科学科课程的教与学

——英国基础教育课程研究(之三)

一、关于科学科课程
    该学科将唤起和激发学生对我们周围世界的现象和事件的好奇,还能用知识满足学生的这种好奇。因为科学将直接的实践经验与丰富的思想紧密相联,它可以让学习者进入不同的水平。科学方法旨在通过实验证据,模型化开发和评价所应给予的科学解释。这是一种批判性和创造性思想的涌动。通过科学科的学习,学生会理解重要的科学思想如何导致了技术的变化--影响到工业、商业、医疗卫生,改善了人类的生活。学生将认识科学所具有的文化意义,了解其在世界范围内的发展轨迹。他们将学会提出并讨论影响其生活、影响社会的发展方向、影响世界之未来的以科学为基础的问题。

科学科是国家课程中的一门重要的基础学科,调整后的科学课程从2000年9月起实施。新的课程侧重的是学生科学素养的培养,全部教学活动围绕4个部分进行:科学探究、生命进程与生物、物质及其特性、物理过程。科学探究部分包括"调查技能"和新增加的"科学思想和证据",调查技能更强调多样化的证据收集方法,对生物的调查和分类,对物质产品的评价和对物理过程的探索,这一调整旨在鼓励学生将自己在课上或学校实验室进行的科学探索活动与科学在日常生活中的应用及其对社会的价值密切结合。生命过程与生物部分突出了环境保护和可持续发展问题。物质及其特性部分更加重视"物质变化"和"化学反应"。物理过程部分适当拓宽了广度和深度,如作为地球能源之源的太阳与矿物燃料之间的联系。

科学科教学要促进学生科学知识、技能、理解等方面的发展,全面提高学生的科学素养,同时还要通过科学科教学促进学生其它方面的发展。一是促进学生精神、道德、社会和文化方面的发展。如通过让学生感知他们生活于其间的自然、物质、物质世界,反思自己在其中的作用,探讨诸如生命的起源之类的问题,促进精神的发展;通过帮助学生认识到需要根据观察及证据而不是预见和偏见得出结论,通过对科学知识运用结果的讨论,包括认识到科学既能造福人类,也能给人类造成危害,促进道德的发展;通过帮助学生理解如何借助于实验证据形成观点、作出决定,如何根据对科学证据的不同诠释讨论社会问题,促进社会的发展;通过帮助学生认识科学发现、科学思想对人类思维、情感、创造、行为及生活方式的影响,认识文化差异对人们接受、运用、重视科学思想程度的影响,促进文化的发展。二是促进学生基本技能的发展。交流技能:如教学中采取各种形式的听、说、讨论,对问-答环节的响应,运用恰当的科学词汇,观察、描述和解释特征、事件、影响,做记录,通过阅读获取或抽取信息,概括,叙述原因或写报告,使用图、表、活动挂图或其它图形,呈现信息(如用活页、广告等)。总之,通过在各种情境中寻求、交换事实、观点、见解,促进交流技能的发展。数的应用技能:学生在许多教学活动中需要运用该方面的技能,如计数、测量(温度、长度、体积、质量、电流等),评估、预计价值,收集记录数据或结果,数字比较,用方程或化学方程式计算,计算(如百分比),呈现,说明或解释数字或结果。信息技术技能:教学中提供各种机会让学生运用和发展信息技术技能,如从数据库、光盘、互联网等第二资源寻找信息,进行数据登录(datalogging),开发空白表格程序(spreadsheets),储存信息,用各种形式表示数据,展示结果,呈现书面文本。与人合作技能:主要借助于以小组为单位进行的科学活动进行,如活动中彼此观点的共享,制定小组调查计划,遵循安全的工作方法(如食物的检测),合作进行微生物研究,从第二资源收集信息回答相关问题。改进学习技能:如反思自己的调查、探究、讨论计划,评价自己的学习,完善答案,检查学习进展情况,思考如何进改进成就。问题解决技能:教学中学生通过参与各种科学探究活动、寻求和运用不同的策略解答科学问题,发展问题解决技能,如分析、解释信息,综合、应用观点,探索、衡量见解或证据,建立联系(观点之间以及与相关的观点),筛选解决问题的最佳途径,配备合适的设施,选择并评价结果,回顾解决问题的历程。三是促进学生其它方面的发展。如通过参与科学探索过程,促进学生思维技能的发展;通过了解科学家的工作以及科学观点应用于技术产品和过程的方法,促进学生理财和经营技能的发展;通过对以科学为基础的工业和商业企业的研究以及与当地科学家、工程师、工厂的实际接触、联系,促进学生与工作相关的学习;通过培养学生具备以完善的科学、以与科技的应用相关的对价值和伦理的探求为依据作出决策的能力,发展学生对诸如多样性、相互依存性等重要概念的知识和理解,使学生获得可持续发展教育。

为切实提高科学科教学的整体水平,政府制定了全国性教学大纲,以此帮助、指导、促进教师的教学。教师在运用时,可根据不同的教学实际、学生水平予以调整,前提是遵循国家对全国性课程的法定要求,即3大原则:提出合适的学习要求;反映学生多样化的需求;帮助学生个人和学习小组克服可能存在的学习和评价障碍。为向学生提出合适的学习要求,以促进其达到尽可能高的学习水平,教师可能对整个教学大纲或部分教学单元作出调整,调整时需要考虑:是侧重还是扩大教学大纲的某些部分;是否给学生更多的时间学习大纲的相关内容,或是否为学生提供机会让他们进步得更快;是否要给某些学生机会温习不同课文中的知识、技能;学生的成就目标是否为科学教学提供了相关的结构,如果不是,譬如学生有明显的学习障碍、小组学习需要提供特定的条件,那么学校和教师就应以大纲为基础设计更为灵活的教学计划。

教师即使选择了教学大纲的某些学习单元,运用时也应考虑:是否需要斟情调整成就水平和学习目标;是否需要通过提高学习要求增加教学内容的挑战性;是否需要提供小的步骤,短期的、指导性的和重点更突出的任务和辅助结构,来帮助那些尚未能达到学习目标要求的学生得以胜任学习活动;是否需要根据对目标和活动的回顾来改变结果;是否需要因男女生学习特点的不同、因来自不同社会文化背景具有不同生活方式学生学习需求的差异而改变学习环境、学习资源和教学风格;是否需要重新设计教学活动,以为那些在交流、语言、文化基础等方面成绩不佳的学生提供更适当的帮助。
   总之,教学大纲是以纲要的形式设定的基本教学框架,为教师的教学提供了长期和中期的计划,为制定短期的教学计划提供了指南和建议。就大纲总体而言,可看作是一种长期计划,它把教学内容统整为具有内在一致性的、易于操作的教学单元。这些单元循序地分布于各学年,从而保证课程的连贯性、一体化和遵循学生学习的序。作为一种长期计划,教学大纲还兼顾科学与其它学科及方面的关系,如语文、数学、信息交流技术、社会和健康教育、公民,与开发学生的创造性和思维技能等。从某种意义上说,教学单元就是中期计划,它依据教学计划确定学习目标,设计有助于达成目标的活动,表明学生学习的结果,每个单元都有预计的教学时间。单元内各段的活动显然属于短期计划之列,需要以课时计划为补充,适应每一节课的需求。制定中、长期的计划,要求同行共同参与,以保证内在一致性和课程的一体化。短期计划则是各教师以中、长期计划为依托,兼顾学生的特点,独立制定。短期计划的好坏,直接影响到课程教学的成效和质量。

那么,教师应如何有效制定短期计划呢?一是要考虑衡量学生学习进步的水准:从运用自己的观察和见解描述、解释简单的现象,到运用科学概念、观点或模式解释更复杂的现象;从将科学看作是一种学习活动,到将视野拓宽到课堂之外,理解科学技术活动的本质和影响;从仅涉及到简单的科学思想的探究,到涉及到更加复杂的科学思想的探究;从不加批判地接受模式和理论,到明白新的证据可能会导致进一步的调整和修正;从运用简单的科学术语、绘画、图、表传达科学信息,到运用广泛的技术词汇、标准记号、符合、图表、计算表达大量的科学信息。二是要考虑教学的方式、方法:面向全班和小组的直接教学;为学生提供各种应用所学的机会,可独立、与人合作或借助于不同的帮助进行;为学生留出反思其学习的余地、空间。三是考虑教学的目的、策略:特定阶段的教学目的,与其它部分的关系,在整个学科中的地位、作用;学生取得进步的途径;应教授的重要的科学思想;如何最佳地排列这些思想;如何检测学生的进步;如何切实可行地组织教学和管理课堂;如何与其它学科建立联系。

下面列出一些能帮助教师思考的问题:

重要的科学思想

·大纲所列的内容蕴含着怎样的科学思想?

·各级达标水准中对这些科学思想提出了什么样的要求?

·怎样把这些思想有机地融入可操作的学习单元,使每个单元各有侧重,并能适应不同阶段的总体教学目标?

·哪一方面的思想有助于教师为学生提供进行特定方面科学探究的机会?

·能在科学探究与对各单元中有关生命进程和生物、物质及其特征、物理过程等内容的知识和理解方面建立平衡吗?

·通过什么样的活动为学生提供在各单元中学习重要科学思想的机会?

学生的进步

·当学生进入某一学习阶段时,教师了解学生已有的基础吗?

·哪些知识是建立在对其它知识牢固掌握基础上的?

·如何安排单元及其中的内容和观点,以便为后续学习奠定基础?

·为学生提供机会让他们温习和巩固所需掌握的、有时也存在一定困难的重要科学思想了吗?

·让学生在不同情境中或运用不同的活动来温习和巩固其所学了吗?

·如何为能力较强的学生或能力水平高于达标要求的学生提供更具挑战性的教学?

进步的检测和评估

·各单元的学习目标如何?

·设计的教学活动与特定的教学目标密切相关吗?

·如何测量每一单元中学生学习的进展情况?

·学习目标与所期待的学年末的学习成就相符吗?

教学的组织

·怎样在学年中最佳地分配各教学单元?

·各单元需配备怎样的学习资源?

·单元教学时间如何划分?

·一堂课应完成什么样的系列活动?

与其它学科的联系

·与其它学科的联系点在哪?

·如何为学生提供各种可能的机会,促进其语文、数学、信息交流技术等水平的提高?

二、科学科课程目标

(一)培养对重要科学思想的知识和理解

要使学生对自己的观察、体验产生好奇心,使用各种感官探索周围的世界;根据这些体验发展自己对重要科学观的理解,并将各种现象与切身的体验结合起来;研究再现他们不能直接体验的现象或事物的模式;理解种种现象,寻求恰当的解释,批判性地对待别人的见解和要求;了解一些为人们所熟知的科学的应用;思考科技发展对环境和其它方面造成的利弊,全面考虑不同观点的缘由;用各种形式开展调查活动,善于利用各种学习、参考资源,一分为二地评价自己的工作;及时与别人交流学习和研究的情况、有意义或有影响的发现;了解科学家们的工作,实验证据对支持科学观点的重要作用。

(二)理解科学过程,培养科学技能

学生要掌握并熟练运用问题调研时所需的实践技能;培养学生以证据和理解为基础,提出问题、分析问题、展开推理、得出结论和给予评价等方面的技能,并在科学探究的过程中加以运用;具备切实可行的数学能力,如计数、排序、测量、绘图、制表,依据真实的情境加以阐述;了解为什么数的知识、数学技能有益于、有助于自己的科学学习。

(三)掌握思维方法,善于发现和交流思想

学生应对科学持反思的、批判性的态度,乐于赋予现象以意义;通过对自己学习、研究情况的介绍,和运用各种形式的持续、系统的书面材料、报告,陈述自己的观点、见解,培养学生的语言技能;学会运用科学的语言、数学的语言,包括技术词汇和习语,并能借助于图、表交流思想;广泛阅览从诸如参考资料、光盘等资源获取的资料和信息。

(四)通过科学的学习,探索应有的价值和态度

学生要善于与人合作,倾听他人的见解,尊重别人及其劳动;尊重证据、尊重事实,批判性地评价与证据相符的或不相符的观点;养成重视、尊重环境、自然、生物体以及自己的健康和安全的态度。

三、科学科课程内容

(一)第一阶段

1、 科学探究

科学思想和证据

应该让学生明白,在回答问题的时候,要通过观察与测量来收集证据。

调查技能

计划:提出问题,并判断应该如何寻找答案;运用第一手经验和简单的信息源来回答问题;在决定做什么之前,想想可能会发生什么情况;知道试验和比较在什么时候是不恰当的。

获取和提出证据:遵循简要的指导,以免危及自己和他人;恰当地运用视觉、听觉、嗅觉、触觉及味觉来进行探索,观察和测量,并作记录;用多种方法交流发生了什么情况,包括运用集成电路计算机遥测技术。

思考证据与计算:进行简单的比较,了解简单的方式或联系;将发生了什么与他们所期望发生的情况进行比较;尝试对此作出解释;回顾所做的工作,并将此解释给他人。

2、生命进程与生物

生命进程:明白有生命的生物与从来没有生命的事物的区别;理解包括人类在内的一切动物都要运动、进食、生长、运用其感官及进行繁殖;将生命进程与能在当地环境中找到的动物和植物联系起来。

人类与其它动物:认识人类和其它动物的主要外部器官,并能进行比较;人类和其它动物需要食物和水来维持生命;锻炼和吃恰当种类与适宜份量的食物有助于人类保持健康;有关药品的作用;怎样细心对待动物;感官使人类和其它动物感知它们周围的世界。

绿色植物:植物生长需要光和水;开花植物的叶、花、茎、根等部分的名称;种籽会长成开花植物。

变异和分类:了解自己与其他人的区别与相似之处,并且细心对待他人;依据所观察到的区别与相似之处来对生物进行分类。

周围环境中的生物:找出当地环境中不同种类的植物和动物;明白当地环境与它对在此发现的动物和植物影响方式之间的区别与雷同;爱护环境。

3、物质及其特性

物质材料的分类:运用自己的感官来探求和了解物质之间的异同;依据简单的物质特性,将物体进行分类;认识普通的物质类型及其名称;知道多种材料的用途,以及怎样根据其简单的特性,来挑选材料以作特殊用途。

改变物质:明白怎样通过一些过程来改变用某些物质制成的物品的形状,包括压扁、弯曲、缠绕和伸展;对一些物质加热或冷却时发生的变化进行探索。

4、物理过程

电:了解使用电的一般电器;涉及电池、电线、灯泡及其它元件的简单电路;怎样使用开关来断开电路。

力与运动:明白熟悉事物的运动,并能进行描述;知道推和拉都是力的实例;明白当物体加速、减速或改变方向时,都有一个原因。

光线与声音:理解明亮与黑暗,认识不同的光源,包括太阳,黑暗即缺乏光线;制造和发现声音,知道世界上存在着许多种声音及声源,声音从声源传播出来,并在传播过程中渐渐变弱,当它们传到耳朵里时,就能听见了。

(二)第二阶段

1、科学探究

科学思想与证据

学生应该了解,科学是关于创造性地思维问题,学会解释生物和非生物是怎样运作的,建立原因与结果之间的联系,运用从观察和测量中得出的证据来检验思想。

调查技能

计划:提出能被科学地证实的问题,并且决定怎样寻求答案;思考要运用哪种信息资源来回答问题,包括第一手经验和一系列其它资源;思考将会发生什么情况,或者在决定做什么,收集什么样的证据,使用什么仪器和材料后,进行试验;进行恰当的试验或比较,改变某一因素,同时其它因素保持不变,观察或测量所产生的结果。

获取和提出证据:正确地使用简单的仪器和材料,采取措施防范风险;进行系统的观察和测量,包括运用集成电路计算机遥测技术来作数据记录;通过恰当地进行重复来检查所观察和测量的情况;运用大量方案,包括曲线图、图画、表格、块状图、线状图以及集成电路计算机遥测技术,用恰当的、系统的方式来进行交流。

考虑证据与计算:进行比较,并且能判断在其观察和测量中的简单方式和联系,或其它数据;根据所观察和测量的情况或其它数据来得出结论;判断这些结论是否与所预见的相同;运用已有的科学知识和理解,解释所观察和测量的情况、其它数据或结论;回顾自己所做的工作以及他人的工作,说明其重要性和局限性。

2、生命进程与生物

生命进程:知道人类和其它动物的生命进程一般包括营养、运动、生长和繁殖;植物的生命进程一般包括生长、营养和再生长;将常见动植物的生命进程与其生长环境联系起来。

人类与其它动物:了解关于牙齿的功能与保护;需要食物来保持活力和生长,以及恰当和多种多样的食物对健康的重要性;心脏像泵一样,使血液通过血管在全身循环;锻炼和休息对脉博的影响;人类和其它一些动物拥有骨架和肌肉来支撑和保护其身体,并且帮助他们运动;有关人类生命周期的主要阶段;烟草、酒精和其它药物对人类身体的影响,以及与个人健康有怎样的联系。

绿色植物:光线、空气、水和温度对植物生长的影响;叶子在为生长产生新养料时的作用;植物的根部起支撑作用,通过根部吸收水和矿物质,再通过茎传输到植物的其它部分;关于花的部分以及它们在开花植物生命周期中的作用,包括授粉、种籽的形成,散播和发芽。变异与分类:绘制和使用图解;区分当地出现的动物和植物,以及怎样进行归类;知道动物和植物的种类对区分和分类很重要。

周围环境中的生物:环境和生物需要保护的方式;在不同地方找到的植物和动物;两个不同地方的动物和植物怎样适应环境;运用食物链来表示某一地方的食物关系。

微生物:微生物是有生命的生物体,通常太小了而无法看到,但它们可以是很有用的,或者是有害的。

3、物质及其特性

物质的分类:在物质特性的基础上,比较常用物质和物体;某些物质相对于其它物质是更好的热绝缘体、导电体;对岩石和土壤进行描述和分类;知道固体、液体和气体之间在流动性外保持性状和容量等方面的区别。

改变物质:描述当将物质混合时会发生什么变化;描述当将物质加热或冷却时,会发生什么变化;可逆变化,包括溶解、熔化、沸腾、冷凝、凝固和蒸发;蒸发和冷凝在水循环中的作用;物质燃烧会形成新物质,而且这些变化通常是不可逆的[例如:木材、蜡、天然气。

分离材料混合物:怎样用滤网将不同大小的固体微粒分离出来;某些固体能溶于水中形成溶液,而有些固体却不能;怎样通过过滤将难溶解的固体杂质分离出来;怎样通过蒸发溶液使已溶解的固体物质还原;运用有关固体、液体和气体的知识,判断怎样分离混合物。

4、物理过程

简单的电路:设计电路,综合运用电池或电源和一组开关,使电器运转起来;为使灯炮更亮或更暗,应该怎样改变串联电路中元件的数量和类型;怎样用图形或常用符号来表示串联电路,以及怎样在使用常用符号绘制图表的基础上来设计串联电路。

力与运动

力的类型:磁铁与磁铁之间的引力与斥力;物体向下坠落的原因;摩擦作为一种力,能使运动的物体速度减慢,也可以使物体停止运动;当物体被推或拉时,也可感觉到相对的推力或拉力;怎样测量力的大小和区分力作用的方向。

光线与声音

光线的作用:光线传播于光源;光线不能穿透某些材料,这导致了阴影的形成;光线会从某些表面反射出来。

观察:只有当来自物体的光线进入我们眼睛里时,我们才能看见物体。

振动与声音:当物体受到振动时,就会产生声音。但是,通常这些振动是不可以直接看到的;怎样改变某些振动的物体发出的声音的音高和音量[例如:鼓面、拨弦];来自声源的振动需要一个媒介,并且通过该媒介传播到耳朵。

地球和太空

太阳、地球和月亮:太阳、地球和月亮都是近似的球体;

周期变化:在一天中太阳的位置怎样变化,同时,当这些发生时,影子又会如何变化;夜与昼和地球绕轴自转的关系

(三)第三阶段

1、科学探究

科学思想与证据

学生应该学习:经验的问题、证据和科学解释之间的相互作用,运用历史的和当代的实例来说明[例如地球变暖的潜在原因];对解释进行验证,通过运用它们来作出预测,看证据是否与预测一致;当今科学家的工作方式,以及过去是如何进行研究工作的,包括在科学思想发展过程中试验、证据和创造性思维的作用。

调查技能

计划:运用科学知识和理解,将某一思想转化为可作调查的形式,并判定一种正确的方式;判断是否要运用来自第一手经验或第二手资源的证据;考虑那些在收集证据时需要考虑的重要因素,以及在变量难于控制的情况下,怎样采集证据;判定所要采集的数据的限度和范围,以及运用的技术、仪器和材料。

获取和提出证据:正确地使用一系列仪器和材料,采取措施防范风险;进行观察和测量,包括运用集成电路计算机遥测技术来作数据记录,以达到一定的精确度;进行有效的、相关的观察和测量,减少错误,获取可靠的证据。

考虑证据:运用线图、表格、图表和标绘图,来区分和描述数据的格式或关系;运用观察和测量到的结果,以及其它的数据来得出结论;思考观察或测量到的反常情况,并尝试对此进行解释;思考证据是否能支持所作出结论或诠释;如果需要,可对所用方案提出改进意见。

2、生命进程与生物

细胞及其功能

学生应该学习:动物和植物的细胞能构成组织,组织又构成器官;植物细胞的叶绿体和细胞壁的功能;某些细胞适应其功能的方式;人类和开花植物的受精,即雌细胞和雄细胞的结合;将多种生物体的细胞和细胞功能联系起来。

作为生物体的人类

营养:需要富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质、维他命、纤维和水的均衡的食物,以及这些食物的来源;消化的原理,包括酶将大的分子分解为较小分子的作用;消化后的产物被血流吸收,并向全身输送,而废物却被排泄掉。

运动:骨架和关节的作用;有反作用的肌肉群运动时的原理;青春期体质和情感上的变化;人类的繁殖系统,包括月经周期和受精;胎儿在子宫里是如何生长的,包括胎盘的作用。

呼吸:交换气体时,肺部的作用,包括吸烟的影响。

氧化作用:氧化作用涉及氧气和食物间的细胞反应,葡萄糖被分解成二氧化碳和水;氧化作用的反应物和产物通过血流向全身输送。

健康:滥用酒精、溶剂和其它影响健康的药品的结果;细菌是怎样生长和繁殖的;病毒的复制会影响健康;身体的自然防卫可以借助于免疫和药物。

作为生物体的绿色植物

营养与生长:植物进行光合作用需要二氧化碳、水和光线,并产生生物量和氧气;用简单的文字说明来总结光合作用;根毛的作用是从土壤里吸收水份和矿物质。

变异、分类与遗传

一个物种内产生变异的外界的和内在的原因;将生物按主要的分类学标准进行分类;有选择性的喂养可产生新的种类。

当地的生物

适应与竞争:保护生物和环境的方法,以及有限发展的重要性;相互依存的动物和植物的多样性受其栖息地和产地的支撑;某些生物体在其栖息地,怎样适应每日的生存和季节变换;对资源的掠夺和竞争如何影响生物总数的多少。

食物关系:食物网由几个食物链构成,以及怎样用数字金字塔来表示食物链;有毒物质怎样在食物链中聚集。

3、物质及其特性

物质的分类

固体、液体和气体:怎样用熔点、沸点和密度来表示物质;怎样用粒子理论来解释固体、液体和气体的特性,包括状态的变化、气压和扩散。

元素、化合物和混合物:元素在元素周期表中的表示;元素的物理特性在很大程度上不同,包括外观、室温下的状态,磁性、热量和导电性,怎样依据这些特性划分元素;用分子式来表示化合物,并用文字说明来总结反应过程;混合物由未结合的成份组成;怎样运用蒸馏法或其它恰当的方法将混合物分解。

物质改变

物理变化:发生物理变化时,量不变;饱和溶液的形成;将状态改变与能量转换联系起来;由扩展、收缩产生的力和冰冻的水,怎样导致岩石的物理风化;在不同时间标度上发生的岩石形成方式,以及形成方式决定了岩石的纹理和所含矿物质;沉积岩的形成过程;变质岩是已形成的岩石受到热和压力的作用而形成。

化学反应:发生化学反应时,量保持不变;实际上,所有的物质都是通过化学反应而形成的,包括生物体;认识到日常情况下化学变化的重要性;矿物燃料燃烧可能对环境产生的影响,怎样尽量减少这些影响。

酸与载体:运用指示剂将溶剂划分为酸性、中性或碱性;金属和载体,包括碳酸盐,怎样与酸发生反应,反应的产物是什么;一些常见的中和作用;环境中酸怎样腐蚀金属,岩石的化学风化;了解典型的化学反应。

4、物理过程

电与磁

电路:怎样设计和绘制串联电路和并联电路;怎样测电流和电压;知道串联电路中的电流与灯炮数量和其它元件的数量与性质有关,但电流并不是被元件消耗完的;能量在电路中从电池和其它电源传输到其它元件上。

磁场:磁场即是磁性材料受力的地方;同极相斥,异极相吸;

力与运动

力与线性运动:怎样判断运动着的物体的速度,并运用速度、距离和时间之间的定量关系;地球上物体的重量是其质量与地球间万有引力的结果;不平衡力改变物体运动的速度和方向,平衡力却不会改变物体的运动;摩擦力,包括空气阻力,对运动的影响方式[例如:流线型轿车、轮胎与地面的摩擦]。

力与旋转:力能使物体绕支点转动;运动的原理及实际运用涉及一个支点。

力与压力:力、地点和压力的定量关系及其运用。

光与声音

光的属性:光以一定的速度在同一介质中呈直线传播;看见不发光的物体是因为它散射的光线进入了眼睛里;在两种物质和界面,光是如何被折射的;白色的光能被分散成一组有色光;滤色器对白色光的作用;声音使耳鼓振动,不同的人有不同的听力范围;巨大声音对耳朵的一些影响。

振动与声音:光能在真空中传播,而声音却不能,光比声音传播得快得多,由于声量和振幅的关系造成,由于音高和振动频率的关系造成。

地球与太空

太阳系:地球的运动怎样导致了太阳和其它恒星每天和每年的运动;地球、太阳和行星在太阳系中的相应位置;行星围绕太阳运动,将此与万有引力联系起来;太阳和其它恒星属于光源,通过反射光可看见行星和其它物体;人造卫星的运用,探索、观察地球和开发太阳系。

能源及能量转换

能源:能源的种类;可更新资源与不可更新资源的区别;太阳是多数地球能源的最大来源,它与煤、石油和天然气的形成;电是由各种各样的能源产生的;

能量守恒:温度与热量的差别,温差可导致能量转化;能量能被有效地转化和存储的方法;在传导、对流和蒸发过程中,能量怎样通过微粒的运动而转化,能量直接由辐射转化;尽管能量总被保存,也可能产生浪费。

(四)第四阶段

1、科学探究

科学思想和证据

学生应该学习:科学思想是怎样提出、评价和传播的;对经验证据的不同解释,怎样引发科学辩论;科学研究受所处环境的影响;思考在提出有关工业的、社会的和环境的问题时,科学的作用和局限。

调查技能

计划:学生应该学会运用科学知识及理解,来将思想转变为可被调查的形式,并设计一个恰当的方法;判定是否运用来自于第一手经验或第二手资源的证据;进行初步的工作,如有需要可作预测;思考那些在收集证据时需要考虑的重要因素,以及在可变情况难于控制的情况下,怎样收集证据;判断应收集数据的范围,以及所运用的技术、仪器和材料。

获取和提出证据:正确地运用大量仪器和材料,对其工作环境进行管理,以确保自己与他人的安全;进行观察和测量,包括运用集成电路计算机遥测技术作数据记录;进行有效的观察和测量,以减少错误和获取可信的证据;判断观察与测量时的不确定性;运用简图、表格、曲线图和标绘图及计算机遥测技术来表示保质保量的数据;运用观察、测量或其它的数据来得出结论;阐述这些结论如何支持所作的预测,并能帮助作出更进一步的预测;考虑异常的数据,找出接受与拒绝的原因;提出对所采用方案的改进意见;进行更进一步的调查。

2、生命进程与生物

细胞活动性

细胞核包含携带有基因的染色体;细胞生长时怎样进行有丝分裂,并通过成熟分裂产生配子;将动物作为生物体的机能,与细胞的结构和活动性联系起来。

作为生物体的人类

营养:消化的过程,包括器官的机能,酶、胃酸和胆汁的作用。

循环:血液的成份和作用。

神经系统:受到各种刺激时博动的路径;受到可能的刺激时产生的迅速反应;眼睛对光的反应;激素控制产生的方式,包括性激素的影响。

荷尔蒙:荷尔蒙的一些药物用途,包括繁殖力的控制与提高。

体内平衡:保持恒定的内部环境的重要性;人体机能的废物是怎样被肾排除;肾如何调节身体的水份含量;人类如何保持恒定的体温。

健康:身体的防卫机制,包括皮肤与血液的作用;溶剂、酒精、烟草和其它药物对人体机能的影响。

变异遗传与进化

变异:变异是怎样由基因、环境或二者联合引起;性繁殖是基因变异的根源,同时性繁殖产生无性系;变种是基因变异的根源,并有许多原因。

遗传:人类的性别是怎样决定的;纯种遗传的机制,它带有显性和隐性的等位基因;某些疾病可以遗传;克隆,选择喂养和基因工程的基本原理。

进化:古老的记录是进化的依据;变异和选择会导致进化或绝种。

当地环境中的生物

适应与竞争:怎样运用有关独立、适应、竞争和掠夺的观点来解释生物生长地中生物的分布与相互关系;人类对环境的影响怎样受社会和经济因素制约,包括人口多少、工业进程及消费和浪费和程度;有限发展的重要性。

3、物质及其特性

物质的分类

原子结构:原子包括原子核和电子;电子在原子中排列的模型;原子中电子的排列怎样影响元素的反应。

物质的改变

源于有机资源的有用的产物:原油中的混合物怎样用分馏法分解;原油蒸馏出来的某些产物作为燃料运用;碳氢化合物燃烧的产物;怎样通过裂化和聚合作用使原油产物形成其它聚合物;其它聚合物的一些用途。

属性

元素周期表:大约存在着100个元素,一切物质都由一个或多个元素构成;周期表表示所有元素,它们按原子数增多的顺序排列;外部电子与周期表中元素位置之间的关系;周期表中同组元素具有相似的特性;一组元素的特性怎样从上至下慢慢变化,通过至少一组的元素学习来说明。

化学反应:化学反应的不同类型,包括中和作用,氧化作用,还原和热分解作用,运用这些作用来生成新物质的实例。

反应速度:发生不同反应时,反应速度的巨大差异;怎样改变反应速度;微粒间的碰撞频率和能量决定了许多反应的速度。

4、物理过程

电路:改变电路中电流、电阻的质的影响;电阻、电压和电流之间的质的关系;在许多装置中,电流怎样随电压变化。

电的运用:直流电与交流电;家用电源的火钱、零线和地线的功能及其使用;电加热怎样运用在家庭的许多方面;怎样通过测量能量转换,计算使用普通家用电器的成本。

波的特性:光的反射、折射和散散;波的频率、波长和波辐的含义。

电磁谱:电磁谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线;微波、红外线与紫外线的一些用途及其潜在的危险;X射线和伽马射线在医学上的运用;无线电波、微波、红外线和可见光远近距离携带信息,包括通过卫星进行全球传递;模拟信号与数字信号之间的区别。

声音与超声:声波和超声波,以及超声波的一些医学和其它用途。

地球及太空

太阳系与更广阔的宇宙:宇宙中行星、恒星和其它星体的相对位置与大小;重力在宇宙中的作用;恒星是怎样演变的;用于解释宇宙起源和进化的某些思想;在宇宙里寻求生命证据。

能源和能量转换

能量转换:怎样运用绝缘体来减少能量从较热的物体传到较冷的物体;能量的有效运用;节约使用能源的需求;发电与环境的关系。

电磁效应:简单的交流发电机是如何运行的;能量怎样从电站传送给用户。

放射性:不稳定的原子核分裂时产生放射性;放射对事物和生物的利害之处。

四、科学科基本技能

(一)第一阶段

1、系统地提问

要学会提出问题,例如"怎么样"、"为什么"、"如果怎么样会发生什么";能进行集中的研究和调查去获得科学知识、理解和技能;善于使用直接的经历和简单的辅助源去获得信息;能运用信息技术去收集、存储、检索和显示科学信息。

2、 科学地探究

将对科学的理解同家庭和周围环境联系起来;思考科学同个人健康相联系的方式;思考如何小心而敏感地对待生物和环境。

3、 恰当地联系

将简单科学思想同事实联系起来。

4、 广泛地交流

使用科学词汇去命名和描述生物、材料、现象和过程;将科学信息通过图画、图表、表格和以说与写的方式表示出来。

5、 适时地应用

与生物和材料打交道时,能够识别存在的危险和风险;跟随简单的指导去控制身边的危险。

在本阶段应通过以下方法促进学生上述基本技能的形成:

o为学生提供机会,让他们阅读一些他们感兴趣的和熟悉的国内外的关于科学的文章;

o着眼于科学在许多有用的事物的发展过程中所起的作用;

o运用一系列信息和数据资源,包括以计算机遥测技术为基础的资源;

o运用第一手和第二手数据,来进行一系列的科学调查,包括完整的过程。

(二)第二阶段

1、系统地提问

提问关于科学工作的问题;能使用集中的研究和调查去获得科学知识、理解和技能;使用直接的经历和辅助源去获得信息;运用信息技术去收集、存储、检索和显示科学信息。

2、 科学地探究

能利用已有的知识和对科学的理解去解释熟悉的一定范围内的现象;善于思考科学在自己使用的许多东西的发展中所起的作用;能将自己对科学的理解同个人健康相联系;积极研究保护生物和环境的方法。

3、 恰当地联系

能用多种方法获得证据来证实科学思想;认识科学能够解释许多现象。

4、 广泛地交流

能使用适当的科学词汇去描述和解释生物、材料和过程的情况;使用适合自己工作的标准测量和国际单位,如米、牛顿;用较多的方法包括图画、图表、表格,以适当而系统的形式来记录和表示信息。

5、适时地应用

与生物和材料打交道时,能够认识到自己和他人遇到的危险并对危险进行评价;能采取适当的行动去控制这些危险。

在本阶段应通过与第一阶段相同的方法促进学生上述基本技能的形成。

(三)第三阶段

1、系统地提问

能运用实际任务和研究来获得科学知识、理解和技能;使用直接的经历和辅助信息源,并决定使用哪一个信息源;反思学习的内容;选择、提问运用信息技术和采取学习策略的方法。

2、科学地探究

能将科学知识和对科学的理解与熟悉的现象和日用品联系起来;对科学的应用包括那些与健康有关的方面是如何影响生活的质量进行思考;能将科学知识和理解同生物和环境的保护相联系;反思科学技术的发展对环境和其它方面的有利影响和不利影响。

3、 恰当地联系

能思考证据和创造性思维在科学理论发展中的重要性;思考科学知识和理解是如何需要实验证据支持的;通过学习至少一个科学思想如何变得过时的例子将科学思想同社会和历史背景联系起来。

4、 广泛地交流

能大范围地使用科学术语和符号,并能对为什么要使用科学的和数学的惯例进行思考;能使用标准的国际单位;学会使用适当的科学和数学的惯例,通过运用图画、图表、表格等形式来表达自己的思想。

5、 适时地应用

与生物、材料和自己熟悉的设备打交道时,能具备负责的态度,能使用恰当的策略,能意识到可能的危险;使用合适的信息源去评价危险,包括立时发生的和累积产生的;善于运用知识,采取及时的行动来发展自己的应用和控制可能发生在自身或他人身上的危险。

在本阶段应通过以下方法促进学生上述基本技能的形成:

o广泛阅读关于工业和环境的文本;

o为学生提供锲机思考科学应用于技术开发的方式;

o让学生有机会思考科学和技术开发的优缺点,包括那些与环境、健康和生命等有关的方方面面;

o有可能运用一系列信息资源,包括以集成电路计算机遥测技术为基础的各种资源;

o有机会运用第一手和第二手数据,来进行一系列的科学探究;

o基于教学的要求,进行广泛的练习和多途径的实践。

(四)第四阶段

1、系统地提问

能深入反思运用实际任务和调查获得的科学知识、理解和技能;收集、比较从一定范围的辅助源中得到的信息,如有必要,能从不同角度加以研究;对何时运用信息技术去收集、处理和调查科学信息做出准确的判断。

2、科学地探究

能多维思考适应和运用科学的方式,并对科学技术的发展对个人、社会和环境影响的各个侧面做出恰当的评价;用科学的知识和认识去评价某些科学应用对健康和生活的质量的影响;结合相关的社会、经济和环境的因素对竞争优先级和关于能量需求所做的决定进行思考;在处理工业、社会和环境问题和牵涉的某些道德难题时,能考虑到科学的力量和局限性。

3、 恰当地联系

提高对如何以实验证据为基础来接受和摒弃科学思想,和在以不同方法阐释实验证据过程中科学争论如何产生和发展方面的理解;对科学思想可能被它们所发展的社会和历史背景所影响的方式,以及这些背景是如何影响科学思想是否被接受等方面进行思考。

4、 广泛地交流

能在各种情境、场合使用大量的科学技术词汇和惯例,并使用图表进行信息的交流和争论;熟练使用国际标准单位;以符号和数学的形式来表示科学信息。

5、 适时地应用

在学习实践和日常生活中广泛运用已有的科学知识、技能、理解;在运用中根据条件的许可和情境的需求,及时调整自己的知识、技能结构、应用方案和后续计划;敏于把握在材料、行为和环境等方面存在的种种可能性,包括一些不熟悉的负面影响或危害;善于使用丰富的信息源分析、评价各种可能和影响;能对工作环境进行管理,并对为把握影响、控制危害所采用的行动进行评判。

在本阶段应通过与第三阶段相同的方法促进学生上述基本技能的形成。

五、科学科与国家课程中其它学科的关系

改革后的科学课程突破了原有的学科限制,立足于学科交叉、拓宽知识面,将公民教育、健康与安全教育、基础学力教育、信息技术教育有机地贯穿于教学的始终。

公民、健康与安全教育

各年级都有多少不等的学习单元贯穿着这方面的教育,如人类及其他生物均有自己的需求,每个人都有责任和义务为此做出自己的贡献(4单元);造成当地自然、人文环境遭到破坏的根源何在,如何加以改进,人类需要采取怎样的举措保护生存环境(2单元);有什么简单可行的方法提高身体素质、维护身体健康(1单元);说出身体各主要器官的名称(1单元);所有的家常用品(包括药品),如果使用不当,都可能产生危害(1单元);了解、尊重人与人之间的异同(2单元);认识青春发育期情感的变化(1单元);什么是健康的生活方式,体育锻炼和健康的饮食对保持身体健康的作用(4单元);细菌和病毒影响健康,简单、稳定的作息生活能减少细菌和病毒的传播(1单元);进入青春期后,身体上有哪些变化(1单元);怎样获取的物质、麻醉品是合法的,怎样是非法的,其后果和危险何在(1单元)。

语文教育

在科学的教学中,教师至始至终要求学生正确、恰当地表达自己的思想、见解,准确地、理解性地阅读各种资料,课内外均使用标准英语。写研究报告或做作业时,要求学生拼写正确、表述合乎语法规则,内容的组织具逻辑性和连贯一致性。学生发言或参与小组讨论时,要求吐字清晰、表达流畅、遣词造句准确且有说服力。还要学会听,听的过程中及时抓住要点,并不失时机地吸收、补充和评论。

数学教育

各主要单元的教学中都为学生提供了较多的运用数学知识、培养数学能力的机会,如测量、选择、运用合适的测量单位和测量工具,准确地读秤(天平),懂得如何进行一些较复杂的测量,如速度、密度;绘图、制表,使用笛卡尔坐标,对数据进行分类,解释出现频率较高的图形;运用公式,通过设定、解释公式,理解其中各项的关系,了解、应用百分比、比率;收集、记录、使用数据,评估一组数据的价值等。

信息交流技术教育

信息技术的加速发展促进了科学教学中的信息交流技术教育,调整后的科学科,对信息交流技术教育的要求更加明确,如运用多媒体资源进行比较,用传感器检测和鉴别声音(第一阶段);用数据库和空白表格程序(spreadsheet)分析关于学校午餐饭菜品种的数据,用模拟软件显示不同条件下微生物数量的变化(第二阶段);间接的数据收据,制作基于信息交流技术的图表,设计数据库(第三、四阶段)。

主要参考资料:

1.AboutScienceintheNationalCurriculum(2000).http://www.nc.uk.net/servlets/Ncframe?Subject=Sc

2.LinksWithOtherAreasoftheCurriculum(2000).http://www.standards.dfee.gov.uk/schemes/science

3.HowtheSchemeisConstructed(2000).http://www.schemes/science/update2000/science/

4.PrinciplesforConstructingaschemeofworkinScience(2000).http://www.schemes/secondary-science

5.SchemesofWork:PrimaryScience(2000).http://www.schemes/science/?action=guidance

6.SchemesofWork:SecondaryScience(2000).http://www.schemes2/secondary=science/