试论从科学概念看我国综合科学教科书的缺陷

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论文关 键 词：综合科学课程分科科学课程教科书科学概念。

论文内容提要：与传统分科课程相比，综合科学课程仍存在着概念过多、过难的严重缺陷。这会影响学生对科学概念的理解，使科学探究活动大打折扣，使学生的学业负担更重。教科书的这一缺陷，使综合科学课程未能体现出应有的优势，直接导致新世纪综合科学课程改革步履维艰。

随着新世纪基础教育课程改革的全面启动，初中综合科学课程改革也在全国范围内展开。然而改革实验并不顺利，可谓“步履维艰，困难重重”。其中，教科书的缺陷是造成这种局面的因素之一。

一

我国传统初中分科科学课程主要是面向少数升学者，内容以“多、难、偏”著称，是造成初中生学业负担过重的主要原因之一。综合科学课程是为克服这些弊端而生，是对分科科学课程的超越，它面向广大的未来社会公民，注重科学的社会相关性和学习者个人的适合性。然而，教科书是否体现出这些优势呢？

科学概念（包括定理、定律和定则）是科学课程的重要组成部分，内容的份量和难度往往是由它的数量和难度决定的。为了衡量概念的难度，我们根据皮亚杰的认知发展阶段理论将科学概念分为具体概念、一级抽象概念和二级抽象概念三个等级。具体概念是指处于运算阶段的学生所能理解的概念，主要包括宏观世界的事实性概念、物质的直观性质概念和直接的关系概念等；一级抽象概念主要包括理想模型概念、微观世界的事实性概念、物质非直观属性概念、简单的间接关系概念和定则；二级抽象概念包括复杂的关系概念、原理和定律。为了定量研究科学概念的难度，笔者分别赋予具体概念、一级抽象概念和二级抽象概念以不同的抽象值：０、１和２。

为衡量新世纪综合科学教科书在科学概念上的状况，笔者以我国传统分科科学课程教科书为“参照系”，选取两个具有代表性的样本：２０世纪９０年代人民教育出版社出版的初中科学教科书（简称分科教科书）和Ｈ出版社２００１年版的《科学》。分科教科书和《科学》的概念数量和难度情况分别见表１和表２。

从表１和表２可以看出，《科学》比分科教科书减少４１个具体概念、２个一级抽象概念，但增加了１个二级抽象概念，这就使《科学》的概念抽象值丝毫未变，难度并未减小。虽然数量上《科学》概念总数比分科教科书减少９％，减少的多为生物概念，部分为化学概念，物理概念几乎没有减少。对于初中生来说，生物和化学的具体概念相对容易掌握，困难不大，而最难学习的物理概念却没有减少。由此看来，《科学》在科学概念的数量和难度两方面都没有实质性的改变，基本与传统分科课程相当。

课时分配又如何呢？这次课程改革并未具体规定初中科学课程的课时数，只是给出它在总课时中所占的比例范围，而各地基本上是按照原来分科科学课程的４４０课时来执行的。分科用于学生探究活动的时间就是学生实验所需的６９课时，而学习科学概念所占的课时约为３７１。这次科学课程改革非常强调科学探究，故《科学》安排了较多的探究活动，整套书有３９１个活动。科学探究活动注重科学学习的过程，非常强调“过程性”，要求有“延续相当长时间的调查研究”，必须给每个活动留出足够时间。要完成全套书所有的科学探究活动至少需要１４２课时，那么留给学习科学概念的课时降为２９８课时，比分科的３７１课时减少了２０％。

二

上面的数据已经清楚地表明，在课时减少的前提下综合科学教科书中的概念明显地过多、过难。这种现象所造成的严重后果主要有以下三方面。

第一，严重地影响学生对科学概念的理解。科学概念是从大量的科学事实中概括或抽象出来的，是科学理论体系的基石，可以提供组织和概括大量资料的智力节省办法。组成概念的知识比孤立分散的知识能更好地迁移到新的情境中去，因而学生掌握科学概念后，可以使他们所学知识的适用性范围更广，由此学生对科学概念的理解与掌握是科学学习中非常重要的环节。可是，由于我国传统分科科学课程的科学概念历来是量大、难度深，学生只能偏于对概念的记忆，而轻视理解，片面地把解习题当作是概念的应用。在科学概念的处理上，《科学》仍然承继分科课程的概念过多过难的传统，这就使初中生为了要应付大量的概念，只能采用囫囵吞枣、死记硬背的做法。结果使在科学概念理解问题上本应有实质性突破的综合科学课程却没有多大进展。

“２０６１计划”所提出的科学课程在内容选择上要“少而精”的基本指导思想，已经得到了世界各国的普遍认同。这是因为科学概念的理解早已成为各国基础教育的普遍性难题，而“少而精”是解决这个问题的唯一选择，只有精选一些基础性强、概括性强的概念，舍弃许多非基础性的、包容性较弱的概念，才能给学生留出充足的时间和精力来理解与消化，同时又不会降低科学学习的质量。

第二，科学探究活动大打折扣。这次科学课程改革的重大突破之一是非常强调科学探究活动，从过去的过于偏重静态的科学知识的传授转向关注动态的科学学习过程上，使学习者通过这一过程掌握科学方法、培养各种能力、养成良好的科学态度、加深对科学本质的理解。然而，《科学》却要求学生在课时总量减少了２０％的情况下掌握与原先同样难度、几乎同样份量的科学概念，这就使教师处于“两难境地”之中，要么干脆放弃一些概念，要么为这些概念而与科学探究活动“抢”课时。一边是传统课程认为是至高无上的概念，另一边是作为“学科学的中心环节”的科学探究，两者都需要宝贵的课时资源。多数教师会从效果不是立竿见影的探究活动中拼命地“挤”课时来讲授科学概念。由于时间的严重不足，许多探究活动被放弃了，即使能够做上几个，其质量也没有保证。科学探究活动是非常强调过程性的，质和量两个方面都不可偏废，没有时间保证只能使之流于形式。

最近，由中国科协青少年部、中国科普研究所和上海市科普促进会联合发起的有关“上海市青少年科学探究学习活动”的调查，发现只有４５．６％的青少年认为科学探究活动的时间得到保证。［１］

第三，学生的学习负担反而更重。由于《科学》增加了大量的科学探究活动，能够分配给概念学习的课时就比原来减少了２０％，要求学生在这种情况下去掌握几乎同样份量的科学概念，学习负担可想而知。此外，《科学》还增加一些综合性的主题和大量科学知识在日常生活和社会实践中应用的事例，这就使学生的学业负担较之先前更为繁重。 "

这次实行全国范围内的综合科学课程改革是为了更有效地提高未来公民的科学素养和从根本上解决学生在科学课程上的负担过重的问题，然而《科学》的这种“光加不减”的做法不仅很难达到“减负”的效果，反而使学生的学业负担更加沉重，也难以发挥出科学课程的普及教育功能，与改革的初衷相去甚远。

三

如果把科学课程看作是由“结果性知识”和“过程性知识”组成的话，那么学生就不仅要学习已有的科学知识，而且还要学会如何获取科学知识，即学会“过程性知识”。在过去的

三、四十年中，国际科学课程改革最明显的变化是“从把科学作为已有研究成果的知识体系转向把科学看作产生和验证这些知识的过程方法的科学经验上。”［２］科学课程的发展趋势越来越强调“过程性知识”的重要性，因为对于学生未来的社会生活来说，“过程性知识”要比“结果性知识”更为重要，它是“带得走的知识和能力”，是学生应对知识爆炸的有力武器，是终身学习的基础。

《美国国家科学教育标准》对科学课程提出了“较高的期望”，认为“对学生的学习能力估计过低比期望过高更糟”，这与西方国家采用传统综合科学课程、过于关注学生的兴趣，导致科学课程的知识水平较低、使学生在智力发展上缺乏足够的挑战有密切关系。更何况他们的高标准主要体现在各种高级思维技能、综合性科学思维方式上，把科学知识等作为培养这些技能和方式方法的“积木”。而我国的科学课程历来是注重结果性知识，忽视“获知的过程”。所以，我们的改革在科学知识的处理上应该采取与西方国家课程改革相反的做法，以提高学生科学素养为目标的这次综合科学课程改革显然应该把重点放在“获知的过程”上，大幅度地删减深、专、难的科学概念，精讲一些真正具有基础性的科学概念。这样一来，教师和学生就有更多的时间可以投入到科学探究活动中，大大地提高学生“获知的能力”，获得终身受益的“点金术”。但从对《科学》的分析来看，综合科学课程设计者们显然对此缺乏清醒的认识。

由《科学》所显现的概念过多、过难的缺陷是２０世纪９０年代以来我国综合科学课程改革中普遍存在问题，它使综合科学课程不但基本上保留了分科科学课程概念“深、难、多”的弊端，反而缺乏后者概念间清晰的逻辑关系，可能传授给学生的是更为“惰性的”知识，也难以体现出在综合性思维方式、科学技能方法培养上的优势。

为什么教科书的编写者们要这么做呢？原因之一，是他们认为若不如此，反对者更多，不利于综合科学课程改革的推行。比如，当年浙江省改革倡导者们就曾将学习综合科学课程的学生参加以科学知识为主的考试，其成绩高于分科学生作为综合科学课程的优点来宣传，以此来换取社会各界人士的支持。［３］如果综合科学课程改革所能做的仅仅是使知识水平的不下降，那么进行这一改革的意义何在？

任何一种课程设置方式都既有优势，又有不足，关键看如何取舍。如果我们重视系统知识学习的话，分科课程无疑是最合适的；如果我们重视学生获取知识的能力的话，综合科学课程就是必然的选择。我们当然希望学生既能够具有较高的知识水平，又能够掌握获取知识的能力。可是，当我们面对的是大量具有不同智能水平的学生时，就必须有所取舍。对于大多数的学生来说，大量的科学知识只能是“惰性知识”，对他们的现时生活和未来生活并没有多少用处，他们更需要掌握的是获取知识、解决问题的能力。有研究者对近期报刊统计发现，与科学素养有关的因素中科学知识只占７．５３％，重要性位居第五，而科学能力（３５．３８％）则位居第一。［４］

科学课程难度过大、内容过多使多数学生“陷入”死记硬背大量的概念、公式、定律、和仅仅是训练套公式的练习题之中，已经没有时间来培养获取知识、解决问题的能力。通过一个例子就可以对我国科学课程内容的“多、难”特征和学生在知识学习上的沉重负担有一个清醒的认识。上海市二期课改引进的综合科学教科书《新综合科学》（牛津上海版）是由香港７－９年级的教科书改编而成，基本保留原书的概念和原理，难度没有改变，只是使一些例子和插图“本地化”了，减少了许多探究活动。上海市让６、７年级的学生（１１－１２岁）只用２年时间来学习这套需要香港学生（１２－１４岁）学习３年的教科书，而我们的教师和学生并未感到有什么困难，像其它课程一样地学了下来。同为中国人的上海和香港初中生平均智力水平不应该有多少差异，而且两地初中生的在学率基本接近。由此可以看出我国科学教科书的份量之重和难度之大。即便是这样，也没有证据表明我们的初中科学教育质量要高于香港。

香港科学教科书花在知识传授上的课时少，把宝贵的课时主要用于学生的探究活动上。如《最新综合科学——迈进２１世纪》，在讲“能量转换”这个概念时，用１９个活动和一个学生分组实验让学生在各种不同情境中反复地探索和认识各种各样的能量转化，通过自己的经验多方面地理解这个概念。我们的做法却是用５－１０分钟时间直接告诉学生，并且还会把“能量守恒定律”也讲了。同样的内容不同的做法，学习效果肯定不同，香港的学生，既掌握了知识，又学会了如何获得知识，而我们的学生最多只能记住一些结论。

通过上面的分析，笔者认为：概念过多、过难是我国综合科学教科书所存在问题的关键。如果不在这个问题上有实质性突破的话，综合科学课程改革将难以达到预期的效果。

参考文献

［１］王柏玲．科学探究离学生有多远？．文汇报，２００４． ４． １９

［２］Ｈｏｄｓｏｎ，Ｄ． Ｉｎ ｓｅａｒｃｈ ｏｆ ａ ｍｅａｎｉｎｇｆｕｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ：ａｎ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｍｅ ｉｓｓｕｅｓ ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，１９９２，１４（５）：５４１－５６２

［３］余自强． 科学课程论． 教育科学出版社，２００２：１０６－１０７

［４］梁树森、谷秀娥． 科学教育的社会需要研究．学科教育，２００３（１）