科学教育在小学阶段是培养孩子们科学素养、逻辑思维和实践能力的关键。它不仅关乎孩子们对自然世界的认知，更影响着他们未来的职业选择和生活方式。在全球化的今天，科学教育方法的交流与借鉴已成为各国教育发展的必然趋势。美国作为拥有重要影响力的教育体系，其小学阶段的科学教育值得我们深入探讨。而奇趣科学教学流程与美国科学教育高度吻合，为我们提供了一个全新的视角来审视科学教育的创新与发展。

 

美国小学科学课程标准及流程

 

美国小学有4门“主科”，英语、数学、科学和人文。其中“科学”占了1/4的位置，和英语、数学并重。美国小学科学课的体系很大。从内容上讲，包括了物质科学、生命科学、地球和宇宙、工程科学以及科学方法等等；从分科上讲，不少我们初中才接触到的物理、化学、生物知识，也有覆盖。和其他学科类似，科学课也是循序渐进地从低年级到高年级慢慢递进。

 

根据美国下一代科学课程标准NGSS，他们把科学教育分三个维度：科学和工程实践（学生要做什么）、跨学科共同概念与思维迁移（学生要思考什么）、核心学科概念（学生要知道什么）。这三个维度中，占据第一位的是科学和工程实践，具体来说，就是学科学、学工程，要“动起来”，学会做八件事。这里的“做”，比起我们通常说的“动手做实验”，涵义要更深刻、更广泛，并且高度还原真实生活中科学家、工程师的工作方式。这八件事，分别是：

 

 

1. 要会问问题（asking questions），搞明白自己到底要解决什么问题（defining problems）

2. 要会建模型（developing and using models）

3. 要会做调查研究（planning and carryng out investigations）

4. 要会分析数据（analyzing and interpreting data）

5. 要有数学和算法思维 （using math and computational thinking）

6. 要能解释科学现象（construct explanations），设计解决方案（designing solutions）

7. 擅于用证据阐明自己观点（engaing argument from evidence）

8. 擅于获取信息，分析表达 （obtaining, evaluating and communicating information）

 

在科学课程设计中，以这八项能力为标准，观察、分析、讨论、记录等实践贯穿全程，低年级以图示和简单描述记录为主，高年级课程逐渐过渡到严密的逻辑分析与数据统计，形成一个螺旋上升的能力培养机制。

 

以一个美国真实小学科学课堂上的学习项目为例：

 

第一步：我们要解决什么问题

 

科学不是公式的堆积，而是生活中的现象。老师问同学们：我们去爬山的时候，发现靠近山顶的山道经过风吹雨打已发生严重的侵蚀，行人很难通过。我们应该如何修复才能让行人安全通过呢？美国小学的同学们会以圆桌形式开始积极的讨论，并按照步骤完成科学课题。

 

第二步：学会做背景调查

修复山道，首先要了解这个地区的天气和地理特征。美国科学课堂的老师展示了一张山道周围的等比例地形图，带领小学同学们了解山道的海拔环境和地质情况。

同学们将山道的地理特征记录下来，并且列出相应的科学问题思考。山道修复最重要的要求是什么？山道修复面临哪些困难？

 

虽然这是一个简单的科学分析过程，但其中的辩证方法不仅可以运用在科学课上，还可以应用在自己生活和工作中，帮助美国小学的孩子在未来的生活中做出更合理的决策。

 

第三步：小组式头脑风暴

 

通过小组合作探究，能产生更好效果。美国小学的课堂上，每个学生在5到10分钟时间整理出自己的想法，小组轮流发言，将所有的观点记录并整理好。

 

同学们讨论得非常踊跃，提出了诸多科学方案：在山道路边放石头，石头可以阻止水土流失和泥土进一步得侵蚀；在山道周边的土壤上放山草覆盖物，泥土得到湿润，减少侵蚀；在周围山坡搭建矮墙，阻挡水流冲击降低土壤侵蚀……

第四步：分析决策，为方案打分

 

美国教育更喜欢理性的思维和决策。通过决策矩阵，学生可以将重要的点一一列出，再判断这个方案是否达到了科学课题的要求。

 

例如“确保人类安全”要求，不同方案能打几分？“防止泥土侵蚀”，不同方案又能打几分？最后将所有分值相加，得到最高分的即是最佳方案。

第五步：制作模型并测试

 

为了验证自己的方案，当然要动手做科学实验啦！美国小学课堂上，同学们开始做一个同比缩小的山地模型，然后测试自己的方案。科学实验也有非常清晰的步骤：设定目标、列出步骤、动手实验、得出结论。

我们会发现，美国小学的科学课是个非常严谨的设计过程：发现问题-做研究-提出需求-讨论方案-方案决策-测试模型-得出结论。

 

在美国的小学科学课堂上，传统的死记硬背早已被摒弃，取而代之的是让孩子们亲身参与其中的探究式学习。这一转变不仅激发了孩子们对科学的浓厚兴趣，还极大地提升了他们的实践能力和创新思维。

 

与此同时，奇趣科学的教育理念与美国的这种授课模式高度吻合：

观察并提出问题-设计并实施实验-记录现象和数据-并撰写实验报告-小组成员讨论总结实验结果-小组演讲展示实验结果

 

这样的实验流程共同为孩子们的科学学习之旅注入了新的活力。

 

奇趣科学与美国小学阶段科学教育的方法高度契合

奇趣科学是以“点亮好奇心，激发探索欲”为教育理念致力于通过科学素养启蒙课程。课程依托国内与国际的青少年发展标准与要求，即中国学生发展核心素养、义务教育小学科学课程标准以及美国下一代科学课程标准NGSS，并由浅入深，分为不同等级的四个阶段，逐步引导学生探索物质科学、生命科学、宇宙与地球、工程与技术四大领域。

采用独创的PTR教学法，即探究式、项目式、小组式及6+6学习法，上课6模块，实验6环节，逐步引导学生主动探究科学现象，帮助学生发现生活中的科学奥秘，以培养学生科学探究与实践能力。

 

以奇趣科学的课堂为例：

 

第一步：这节课要解决的问题

探秘炼金术。首先，科学老师会以金属的形态变化的现象作为开始，让孩子们对科学产生好奇，引发思考。

第二步：学会背景调查及建立模型—小组设计实验并实施

学生知道问题后，老师会引导孩子在什么地方见到过这种现象，联系到日常生活和科技发展中。这样的背景调查能够帮助学生理解科学知识的实际应用，增强他们对小组设计实验产生动力和兴趣。

 

通过不断的尝试，在一次次失败中调整方案，最后接近目标，完成科学课题。在这个过程中学生不会感觉疲惫，而是加深了对知识的认识和兴趣。

第三步：记录实验现象和数据并撰写实验报告

在老师的引导下，学生会根据自己设计的实验记录实验现象和数据。根据实验现象总结实验报告，包括实验的目的，实验的步骤，成功或失败的现象分析原因，为后面小组头脑风暴作准备。

第四步：头脑风暴-小组讨论总结实验结果

在这个环节，小组的每个成员会有5-10分钟的时间，轮流发言，说出自己的实验结果和观察到的实验现象，如果实验没有成功，分析原因，并与其他小组成员讨论原因的合理性。

第五步：阐明自己观点-小组演讲展示实验成果

在小组头脑风暴后，委派一名小组成员展示小组的实验成果，并进行总结性描述，如果小组中有实验失败的现象，一并提出失败的现象并分析失败的原因。再次实施实验加以证明。

综上所述，奇趣科学与美国小学阶段科学教育的方法高度契合，均聚焦于培养孩子的实践能力和创新思维。两者都推崇探究式学习这一核心理念，鼓励孩子们主动提出问题、设计实验方案、收集并分析数据，最终得出科学结论。这种学习方式不仅锻炼了孩子们的独立思考能力，更让他们在亲身实践中深刻感受到科学的无穷魅力，从而更加热爱并投入科学探索的旅程。