摘 要：冀人版小学科学五、六年级教材内容难度较大，本文系统分析了这一时期学生的认知特点，以及教材如何根据学生的认知特点安排编写思路、知识内容、活动设计的，帮助教师科学地进行教学设计，较好地完成教学任务。
关键词：学生发展；小学科学；教材特点；教学建议
中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2007）07/08-0110-05
当你打开冀人版《科学》高年级（五、六年级）教材，也许给你的第一印象是插图少了，文字多了，每课的页数增加了。使用过高年级教材的老师，普遍认为难教、难学、难指导。为什么会有这种印象呢？也许原因是多方面的，其中教师没有准确地把握高年级教材的特点、没有科学地从学生的年龄特征和学科发展的角度进行教学设计是主要的。那么高年级教材有什么特点，又怎样进行科学的教学设计呢？
一、准确把握教材的特点
（一）知识内容的特点。
高年级共4册教材，20个单元85课，知识内容的设计主要有以下特点：
1.知识内容生疏。高年级知识内容与中年级（三、四年级）相比有三个变化，一是时间上由当代向古代变化，比如生物的进化是远古时代的事情；二是空间上由近距离向远距离变化，如太阳系、银河系、宇宙都是非常遥远的事物；三是物体的形状由宏观物质向微观物质变化，如病毒和细菌用肉眼是直接看不到的。由于这些变化，很多内容远离教师、学生的生活，因此对教师和学生来说比较生疏。
2.知识面较宽。小学科学是启蒙教育，不要求学生掌握过深的概念，但知识面很宽，不仅涉及到自然科学的各个方面，还涉及到科学文化（科学史）、社会科学、思维科学的一些内容。如，六年级下册“风格各异的建筑”单元的内容，是集科学、技术、文化、环境等为一体的综合性内容。
3.知识开放性强。高年级很多知识的外延是开放的，它的深度、准确性没有界限。如，五年级下册《克隆羊－多莉》中的活动2“克隆技术给人类带来哪些影响”，到目前还没有一个确定的结论，只能从正反两方面来认识，认识到什么水平没有具体的规定，很难把握对与错、深与浅。很多教师面对这样的知识，就像大海捞针一样感到很茫然。
4.知识的联系性强。按照循序渐进的原则，高年级很多知识是建立在中、低年级基础之上的，知识起点比较高。比如“生物的繁殖”是在学生认识了“多样的生物”、“生物的生命周期”之后设计的，如果学生对前面的知识掌握的不好，或教师没有教过中年级的课，理解高年级的知识就会感到吃力。
由于上述原因，高年级教材内容给我们的第一印象就是难度较大。
为了缩小教材内容与学生之间的差距，减小知识的难度，教材一方面通过“科学在线”提供与探究活动相关的资料，开阔学生的视野，另一方面在正文中增加了活动“提示”、“资料”、“科学阅读”等栏目，通过图文资料为学生理解教材内容，开展探究活动提供帮助。因此教材的呈现方式与中年级相比，减少了插图数量并缩小了图的大小，增加了文字量。
（二）教材编写思路的特点。
围绕四组统一概念整合教学内容，是冀人版小学科学教材的一大亮点。全套教材围绕四组统一概念这条主线来分别设计每个年级的教材内容，具体情况如下：
四组统一概念是一个相互联系、相互作用的整体，是一个由低到高，由易到难，由简到繁，由外部特征到内部结构再到系统的认知体系。四组统一概念既是科学的知识体系，又是科学的思维方式。
五年级教材的主线是“作用与平衡”。作用是对事物产生的影响，包括事物与事物之间的影响或事物内部各部分各要素之间的影响。平衡是对立的各方面事物在数量或质量上相等或相抵，作用是绝对的，平衡是相对的。五年级教材内容为了体现这条主线，突出了事物之间或事物内部各要素之间的相互联系。
五年级上册教材围绕主线，从“生命与环境的作用与平衡”、“物质与物质的作用与平衡”、“地球内部各要素之间的作用与平衡”三方面来设计教材内容的。下面以“生命与环境的作用与平衡”为例，分析教材设计的特点。
教材从三方面来体现“生命与环境的作用与平衡”的。第一，任何生物的存在都离不开一定的环境；第二，生物在对环境依赖的同时，环境则对生物产生着一定的影响；第三，生物要生存则要通过自身的变化来适应环境的影响。教材通过三个单元来体现上述思路的。
1.第一单元体现的是“生物生长对环境的需要”。生物生长的环境主要包括温度、阳光、水、空气和土壤，第1、2、3课分别介绍了种子萌发和植物生长需要什么条件，第4、5课分别介绍了植物和动物靠什么来获取营养。
2.第二单元体现的是环境对生物的影响和生物对环境的适应。第6课讲的是环境对生物的影响，第7、8、9课分别介绍了生物靠运动、身体外形的长期和瞬间变化来适应环境的变化，从而达到一个相对的平衡状态。
3.第三单元体现的是“人与环境的相互作用与平衡”。教材先由第10课说明人对环境的需要，再通过第11课说明人对环境的影响，最后由12课说明怎样才能实现和谐相处，达到人与环境的平衡。
六年级是围绕着“结构与系统”这条主线来构建教材内容。系统是同类事物按一定的关系组成的整体。结构是系统内各要素的组织形式，是要素间的关系（即要素间的组织规则、形式）。系统是通过结构将要素联系在一起来的。教材内容要体现这条主线，就要突出事物各要素之间的有序联系。
教材从生命系统、能量系统、天体系统、海洋系统、建筑系统等五方面来设计内容的。下面就以“生命系统”为例，分析教材设计的特点。
生命系统是有生命的一类物体按照一定的关系组成的整体。生命系统包括哪些要素，这些要素又按照怎样的层次排列的呢？
下面的概念图，形象地概括了小学层次生命系统的知识脉络，教材将部分内容整合后设计了两个单元。六年级上册第一单元“丰富多彩的生命世界”，按照“分——综”的关系设计，先通过第1、2课指导学生认识草本植物和木本植物，再通过第3、4课，让学生认识鸟类动物的共同特征，形成基本的方法之后，进一步了解哺乳动物、爬行动物、两栖动物等动物的特征。最后由第5、6课让学生认识细菌、病毒和真菌。第7课“宝贵的生物资源”是一节综合课，重点是各种生物资源与人之间的关系。六年级下册第二单元“奇妙的人体”，按照“综——分——综”的顺序，先由第4课总的介绍人体的组成，再通过第5、6、7、8课分别从人的生理和心理特征两方面进行介绍，最后由第9课进行总的概述。
通过对以上两部分教材内容的分析，想说明两点：第一，高年级教材主线是不同的两组统一概念，教材内容是围绕着教材主线构建的；第二，分析教材时，要先从教材的主线入手，利用概念图等方法理清知识点之间的关系，依此来把握教材的编写思路，然后再看教材内容是怎样依据编写思路具体体现的。
（三）教材活动设计的特点。
从学生思维发展水平上看，中年级学生认识事物主要是靠具体的形象思维，到了高年级在具体的形象思维的同时开始进入初步的抽象逻辑思维。该阶段是培养学生逻辑思维的最佳时机。抽象逻辑思维的方法主要包括分析与综合、比较与归纳、抽象与概括、归纳与演绎。
从学生科学探究能力发展水平上看，中年级主要是让学生了解科学探究基本过程，掌握科学探究基本能力。进入高年级则重点训练学生综合探究能力，如猜想与假设、设计活动方案、对比实验和模拟实验、分析现象、归纳结论、解释现象等。教材活动设计的依据是学生的思维和科学探究能力的发展水平。高年级教材活动设计有什么特点呢？
1.活动过程的设计。
活动过程的设计主要有以下三种形式：
（1）按照科学探究的基本过程设计。这类活动一般设计3～5个探究环节，如5年级上册 《小苗的诞生》一课的活动 “研究种子萌发的条件”，《土壤与植物的生长》一课的活动2“渗水比赛”，活动3“豆苗在哪种土壤中长得好”等都是按照“猜想与假设——设计实验方案——实验观察——分析实验现象——得出结论——交流评价”的探究过程设计的。重在体现科学探究的过程。
（2）以某一探究的环节为主，分层设计。这类活动以培养学生某一探究活动为主，从探究的深度和广度入手，按照一定的层次设计活动过程。比如，5年级上册《根和茎”》一课的活动2“研究根的作用”，活动3“研究茎的作用”；5年级下册《溶洞里的钟乳石》一课的活动1“猜想钟乳石的形成”等都突出了猜想与假设，按照“阅读资料——分析事实——猜想与假设”的环节设计活动过程。5年级上册《传热比赛》一课的活动1“勺柄冷热的变化”，突出了设计实验方案，按照“思路指导——发散设计——集中形成”的环节设计过程。
（3）按照逻辑思维的过程进行设计。高年级很多活动内容是按照逻辑思维的过程和方法设计的。比如，6年级上册《小草和大树》的活动1“比较小草和大树”，是按照“比较——归纳——演绎”的思路设计的。教材先让学生观察一些常见的植物，比较他们有什么相同和不同，然后归纳出草本植物和木本植物，再让学生运用形成的概念判断图片中哪些是草本植物和木本植物。5年级下册《寻找进化的证据》一课的活动1“模拟化石的形成”， 《溶洞里的钟乳石》一课的活动2“自制钟乳石”，重点突出了逻辑推理的形成过程，按照“模拟过程——分析条件——推理成因”的环节设计。
2.活动内容的设计。
（1）给学生探究提供必要的基础。活动内容如果离学生的生活实际较远，就需要进行适当的铺垫。高年级教材通过提供知识和思路为学生的探究提供帮助。
提供知识 比如，五年级上册《小苗的诞生》中的“研究种子萌发的外界条件”，为了帮助学生猜想，教材利用图、文字、标注框的形式，提供了具体的知识内容。除此之外，教材中很多探究内容，都通过一定的方式补充了必要的知识内容，为学生探究活动的开展奠定基础。
提供思路设计活动方案，是培养学生创新思维和运用知识解决实际问题能力的活动，但这些内容对小学生来说难度较大，为此教材通过案例、概念图等方式给学生提供思路上的帮助。比如，五年级上册《传热比赛》一课的活动1“勺柄冷热的变化”，六年级上册《电铃响叮当》等，教材利用图、文字、标注框等形式提供具体的案例进行思路指导。五年级下册《常见的矿石》一课的活动2“给矿石分类”通过概念图给学生提供分类的思路。五年级下册《寻找进化的证据》一课的活动1“模拟化石的形成”，通过实验为学生提供分析、推理自然界中化石的形成过程的思路。
（2）活动内容的设计更具有综合性，注重突出科学、技术、社会、环境之间的联系是本套教材的特色。高年级比中年级的内容综合性更强，如六年级下册 “奇妙的人体”单元的活动内容设计，主要体现了科学与技术、生活之间的综合；“宇宙与航天技术”单元活动内容的设计，主要体现了科学与技术、科学文化之间的综合。除了学科之间的横向综合之外，高年级与中年级活动内容之间还存在着纵向的综合。
（3）活动内容的设计更具有开放性。进入高年级后，学生的探究活动由教师的具体指导向学生独立探究转变。教师指导的会越来越少，这样可以有效地培养学生的自主探究和运用知识解决实际问题的能力，培养学生的创新精神和勇于探索科学的情感态度与价值观。教材从五年级开始增设了10个“专题研究”的内容。“专题研究”从“任务导向”、“参考选题”、“研究案例”等方面给学生提供了具体的研究思路。学生参照研究案例，可以自己选择专题、设计方案、开展专题研究，这对培养学生自主探究能力非常有利。
二、科学地进行教学设计
前苏联教育家维果茨基认为，教学必须要考虑儿童已达到的水平并要走在儿童发展的前面。为此，就要确定儿童的发展水平。儿童发展有两种水平：一是现有的发展水平，二是在有指导的情况下借助他人的帮助可以达到的解决问题的水平。这两者之间的差距，即儿童现有水平与经过他人帮助可以达到的较高水平之间的差距，就是“最近发展区”。我们要做好高年级科学教学工作，就要依据教材特点、学生的年龄特征和认知规律，科学地进行教材处理、教学过程和教学策略的设计。
（一）教材处理。
新的课程理念强调科学教学要面向全体学生，也就是在课堂教学中要关注每个学生，让所有的学生都有实实在在的收获。但由于受遗传、环境和教育的影响，学生之间存在着一定的差异，并且随着信息社会的发展，这种差异会越来越大。教材内容从某种意义上讲，只能满足一般水平学生学习的需要，不能满足所有学生学习的需要。这就要求教师在教学设计中，首先要对教材进行科学的处理。高年级处理教材，建议注意以下几点：
1. 教材处理要坚持“固本求变”的原则。
“固本”就是要坚守本质的东西不变，“求变”就是从实际出发寻求合理的变化。处理教材时，教学目标要保持不变，不能脱离教材的教学目标或自行设计一个新的教学目标，因为教材的教学目标具有一定的连惯性和系统性，但可以根据教材内容对教学目标进行适当的拓展，可以预设学生在学习过程中生成性的目标。在理解教材的基础上，可以从学生的年龄特征、当地的条件等教学实际出发，对教材内容进行改造、增删或重新组合，使其更具科学性和操作性。教材处理要源于教材而高于教材。处理教材的方法很多，常用的有以下几种。
（1）替换法。就是依据教学目标，根据教材内容从当地的实际情况出发，用身边的、常见的、学生熟悉的内容替换教材中的内容。比如，五年级下册《自行车》一课的活动2“找出拖拉机的主要组成部分”，对城市的学生来说拖拉机是少见的，摩托车或汽车是常见的，所以可以用摩托车或汽车替代拖拉机。再如，《落地生根》一课的活动2“帮助植物来繁殖”，教材中设计的是用月季或柳条、杨树枝、玻璃翠、半枝莲来扦插繁殖，对农村的学生来说用红薯蔓扦插更方便，对城市的学生来说石榴地下压条繁殖，改为空中压条繁殖可能效果更好，更有趣。
（2）补充法。教材中有的内容学生不熟悉，为了减小学生学习的难度，可以进行适当的补充。比如，六年级上册《能量控制》一课的活动2“探究常见能量控制装置是怎样工作的”，有一幅图是日光灯启辉器里面的金属片装置，可能很多学生不熟悉，对此教师可以利用实物或图片进行补充说明。教材中有些探究活动，可能缺少某些知识或技能方面的支持。比如，六年级上册《地球绕着太阳转》一课中的活动1“模拟地球公转与季节的变化”，教材通过模拟实验让学生认识地球上四季的变化与地球的公转的关系。如果仅通过教材中的模拟实验就得出结论，显然是不行的，因为四季的变化明显的特征就是温度变化，而温度变化又与太阳高度有关。学生不理解太阳的直射和斜射对地面温度的影响，就难以理解地球公转与四季成因之间的关系。因此要补充有关太阳高度与温度之间关系的内容，这样就可以解决探究中的难点。
（3）调整法。教材虽然渗透着教学策略，但它毕竟不是教案，教材中活动的过程和内容也不一定与教学过程相符。这就需要对教材内容，依据学生的认识规律和学科特点对课序和内容进行适当的调整，使其接近教学。有些植物内容，时间上可能与当地的气候不相符，遇到这种情况可以将课序进行调整。教学内容调整主要是考虑教学的需要，比如，五年级上册《根和茎》一课中的活动1“研究根的作用”，可以按照教材中 “什么是根——根的特点——根的作用”的环节进行教学设计。活动2“研究茎的作用”的教学环节尽量与活动1保持一致，这样便于学生方法和能力的迁移。教材中的活动2将“什么是茎”放到了最后，处理教材时可以将此内容调整到前面。
2.教学内容的设计要多样性。
设计教学内容时，尽量使其具有多样性，这样可以满足不同水平学生学习的需要，以最大限度的体现学生的个性发展。怎样设计多样性的教学内容呢？
（1）内容的量要多样性。对于同一个的题目，往往可以从多个方面进行探究，这样我们就可以围绕着该题目设计多个活动的方案，学生根据自己的情况，可以从中选择1个或几个内容进行探究，最后通过交流形成比较全面的认识。比如，五年级上册《小苗的诞生》一课中的活动1 “研究种子萌发的外界条件”，可以设计三个方案：①种子萌发与温度的关系，②种子萌发与水的关系，③种子萌发与空气的关系。再如五年级上册《传热比赛》一课中的活动1“勺柄冷热的变化”，学生在教师的指导下可以从热源、受热的物体等可变的要素中设计多个实验方案，并根据实际情况灵活选做。
（2）内容的质是有层次的。对于同一个内容来说，可以设计成不同的层次，以满足不同水平学生学习的需要。比如，五年级上册《保温和散热》一课中的活动2 “热水变凉”，可以将该内容设计成4个层次，①怎样让热水变凉，②怎样让热水变凉的时间最短，③怎样让热水变的更凉，④怎样让热水在最短的时间内变的更凉。前两个层次让一般学生都来完成，后两个层次可以让学生有选择的去做。
（3）内容的量和质具有多样性。高年级很多教学内容的综合性很强，不仅具有多样性，而且还具有层次性，这样学生探究的空间就更大。比如，六年级下册《巧妙的结构》一课中的活动1 “常见建筑物的结构”，可以设计多个活动方案，并且每个方案都可以设计成三个层次：①通过对比实验研究建筑物的结构与力的关系，②怎样改变材料的形状使其承受的力较大，③怎样改变材料的形状使其承受的力最大。
（二）教学过程的设计。
高年级教学要体现学生的年龄特征、认知水平、思维特征和教材特点。不能像中年级那样让学生去孤立的看问题、想问题、操作和交流，而应该重点训练学生用系统思维的方法从多角度、多层面去提出问题，分析问题，获取信息，抽象归纳，交流与评价。
1.教学过程应该具有探究性。
高年级教学内容难度较大，活动操作性也差。很多是以资料的形式呈现的，学生获取信息的途径主要是阅读和听老师讲。学生的学习方式应主要采取接收式探究的形式，教师要指导学生主动的带着问题去查阅资料或听教师的讲解，并通过讨论与交流形成科学认识。避免采用教师讲，学生听，教师演示，学生看的授受式的教学方式。
2.教学过程应该具有综合性。
由于教学策略的转变，教材内容的增加，教学过程比三年级应更具有综合性。在一节课中，教学环节不要设计的过多，能设计三个环节的，不要设计四个，因为只有压缩环节，才能减少教师的活动时间，从而增加学生的活动时间，保证学生有足够的时间进行自主探究，将学生的探究引向深刻。
3.教学过程应具有开放性。
我国著名的小学科学教育专家刘默耕先生曾经说过，科学课教学的功夫在课外。因为科学课学生认识的对象不仅仅是科学课本，而是整个自然界。尤其是到了高年级，不仅动植物需要到室外认识，而且很多实验的内容在课上也难以完成，需要到室外利用很长很长的时间去完成。比如，五年级下册《自行车》一课中的活动2 “找出拖拉机的主要组成部分”，室内是难以完成的。《溶洞里的钟乳石》一课中的活动2 “自制钟乳石”，实验过程需要很长的时间。因此在科学教学中必须坚持课内外结合的原则，教学过程应从课前准备到课上探究再到课后实践运用，是一个开放的过程。
4.教学过程应重思维和概念的形成和运用。
中年级学生以形象思维为主，思维训练的起点是从单一的生活经验开始，通过探究活动形成简单的概念。而高年级学生随着知识经验的增加，开始进入抽象的逻辑思维，思维的起点是以已有的概念为基础通过探究形成新的概念。教学中应重视训练学生运用已有的知识和经验去发现、形成问题，分析问题和解决问题，运用已有的知识，通过探究形成新的知识。学生探究活动的过程应体现逻辑思维发展的过程。如，六年级下册《健康成长》一课中的活动1“体验成长的快乐”，可以设计成这样的环节：①观察曲线图，了解曲线图是什么样的；②比较曲线图各部分的变化有什么不同；③分析曲线图的变化说明了什么；④综合学生身体在不同时期变化的特征。按照这样的环节教学就可以较好地培养学生“分析——综合”的逻辑思维能力。
（三）学习策略的指导。
中年级学生刚刚接触科学课，他们对科学探究的过程和方法处在起始阶段，教师指导学生探究的策略以具体的方法为主，让他们了解科学探究的过程，知道怎样去探究。到了高年级，学生对科学探究有了一定的基础，教学的重点开始从学会探究向探究的更深刻、更全面过渡。因此，教师指导学生探究的策略应由具体指导向综合指导发展，即由提供具体的方法向提供思路、由同步指导向分层指导发展。
1.给学生提供思路。
所谓提供思路就是当学生学习遇到困难，百思不得其解，产生某种强烈的需要帮助的愿望时，教师进行适时点拨，使其豁然开朗。这种指导不是封闭式的，而是开放式的，能够最大限度地发挥学生的主体能动性。提供思路的主体可以是教师也可以是学生。（1）教师通过案例进行指导。比如五年级上册《传热比赛》一课中的活动1“勺柄冷热的变化”，教师可以从实验题目开始给学生提供这样的思路：要进行该实验一要有热源，二要有受热的物体，三要有观察到热传递的载体。学生在这一思路指导下就可以设计出多个实验方案。（2）学生通过交流与评价，也可以达到相互提供思路的目的。
2.对学生进行分层指导。
高年级学生的学习水平存在差异，同一个内容，他们的关注点不同，理解的程度也不同。教学要面向全体学生，就要根据学生的实际进行分层指导。教师要做好分层指导，一要准确把握不同水平学生的“最近发展区”，并以此来设计分层指导的内容。二要选择合适的指导方法。如，可以根据教学内容收集相关的资料，制作成“资源库”，以网页的形式输入电脑，供学生学习时查阅。还可以根据预测判断学生在探究过程中可能遇到的困难，像活动思路、活动方法、整理信息的方法及活动中的注意事项等，有重点的用文字、图表、概念图等方式呈现出来，做成指导卡。当学生遇到困难时，可向指导卡寻求帮助。
总之，只要我们能够科学、准确地把握高年级科学教材的特点，理解教材内容，并能从学生的认知水平和生活实际出发，进行教学设计，就能较好的完成高年级的教学任务。
【责任编辑：张桂英】
