義務教育小學科學一、課程標準修訂背景近20年，影響著全日制義務教育小學階段的科學教育的大綱或課程標準2001版實驗稿2017版修訂稿一、課程標準修訂背景科學教育新趨勢的背景:競爭（國家之間、企業之間）互聯網時代（獲取信息、創造新信息的便捷）對真實情境中解決問題能力的重視對高階思維能力的重視……一、課程標準修訂背景美國教育部發起的“21世紀技能聯盟”指出的21世紀學生所需的：資訊通訊科技素養思考與學習力能處理與分析并評估資訊的準確度、可靠度進一步解決真實世界的問題組織資訊成為有用的知識一、課程標準修訂背景美國科學課程標準的近期變化新世紀的人才觀課程內容多與教學時間短之間的矛盾2011-20132010-20111990年代1990年代-2009NGSS階段IINGSS階段I學生應具備豐富的科學知識和適應當代社會的能力，而不是某一項專業的學科知識和能力。二、修訂稿的主要變化和特點1.小學一年級開始設置科學課（2017年秋季），符合國際科學教育的大勢2001年之前，低年級有單獨的科學課程；2001版課標頒布后，1-2年級的科學內容，融入在《品德與生活》課程之中；2017年9月，恢復在1-2年級單獨開設科學課程，這是一種回歸；也是科學課程從幼兒園到小學、初中的整體安排。二、修訂稿的主要變化和特點2.增加了科學素養內涵的描述，為構建“小學科學學科核心素養”做了鋪墊

科學素養是指了解必要的科學技術知識及其對社會與個人的影響，知道基本的科學方法，認識科學本質，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具備一定的運用它們處理實際問題、參與公共事務的能力。二、修訂稿的主要變化和特點3.課程性質的變化，明確了科學課程的重要地位

82001版實驗稿——以培養學生科學素養為宗旨的科學啟蒙課程2017版修訂稿是一門基礎性課程是一門實踐性課程是一門綜合性課程學科地位學科特點二、修訂稿的主要變化和特點2001版實驗稿面向全體學生學生是科學學習的主體科學知識以探究為核心滿足社會和學生雙方面的要求應具有開放性評價應能促進科學素養的形成與發展2017版修訂稿面向全體學生倡導探究性學習保護學生的好奇心和求知欲突出學生的主體地位4.課程理念的變化，凸顯了好奇心和求知欲的重要性

二、修訂稿的主要變化和特點2001版實驗稿科學探究情感態度與價值觀科學知識2017版修訂稿科學知識科學探究科學態度科學、技術、社會與環境5.課程目標新增一個維度，與國際科學教育接軌對待1.科學學習……2.科學……3.自然……4.對待科學、技術和社會的關系……探究興趣實事求是追求創新合作分享科學技術與生活的聯系科學技術與社會的聯系人類與自然的關系二、修訂稿的主要變化和特點6.圍繞大概念構建課程內容體系“科學教育不應該傳授給孩子支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而是應當慎重選擇一些重要的科學觀念，用恰當、生動的方法，幫助孩子們建立一個完整的對世界的理解。”——《科學教育的原則和大概念》關于大概念科學概念1.宇宙中所有的物質都是由很小的微粒構成的。2.物體可以對一定距離以外的其他物體產生作用。3.改變一個物體的運動狀態需要凈力作用于其上。4.當事物發生變化或被改變時，會發生能量的轉化，但是在宇宙中能量的總量總是不變的。5.地球的構造和它的大氣圈以及在其中發生的過程，影響著地球表面的狀況和氣候。6.宇宙中存在著數量極大的星系，太陽系只是其中一個星系——銀河系中很小的一部分。7.生物體是有細胞組成的。8.生物需要能量和營養物質，為此它們經常需要依賴其他生物或與其他生物競爭。9.生物體的遺傳信息會一代代地傳遞下去。10.生物的多樣性、存活和滅絕都是進化的結果。關于科學的概念11.科學認為每一種現象都具有一個或多個原因。12.科學上給出的解釋、理論和模型都是在特定的時期內與事實最為吻合的。13.科學發現的知識可以用于開發技術和產品，為人類服務。14.科學的應用經常會對倫理、社會、經濟和政治產生影響。——摘自《科學教育的原則和大概念》

美國《新一代科學教育標準》（NextGenerationScienceStandards，以下簡稱“新標準”）：三維度框架13關于大概念

跨學科共同概念在所有科學領域中均可運用。其本身就表明和體現了在不同科學領域中統一的思維方式。它們能幫助學生將不同科學領域中相互關聯的知識組織成連貫的、條理清晰的基于科學的對客觀世界的認知。

關于大概念模式原因與結果尺度、比例和數量系統和系統模型能量與物質結構和功能穩定性與變化

學科核心概念（學習內容）具有聚焦K-12年級在科學方面最重要的課程、教學和評測內容的功能。涉及4個領域：物質科學，生命科學，地球與空間科學，工程、技術和科學運用。15關于大概念什么是核心概念？至少具有以下條件中的2條：能跨越多門學科或工程領域的具有明顯重要性的概念，或是一個具體學科知識組織中的關鍵概念能提供對于理解和研究更復雜概念和解決問題的關鍵工具能與學生的興趣和生活經驗相關，或能連接需要科學和技術知識的社會或個人問題通過增加深度和復雜性，能在持續的多個年級中教和學1617二、修訂稿的主要變化和特點

在大概念之下，以小學階段的學生要求為基礎，梳理和選取了適合小學生學習的18個主要概念，再把每一個主要概念分解為75個學習內容，每一個學習內容分解為不同學段的學習目標。用這樣的方式，體現指向大概念的教學。2017版修訂稿物質科學領域6生命科學領域6地球與宇宙科學領域3技術與工程領域3主要概念（18個）——學習內容（75個）——學習目標（206個）2001版實驗稿科學探究情感態度與價值觀生命世界物質世界地球與宇宙一級標題——二級標題——具體內容標準生命科學領域大概念生物需要能量和營養物質，為此它們經常需要依賴其他生物或與其他生物競爭。生物體的遺傳信息會一代代地傳遞下去。生物的多樣性、存活和滅絕都是進化的結果。8．植物能適應環境，可制造和獲取養分來維持自身的生存。

主要概念&學習內容&學段目標

主要概念以概念內涵或命題的方式具體描述。學習內容學習目標1～2年級（低）3～4年級（中）5～6年級（高）8.1植物具有獲取和制造養分的結構。說出植物需要水和陽光以維持生存和生長。描述植物一般由根、莖、葉、花、果實和種子組成，這些部分具有幫助植物維持自身生存的相應功能。知道植物可以吸收陽光、空氣和水分，并在綠色葉片中制造其生存所需的養分。水平要求生命科學領域指向大概念的教學8.植物能適應環境，可制造和獲取養分來維持自身的生存二、修訂稿的主要變化和特點7.以學習進階的思想分段設計是近幾年美國科學教育中的新概念；是對學生們在一個較大時間跨度內學習和研究某一主題時，所遵循的連貫的、逐漸深入的思維路徑的描述。一般呈現為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復雜、相互關聯的概念序列。類似于學習進程呈現螺旋式上升的趨勢。起點中間水平a終點中間水平b中間水平c……要素：起點、中間水平、終點植物可以吸收陽光、空氣和水分，并在綠色葉片中制造其生存所需的養分。分子水平物質變化：綠色植物可以在光照條件下，將二氧化碳和水轉化成有機物，并釋放氧氣。能量變化：太陽能轉化成儲存在有機物中的化學能原子水平變化：太陽能可以被光合色素分子捕獲，電子躍遷，使其激活……小學初中高中大學二、修訂稿的主要變化和特點267.以學習進階的思想分段設計按照低、中、高三個階段呈現課程目標和課程內容。二、修訂稿的主要變化和特點278.融入工程學教育內容。首次在我國將“技術與工程”納入科學課程標準；二、修訂稿的主要變化和特點關于科學、技術、工程

工程：人類為實現自己的需要，對已有的物質材料和生活環境加以系統性的開發、生產、加工、建造等。工程的核心是建造，工程的關鍵是設計。

技術：對科學加以巧妙運用以適應環境、改善生活的方法、

程序和產品。技術的核心是發明。

科學：人類觀察自然、研究各種現象產生和變化的原因。科學的核心是發現。

運用科學、技術和工程，人類創造了豐富多彩的人工世界。關于科學、技術、工程關于科學探究和工程實踐科學探究8個要素提出問題作出假設制訂計劃搜集證據處理信息得出結論表達交流反思評價——2017版修訂稿科學與工程實踐解釋數據6.建構解釋，設計解決方案、評價和交流信息——美國《中小學科學教育的框架》提出問題或確認需求設計和使用模型調查方案或解決方案的計劃與實施分析和解讀數據運用數學與計算思維進行思考構建解釋或設計解決方案依據證據的論證獲取、評價、交流信息科學關于科學探究和工程實踐提出問題或確認需求設計和使用模型調查方案或解決方案的計劃與實施分析和解讀數據運用數學與計算思維進行思考構建解釋或設計解決方案依據證據的論證獲取、評價、交流信息關于科學探究和工程實踐技術與工程科學探究活動是為了解釋關于某個現象的問題，例如“天空為什么是藍色的”或“為什么杯子里的熱水會變涼”，學生的主要任務在于認識和解釋科學概念；工程實踐活動則是解決一個由困難、需要或期望所引發的問題。例如“如何用LED燈設計一個有用的工具”或“怎樣讓房屋更保暖”，學生的任務是明確一個成功的方案應當達到的標準和面臨的限制，并在理解科學概念的基礎上，實現對其的利用，解決遇到的問題。關于科學探究和工程實踐關于科學探究與工程實踐科學探究內涵：科學探究就是指科學家研究自然界的各種方法和根據他們所收集的證據提出解釋的過程。目的：科學探究的目標是探尋和認識自然界中的因機制果探究過程：思考技能：問題類型：是什么？怎么樣？為什么？

科學探究過程

提出簡單問題

作出相關研究計劃與他人交流研究過程、觀察結果和解釋在構建解釋中協調觀察到的證據和科學知識組織收集到的資料，并進行解釋運用恰當的工具和技術收集資料探索流程

科學思考技能精確描述自然現象的技能發覺與描述自然現象因果問題的技能覺察、產生和敘述另有假說和理論的技能產生邏輯預測的技能計劃和實施控制實驗測試假說的技能收集、組織和分析實驗數據與相關資料的技能作出和運用合理結論的技能工程實踐內涵：工程就是應用數學、科學和技術領域的概念來系統地解決復雜問題。且往往要有創造性。目的：不斷滿足人們的需要和解決人類生活中的各種實際問題。工程設計的過程：工程思維（設計思維）的技能：問題類型：做什么、怎么做更好關于科學探究和工程實踐確定問題制定合理的解決方案分析解決方案優化解決方案交流工程設計流程設計（工程）思維洞察、創造、實施系統思維人性化思維相似性思維……特點：規劃性系統性實踐性科學性與藝術性成本和可靠性科學實踐科學探究技術工程實踐類型1.提出問題(科學)或確認需求（技術）2.設計和使用模型3.調查方案或解決方案的計劃與實施4.分析和解讀數據5.運用數學與計算思維進行思考6.構建解釋（科學）或設計解決方案（技術）7.依據證據的論證8.獲取、評價、交流信息內涵核心學科本質關于科學探究和工程實踐科學探究和工程實踐的聯系接續關系——例如：科學家研究的問題是：空氣是如何流動的，空氣流動又是如何影響氣候的，等等。工程師研究的問題是：如何實現人工降雨、如何利用風能發電。包含關系——例如：對物質性能的研究與材料的選用案例1.問題情境、任務驅動2.設計3.制作4.測試5.改進設計一款運動飲水瓶明確需求運動時飲水的特殊需求構思（觀察、調查、體驗、分析）圍繞運動時飲水的特殊需求進行細節設想。（瓶口、瓶身、容量、材料、出水關水處理，美觀、經濟、環保、可行性等）繪制設計圖表達清楚產品的結構、尺寸、制作方法、材料、連接方式、外觀等。

相對完整的工程設計要素呈現第9課設計師怎樣工作第10課不一樣的飲水瓶第11課功能的組合第12課材料的選擇第13課雨傘的改進第14課大自然的啟示第15課巧改廢棄物第16課技術進步與設計創新初步了解設計的基本流程“滿足需求”和“初步構思”“繪制設計圖”，創意設計之組合法“測試和評價樣品”；設計考慮因素之材料改進產品；創意設計之改進法嘗試仿生設計；創意設計之仿生法學為所用；設計考慮因素之環境粵教版六下第二單元《小小設計師》各課“明暗線”設計考慮因素之技術科學探究和工程實踐的價值學習科學探究是為了掌握一種認識自然界事物的方法和求實的科學精神；學習工程實踐是為了掌握如何運用所學知識系統地、創造性地解決問題的方法。工程技術是高階思維能力培養的載體引入工程可以縮短學習與職場的“距離”STEM是最自然的課程整合方式STEM教育就是科學、技術、工程、數學整合在一起的教育，是在科學教育基礎上融入其他課程的教育。科學試圖理解自然世界，收集實證經驗以及基于證據測試想法技術（產品和過程）源于工程設計來滿足人類需求工程用科學和數學知識來設計產品和過程從而滿足社會需要數學試圖通過邏輯證明來解釋模式和關系STEM教育校內的STEMM真實世界中的STEMMSTESTESTEM勞作課基于項目或某個情境，綜合運用各科知識、技能，進行設計與制作來解決問題按照操作說明，完成某種作品制作在活動中構建學科概念、跨學科概念，創新能力、解決實際問題的能力強調進行物品制作技能訓練、缺少創新和解決問題的