有創(chuàng)意的方案,并根據(jù) 科學(xué)原理或限制條件進(jìn)行

12、篩選;實(shí)施計(jì)劃,利用工具和材料進(jìn)行加工制作;根據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行修改迭代;用自制的簡(jiǎn)單裝置及實(shí)物模型驗(yàn)證或展示某些原理、現(xiàn)象和設(shè)想。自主學(xué)習(xí)能力體現(xiàn)在:自主確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、選擇學(xué)習(xí)策略、監(jiān)控學(xué)習(xí)過(guò) 程、反思學(xué)習(xí)過(guò)程與結(jié)果四大核心素養(yǎng)：態(tài)度責(zé)任態(tài)度責(zé)任是在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)及規(guī)律,理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán) 境之 間關(guān)系的基礎(chǔ)上,逐漸形成的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。科學(xué)態(tài)度體現(xiàn)在:保持好奇心和探究熱情,樂(lè)于探究和實(shí)踐;有基于證據(jù)和邏輯 發(fā)表自己見(jiàn)解的意識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí);不迷信權(quán)威,敢于大膽質(zhì)疑,追求 創(chuàng)新;尊重他人的情感和態(tài)度,善于合作,樂(lè)于分享。社會(huì)責(zé)任體現(xiàn)在:珍愛(ài)生命,踐行科學(xué)、健康的生活方式;熱愛(ài)自然,具有節(jié)約資

13、 源、保護(hù)環(huán)境、推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任 感;對(duì)與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題作出正確的價(jià)值判斷,遵守科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中的 公共規(guī)范、法律法規(guī)和倫理道德,維護(hù)自身和他人的合法權(quán)益,捍衛(wèi)國(guó)家利益。取消四大領(lǐng)域的表述 提出跨學(xué)科概念注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境物理、化學(xué)、材料等動(dòng)物、植物、微生物等四、13個(gè)核心概念技術(shù)與工程的知識(shí)融匯不同學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景真實(shí)情境engineering, technology and applications of science.技術(shù)與工程DISCIPLINARY CORE IDEASthe physical sciences物質(zhì)科學(xué)the life sciences跨

14、學(xué)科概念生命科學(xué)the earth and space sciences地球與宇宙科學(xué)地球科學(xué)（地質(zhì)、地理、海洋、大 氣等）、天文學(xué)、航天科技物質(zhì)科學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)物質(zhì)具有一定的特性與功能空氣與水是重要的物質(zhì)金屬及合金是重要的材料常見(jiàn)的化合物物質(zhì)由元素組成物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成常見(jiàn)物質(zhì)的分類(lèi)物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的三態(tài)變化物質(zhì)的溶解和溶液物質(zhì)變化的特征化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與相互作用力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因電磁相互作用聲音與光的傳播 13個(gè)學(xué)科核心概念：物質(zhì)科學(xué)能的轉(zhuǎn)化與能量守恒能的形式、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化能源與可持續(xù)發(fā)展研究目標(biāo)：大多數(shù)系統(tǒng)或過(guò)程在某種程 度上依賴于其內(nèi)部發(fā)生的物理和化

15、學(xué)子 過(guò)程，無(wú)論是恒星、地球大氣層、河流、 自行車(chē)、人腦還是活細(xì)胞。大系統(tǒng)往往 具有不能用原子尺度過(guò)程來(lái)解釋的特性；研究方法：要理解一個(gè)系統(tǒng)的物理和化 學(xué)基礎(chǔ)，最終必須考慮原子和亞原子尺 度上的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，以發(fā)現(xiàn)它如何影響該 系統(tǒng)更大尺度的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能。類(lèi) 似地，理解任何規(guī)模的過(guò)程都需要意識(shí) 到物體之間的作用力、相關(guān)的能量傳遞 及其后果。通過(guò)這種方式，物理和化學(xué) 是所有自然和人為現(xiàn)象的基礎(chǔ)，盡管其 他類(lèi)型的信息傳遞，例如遺傳密碼促進(jìn) 的信息傳遞或生物體之間的信息傳遞， 對(duì)于理解它們的行為也可能至關(guān)重要。意義：物質(zhì)科學(xué)學(xué)習(xí)的首要目標(biāo)是幫助 學(xué)生認(rèn)識(shí)到，所有系統(tǒng)和過(guò)程中都有因 果機(jī)制，可以通過(guò)一

16、套共同的物理和化 學(xué)原理來(lái)理解。生命科學(xué)生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次生物具有區(qū)別于非生物的特征地球上存在動(dòng)物、植物、微生物等不同類(lèi)型的生物細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位生物體具有一定的結(jié)構(gòu)層次人體由多個(gè)系統(tǒng)組成生態(tài)系統(tǒng)由生物與非生物環(huán)境共同組成生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)植物能制造和獲取養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存人和動(dòng)物通過(guò)獲取其他生物的養(yǎng)分來(lái)維持生存人體通過(guò)一定的調(diào)節(jié)機(jī)制保持穩(wěn)態(tài)生物與環(huán)境的相互關(guān)系生物能適應(yīng)其生存環(huán)境生物與環(huán)境相互作用、相互協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡人的生活習(xí)慣影響機(jī)體健康人體生命安全與生存環(huán)境密切相關(guān)13個(gè)學(xué)科核心概念：生命科學(xué)生命的延續(xù)與進(jìn)化植物通過(guò)多種方式進(jìn)行繁殖不同種類(lèi)動(dòng)物具有不同的生殖方式和

17、發(fā)育過(guò)程人的生命是從受精卵開(kāi)始的細(xì)菌、真菌、病毒具有不同的繁殖方式生物體的遺傳信息逐代傳遞,可發(fā)生改變生物的遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用導(dǎo)致了 生物的進(jìn)化研究目標(biāo)：生命科學(xué)專(zhuān)注于生物體的模式、過(guò)程和 關(guān)系。生命是自給自足、自我維持、自我復(fù)制和進(jìn) 化的，按照物理世界的規(guī)律以及基因編程進(jìn)行運(yùn)作研究方法：生命科學(xué)家利用觀察、實(shí)驗(yàn)、假設(shè)、測(cè) 試、模型、理論和技術(shù)來(lái)探索生命是如何運(yùn)作的。研究范圍：空間上，生命科學(xué)研究范圍從單分子到 生物體和生態(tài)系統(tǒng)，再到整個(gè)生物圈，也就是地球 上所有的生命。時(shí)間上，生命科學(xué)研究從眨眼到數(shù) 十億年的時(shí)間尺度上發(fā)生的過(guò)程?？茖W(xué)思想：生命系統(tǒng)是相互聯(lián)系、相互作用的。盡 管生物

18、對(duì)物理環(huán)境或地球圈有反應(yīng)，但它們也在進(jìn) 化過(guò)程中從根本上改變了地球。研究意義：生命科學(xué)的快速發(fā)展有助于為與食品、 能源、健康和環(huán)境有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題提供生命科學(xué)解 決方案。地球與宇宙科學(xué)地球系統(tǒng)10.1 天氣和氣候 10.2 水循環(huán) 10.3 巖石和 土壤 10.4 地球內(nèi)部圈層和地殼運(yùn)動(dòng)宇宙中的地球9.1 地球是一顆行星 9.2 地球繞地軸自轉(zhuǎn) 9.3 地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn) 9.4 月球是地球的衛(wèi)星 9.5 地球所處的宇宙環(huán)境 9.6 太空探索拓展了人類(lèi) 對(duì)宇宙的認(rèn)知 13個(gè)學(xué)科核心概念：地球與宇宙科學(xué)研究目標(biāo)：研究在地球上運(yùn)行的過(guò)程，并探討 其在太陽(yáng)系和銀河系中的位置，涉及的現(xiàn)象范 圍從難以想象的

19、大到看不見(jiàn)的小。研究方法：與其他學(xué)科有共通之處，但也包括 一系列獨(dú)特的方法。物質(zhì)科學(xué)（如力、能量、 引力、磁學(xué)）的研究部分是為了了解地球、太 陽(yáng)和月球的大小、年齡、結(jié)構(gòu)、組成和行為； 物理和化學(xué)后來(lái)成為獨(dú)立的學(xué)科。生命科學(xué)同 樣部分植根于地球科學(xué)，因?yàn)榈厍蛭ㄒ挥猩?活動(dòng)的行星，而在巖石地質(zhì)記錄中發(fā)現(xiàn)的化石 生命科學(xué)家和地球科學(xué)家都感興趣。大部分研 究本質(zhì)上是跨學(xué)科的，屬于天體物理學(xué)、地球 物理學(xué)、地球化學(xué)和地球生物學(xué)的范疇。然而 地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)，包括巖石的識(shí)別、分析和繪圖 仍然是本領(lǐng)域的基石。意義：地球由一系列相關(guān)系統(tǒng)組成：大氣圈、 水圈、地圈和生物圈。這些系統(tǒng)有不同的能量 來(lái)源，它們內(nèi)部和之

20、間的物質(zhì)循環(huán)以多種方式 和不同的時(shí)間尺度進(jìn)行。一個(gè)系統(tǒng)某個(gè)部分的 微小變化可能會(huì)在其他系統(tǒng)的某個(gè)部分產(chǎn)生巨 大而突然的后果，或者根本沒(méi)有影響。因此， 理解導(dǎo)致地球隨時(shí)間變化的不同過(guò)程（從某種 意義上說(shuō)，它是如何“工作的”）需要了解多 個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)性和反饋。此外，地球是一個(gè)更 廣泛的系統(tǒng)太陽(yáng)系的一部分，太陽(yáng)系 本身是宇宙中眾多星系之一的一小部分。人類(lèi)活動(dòng)與環(huán)境11.1 自然資源 11.2 自然災(zāi)害 11.3 人類(lèi)活 動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響工程設(shè)計(jì)與物化工程需要定義和界定工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)工程是設(shè)計(jì)方案物化的結(jié)果活物質(zhì) 科學(xué)技 術(shù)、 工 程 與 社會(huì)技術(shù)與工程創(chuàng)造了人造物,技術(shù)的核心是發(fā)明,工 程的核心是建

21、造技術(shù)與工程改變了人們的生產(chǎn)和生科學(xué)、技術(shù)、工程相互影響與促進(jìn)13個(gè)學(xué)科核心概念：物質(zhì)科學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)如何獲得科學(xué) 知識(shí)，以及如何發(fā)展科學(xué)解釋。學(xué) 生應(yīng)該學(xué)習(xí)如何利用科學(xué)，尤其是 通過(guò)工程設(shè)計(jì)，理解工程、技術(shù)和 科學(xué)應(yīng)用之間的區(qū)別和關(guān)系。方法：在課堂上使用工程實(shí)踐幫助 學(xué)生獲取和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，理解工 程實(shí)踐。設(shè)計(jì)是工程的核心實(shí)踐； 工程師不僅設(shè)計(jì)新技術(shù)，有時(shí)還制 造、操作、檢查和維護(hù)新技術(shù)。從 學(xué)習(xí)角度來(lái)看，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的最 大潛力在于設(shè)計(jì)的迭代周期。意義：科學(xué)教育如果主要關(guān)注科學(xué) 活動(dòng)的具體成果，即科學(xué)事實(shí)，而 不了解這些事實(shí)是如何建立的，或 者忽視科學(xué)在世界上的許多重要應(yīng) 用，都是對(duì)

22、科學(xué)的歪曲，并將工程 的重要性邊緣化。物質(zhì)與能量系統(tǒng)與模型五、4個(gè)跨學(xué)科概念CROSSCUTTING CONCEPTS結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定與變化跨學(xué)科概念跨越學(xué)科界線的概念，選擇這些橫切概念是因?yàn)樗鼈冇兄谠诳茖W(xué)和 工程中為學(xué)生提供一個(gè)框架，將不同學(xué)科的知識(shí)連接成一個(gè)連貫的、 基于科學(xué)的世界觀?？鐚W(xué)科概念是理解科學(xué)和工程的基礎(chǔ)，但學(xué)生通常在沒(méi)有任何明確教 學(xué)支持的情況下構(gòu)建此類(lèi)知識(shí)。因此，將它們作為框架的第二維度加 以強(qiáng)調(diào)，目的是提升它們?cè)谥贫?biāo)準(zhǔn)、課程、教學(xué)和評(píng)估中的作用?？鐚W(xué)科概念跨學(xué)科和年級(jí)。明確提及這些概念，以及它們?cè)诙鄠€(gè)學(xué)科 背景下的出現(xiàn)，可以幫助學(xué)生對(duì)科學(xué)和工程有一個(gè)累積的、連貫的、 可

23、用的理解。在科學(xué)方面，學(xué)生在任何特定年級(jí)處理這些概念和相關(guān)主題的能力， 取決于他們之前的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)。基于跨學(xué)科概念學(xué)習(xí)和教學(xué)的研究有 限，因此需要進(jìn)一步實(shí)證研究?？鐚W(xué)科概念5.物質(zhì)和能量：流動(dòng)、循環(huán)和守恒。追 蹤能量和物質(zhì)流入、流出和在系統(tǒng)內(nèi) 的流動(dòng)，有助于了解系統(tǒng)的可能性和 局限性。子結(jié)構(gòu)決定了其許多特性和功能。7.穩(wěn)定與變革。對(duì)于自然系統(tǒng)和人工系 統(tǒng)來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性條件和系統(tǒng)變化率或 進(jìn)化率的決定因素都是研究的關(guān)鍵要 素。1.模式。觀察到的形式和事件模式，指導(dǎo)組 織和分類(lèi)，并引發(fā)相關(guān)性和影響因素分析。2.因果：機(jī)制和解釋。事件有其原因，有時(shí)是簡(jiǎn)單的，有時(shí)是多方面的。科學(xué)的一項(xiàng)主要活動(dòng)是調(diào)查和解

24、釋因果關(guān)系及其調(diào)節(jié)機(jī)制， 6.結(jié)構(gòu)和功能。物體或生物的形狀及其在給定環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，并用于在新的環(huán)境 中預(yù)測(cè)和解釋事件。3.規(guī)模、比例和數(shù)量。在考慮現(xiàn)象時(shí)，關(guān)鍵 是要認(rèn)識(shí)到在大小、時(shí)間和能量的不同度量 中的相關(guān)因素，并認(rèn)識(shí)到規(guī)模、比例或數(shù)量 的變化如何影響系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或性能。4.系統(tǒng)和系統(tǒng)模型。定義研究中的系統(tǒng)，明 確其邊界，明確該系統(tǒng)的模型，為理解和測(cè) 試適用于整個(gè)科學(xué)和工程思想提供工具。對(duì)策與方案？六、10個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題1.科學(xué)老師怎么教2.科學(xué)教材怎么用3.科學(xué)課堂怎么學(xué)4.科學(xué)教學(xué)質(zhì)量怎么評(píng)價(jià)5.不同學(xué)段的科學(xué)教育如何銜接6.科學(xué)課與其他課程是什么關(guān)系7.科學(xué)課與STEM、PBL是什么關(guān)系8

25、.科學(xué)課與校外科普活動(dòng)是什么關(guān)系9.學(xué)生如何成為探究實(shí)踐的主體10.科學(xué)素養(yǎng)如何落地認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)科學(xué)是舶來(lái)品，發(fā)源于古希臘?？茖W(xué)是在與宗教和神學(xué)的戰(zhàn)斗中逐漸勝出，傳遍歐洲。1930年，以發(fā)現(xiàn)冥王星為標(biāo)志，世界科學(xué)中心逐漸從歐洲轉(zhuǎn)移到美國(guó)1919年的五四運(yùn)動(dòng)，科學(xué)賽先生進(jìn)入中國(guó)。文化入侵：傳教士利瑪竇徐光啟屠呦呦，結(jié)論：科學(xué)有用軍事入侵：鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)八國(guó)聯(lián)軍抗日戰(zhàn)爭(zhēng)兩彈一星，結(jié)論： 科學(xué)救國(guó)什么是科學(xué)古代傳統(tǒng)文化與科學(xué)是不兼容的，有時(shí)候是矛盾沖突的古代傳統(tǒng)文化一方面重視個(gè)人修煉，逐漸走向虛無(wú)縹緲的玄學(xué)；另 一方面重視以實(shí)用主義為導(dǎo)向的技術(shù)發(fā)明。中國(guó)缺少科學(xué)的文化基礎(chǔ)，批判、質(zhì)疑、求證、獨(dú)立思考賽先

26、生進(jìn)入中國(guó)一百年，我們才開(kāi)始全民學(xué)科學(xué) 已經(jīng)晚了，但還不遲什么是科學(xué)科學(xué)是以興趣為導(dǎo)向，以探索未知為目的的創(chuàng)造性活動(dòng)?？茖W(xué)的本質(zhì)是求真，在認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程中逐漸逼近真理，但可能永 遠(yuǎn)無(wú)法抵達(dá)真理?？茖W(xué)的關(guān)鍵是證據(jù)，科學(xué)上不應(yīng)該有權(quán)威，也不可能有權(quán)威，權(quán)威 是阻礙科學(xué)創(chuàng)新的?？茖W(xué)不等于正確科學(xué)是可以被推翻的真理為什么要學(xué)科學(xué)科學(xué)是理性的，科學(xué)對(duì)人生發(fā)展的作用：理性思考人生，提升個(gè)人 價(jià)值科學(xué)是需要證據(jù)的，科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用：減少偽科學(xué)、反人類(lèi) 活動(dòng)，社會(huì)秩序平和科學(xué)是批判的，科學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)：不斷否定，追求進(jìn)步，促 進(jìn)經(jīng)濟(jì)、文化、科技、教育等各領(lǐng)域持續(xù)改善和提升科學(xué)是探索性的，科學(xué)對(duì)人類(lèi)未來(lái)

27、的價(jià)值：探索未知領(lǐng)域和未知世 界，擴(kuò)充認(rèn)知邊界，促進(jìn)能力提升，延續(xù)人類(lèi)未來(lái)只有懂得足夠多，才能認(rèn)識(shí)到自己的無(wú)知；只有站得足夠高，才能知道什么是重要的； 只有看得足夠遠(yuǎn)，才能體會(huì)到人類(lèi)的渺小?？茖W(xué)教育的目標(biāo)經(jīng)濟(jì)：投資增加，GDP增長(zhǎng)。但一定階段后，導(dǎo)致瓶頸、滯漲，科研：經(jīng)費(fèi)投入增加，科研產(chǎn)出增加。一定階段后增長(zhǎng)效應(yīng)減弱必須厚植基礎(chǔ)，培育創(chuàng)新土壤，才有枝繁葉茂。何謂創(chuàng)新：與眾不同全民（決策者、企業(yè)家、父母、中小學(xué)教師）：熱愛(ài)科學(xué)，把科學(xué)融入生 活方式（飲食起居、電視、博物館）。為什么要學(xué)科學(xué)科學(xué)的興趣隨著年齡逐漸遞減，特別需要從小培養(yǎng)對(duì)科 學(xué)的興趣科學(xué)是反直覺(jué)的，因此需要從小啟蒙，反復(fù)訓(xùn)練，形成

28、科學(xué)思維和科學(xué)方法不要覺(jué)得中國(guó)現(xiàn)在的科技發(fā)展還不錯(cuò)，就覺(jué)得我們的科學(xué)教育還不錯(cuò)。中國(guó)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)庫(kù)的貢獻(xiàn)還很小，我們 是在西方構(gòu)建的科學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。為什么要學(xué)科學(xué)科學(xué)教育的現(xiàn)狀懂教育的不懂科學(xué)，懂科學(xué)的不懂教育學(xué)校老師：懂教育，但不懂科學(xué)，不會(huì)上科學(xué)課科普隊(duì)伍：懂點(diǎn)科學(xué)，但進(jìn)不了校園中小學(xué)生：不好玩，不用考試，不重視科學(xué)課科研隊(duì)伍：懂科學(xué)，但不懂教育10種核心思維能力科學(xué)進(jìn)校園教育科普科研科學(xué)教育不僅是為了培 養(yǎng)未來(lái)科學(xué)家和工程師，更是奠定科技創(chuàng)新的 大眾基礎(chǔ)科學(xué)教育的現(xiàn)狀科 學(xué)語(yǔ) 文數(shù) 學(xué)中國(guó)的科學(xué)素養(yǎng)還很低科學(xué)課應(yīng)該成為與語(yǔ)文、數(shù)學(xué)并列的主課科學(xué)教育太重要了，應(yīng)該成為與數(shù)學(xué)和語(yǔ)文并

29、列的主課2017年，中小學(xué)首次全面開(kāi)設(shè)科學(xué)課，科學(xué)教育的春天來(lái)了現(xiàn)代教育的短板知識(shí)教育情感教育健康教育規(guī)則教育安全教育科學(xué)教育由于學(xué)?？茖W(xué)教育的長(zhǎng)期落后，導(dǎo)致現(xiàn)在社會(huì)化科普來(lái)補(bǔ)課健康與幸福：情感教育、健康教育、安全教育、規(guī)則教育如何應(yīng)對(duì)沖突，如何團(tuán)隊(duì)合作如何鍛煉身體，如何平衡膳食如何避免危險(xiǎn)，如何保證安全科學(xué)教材現(xiàn)狀現(xiàn)狀：知識(shí)碎片化，缺少體系和邏輯聯(lián)系，忽視科學(xué)方法的訓(xùn)練和科學(xué)精神的培養(yǎng)原因：缺少懂教育、懂科學(xué)的科學(xué)教育家?？茖W(xué)教育家，首先應(yīng)該是科學(xué)家。中國(guó)需要既懂科學(xué)、又懂教育的科學(xué)教育家科學(xué)教育怎么做教師教材 o校外機(jī)構(gòu) o社會(huì)資源科學(xué)家參與科學(xué)教育的作用科學(xué)課教的是科學(xué)，科學(xué)家不能缺位，

30、不該缺位感謝教科社把科學(xué)家團(tuán)隊(duì)引 入科學(xué)教材編寫(xiě)，與教研團(tuán) 隊(duì)聯(lián)合工作，特別感謝郁波 主編的開(kāi)放和包容科學(xué)家的參與科學(xué)家：霍金，影響力遍布全球，持續(xù)數(shù)十年，微博一天吸粉300萬(wàn)；卡爾薩根（宇宙）：幾十種語(yǔ)言，十億人收看；我們還沒(méi)有涌現(xiàn) 這樣的科學(xué)家科幻片：星際穿越、火星救援，一周票房5500萬(wàn)美元，風(fēng)靡全球； 我們還沒(méi)有這樣的科幻片科普節(jié)目：Discoversy探索頻道，國(guó)家地理，科普脫口秀?？破兆髌罚簳r(shí)間簡(jiǎn)史，五千萬(wàn)冊(cè)；暗淡藍(lán)點(diǎn)；科學(xué)課教什么2016年5月30日，習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)、兩院院士大會(huì)、中國(guó)科協(xié)的第九次全國(guó)代表大會(huì)科技三會(huì)上強(qiáng)調(diào)：科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，

31、要把科學(xué)普及放在與 科技創(chuàng)新同等重要的位置，普及科學(xué)知識(shí)、弘揚(yáng)科學(xué)精神、傳播科 學(xué)思想、倡導(dǎo)科學(xué)方法，在全社會(huì)推動(dòng)形成講科學(xué)、愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的良好氛圍，使蘊(yùn)藏在億萬(wàn)人民 中間的創(chuàng)新智慧充分釋放、創(chuàng)新力量充分涌流?？茖W(xué)教育的內(nèi)涵普及科學(xué)知識(shí)弘揚(yáng)科學(xué)精神傳播科學(xué)思想倡導(dǎo)科學(xué)方法科學(xué)教育的目的講科學(xué)愛(ài)科學(xué)學(xué)科學(xué)用科學(xué)科學(xué)是人的基本素養(yǎng)，文學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)，都屬于基本素養(yǎng)像科學(xué)家一樣思考提出問(wèn)題，但問(wèn)題哪里來(lái)：來(lái)自生活和觀察 o總結(jié)資料，如何收集信息：文獻(xiàn)資料的歸納總結(jié) o作出假設(shè)：基于已有知識(shí)的合理假設(shè) o開(kāi)展實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證假設(shè)的充分性觀察和記錄結(jié)果：測(cè)量、重復(fù)、分析、比較分享結(jié)果：同行評(píng)價(jià)，接受

32、質(zhì)疑法無(wú)定法，創(chuàng)新沒(méi)有固定的路徑可循像科學(xué)家一樣工作o野外考察，實(shí)地采樣：觀察、記錄、描述實(shí)驗(yàn)室分析：樣品前處理，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，操作流程結(jié)果分析：數(shù)據(jù)、圖片、表格成果展示：發(fā)表論文、海報(bào)、學(xué)術(shù)報(bào)告理論研究也可以直 接從理論到理論科研工作的一些特點(diǎn)安全注意事項(xiàng) o小組分工與合作 o確定計(jì)劃節(jié)點(diǎn) o制定研究方案參考文獻(xiàn)的歸納總結(jié)，讀書(shū)報(bào)告，撰寫(xiě)綜述學(xué)術(shù)研討與交流：注重結(jié)果的表達(dá)匿名評(píng)審科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，?xì) 節(jié)訓(xùn)練的目的是傳 遞科學(xué)精神，與科 學(xué)方法、科學(xué)知識(shí) 同樣重要科學(xué)與知識(shí)的關(guān)系科學(xué)課不是知識(shí)點(diǎn)的羅列，不要讓學(xué)生記憶大量知識(shí)點(diǎn)，不然就會(huì)陷入科學(xué)知識(shí)的汪洋 大海?？蒲惺且詥?wèn)題為導(dǎo)向，主動(dòng)尋找、發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用

33、知識(shí)，目的性更強(qiáng)。各學(xué)科知識(shí)不是孤立的，而是相互聯(lián)系的，知識(shí)是系統(tǒng)性的。信息是碎片化的，不完整的，沒(méi)有驗(yàn)證的，要經(jīng)過(guò)梳理總結(jié)知識(shí)?？茖W(xué)教育的目的，不是培養(yǎng)科學(xué)家，而是像科學(xué)家一樣思考科學(xué)課與前沿科技的關(guān)系科技史：科學(xué)的傳承、提高、演化科學(xué)哲學(xué)：方法論、邏輯、推理、演繹科學(xué)老師要成為科學(xué)發(fā)燒友科學(xué)老師要多學(xué)科技史和科學(xué)哲學(xué)科學(xué)老師要建立與科學(xué)家之間的緊密聯(lián)系科學(xué)教育的目標(biāo)定位未來(lái)人才培養(yǎng)領(lǐng)導(dǎo)力培養(yǎng)：提升中國(guó)在世界上的影響力和領(lǐng)導(dǎo)力，迫切需要熟悉國(guó)際規(guī)則，參與國(guó)際談 判，爭(zhēng)取中國(guó)利益的未來(lái)人才跨界能力培養(yǎng)：推動(dòng)不同領(lǐng)域的跨界合作與創(chuàng)新，迫切需要熟悉兩個(gè)以上的行業(yè)，能夠組 織跨界合作和對(duì)話的人，科學(xué)

34、思維訓(xùn)練：理性、客觀、注重邏輯，與科學(xué)家對(duì)話的科學(xué)作家、科學(xué)編輯數(shù)據(jù)顯示，中小學(xué)參加過(guò)天文、太空活動(dòng)的學(xué)生今后更可能選擇科技職業(yè)，且始終關(guān)注科學(xué)發(fā)現(xiàn)（NRC，1991）。吸引未來(lái)一代的科學(xué)家和工程師天文、太空的興趣不分年齡（從1.5-100歲）、不分學(xué)歷（從文盲到頂尖 科學(xué)家）、不分職位（從平民到國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人）對(duì)天文、太空的興趣是天生的科學(xué)改造三觀好奇是人類(lèi)的天性，探索未知世界、了解自身所處的環(huán)境，是源于人類(lèi) 對(duì)自身命運(yùn)的擔(dān)憂和對(duì)外部世界的向往仰望星空，超脫浮躁的日常生活，凈化人的心靈，深刻認(rèn)識(shí)自身和人類(lèi) 的命運(yùn)，將顯著影響和改造人類(lèi)世界觀地球，人類(lèi)唯一的家園科學(xué)對(duì)人的作用：客觀認(rèn)識(shí)自我，客觀認(rèn)

35、識(shí)世界地球在宇宙中的真實(shí)處境人類(lèi)在地球上的最終命運(yùn)太陽(yáng)系全家?？茖W(xué)教育重在傳播科學(xué)文化和科學(xué)精神科學(xué)是有趣的：重在啟發(fā)和引導(dǎo)世界上只有兩樣?xùn)|西值得我們深深敬畏與震撼一個(gè)是我們頭頂?shù)臓N爛星空另一個(gè)是我們內(nèi)心的崇高道德準(zhǔn)則康德科學(xué)教育是一門(mén)學(xué)科要有專(zhuān)門(mén)的、系統(tǒng)的、深入的研究每門(mén)學(xué)科的受眾需求是什么？如何建立科學(xué)家參與科學(xué)教育的機(jī)制熱情？ 如何為科學(xué)課提供資源保障？科學(xué)教師的培訓(xùn)？做好科學(xué)教育的建議：像做科研一樣研究科學(xué)教育微博火星叔叔鄭永春“我有一個(gè)夢(mèng)想，希望孩子們的書(shū)桌旁和中小學(xué)教室 里，掛上一張?zhí)盏貓D，讓他們立足中國(guó)、放眼世界、胸懷宇宙。我相信，從小看著太空地圖長(zhǎng)大的孩子，一定會(huì)比其他的孩子擁有更加遠(yuǎn)大的理想，更強(qiáng)的 人類(lèi)責(zé)任感。 ”體會(huì)與感受l 膽子要大，要自信l 要多學(xué)習(xí)，要謙虛l 要寫(xiě)，要多寫(xiě)l 要講，要多講l 要給人看，給更多人看l 要借助外界推力，督促自己寫(xiě)和講個(gè)人的命運(yùn)，取決于我們對(duì)自己的認(rèn)識(shí)。 人類(lèi)的命運(yùn)，取決于我們對(duì)自然的理解?；谡n程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）的教學(xué)建議課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，教師在實(shí)施教學(xué)的過(guò)程中，應(yīng)該把握學(xué)科特點(diǎn)，以素養(yǎng)為導(dǎo)向，改變傳統(tǒng)的以知識(shí)導(dǎo)向?yàn)槟繕?biāo)的教學(xué)方法。（一）開(kāi)展素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)首先，教師要確定指向素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)的確定非常關(guān)鍵