2024版科學新教材培訓：通過研討促進科學觀念誕生

2024版科學新教材培訓：通過研討促進科學觀念誕生“研討”作為2024年教科版科學教材內容的四大板塊之一，是對證據進行思維加工并用言語顯性化，進而形成科學觀念的科學實踐過程。新教材進一步強化“研討”在科學學習中的樞紐作用，對教材中原有的研討問題進行修訂完善：一是依據科學爭辯的內涵設計研討的類型；二是回應教材中的探索活動，理順研討問題之間的邏輯；三是尊重兒童認知規(guī)律，研討問題設計凸顯年級進階。將研討作為一種科學實踐融入科學學習，教師要創(chuàng)設民主平等的課堂氛圍、尊重研討結果的開放性、重視研討的有效組織。2024年教科版科學教材（以下簡稱“新教材”）以大單元和四大板塊的教材組織形式呈現。四大板塊，即聚焦、探索、研討和拓展?！熬劢埂敝冈谡鎸嵡榫持芯劢箚栴}；“探索”指針對問題開展探索實踐；“研討”指以語言為載體表現思考過程并予以發(fā)表、交流，接受科學共同體的反復考察，建立證據和觀點的聯系，將觀點發(fā)展為科學觀念；“拓展”指將科學觀念應用遷移到新情境中，以評價學習或延伸繼續(xù)研究的內容。其中，“研討”板塊聯結其他三大板塊，在貫通“問題聚焦”“探索實踐”“形成并應用遷移科學觀念”中起樞紐作用，能促進科學觀念的誕生，發(fā)展學生的科學思維。本研究對新教材“研討”板塊的內涵、設置意圖、問題設計進行解讀并提出教學建議。一、研討的內涵解析（一）研討是一種認知過程研討的目的是通過集思廣益，對某個問題或主題進行深入分析和理解，從而達到對知識的獲取和應用，這本身就是一種認知活動。在這一認知活動中，研討者需要調用思維的敏捷性、深刻性、整體性和創(chuàng)造性，從多個角度和層面去理解和分析問題。因此，研討既是一種認知過程，也是一種認知方法。在科學學習中，研討是學習者調取信息、辨析證據、產生聯結的認知過程，其最終目的是促進學習者形成科學觀念，即產生新的推理或判斷。（二）研討是一種科學文化

從科學本質來說，研討活動代表了一種科學文化?？茖W進步的動力并不是事實的堆砌，而是爭論與辯論。[1]研討是科學家開展科學研究的重要環(huán)節(jié)，他們會通過研討評價證據、分享推理，甚至提出下一步的研究問題。科學理論的誕生和發(fā)展都是在基于實驗結果的成果分享、同行質疑辯論中達成的。研究團隊發(fā)表成果后，為應對他人的質疑，通常需要開展更為深入的研究，在回應質疑的同時完善之前的結論與觀點?？茖W學習也應傳承這種科學文化，當學生進行研討時，實際上是在進行辯論和推理，即在辯論中通過嚴密、連貫的推理來維護自己的發(fā)現和結論，或者改變已有觀點或概念。（三）研討是一種科學實踐

國際科學教育以“實踐”代替“探究”來重啟科學教育改革。改用“實踐”一詞，是為了更好地表達“探究”的本意，即作為認知、社會和行為的多維度實踐活動。這一理念轉向在教學實踐上的反映是，強調科學爭辯與推理活動，并將其置于科學實踐過程的核心位置。[2]對應美國《K-12科學教育框架：實踐、跨學科概念與核心概念》提出的八項科學實踐[3]，“研討”板塊屬于“基于證據的研討與爭辯”，是科學作為一種社會性活動的特質在課堂中得以充分施展的表現。將研討作為一種科學實踐融入科學學習，使學生在課堂探究學習中除了“動手”“動筆”“動腦”，還要“動嘴”，有助于讓學生經歷如同科學家理論創(chuàng)新一般的認知過程，從而促使學生學會“像科學家那樣思考”。綜上所述，基于研討的科學學習，就是通過對現象和數據的爭辯，促使學生協(xié)調證據和觀點之間的邏輯，從而得出“有根據的斷言”的過程。換句話說，研討的過程就是對證據進行思維加工并用言語顯性化，進而形成科學觀念的過程（圖1）。

二、“研討”板塊的設置意圖與功能基于研討在促進學生科學素養(yǎng)發(fā)展中的功能，教科版科學教材設置“研討”板塊，以發(fā)揮科學爭辯在科學探究中的實踐功能，發(fā)展學生科學思維，促進其科學觀念的形成。當前，關于課堂上的研討，教師普遍已經開始關注讓學生經歷交流、梳理信息的過程，但是很多教師對科學本質有認識偏差，對研討的科學實踐功能缺乏正確的認知，導致教學實踐中普遍存在弱化研討和研討不到位、不深入的現象。具體表現在：研討多是讓學生匯報交流自己觀察到的現象（或數據），而較少讓學生對證據進行有效性評價；研討多是證實而較少證偽，即直接從現象快速導向既定的結論，時常忽略讓學生對假設、實驗、數據（事實）與結論之間的邏輯關系進行思考與表述；研討多是教師主導，學生參與研討的機會不均等，研討成了少數學生的展示舞臺；等等。針對上述現象，教材編寫團隊認為有必要進一步強化“研討”在科學學習中的作用，并在新教材中對研討問題進行了修訂完善。（一）“研討”板塊在四大板塊中的作用科學研究的一般過程，即“提出問題—

研究設計—收集數據—分析數據—同行研討論證—得出結論”。新教材力求通過聚焦、探索、研討和拓展這四大板塊內容，使真實的科學實踐過程教學化，以期讓師生在課堂中開展科學實踐活動。但將學習過程分為四個板塊也容易造成各學習環(huán)節(jié)的割裂，因此在教學實踐中，需要一個樞紐將“問題”“實驗現象（或數據）”以及“結論（或觀念）”聯結為具有關聯性、連續(xù)性的整體。“研討”板塊在四大板塊中起的就是這樣一個樞紐的作用：研討是探究實踐的必要環(huán)節(jié)，是科學思維的顯性化表現，是結論科學性的保障，最終促進學生形成科學觀念。（二）教材研討問題的解讀與分析

教材編寫團隊在新教材的編寫過程中，遵循《義務教育科學課程標準（2022年版）》中關于科學觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任四大核心素養(yǎng)的學段目標，圍繞問題類型、問題之間的邏輯關系及不同年級問題的進階水平等方面，對研討問題進行了修訂完善。

1.依據科學爭辯的內涵設計研討的類型

科學爭辯是從真實世界的現象或實驗出發(fā)，獲得數據后的討論和爭辯，以及成果發(fā)布后的相互評論、質疑和辯論。研討的結果，可能是大家達成共識，也可能是需要對結論做進一步研究以及再研討。據此，新教材在“研討”板塊設計了五種類型的研討問題，每一類研討問題的功能、操作要點和示例具體如表1所示。2.回應教材中的探索活動，理順研討問題之間的邏輯新教材強調研討問題要回應教材中的探索活動，并理順研討問題之間的邏輯。一般而言，可以引導學生從對探索活動的證據和解釋的研討，逐漸過渡到對解釋的論證，然后拓展到更深層次的對概念、跨學科概念的討論。例如，三年級“辨別方向”單元第5課“制作小磁針”的研討問題分別為：（1）磁鐵的磁性強弱與磁針的磁性強弱有什么關系？（2）摩擦次數和方向與磁針的磁性強弱有什么關系？（3）磁化后的針頭和針尾分別是哪一極？可以怎樣判斷？其中，前兩問分別對應前面課文中的兩個探索活動，引導學生整理、識別實驗中的數據，通過論證建立解釋；第三問則是關聯第4課“磁鐵的兩極”和后面設計制作指南針的課文內容，引導學生應用已有知識解決新問題，并為后續(xù)問題解決打下技術基礎。另如，五年級下冊“生物與環(huán)境”單元第4課“蚯蚓的選擇”的研討問題分別為：（1）蚯蚓生活在什么樣的環(huán)境中？我們的研究支持我們的推測嗎？（2）蚯蚓的身體結構與其生活環(huán)境有怎樣的關系？（3）不同棲息地里的動物怎樣適應其生活環(huán)境？其中，第一問引導學生開展對蚯蚓生活環(huán)境進行對比實驗研究的探索活動，并對證據有效性進行評估、爭辯，從而建立解釋；后兩問引導學生從對蚯蚓的探索拓展到對更多生物的探索，指向跨學科概念“結構和功能”，最終目的是幫助學生形成“動物身體結構與其生活環(huán)境相適應”的科學觀念。3.尊重兒童認知規(guī)律，研討問題設計凸顯年級進階兒童對概念的學習和認識遵循由表及里、由淺入深、由具體到抽象、由分散到綜合的發(fā)展軌跡，思維水平的發(fā)展亦如此。因此，新教材在設計研討問題時，注重凸顯科學觀念和科學思維的年級進階。一是問題的表述與答案指向由淺入深。低年級每篇課文的問題基本不超過兩個，問題語言表述簡單明了，答案指向相對淺顯；到了中高年級，問題數量有所增加，語言表述逐漸趨向理性，答案指向也更開放、更有深度。以物質科學主題部分單元研討問題為例，具體見表2。二是問題指向的實踐和思維水平由表及里。低年級的問題會顯性化地指向觀察、描述等實踐方式；中年級開始逐漸出現實驗、推測、解釋等；高年級則逐漸移除顯性的實踐指向，走向更深入的論證。具體示例見表3。

三是問題的邏輯推進從簡單到復雜。新教材重視研討問題的邏輯推進，體現從簡單到復雜的年級變化。低年級問題的邏輯主要是回應探索活動，依據現象建立觀點，多體現歸納思維；中年級問題之間的邏輯逐漸體現從現象梳理到證據分析；高年級則體現更復雜的分析、綜合、概括、推理（歸納和演繹邏輯）。以生命科學主題研討問題邏輯推進的年級進階為例，具體見表4。三、關于“研討”板塊的教學建議（一）創(chuàng)設民主平等的學習環(huán)境充滿關愛、尊重且積極向上的課堂氛圍是學習的先決條件之一。研討作為集體論證的過程，需要學生先進行個體內在的論證，再進行個體間的論證，這就要求師生之間以及同伴之間存在高水平的信任，使學生感受到他們的思考與表達受到了尊重。教師可以嘗試以下方法來創(chuàng)設民主平等的學習環(huán)境。一是制定課堂評價準則。如提出“每個人都是獨一無二的！每個人的思考都是珍貴的！每個人的觀點都是值得尊重的！”等，鼓勵學生暢所欲言。二是組建學習共同體。如根據前概念、所持觀點對學生進行分組，將觀點相同的學生分在一起；將記錄集體學習成果的班級記錄單張貼在科學教室里，營造集體學習氛圍。學生在學習共同體中會更有安全感與歸屬感。三是約定課堂發(fā)言規(guī)則。如要求每一位學生先在小組中發(fā)表觀點，然后各成員輪流代表小組面向班集體發(fā)言。教師可以通過一些游戲盤活發(fā)言氣氛，若有學生因特殊原因不愿參與團隊發(fā)言，教師要尊重他們并給予鼓勵和指導。在安全放松的氛圍里，學生無論是承認錯誤或是失敗，同伴對此都不會有太大的反應，這能促使學生敢表達、真表達。四是提供語言表達支架。教師可根據學生的年級水平，在相應的科學教室張貼研討交流的語言支架。例如，“我贊同……，我補充……，我反對……，因為……”“我認為……，我的依據是……”“我預測，因為……，如果……就……”等，幫助學生逐漸形成科學研討的表達習慣。（二）尊重研討結果的開放性研討的目的是促進學生科學觀念的誕生而非必定是確定的結論。因此，研討的結果既可以是達成共識的結論，也可以是開放性的共識，還可以是基于現有信息的不同推理或新問題。例如，五年級“蚯蚓的選擇”一課，在圍繞“蚯蚓生活在什么樣的環(huán)境中？我們的研究支持我們的推測嗎？”問題展開研討的過程中，有些學生提出“不同小組的實驗現象有差異，還需進一步實驗驗證”的質疑，有些學生提出“我們實驗的只是一種蚯蚓，還需要選擇多種蚯蚓進行實驗”的建議，等等。實際上，對研討結果不確定性的寬容度越大，越能提升學生科學思維的嚴密性。又如，六年級“多種多樣的動物”一課，教師設計了“母貓的子代小貓將來也會有自己的子代”的情境，組織學生研討“推測小貓的子代可能具有哪些特征”。在研討中，學生對小貓子代的特征做出自己的推測，并不斷引用本節(jié)課所學的遺傳和變異概念來支持自己的觀點或反駁他人的觀點。整個研討過程看似沒有找到一個確切的答案，但學生的思維在不斷發(fā)展，科學觀念在不斷誕生。（三）重視研討的有效組織研討作為課堂學習的重要組成部分，與科學家之間的研討爭辯是有區(qū)別的。為促進學生在“論”中推理、在“證”中建構，教師在精心設計研討問題的基礎上，還要重視研討的有效組織。一是建設研討共同體?；谡n堂學習時間的限制，通常只有部分學生能有機會以語言表達觀點，為防止其他學生成為“看客”，研討必須賦予課堂中的所有成員（包括教師）以“角色”——傾聽者和發(fā)言者，且展開交互。在小組和集體研討中，作為傾聽者，首先要接受（聽懂）他人的觀點，再和自己的原有認知產生關聯，然后協(xié)調經驗、證據及推理，并明確自己的立場；作為發(fā)言者，要學會闡述自己的觀點或表明立場，并參與爭辯，基于證據或者推理來解釋，促成觀點和證據的協(xié)調。[4]而教師，在學生小組研討時以服務者的身份組織他們展開討論，并提供表單以幫助學生呈現證據和觀點；在集體研討時可參與研討，適時給予學生點撥和追問。這樣，在研討中傾聽者與發(fā)言者的互動形成一個彈性學習環(huán)（圖2），最終促進學生形成科學觀念。

二是呈現“每一位”觀點。這有助于擴大學生研討的參與面，使每一位學生感受到被重視、被肯定，從而增強參與研討的信心。比如，在鼓勵學生通過小組研討達成共識的同時，尊重學生的個人意見，以藍色磁貼展示小組共識，以紅色磁貼展示小組大部分人認同但還是有個人不同意見的結論。另如，在學生展示小組探索成果后，其他學生以帶有自己學號的貼紙對同學的成果做出評價。這樣，在后續(xù)研討中學生就需要為他做出的評價闡述理由和依據。三是豐富互動形式?？茖W家之間的研討有研討會、沙龍活動、信件往來甚至公開發(fā)表等形式。同樣的，教師也可以豐富課堂學習中的研討互動形式。例如，以“科學發(fā)布會”的形式開展“答記者問”，以“同行辯論”的形式對相同的話題展開不同觀點的辯論，以“畫廊漫步”的形式允許學生在教室中行走，觀看其他小組的探索成果，進行互動交流，等等。在四大板塊中，“研討”作為被安排在“探索”板塊之后的一個內容，有些教師可能會誤認為研討只能在探索環(huán)節(jié)之后開展，實則不然。研討可以在探索活動之后開展，也可以貫穿探究活動全過程：在聚焦環(huán)節(jié)，教師可組織學生從情境出發(fā)，通過研討聚焦需要探究的科學問題或工程任務；在探索環(huán)節(jié)，教師也應重視探索活動前推理過程的研討，因為學習者如果有機會梳理、表達自己的原有觀點，帶著自己的觀點進入“探索”，那么他們在探究實踐活動中會更容易由關注“我在做什么”發(fā)展到“我要關注什么信息”，收集能“證明”或“反駁