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有关内容标准中具体内容的表述和分级研究——物质和物理科学领域

           叶兆宁

       东南大学学习科学研究中心

         江苏汉博教育培训中心 

内容标准中最主要的就是具体内容条目,为了更好的讨论各条内容的表述方式和分级情况,作者比对了美、加、日本、南非、自然、科学课标等内容,就具体内容的表述方式、分级情况进行如下的讨论。

需要说明的是由于各国的情况不同,年龄断、学科划分都不尽相同,因此,在比较时只能尽量详细,并且需要根据我国情况做出调整,所列资料仅供参考和讨论。

 

物质和物理科学领域

物质和物理科学领域是许多科学课标中都包含的一部分,并且是小学科学课程中重要的一部分。

在《“做中学”内容标准》中物理和物理科学领域的主要概念包括:

l        物质:物质具有不同的特征、结构和功能,物质的特性取决于它的结构和成分;可以按照不同特征对物质进行分类和分离;物质可以以不同形态存在,但是物质不会消失。

l        能量:能量有不同的形式,不同形式能量之间可以转换并保持总量的不变性;能量可以通过物质以不同的形式传递;能量是维持我们生存和发展所必需的,我们需要尽可能地避免浪费能量,并把能量保持在人类可用的形式上。

l        力的作用和运动:物体总以不同形式在运动;运动表现为一个物体相对于另一个物体位置的变化;力作用于物体会改变物体的运动状态,产生力的作用需要能量。

 

1.物质与物理科学领域中一、二级主要概念的对比

【自然教学大纲】:水、空气   力、机械   声、光、热   电、磁

 

【科学(36)课程标准】

1.            物体和物质

(1)        物体与物质之一:物体的特征

(2)        物体与物质之二:材料的性质和用途

(3)        物体和物质之三:物质的变化

(4)        物体与物质之四:物质的利用

2.            运动和力

(1)        运动和力之一:位置与运动

(2)        运动和力之二:常见的力

(3)        运动和力之三:简单机械

3.            能量的表现形式

(1)        能量的表现形式之一:声音的产生与传播

(2)        能量的表现形式之二:热现象

(3)        能量的表现形式之三:光的传播

(4)        能量的表现形式之四:简单电路

(5)        能量的表现形式之五:磁现象

(6)        能量的表现形式之六:能量的传递

 

【美国国家科学课程标准】

 

年龄段

物理科学中的一级概念

K4

l        Properties of objects and materials

l        Position and motion of objects

l        Light, heat, electricity, and magnetism

58

l        Properties and changes of properties in matter

l        Motions and forces

l        Transfer of energy

 

【美国科罗拉多州科学标准】

STANDARDS 2:

Physical Science: Students know and understand common properties, forms and changes in matter and energy (Focus: Physics and Chemistry)

2.1 Students know that matter has characteristic properties, which are related to its composition and structure.

2.2 Students know that energy appears in different forms, and can move (be transferred) and change (be transformed)

2.3 Students know that interactions can produce changes in a system, although the total quantities of matter and energy remain unchanged.

 

【英国国家课标】

英国的课标在大领域上分为四个部分:科学探究、生命过程和生物、材料和性质、物理过程。其中材料和性质、物理过程都包含物理科学的内容。具体二级条目列表如下:

 

 

Sc3 Materials and their properties

Sc4 Physical processes

Key stage 1

(5-7)

l          Grouping materials

l          Changing materials

l          Electricity

l          Forces and motion

l          Light and Sound

Key stage 2

(7-11)

l          Grouping and classifying materials

l          Changing materials

l          Separating mixtures of materials

l          Electricity

l          Forces and motion

l          Light and Sound

l          The Earth and beyond

Key stage 3

(11-14)

l          Classifying materials

     Solid, liquids and gases

     Elements, compounds and mixtures

l          Changing materials

     Physical changes

     Geological changes

     Chemical reactions

l          Patterns of behavior

     Metals

     Acids and bases

l          Electricity and magnetism

     Circuits

l          Forces and motion

     Force and linear motion

     Force and rotation

     Force and pressure

l          Light and Sound

     The behavior of light

     Hearing

     Vibration and sound

l          The earth and beyond

     The solar system

l          Energy resources and energy transfer

     Energy resources

     Conservation of energy

 

【加拿大安达略省课标】

The science and technology expectations are organized into four strands, which are the major areas of knowledge and skills in the science and technology curriculum. The four strands are: understanding Life System, understanding Structures and Mechanisms, Understanding Matter and Energy, Understanding Earth and Space Systems.

 

 

Understanding Structures and Mechanisms

Understanding Matter and Energy

Grade1

Materials, Objects, and Everyday Structures

Energy in our lives

Grade2

Movement

Properties of Liquids and Solids

Grade3

Strong and Stable Structures

Forces Causing Movement

Grade4

Pulleys and Gears

Light and Sound

Grade5

Forces Action on Structures and Mechanisms

Properties of and Changes in Matter

Grade6

Electricity and Electrical Devices

Properties of Air and Principle of Flight

 

【南非课程标准】

南非课程标准中将核心概念分为四个部分:生命和生活、能量和变化、行星地球、物质和材料。其中能量和变化、物质和材料属于物理科学领域

能量和变化部分的主要概念:

(1)      能量的传递和系统:能量是通过生物或物理系统进行传递的。能量传递过程中,一部分能量会变得难以为我们所用,因此我们需要了解怎样控制能量传递

(2)      南非的能量和发展:能量是从有限的资源中获得的,我们这一地区国家的持续发展依赖于对能量资源的合理利用

物质和材料部分的主要概念:

(1)    材料的性质和利用:我们可以根据性质将原料分类,以确立原料类型和样品。原料的性质是根据特殊用途选择原料的主要因素。

(2)    材料的结构,反应和改变:我们可以根据我们选择原料的方法,以及我们对其内部结构的理解对原料进行适当修改。

 

 

【日本的课程标准】

日本的科学课程是从小学3年级开始,其内容分为生物及其环境、物质与能量、地球与宇宙。其中没有再分第二级概念,直接给出四个部分的具体内容,见下表:

 

年级

物质与能量

3

(1)         利用镜子调查光的行进方式,与物体照射到阳光时的亮度及温度,让学生对光的性质具有概念

(2)         将小灯泡接上干电池,调查能通电的连接方式与能导电的物体,培养有关电路的概念

(3)         利用磁铁,调查能被磁铁吸引的物体,和磁铁的作用,了解磁铁的性质

4

(1)         对密闭的空气或水施加压力,观察其体积或反作用力的变化,了解空气与水的性质不同的地方

(2)         将金属、水及空气加热或冷却,调查它们的变化情形,了解金属、水及空气的性质

(3)         将小灯泡或马达连接上干电池,记录干电池或蓄电池的作用情形,了解电的作用

5

(1)         将物质溶解在水中,依水温和水量的不同,溶解方式会有差异,了解物质的溶解方式是有规则性的概念

(2)         讨论杠杆的结构原理和作用,了解杠杆的规则性原理。并利用杠杆原理改变施力的位置与大小后的情形

(3)         利用秤砣,并改变秤砣的重量或摆动速度,观察物体摆动的情形,了解有关物体摆动的规则性概念

6

(1)         使用各种水溶液,调查其性质以及让金属产生变化的情形,了解水溶液的性质和功用

(2)         燃烧物体后调查物体及空气的变化,了解燃烧的现象。

(3)         让电流通过电池的导线,并调查电池的强弱变化,了解电流的作用

 

【台湾课程标准】

台湾课程标准将“科学与科技素养”的能力分为8个部分:

1.过程技能  2.科学与技术认知  3.科学本质  4.科技的发展  5.科学态度  6.思考只能  7.科学应用  8.设计与制作

其中“科学与技术认知”中涉及到物理科学领域的内容,细分如下表:

 

 

内容

第一阶段(一、二年级)

认知层次:运用五官观察自然现象等

现象及现象变化的观察:观察现象的变化(如天气、物体状态);制作各种玩具,体会力有多种,力可以使物体动起来,或使物体振动发出声音

第二阶段(三、四年级)

认知层次:对自然现象有目的的侦测

认识物质:认识物质除外表特征之外,还有性质的不同;认识水的性质及其重要性

第三阶段(五、六年级)

认识物质:认识物质的性质,探讨光、温度和空气对物质性质变化的影响;探讨氧气和二氧化碳的性质;探讨物质的溶解性;认识促进氧化反应的环境

认识环境:知道温度高低不同,使水的存在形态改变,是形成霜、露、云、雨、雪的原因;知道热由高温往低温传播,传播的方式有传导、对流、辐射;制作乐器了解声音高低的因素、音量、音色等;了解力的大小可由形变或运动状态改变的程度来量度;简单机械;电流;磁

 

【新加坡科学课程标准】

新加坡课程标准按主题分为多样性、循环、系统和相互作用、能量等。下表具体说明了其学业成就中对物理科学的描述

 

学业成就

三年级

多样性

e)认识到材料是多种多样的

f)比较材料的下列物理性质:硬度、强度、弹性、在水中沉浮

g)材料的性质与材料的作用有关

相互作用

a)    说出磁铁的性质

b)   区别磁铁和非磁铁

c)    用摩擦的方法和电的方法作用一个磁铁

d)   列举日常用品中用到的磁铁

四年级

循环

a)    说出物质是指任何具有质量、能够占据空间的东西

b)   用物质的形状和体积描述物质的三种状态

c)    区分物质的三种状态

d)   认识到水有三种存在状态,并可相互转变

e)    研究热的获得与失去对水的存在状态的影响

f)    说出冰点和沸点

g)    研究影响水蒸发速度的因素

h)   表现出理解水循环中凝结与蒸发的作用

i)     表现出理解水循环的重要作用

系统

a)    认识到空气是混合物

能量

a)    认识到要使物体做功或运动需要能量

e)推理当物体反射光时,或者作为光源发射光时,能被我们看到

f)研究材料的透光性

g)认识到当光被物体完全挡住或部分挡住时,就产生了影子

h)列出常见的热源

i)说出一个物体的温度表示它含有热的程度

j)使用温度计

k)区分热能与温度

l)理解热能从较热的物体向较冷的物体传递直到温度相等

m)通过物体的温度变化,能够知道物体获得或失去多少热能

o)判断热的良导体和不良导体

五年级

相互作用

a)    推和拉都是一种力

b)   列举一些简单机械

c)    根据简单机械的特点和用途对它们进行操控

系统

认识电路等有关电的知识共9

六年级

多样性

a)    根据性质和特征对材料及有机体进行分组

b)   对一些常见材料进行分类

c)    将材料的特征与它的用途联系起来

能量

a)    认识到我们的大部分能源所产生的能量时以一些方式来自于太阳

b)   能量有不同形式

c)    了解能量可以从一种形式转变成另一种形式

相互作用

a)    有不同类型的力

b)   了解力的作用效果

c)    知道摩擦力时一种与阻止物体运动的力

d)   知道弹簧被拉伸或压缩时,能产生力

e)    知道磁铁能够产生吸力和斥力

 

综合上述各国和各地区的标准,对应“做中学”内容标准中的二级概念给予详细比对:

 

二级概念

国家或地区

物质(材料)具有不同的特征和特性

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:日本的课标中没有相应的条目

水是一种特殊的物质

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:大多数课标没有把这一条单独列出,而是在固体和液体、地球环境等内容中出现。

空气是一种由不同气体混合成的物质

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:空气的内容在一些国家中没有单独列出,而是在其他条目中有所涉及

自然界的物体总在运动,可以用位置、快慢和方向来表示物体的运动状态

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:自然大纲中提到了力的内容,但没有提高运动的问题,南非的标准中没有提到,日本的标准中没有提到

力作用于物体会改变物体的运动状态

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:南非和日本的标准中没有提到

声现象

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:日本和新加坡的标准里没有提到

光现象

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:南非和台湾的标准中没有提到

 

热现象

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

√(7

说明:有些国家的标准中没提到热的问题。

电现象

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

磁现象

自然

国标

美国

科罗拉多

英国

安达略

南非

日本

台湾

新加坡

说明:英国、南非的课标中没有提到磁现象,美国的课标中没有具体提出

 

“√”:表示有较为相同的条目

“?”:没有相同的条目,或者将其归入其他类别。后面再做详细比对