大象版《科学》教材以《义务教育小学科学课程标准》为依据，参考《中国学生发展核心素养》的要求，借鉴国际上STEM教育政策和实践的经验，吸收了科学哲学研究领域的科学观、知识观和方法论，采取建构主义、人文主义等学习理论所倡导的探究式教学模式，根据儿童认知发展心理学的最新研究成果布设教学内容，坚持面向全体学生，以探究活动作为学习科学的主要载体，以真实的问题情境引导学生科学探究，以小组合作学习方式突出学生的主体地位，以活泼的版面设计激发学生的学习兴趣，以“科学的内容，活泼的版面，系统的教育，快乐的学习”的鲜明特色，有效培养学生的科学素养。
教材编写思路
1.“双主线+双辅线”：以培养学生的科学素养为核心
教材以培养学生的科学素养为核心。根据课程标准的要求，教材教学目标涵盖科学知识目标、科学探究目标、科学态度目标，以及科学、技术、社会与环境目标（以下简称STSE目标）四个方面。为达成这四个方面的教学目标，教材采用以科学探究目标和科学知识目标为两条培养主线（明线），以科学态度目标和STSE目标为两条辅线（暗线）的“双主线+双辅线”的结构编排，即以物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程领域的科学知识目标的学习内容为四条经线，依据学生的认知特点和科学知识的内在逻辑，精心设计一系列“做中学”探究活动，通过引领学生经历探究过程，建构相应的科学知识，有计划、有步骤地达成课程目标。同时将提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价等8个科学探究要素贯穿为一条纬线，通过一个个探究活动循环落实，逐一强化各探究要素的培养。教材还在适当的探究活动中适时地渗透科学态度目标和STSE目标的要求，从而全面培养学生的科学素养。
2.三个认知阶段：知识目标的层次性和探究目标的递进性
儿童思维的发展一般划分为5个阶段：直观行动思维（出生至三岁），具体形象思维（三岁至六七岁），形象抽象思维（六七岁至十一二岁），以经验型为主的抽象逻辑思维（十一二岁至十四五岁），以理论型为主的抽象逻辑思维（十四五岁至十七八岁）。教材根据课程标准的要求和儿童认知的发展规律，把小学阶段的学习分为1～2年级、3～4年级和5～6年级三个学段，并把这三个学段的培养主题分别确定为“感知科学”“认知科学”和“探索科學”。
在科学探究目标方面，1～2年级的“感知科学”阶段由培养学生的具体形象思维能力入手，过渡到形象、抽象思维能力的培养，强调在教师的指导下进行探究学习；3～4年级的“认知科学”阶段以形象、抽象思维能力的培养为主，强调在教师的引导下进行探究学习；5～6年级的“探索科学”阶段逐步提升到以经验型为主的抽象逻辑思维能力的培养，强调让学生学会自主探究。三个阶段逐步过渡，相互承接，从而实现探究目标培养的递进性。
在知识目标方面，教材按照课程标准的要求，根据学生的认知发展规律和科学知识的内在逻辑，合理安排学习内容，有计划、有步骤、分层次地完成课程标准所规定的18个主要概念及其75个学习内容的学习，循序渐进，螺旋上升，为学生形成初步的科学知识体系奠定基础。
3.问题导向：以探究活动作为学习科学的重要方式
探究活动是学生学习科学的重要方式，科学课教学应当从学生熟悉的日常生活出发，通过学生亲身经历动手动脑等实践活动，了解科学探究的具体方法和技能，理解基本的科学知识。教材坚持以培养学生的科学素养为核心，以探究活动为课程的主要实施形式。引导学生在探究中获取、建构课程标准所要求的科学知识，完善知识结构，同时让他们体验科学探究过程，培养他们的探究能力和自主学习能力。
教材采用任务驱动型教学模式和基于问题（或基于项目）的学习方式，结合小学生的生活情境，以明确的探究任务或问题为驱动，设计探究活动，将科学知识目标和科学探究目标融入探究活动中。教材引领学生像科学家那样经历科学探究过程，在课堂上亲历从提出问题到猜想假设、搜集事实与证据、处理信息并得出结论的探究过程，了解科学探究的基本过程、方法和技能，学会利用科学方法和科学知识初步理解身边的自然现象，并解决某些简单的实际问题。同时培养学生积极的科学态度，引领他们全面地理解科学、技术、社会与环境的关系。
在探究式教学中，教师要及时了解学生的既有知识和经验，根据学生的认知特点，创设适切的问题情境，引导他们提出问题并恰当地聚焦问题，主动探究。同时要善于以自主学习和小组合作学习的方式进行教学，突出学生在学习中的主体地位。
4.设计与制作：强调工程与技术教育的重要性
2017年正式颁布的《义务教育小学科学课程标准》强调了对工程与技术的教育，这一变化是对国际科学教育发展的反映，更是对我国社会与经济发展需要的响应。除了课程标准，《中国学生发展核心素养》以及国际上最近几十年新兴的STEM教育实践，都赋予工程与技术教育以重要地位。
教材对工程与技术教育给予了足够的重视，不仅从二年级开始专门设置了技术与工程类的单元，还在其他探究活动中适时穿插一些设计与制作活动，以培养学生的动手能力和工程意识。
5.学科渗透：教学内容设计的综合性
课程标准强调，理解自然现象和解决实际问题需要综合运用不同领域的知识和方法，小学科学课程要针对学生身边的现象，从物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域综合呈现科学知识和科学方法，强调这四个领域知识之间的相互渗透和相互联系。
教材的设计强调贴近儿童生活，从实际问题出发，注重自然世界的整体性，发挥不同知识领域的教育功能和思维培养功能，不断丰富学生对现实世界中的科学现象的体验。教材强调不同领域知识之间的相互联系和相互渗透，适当淡化学科之间的界限，不少探究活动的设计涵盖了课程标准要求的四大领域中的两个或两个以上的科学知识学习目标。教材还特别重视渗透环境教育思想，使学生从小亲近自然、欣赏自然、珍爱生命，善待周围环境中的自然事物，追求人与自然的和谐相处。
6.内容和形式的趣味性：激发学生的好奇心和求知欲
小学生对周围世界的好奇心和求知欲是他们学习科学的内在动力，对其终身发展具有重要作用。枯燥乏味的学习会逐渐磨灭小学生与生俱来的好奇心，抹杀他们强烈的求知欲。因此，在保证教材意义性的同时，教材设计特别注重趣味性。
在教学内容设计方面，教材摒弃传统的讲授式教学方式，以探究活动作为主要教学方式。教材注重通过儿童喜闻乐见的科学主题，创设愉悦的教学氛围，激发学生学习科学的兴趣，引导他们主动探究，对科学本质、科学思想、科学知识、科学方法等形成初步认识。
在版面设计方面，教材充分考虑小学生的心理特征，利用卡通、游戏、故事、童话、谜语、诗歌、连环画、科幻作品等小学生喜闻乐见的形式，激发学生主动学习科学的热情。其中，一、二年级教材主要采用图画、游戏、观察等以形象思维和动手操作为特征的形式，三、四年级更多采用卡通、连环画等具有一定抽象思维特征的形式，五、六年级主要采用科学童话、科学故事、概念图等具有一定的逻辑思维特征的形式。同时，教材还设计了“探探”“究究”“奇奇”“妙妙”四个概括了当代小学生的主要性格特征的生动活泼的卡通形象，他们用天真的眼睛观察自然，从新奇的视角提出问题，通过他们的对话、活动，引导学生在课堂上经历一个个探究过程，使科学学习过程变得生动有趣，从而有效地激發和保护了学生的好奇心和求知欲。
7.机会均衡：教材设计面向全体学生
课程标准要求，小学科学课程要面向全体学生，适应学生个性发展的需要，使每位学生获得良好的科学教育。教材的设计充分考虑到学生之间的地域和城乡差异、经济和文化背景差异、性别和个性条件差异，力争为全体学生提供适合的、公平的学习和发展机会。
为适应我国不同地区学生的需要，教材力求内容繁简适度，难易搭配；力求对学习条件的要求高低皆宜，对教师素质的要求有一定的弹性空间。教材努力为不同地域、不同水平的学生提供可选择的、应用性与可操作性较强的学习内容，提供生动活泼的学习材料和自主探究的学习环境。在探究主题的选取上也考虑到不同性别的学生的心理特点和学习兴趣，以保护全体学生的好奇心和求知欲。
教材的体系结构
1.教材的逻辑结构
教材以科学知识为经线、科学探究为纬线的双主线结构编排。全套教材共包括一上至六下共12册教材，每册教材由若干个探究活动组成，每个探究活动均承担着科学知识目标的学习任务和科学探究目标的培养任务。
在科学知识目标的渐进性方面，教材强调主要概念和学习内容的有序培养，充分考虑课程标准中各条具体的学段目标在每个学段的布局，通过合理安排学段目标，有计划、有步骤、分层次地完成18个主要概念及其75个学习内容的学习。
科学探究目标的培养在全套教材中经历了三次循环，即1～2年级以“感知科学”为主题的学段，3～4年级以“认知科学”为主题的学段，5～6年级以“探索科学”为主题的学段。每个学段都引导学生经历一次科学探究全部8个要素的落实和强化训练的循环过程，以完成课程标准中科学探究目标在不同学段的要求，体现出对学生科学探究培养的螺旋上升的特点。
除了科学知识和科学探究两条主线外，教材还将科学态度目标和STSE目标作为教材的两条辅线（暗线）。教材每个单元设计的探究活动，都可能从某一个方面体现了课程标准对科学态度目标和STSE目标的学段要求。每个学段的各单元，根据所学内容的特点，灵活分配这两个方面的全部学段要求。特别是在教材的边框中，适时根据教学活动的特点从探究兴趣、实事求是、追求创新、合作分享等方面对学生的科学态度加以培养。
2.教材的总体结构
教材整体设计为1～2年级、3～4年级、5～6年级三个学段，每个学段两个年级，每个年级分为上、下两册教材，全套共12册教材。
每个学段严格遵守课程标准对科学知识目标、科学探究目标、科学态度目标和STSE目标的学段目标的要求，保证各项目标在本学段得到落实。每个学段中，教材将科学探究的8个要素分布到4册教材中进行落实和强化，每册完成2个要素。如一年级上册落实和强化提出问题和作出假设，一年级下册落实和强化制订计划和搜集证据，二年级上册落实和强化处理信息和得出结论，二年级下册落实和强化表达交流和反思评价。到了3～4年级和5～6年级再循环一次，实现探究要素培养的螺旋上升。
在每册中，每个科学探究要素又根据学生的认知特点和培养需要，以及探究要素本身的特点，通过1～3个单元从不同的角度、层次进行训练（即科学探究目标的单元目标），从而保证科学探究各要素的学段目标在本学段内逐一得以落实和强化。
在将科学探究的学段目标分解为单元目标时，不仅考虑各单元目标能涵盖整个学段目标的要求，而且考虑了单元目标之间的逻辑关系和递进性。如二年级下册第一至第三单元《我们的家园》《自制小书》《生物与四季》，承担的探究要素“表达交流”的学段目标为“在教师指导下，能简要讲述探究过程与结论，并与同学讨论、交流”。我们根据三个单元的活动特点，将各单元的科学探究目标分别设计为“在教师指导下，能基于自己的观察和经验提出自己的观点，并与同学讨论、交流”“在教师指导下，能简要讲述自己的设计与制作过程，并与同学讨论、交流”和“在教师指导下，能结合适当的形式讲述自己的探究过程与结论，并与同学讨论、交流”。
当然，每个单元的活动设计都是一个或多个完整的探究过程，因此在对本单元所要落实和强化的探究要素进行重点培养时，并不排斥其他探究要素的使用。
3.教材的单册结构
1～2年级每册教材由6个单元组成，3～6年级教材每册由6～7个单元组成。每册教材均包括3种单元类型，其中第一个单元为准备单元，最后一个单元为反思单元，中间其他单元为“综合探究单元”。
“准备单元”是引导学生对各册需要落实和强化的两个探究要素（或其中之一）进行体验的单元（其中一年级上册的准备单元是引领学生体验一个简单的完整探究过程），为各册的综合探究单元做准备。
“综合探究单元”是各册的主体，是通过以科学知识为基础设计的探究活动来培养学生的探究要素的基本单位。每个综合探究单元通过一个或多个完整的“做中学”探究活动，培养本册所要落实和强化的科学探究学段目标的一个侧面。基于探究活动的不同，每个单元可能涉及物质科学、生命科学、地球与宇宙、技术与工程中的一个领域，也可能涉及其中两个或多个领域，从而使学生在“做中学”探究活动中，通过动手动脑学习基础的科学知识，不断提高科学探究能力，从探究兴趣、实事求是、追求创新、合作分享中的一个或多个方面，培养学生的科学态度，并且引领学生从不同的角度理解科学、技术、社会与环境的关系。
“反思单元”是各册的总结单元，对本册的科学探究的學段目标的学习进行回顾和反思。这一单元呈现给学生一个个科学史中真实有趣的科学研究的成功案例，让学生通过对科学家典型探究过程的分析与反思，温故知新，在发展元认知能力的同时，进一步理解科学探究的基本特征。
在对每册的单元进行布设时，我们充分考虑各学习领域的均衡，力争每册尽量包含物质科学、生命科学、地球与宇宙、技术与工程四个领域的单元。一年级学生的动手能力有限，所以每册均设置了两个物质科学单元、一个生命科学单元和一个地球与宇宙单元，在这些单元里适当增加一些制作活动。
4.教材的单元结构
教材中每个准备单元和反思单元均只有一课，包括单元名和单元内容，用一个课时完成。教材中每个综合探究单元由单元名称、单元页和3～6课组成，每课一般在一个课时内完成。其中1～2年级教材每单元包括3课，每册共14课时；3～6年级每单元包括4～6课，每册共26～28课时。
根据学习内容的不同，一个单元可能由一个大的综合探究活动组成，有的单元可能由多个并列的活动组成。如一年级上册第二单元《认识小动物》分别由兔子、金鱼、蚂蚁三课组成，引导学生通过观察兔子、燕子、蚂蚁，激发他们科学观察和提问的兴趣，并认识常见的动物。多数单元是由相互关联的、内容呈递进关系的几节课组成。
每个单元不仅承担着科学知识的学习目标，还都承担着落实和强化某一科学探究要素的培养任务，承担着探究要素的学段目标或学段目标的一个侧面，即科学探究的单元目标。此外，还适时渗透科学态度目标以及STSE目标的某一个或多个维度、关系的学段目标，或者学段目标的一个侧面。
5.教材中课的结构
教材中每课通常由一个单独的探究活动组成，或者与其他相邻的课共同组成一个大的探究活动，个别课也可能包含两个探究活动。每一课的探究活动都有相对独立性和探究过程的完整性，通常可以在一个课时内完成。
教材中每课的结构通常包括标题、通过引入活动创设问题情境、提出问题并聚焦问题、对问题进行探究、得出结论等几个主要过程，个别课还包括拓展活动。每一课和每个探究活动的设计一般体现“基于问题的学习模式”（PBL教学模式）或者“任务驱动型教学模式”。如一年级下册第一单元《水与溶解》，设置了一个从5个失去标签的瓶子中挑出水的情境，引导学生对水的特征进行研究。同样地，工程和技术类的活动，通常由创设需求情境、明确目标、进行设计、完成制作、应用等几个主要过程组成。
（执笔：宋金榜）