科学与工程实践内容与呈现

该套教科书作为津巴布韦紧跟国际科学教育改革浪潮，主动推进科学课程革新的重要实践成果，其科学与工程实践内容的设计，为学习者深度理解科学知识、进阶提升科学素养提供了积极支撑。其中所呈现的不足也折射了全球范围内多数国家在以教科书为载体的实践活动设计中面临的共性困境。为充分释放科学与工程实践的育人效能，进一步优化科学教科书的内容设计体系，需要丰富科学探究任务类型、彰显工程实践核心教育价值、显性呈现科学与工程实践本质观。

（一）丰富科学探究任务类型，关注学习者主体性进阶发展路径

科学探究任务的不同决定了实践所承载的教育目标的不同，同时决定了实践的核心环节以及学习者在各环节中适宜的主体性水平的差异。这意味着，丰富的科学探究任务不仅契合无须机械地包含所有环节的实践本质，而且能从不同任务的经历中拓宽对于科学探究的理解及探究能力的训练。探索性任务和测量性任务是津巴布韦科学教科书中科学探究活动的主要任务类型，而对于要求学习者根据主题或问题作出科学假设并通过控制变量验证假设，以及强调学习者进行逻辑推理的实践任务少之又少。这为科学探究活动内容的设计提供启发：应明确不同实践任务所具有的教育功能，在此基础上合理统筹并均衡配置各类实践任务的比例，尤其增加引导学习者根据问题作出科学假设，通过控制变量进行探究以及侧重逻辑推理的实践任务，助力提高学生的科学思维和推理论证能力，加深对科学方法的认识与应用，确保科学探究活动的设计能全面提升学习者的科学素养。

学习进阶体现个体认知及思维发展的连续性与递进性，科学与工程实践的学习进阶维度包括学习者在探究与实践的态度、认知以及具体能力上由表层到深层、由外显到内化的螺旋上升过程。教科书中有关实践内容的设计应以学习进阶理念为指导，把握学生在不同阶段的思维特征与能力水平。具体而言，应遵循由表及里、由扶到放的原则，设计具有梯度的探究任务与学习支架。在初始阶段，可侧重提供结构化的引导，帮助学生建立基本的探究规范与认知模型；随着学生探究能力的提升，应逐步减少外部指导，赋予学生更多自主设计、决策、论证与反思的空间。如在科学学习的初级阶段为学习者呈现明确的科学探究问题，随着学习的深入逐步引导学习者提出探究问题，当学习者具有一定程度的科学探究能力时完全给予其提出问题的自主性，让学生自己提出有价值的探究问题，通过这一过程能够逐步释放学习者的主动性水平，提高学生提出科学问题的能力。借由构建层级递进的实践任务体系，推动学习者在核心环节上的主动性水平持续进阶，最终实现从依赖探究路径指引向自主开展实践的转变，推动其探究能力与实践素养的有序发展和持续构建。

（二）彰显工程实践的核心教育价值，重视活动设计的广度拓展与深度挖掘

工程实践融入科学教育是基础教育阶段的创新实践。美国《下一代科学教育标准》认为K-12阶段工程教育的主要目标有两个：主线目标（工程通识教育）和输送目标（为工程职业做准备）。完成工程实践教育的上述两个目标，不仅要做好工程实践内容的广度设计，还要做好实践内容的深度设计。

“广”在于打破学科壁垒与资源局限，构建开放多元的工程实践体系。这不仅要求设计融合多学科知识与能力的工程任务，而且要开发丰富多样的工程实践活动，以此落实工程通识教育。具体而言，一方面要深化跨学科整合，有机融合科学、技术、工程与数学等领域的基础知识与技能，强化学生对知识的综合应用；另一方面，要积极挖掘本土工程实践素材，进行地域化或校本化的内容设计与实践。应紧密结合区域产业特色、标志性工程及地方发展需求，将本土典型的工程案例、生产实践与技术应用转化为适宜的教学内容，通过丰富的工程实践活动让学生深刻感知工程与日常生活、地域发展的紧密联系，形成对工程实践性质及特点的基本了解。

真实情境中的工程实践是高度综合和复杂的，工程师需要熟练运用领域特定概念，并深刻把握系统、优化、权衡、决策等共通概念，以系统视角和优化策略评估各种解决方案。这意味着学习者唯有亲身经历从定义工程问题、设计方案、实施方案到不断迭代优化的完整工程闭环，才能真正理解工程实践的本质，提高工程实践能力与素养。津巴布韦科学教科书对于工程实践活动的设计尚不成熟，9个工程实践活动中虽都定义了工程问题并且给予了操作步骤，但均未包含数学计算、构建及应用模型以及迭代优化等关键要素，工程实践沦为单纯的动手操作活动。故“深”体现在教科书中工程实践活动的设计应尽可能地涵盖定义问题、设计与评估方案、实施方案、模型构建与迭代优化等核心环节，深度凸显工程实践的特点与本质，帮助学生形成对工程实践过程全面且深入的认识，为未来的工程职业打下坚实基础。

（三）显性呈现科学与工程实践本质观，助力学习者深度理解与内化构建

好的科学与工程实践教学是体现科学与工程实践本质观的教学，提高学习者对科学与工程实践本质观的理解是开展科学与工程实践活动教学的核心目标。津巴布韦科学教科书中科学与工程实践内容的设计关照到了学习者对于本质观的理解，但是均以隐性方式呈现，即依托于实践环节的设计隐性体现本质观。此种呈现方式高度依赖教师对本质观的教学敏感性以及学习者的深度感悟，任一方的缺失或不足都有可能削弱学习者对本质观的理解与内化。因此，科学与工程实践本质观需在实践内容中显性呈现。

在教科书科学与工程实践内容的设计中专门设置明确的有关本质观的文本材料。一方面，通过构建系统化的显性栏目来直接呈现科学与工程实践本质观，例如设置“科学史话”“科学家的思考”或“本质观透视”等专栏，利用科学史实和经典实验案例，专门阐述科学探究与工程实践的本质，将原本隐含在实践背后的认识论和方法论转化为可视化的文本材料；另一方面，在科学与工程实践内容的表达交流环节设置本质观思考问题，引导学生讨论、交流其对科学与工程实践的看法，帮助学生在掌握科学观念、提升科学思维的同时，能够直接反思并内化关于科学与工程实践的本质认识。

针对科学教师开展科学与工程实践本质观理解与教学的专项培训。教师是落实科学与工程本质观教学的重要主体，通过专项培训提高教师对科学与工程本质观的理解是实现本质观显性呈现的另一重要举措。一方面，设计关于“本质观深度解析”的主题培训，深刻阐述科学探究本质观与工程实践本质观的内容，并基于两者之间的差异进行对比，结合权威的、最新的相关研究成果帮助教师理解与内化；另一方面，组织教师参与具体的实践项目，在真实的情境中感悟实践的过程，体会科学与工程实践的本质。此外，教授教师进行教学转化的策略，结合课例研讨，指导教师将本质观融入教学设计，如讲解引导学生反思实验中的假设与证据的方法，传授开发显性渗透本质观的课堂活动的路径等，切实提高教师的理解水平与教学效果。