中美两国小学科学教科书中动植物的相关概念.docx
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中美两国小学科学教科书中动植物的相关概念
中、美两国小学科学教科书中动植物的相关概念研究
随着即将出台的《科学（1—6年级）课程标准》（送审稿），相对于之前的实验稿做了很大调整，标准的修订势必伴随着我国小学科学教材的又一次大修订。
而选取被誉为“科技教育强国”的美国的主流科学教材来进行比较，具有一定的价值意义。
本论文是对我国与美国科学教科书中动植物的相关概念做分析比较，希望能对小学科学教育提供参考，并期望对科学教科书的编辑和科学科的教师教学有所帮助。
研究的对象是我国与美国三至六年级的科学教科书，我国部分选择的是教育科学出版社出版（简称教科设）《小学科学》，美国部分选择的是美国现行的小学科学主流教材，由浙江教育出版社引进出版的《科学启蒙》。
研究的方法采用的内容分析法，进行相关的分析与研究，
论文中所指的动植物的相关概念是指教科书中关于“动物”与“植物”的相关概念。
而本研究的重点是针对动植物相关概念的内容分析，。
分析的动物概念内容包括[植物的分类]、[植物的结构与功能]、[植物的生长繁殖]、[植物与环境的关系]等四项概念；分析的植物概念内容包括[动物的分类]、[动物的结构与功能]、[动物的生长繁殖]、[动物与环境的相互关系]等四项概念。
本研究使用的工具为[分析项目表]，分析单位是单元，以量的分析为主，少数项目进行质的分析。
本研究以[评判员信度]，作为检定信度的方法。
在资料处理部份，在量的分析上，采取次数和百分比统计为主，分析其分配情形。
此外，在质的分析方面，则引用教科书内容作质化的描述和探究。
一、概念的界定
1、教科书的概念
在我国，长期以来人们一直将“教科书”与“教材”、“教学内容”等同，缺乏对教科书内涵的深入研究。
事实上，教科书、教材与教学内容是完全不同的三个概念，教科书包含在广义的教材概念之内，是教材的重要组成成分；而教材仅仅是形成教学内容的一个“载体”，是教学内容的重要组成部分。
《世界大百科全书》给教科书的定义为：
教科书是教学内容的主要依据，是师生教与学的主要材料，还是考核教学成绩的主要标准，其作用十分重要。
《美国大百科全书》：
从严格意义上讲，教科书是为了学习的目的通过编制加工并通常用简化方法介绍主要知识的书。
美国学者戈温（Gowin，1981）认为，教科书是作为教育工具的书，教科书的特性是：
作为好的思维或情感的媒介；作为具有潜能的可促使新事件发生的过去事件的记录；作为思想或过程的权威记录；作为概念或知识（信息）实体的编制者；作为增强意义和丰富经验的刺激物。
在我国现行的《中国大百科全书·教育》（1985年版）中教科书被定义为“根据教学大纲（或课程标准）编定的系统地反映学科内容的教学用书。
教科书是教学内容的主要依据，是实现一定教育目的的重要工具，是师生教与学的主要材料，也是考核教学成绩的主要标准。
”而在《教育大辞典》中也将教科书定义为“根据各科教学大纲（或课程标准）编写的教学用书，教材的主体。
是师生教学的主要材料，考核教学成绩的主要依据，学生课外扩大知识领域的重要基础。
通常按学年或学期分册，划分单元或章节。
主要由课文、注释、插图、实验和习题等构成。
其中课文是最基本的部分。
”
以上对教科书的概念界定在具体的表述上存在差异，但都认为教科书是最基本、最重要的教学媒体，是教材的核心，作为教学资源尤其是作为学生资源而存在。
2、小学科学教科书
中国依据的是2007年教育科学出版社出版的小学科学教科书。
美国依据的是2010年浙江教育出版社引进，McGram-HillEducationMacmillan出版的科学启蒙教科书。
3、动植物相关概念
（一）植物的相关概念：
本研究所指植物相关概念包括[植物的构造与其功能]、[植物的繁殖]、[植物的生长]、[植物与环境的关系]等四个主要概念。
各概念內容如下：
[植物的构造与功能]：
包含根、茎、花、果实、种子的基本构造与功能及特殊环境下植物的特殊构造。
[植物的繁殖]：
包含植物的种子繁殖，利用根、茎、叶等营养器官的繁殖，蕨类植物的孢子繁殖、种子发芽的过程及植物生活史。
[植物的生長]：
包含植物的维生方式、养分来源、光合作用及植物的
趋性。
[植物与环境的关系]：
包含植物在生态系中的重要性、植物与环境的
交互作用、植物的保育问題。
（二）动物的相关概念
本研究所指的动物概念是指中美小学科学教科书上关于动物生活、生长、生理特征、繁殖相关概念；分为下列四项：
[动物的分类]：
哺乳类、鸟类、鱼类、两栖类、爬虫类、节肢类。
[动物的繁殖与生长]：
同性生殖、异性生殖、卵生繁殖、卵胎生繁殖、胎生繁殖、水生、两栖、陆生。
[动物的维生方式]：
腐食性、草食性、肉食性、杂食性。
[动物的界定与环境关系]：
动物的定义、动物在生态系中的重要性、动物与环境的交互作用、动物的保育、稀有动物。
4、内容分析法
内容分析法的含义内容分析法（contentanalysis）就是对明显的传播内容作客观而有系统的量化，并对量化结果加以描述的一种研究方法。
内容分析的原始材料可以是文献，也可以是其他媒介信息。
目的是弄清文献中客观存在的事实，揭示文献所隐含的情报信息，对事物的发展趋势作出预测。
它具有系统、量化、客观的特点。
在教育科学研究中，内容分析法既是一种主要的文献资料分析方法，又是一种独立、完整的科学研究方法。
作为一种独立的科学研究方法，内容分析法有一套较严格的程序，主要包括文献抽样、设计分析维度及体系、确定分析单位及分析范围、量化处理、信度分析、统计处理这6个步骤。
二、文献综述
1、中美小学科学课程的改革
（一）中国
中国小学科学课程发展，已经有2000多年的历史。
在这漫长的两千多年间，科学内容在整个小学课程中所占的分量、科学课程开设的形式、课程的目标以及课程内容与教法的选择都经历过无数次的改革与变动，而且直至今日还在经历着一场新的变革。
中国有文字记载的自然科学教学始于夏商周三代的教育。
当时，小学自然科学教学是小学的基础学科，并被列于语文和数学之首。
尽管我国小学自然科学教育起源如此早，但直到1903年，中国的科学教育走上真正走上现代科学教育（即以哥白尼以来的现代科学内容为主的）的发展道路。
1903年，对于中国的科学教育事业来说是一个重要的历史转折点。
这一年，随着国家的进一步对外开放，西方民主教育的思想和制度传人中国，科学课（当时称“格致”）从此成为小学阶段的一门必修课程。
1929年,中国第一个小学科学课程标准问世。
该标准把高小的历史、地理和部分卫生内容合并为《社会》科,个人卫生部分并人《自然》科。
初小则把社会、自然合并为《常识》科。
1932年，高小历史、地理、自然、卫生各科又单设，初小仍是一门综合的《常识》。
这种状况一直持续到新中国成立（1949年10月）前夕。
1949一1950年（即新中国成立初期），部分地区初小有《常识》,部分地区初小没有《常识》（这些地区的初小因而也就没有科学课程），高小都设历史、地理、自然。
自然课是每周三课时每课时50分钟）。
1951年，全国初小都取消了《常识》。
高小都设历史、地理、自然。
自然课仍是每周三课时。
解放以后（1949—1979）的30年，在中国共产党的领导下，我国的教育事业得到了飞速发展，党和政府非常重视科学教育，在小学中高年级一直开设自然常识课，后又改为自然课。
这一时期仍没有形成我国自己的科学教材教法体系，20世纪50年代学前苏联，60、70年代基本上是“停课闹革命”。
在这一时期，国家先后颁布了三个教学大纲。
1956年，中国在学习前苏联的基础上制定了新中国成立后的第一个自然教学大纲，规定初小阶段的自然课内容在语文课中进行教学。
除语文课编有自然课文之外，大纲规定每周要专门拿一节语文课来上“自然专课”，以使学生能有机会从事与自然科学学习有关的实践活动。
高小每周两课时自然课。
初小学习生物界自然,高小学习无生物界自然。
1963年，国家教育部颁布了第二个自然教学大纲。
因全国多数初小语文教师反对在语文课中承担自然教学任务,教育部又坚持初小不单设自然课，所以这第二个自然教学大纲只规定了高小的自然教学任务,而过去多少年初小都有的自然课或常识课无形中就被砍掉了。
1978一1981年,在社会秩序刚刚从大乱转人初步稳定之后,教育部颁布了第三个全国通用的《全日制十年制学校小学自然常识教学大纲（试行草案）》。
该大纲规定,小学阶段只在最后两年开设《科学常识》课（每周两课时）,而低年级的科学课仍然空缺。
同时,由于设在高年级的《自然常识》课不仅包括了50年代低、中、高三个年级段自然课的所有内容，还为了“适应现代化的需要”增加了许多当代先进科学技术的内容。
1982年秋，基于各方面人士对1978年大纲草案的反馈意见,教育部修改了小学自然教学计划，决定将小学自然课的学习提前至三年级开设,从而使学习时间增加了一年。
同时，教育部还委托人民教育出版社生物自然室修订并出版了新的自然教学大纲以及与之相配套的第一册教材和教师用书。
1980年到2000年，这一时期开始初步形成我国自己的科学教材教法体系。
1981年3月教育部颁发《全日制五年制小学教学计划（修订草案）》，明确指出“根据四化需要，必须加强小学自然科学常识教育，培养少年儿童从小爱科学、学科学、用科学的志趣”，并将课程名称恢复为“自然”，取消了画蛇添足的“常识”两个字，并从三年级起开设。
1982年秋，在科学启蒙教育大师刘默耕的领衔下，具有崭新的教育理念（“自然课就是教孩子们‘搞科学’”）的《自然》及指导《自然》课教学的《教师用书》，由人民教育出版社出版。
1992年国家教委又颁发了新的九年义务教育《自然教学大纲》，规定从小学一年级就开设自然课。
义务教育小学自然教材是以教科书为基础的系列教材，品种除教科书以外，同时供应教师教学用书，以后又陆续供应挂图、幻灯片、投影片等。
它有“六·三”学制和“五·四”学制两套，分别供两种学制的学校使用。
2001年初，国家教育部开始组织编写新的《国家小学科学课程标准》。
根据新的课程标准，学科的名称由原来的“自然”改为“科学”。
这一改动不仅反映了教学内容上的扩展，从以自然现象、事物为主拓展到整个自然科学领域，包括与自然科学有关的人文精神、价值观以及科学技术与社会的关系（sts）等等，而且还包含了科学探究的方法与过程。
新的标准又规定在小学3-6年级开展科学教育。
2007年教育部启动新一轮的课程标准的修订工作，在随后几年，小学科学课的课程标准也开始展开修订，在2011年的《小学科学课程标准（修订版）》（送审稿）恢复了小学一、二年级科学课，加强了科学教育。
（二）美国
美国是科技教育强国，自二战以来，共经历了四次重大的教育改革，它以20世纪50年代末由苏联在“外层空间”的挑战而引发的“学科结构”运动为发端，70年代初兴起了改变职教与普教分离的“生计教育”，至70年代中期又展开强调基础知识与基础技能训练的“回归基础”运动，而80年代则掀起了波澜壮阔的综合教育改革运动。
1945年，美国联邦科研及开发办公室主任布什（VannevarBush）在《科学：
无边的疆界》的报告中，向罗斯福总统呼吁：
“改进科学教育迫在眉睫，因为具有科学潜力的学生对于不能唤起其兴趣或不能提供适当科学教学的高中教育，最容易深受其害。
”布什的这份报告直接导致了1950年国家科学基金会（NSF）的建立，由此极大地影响了此后美国科学课程的改革。
20世纪50年代冷战时期的政治和军事对抗使得科学、技术及科学教育在巩固国防上所起的巨大作用日益为美国等发达国家所重视。
1957年，苏联发射了第一颗人造地球卫星。
美国人意识到苏联在科学技术上的优势造成对美国国家安全的威胁，美国国会于1958年通过了《国防教育法》，该法的颁布为此后十多年里科学课程改革提供了大量的研究经费。
从20世纪60年代开始，小学科学课程模式逐渐取代了自然学习模式，而“做个科学家”（BeingaScientist）则成为这次课程改革的口号。
这次改革研究出版了大量的课程和教学资料。
有较大影响力的小学科学实验课程有三种：
一是ESS课程（TheElementaryScienceStudy,1961-1971），它的特点是以一个大主题综合相关的知识内容（如“光和影子”等），强调让儿童亲身实践和探究日常生活中的事物。
二是SAPA课程（Science-AProcessApproach,1962～1972），它是一个高度结构化的科学课程，其目的是培养学生的科学探究技能，又称“过程技能”（processskills）。
三是SCIS课程（TheScienceCurriculumImprovementStudy,1962～1974），它强调儿童对科学概念的功能性理解，目的是形成良好的概念结构和科学理解。
比较ESA、SAPA和SCIS这三种课程的教学目标可以发现，它们或侧重于“内容”，即科学概念的掌握，或侧重于“过程”，即探究技能的发展，这使科学课程是“内容”还是“过程”的争论成为后续30年直至今天小学科学课程发展中的一个重要问题。
20世纪80年代至90年代中期基于“建构主义”的小学科学课程在总结了60年代的经验教训、并运用建构主义的理论进一步丰富了“探究”和“过程”的教学意义的基础上，提出了全新的科学教育的目标：
发展全体民众的科学素养。
其重要标志是美国于1985年启动的“2061计划”，在长达200页的总体报告和其他5份专题报告中，明确提出“普及科学基础知识包括科学、数学和技术，已经成为教育的中心目标”，并详细阐述了全面改革美国初等、中等教育体系的设想、步骤、目标和科学依据。
90年代以后改革进入了新的成熟阶段。
其中最显著的标志是美国第一次推出全国统一的科学课程标准，目的是监控全国的科学教育质量。
1995年12月6日，美国研究委员会组织编写的《国家科学教育标准》正式出台，不仅论述分阶段（幼儿园到四年级、五年级到八年级、九年级到十二年级）的科学教育的内容标准，而且对从事科学教育教师的素质以及科学教育中的评价等制定了标准。
在美国基础教育的课程改革中，已注重科学、数学和技术的综合。
2、中美小学教科书的发展与现状
（一）中国：
从新中国刚刚成立到上世纪末（1950～2000年），我国的教材编写和出版工作主要由人民教育出版社承担。
在这个期间，人民教育出版社一共编写并出版了8套小学科学教材。
2000年以后,随着新课程改革的深入,出现了多套小学科学教材并行的局面,目前通过国家审定的小学科学教材共有10套。
（1）《自然课本》（1950年版）
主要由顾均正和贾祖璋编写,它是新中国成立以来的第一套全国通用的小学科学教材。
该套教材共分4册，每册18课，适用于高级小学的高年级段（即5～6年级，当时的初级小学不设《自然》课）。
（2）《自然》（1953年版）
该套教材由方宗熙、陈同新等编写,共分4册,每册30课,适用于高级小学的高年级段,其主要特点之一是模块式设计。
各模块内的知识具有相当严格的系统性,各课前后基本上都有一定的联系,遵循由浅入深、循序渐进的教学原则。
6大模块分布与情况见表一。
表1:
1953年版《自然》的模块内容及分布
模块
册
各册名称
第一册
第二册
第三册
第四册
模块名称
水
空气、电
矿物
土壤、生理卫生
本套教材的不足之处在于知识覆盖面太窄,像天文、力与机械、物体运动、动物、植物等一些基本科学领域都没有涉及。
（3）《自然》（1957年版）
该套教材由人民教育出版社生物室编写,共分4册,适用于高级小学的高年级段。
该套教材继承了1953年版《自然》的模块设计,将以前的6个模块增加到8个,并调整了模块的顺序和内容，见表2。
表2:
1957年版《自然》的模块内容及分布
模块
册
各册名称
第一册
第二册
第三册
第四册
模块名称
水
空气、土壤
矿物、宇宙
土壤、电、保健
（4）《常识》（1961年版）
该套教材由人民教育出版社编写,共分4册,适用于五年制小学4～5年级。
从严格意义上说,《常识》并不是科学教材,因为它还包含了历史、地理、政治等其他学科的知识,科学课的比重只有50%左右。
（5）《自然》（1964年版）
该套教材由刘默耕、李培实等编写,共分4册,适用于高级小学高年级段。
1964年版的《自然》可以说是1953年版《自然》的继承和发展。
在1953年版的基础上新增了“动物”、“植物”2个模块,并对各模块的分布和内容做了调整（见表3）。
表3:
1964年版《自然》的模块内容及分布
模块
册
各册名称
第一册
第二册
第三册
第四册
模块名称
水、空气、土壤
动物、植物
人体保健、矿物
机械、电、宇宙
（6）《自然》（1978年版）
该套教材由刘默耕、李培实等编写,共分4册,适用于五年制小学高年级段。
该套教材吸收了前几套教材特点，做了一些教法上的改变，但仍保留了以前各个模块内课的内容和顺序,在本质上没有太大的突破。
（7）《自然》（1982年版）
该套教材由刘默耕、李培实等编写,共分4册,适用于小学高年级段（后来被改变成6册,供小学3～5年级使用）。
该套教材继承了前几套教材的一些优点,同时又借鉴了国外教材的先进经验,同时结合我国国情进行了创新。
（8）《自然》（1993年版）
该套教材由人民教育出版社生物自然室、北京教研室、天津教研室三家联合编写。
共分12册（五年制为10册）,，供一至六年级使用。
特点是与教材整体结构相适应,在教材中暗含着知识、能力、思想教育有机结合的单元结构。
例如:
各种各样的果实、各种各样的根、各种各样的茎、植物的身体,这4个内容就组成了一个教学单元。
（9）现行的8套小学科学教材中教科版的主要特色
2000年，中国基础教育的历史又掀开了新的一页，在教育部的倡导和主持下，面向21世纪基础教育课程改革正式展开。
在新课程改革中，制定了《科学（3～6年级）课程标准》，科学教学从3年级起始，教材的名称从《自然》改为《科学》。
国家推行在统一的课程标准下多套教材“百花齐放、百家争鸣”。
截至目前，通过国家审定并在全国使用的小学科学教材共有以下10套，包括教科版、苏教版、冀人版、青岛版、大象版、鄂教版、湘版、粤教版等，其中教科版的使用范围最广。
教科版的主要特色：
2001年，教育科学出版社出版的小学科学教材在全国24个省（市）的150多个实验区使用，主编为中央教育科学研究所的研究员郁波。
全套教材共37个单元，约140个活动，其中侧重于生命世界主题的单元10个，物质世界主题的11个，地球与宇宙主题的8个，另有8个跨学科的综合单元。
编排时从横向上注意了一册教材中各部分内容的均衡性，从纵向上注意了各册教材间科学概念发展的应有逻辑顺序。
从总体上内容的选择服从于活动设计的需要。
基于六年的教材实验和对小学科学教育的进一步认识和理解，2007年教材建设队伍对第一版本做了一定的修改，推出第二版本。
本论文所要研究的是第二版本，也就是2007年版的小学科学教材。
与2001版相比，2007版教科版小学科学教材的整体框架结构没有做大的变动，只是进行局部的调整和完善。
37个单元缩减成32个，平均分配在4个年级，一共8册，每册4单元，考虑到年段和课时的不同，3年级和4年级每单元7课时，5、6年级每单元8课时。
对教材进行逐个思考的基础上，把以下10个单元合并为5个单元。
删去了六年级下册的《信息》，删去了四年级上册的《有生命的物体》，并将其中的一些内容移植到《植物和动物》和《生物的多样性》单元中，增加了《地球表面及其变化》，主要是对比国外的教材，发现过去这方面的量不够，特别是关于土壤的形成等方面内容不足，增加了六年级上册的《生物的多样性》，最终变成了32个单元。
2007年版的教科版小学科学教材整体框架按生命科学、物质科学、地球与空间科学这三个领域来划分。
起始部分都是从特性开始，沿着发展变化，到最后成为系统。
线索非常清晰、明了。
相比较2001年版，这个版本特别关注记录单，鼓励孩子将观察、实验记录，直接记录在课本的记录单中。
还特别关注学生的前概念，和有关资料的补充。
教科书要成为孩子要看的读物，要增加教科书的可读性，每一个资料都是科学概念的延伸和深化，很多资料都直接进入教材的层面。
（二）美国：
美国的科学教育哲学中早已将科学知识分为三个大领域:
生命科学、物质科学和地球与空间科学”。
传统的科学教材均以这三大块科学概念为核心,由于人体健康的知识与人的生存密切相关,小学许多教材中又将人体科学单列出来。
在《标准》和《基准》对美国科学教育的影响下,人们对科学本质的认识越来越清晰化,对科学探究能力在科学学习和研究中的重要作用越来越重视。
这些新的科学教育文件倡导课程教材的多样化。
20世纪90年代以来,又出现了多种类型的小学科学教材。
（1）以科学概念为核心
传统的以科学知识体系为主构建课程结构的教材属于以科学概念为核心的教材。
《SRA真实科学》1一6年级教材是以科学概念为核心的小学科学教材,内容分为四个板块:
生命科学、地球与空间科学、物质科学和人体科学。
教材提供大量的教学资源,力图从四个方面发动学生学习科学:
视觉资料;有清晰的教学过程的教材;以学生为中心的、扩展的学习资源;观察、记录、测量和实验等活动材料。
以科学概念为核心的教材,在科学概念上是前后紧密联系的,教材每册的单元较多,罗列的知识内容也较多,而在探究的深人上却有所欠缺.有文章认为这类教材容易导致“阅读科学心”。
（2）以科学概念和统一概念为核心
《标准》中“科学的统一概念和过程”以及《基准》中的“通用概念”都是许多领域共用的思想武器。
两者都提倡在教学中渗透统一概念的理解。
有的教材在编写时特别考虑了统一概念。
《科学发现工作》（见表4）以科学概念为课程结构体系，并在整套教材中贯穿了《基准》中通用概念的思想。
其每个单元都能使学生对系统、模型、恒定和变化、规模四个概念中的至少一个增进理解。
由于通用概念在许多领域都具有重要的用途，教材的这种形式有利于学科的整合,使学生的思维更具开放性。
表4“科学发现工作”课程模块
年级
内容
生命科学
物质科学
地球科学
人体科学
K
生物的特征（系统、恒变定和变化）
用感官探究（系统）推和拉（系统、模型）
观察天空（恒定和变化、规模）
身体分几部分（系统、模型）、
1
生物的种类（系统）
磁铁（系统、规模）
天气和季节（恒定和和变化）
地球上的陆地和水（系统、模型）
保持健康（系统、恒定和变化）
2
生物的相互作用（恒、
定和变化、模型）
光和色彩（系统）
固体、液体和气体和变化）
随时间变化的地球（模型、规模、恒定和变化）
什么使我生病（系统、规模）
3
生命循环（模型）
生命的角色（恒定和变化）
能量的形式（系统）
太阳、月球和地球（规模）
地球上的水（系统）
午餐吃什么（系统）
4
动物（系统）
物质的特性（规模）
磁和电（模型）
地球上的陆地资源（恒定和变化）
天气和气候（恒定和变化）
人体系统（系统）
5
植物（系统）
种群和生态系统（系统）
能量、做功和机械（系统）
光和声（模型）
太阳系和星空（规模）
固态的地球（恒定和变化
运动和控制（系统）
6
细胞和微生物（模型）
生命的延续（恒定和变化）
特质的性质（规模）
力和运动（规模）
变化的地球（模型）
海洋（系统）
生长和健康（系统）
（3）以探究过程为核心
由于《标准》倡导以探究为核心，美国相继出版多套以探究为核心的科学教材。
这些教材的每个模块是一个相对完整的科学探究过程,需要较长的教学时间，因而这些教材结构一般比
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