以下文章来源于教育科学出版社 ，作者张红霞
本文根据教科版《科学》主编、南京大学张红霞教授在2023年教科版科学全国培训研讨会上的发言整理而成。
通过“四大板块”落实“科学思维”素养目标，是我今天分享的主题。“四大板块”是我们教科版科学教材深受一线老师们肯定的特色，在郁波老师担任主编时就已经奠定了非常坚实的基础，今天我主要讲的是它们与科学思维有怎样的关系。
第一部分 科学思维是什么
新课标提出科学思维建立在对科学教育发展三个阶段认识的基础之上。哪三个阶段呢？第一阶段是科学作为知识（science as knowledge）；第二个阶段是科学作为方法与过程（science as process），或者说科学作为探究（science as inquiry）；第三个阶段是今天的科学作为实践（science as practice），最后这个阶段在NGSS中被明确提出。实际上科学思维在理解科学本质、提高科学素养的本质上没有变。但为什么要提出一个新的名词呢？它只是作为一种教育发展新阶段的符号，或者说口号，需要提出新的东西来。老课标提到过的是“科学知识、方法过程、态度价值”等，对应今天的课标来看，其实没有什么新内容。如果说有新的符号的话，那就是“科学思维”和“探究实践”。为什么要提出这个观点呢？是因为我们在方法与过程这个阶段应该完成的任务没有完成，还是把它作为“science as knowledge”，也就是把科学作为知识来灌输，以至于把方法和过程也作为一种知识来灌输。那么“四大板块”也变成了知识，成了机械模仿科学探究的过程，而孩子却没有被激发好奇心，没有真的在做科学探究。如果是这样的话，显然是不符合科学素养或者科学本身的内涵的。科学本身的内涵就是不断地探索。所以美国人提出“科学与工程实践”，简称科学实践。
我们提出了“科学思维”和“探究实践”，把探究和实践联系起来，反映我国的科学教育发展阶段实际上介于第二个阶段和最新阶段之间。这个提法我非常赞成，尤其是科学思维这一点。所以今天我们来看看，如果把四大板块按照新课标要求的科学思维来培养的话，要怎么办？也就是说我们要怎样在郁波老师的基础上发展四大板块的内涵？
先看科学思维的定义是什么。
新课标中对科学思维的定义突出的是客观事物的本质属性、内在规律、相互关系的认识方式，主要包括模型建构、推理论证、创新思维。所以科学思维包含了一种思维叫创新思维。推理论证其实也是一种思维方式，这种思维方式更普遍的意义就是逻辑学的思维内涵。可以理解为一般性的思维和科学思维的区别。
一般性思维包括哪些？
哲学对思维的定义是在表象概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等。而分析、综合、判断、推理就是归纳与演绎的逻辑，这实际上就是逻辑学的主要内容。心理学对思维的定义是以感知为基础建立的。但是这样一些定义都没有强调科学思维的客观性。心理学是一门自然科学，感知有赖于我们的感觉器官，尤其对小学阶段来说感知是非常重要的。所以西方对思维的定义本质上跟科学思维是非常接近的。如果从认知科学的角度来理解思维，认知是有层次的，记忆属于浅层思维，我们今天提倡的则是深层思维（分析、综合、评价等）。我们以前的小学科学教育更多地强调记忆知识，但知识多少其实不重要，重要的是好奇心的保持。
我个人对科学思维和其他一般思维关系的理解是：一般思维是从逻辑学上定义的；创造性思维，更多适用于文学艺术创作过程，更多地是要强调与众不同；而科学有共同的规范，科学思维最大的特点就是客观性，讲证据。而且这个证据要客观，是大家公认的、以科学界公认的方法获得的证据。文学家可以在没有读过本科的情况下获得诺贝尔奖，而科学家不行，今天没有读过本科的科学家只能是“业余科学家”。当然，我认为没有必要纠结于那些科学哲学上的概念。今天常说的批判性思维实际上是科学思维的普及版，适用于科学学科以外的所有学科。
科学思维的可操作性定义是什么呢？所谓操作性就是更简明的概念，以便能够在教学中更好地实施贯彻。我认为科学思维就是科学家分析问题、解决问题的方法，就是重客观证据、重实验、使用学界公认的一些方法。科学研究未必都要量化，特别是早期的研究，或者对一个新领域的研究一开始可能就是定性的。如果要强调量化的工具，尤其是强调数学的话，那么科学思维就是数学家和科学家加起来动脑筋的方法。爱因斯坦认为科学的本质是实验思想和公理体系，那么实验思想就是科学思维的核心。所以科学思维最大的特点就是课标定义里的客观性，强调客观证据。“四大板块”实际上反映的就是科学思维的过程。
第二部分 “四大板块”与科学实践逻辑的联系
如果用美国的《新一代科学教育标准》（NGSS）来表述，科学实践的逻辑可以分为三大板块。第一个板块就是前文提及的科学教育的第二阶段，即科学作为探究、方法与过程的阶段。我国对于这个阶段完成得已经不错了，但如果把我们的“四大板块”跟美国的科学教育进行比较、联系，我们的研讨主要是在已经完成了收集数据以后的研讨，而《新一代科学教育标准》则把研讨四通八达地连到了每一个阶段。我们现行教材的“四大板块”是聚焦——提出问题，然后探索，也就是实施活动，收集数据，然后研讨，最后应用。但是，研讨应该贯穿始终，在真实的科学家们的工作中一定是从始至终都要研讨问题的。爱因斯坦说：“提出问题往往比解决问题更为重要。”就在于此。在整个探索过程中需要研讨，最后得出的结果数据能够说明什么也需要研讨。
“四大板块”实际上反映了科学研究活动的一般步骤。什么叫一般步骤呢？就是说实际的科学研究活动并不一定是按部就班的，每一个课题并不是对这四个步骤平均用力或者平均用时的。实际上它是复杂的，有些课题的内容可能以质性观察为主，特别是地质学，比如全国海岸带的地质调查，前期并没有进行很深入的量化分析。也有的研究者直接使用他人已经调查好的数据进行研究，自己并不收集数据。也就是说“四大板块”并不是完全对应真实科学研究的过程，这意味着老师们在教学过程中也不要机械地理解这“四大板块”，可以根据实际的情况进行灵活的调整。如果老师们能达到这样的认识程度，并且能够将自己对“四大板块”的理解灵活地应用在教学过程中，那么我相信到那时我国的科学教育水平一定会大大提高。这就是说，“四大板块”是现实条件下的权宜之计，应当鼓励优秀的老师在教学过程中创新变通。
我认为，在“四大板块”中，无论是从教材编写的角度还是教学的角度，主要存在的困难或者挑战的第一点就是要提出真实的研究问题，也就是要开发真情境。真情境是什么？实际上对于孩子，特别是低年龄段的孩子来说就是要讲故事。对于小学阶段而言，就相当于要把古代的科技水平背景作为一种实际的开发情境、开发故事的背景资料。
第二点就是“探索”板块。目前“探索”板块，更多的是“机械”地操作。孩子们照着具体步骤一步一步按部就班地操作，没有认知冲突让孩子们去体验。如果认知冲突能够包含在其中，那么孩子们的好奇心和积极学习的思维动机，是不用老师去推动的。他看到这些教具，自己就忍不住要去做，而不需要等老师来讲具体要怎么做。
第三点是“研讨”板块，在教学中研讨是最显性化的思维表现。如果要评价学生的学习，他的想法可能难以觉察，他现成的作品可能来源于刻板的模仿，但是让他表述、讨论却能反映他的思维过程。而当下的教学数字化手段也是有利于利用研讨活动进行评价的一个非常重要的抓手。因为研讨是最显性化的思维表现，如果我们对它理解得不够深刻的话，无论是在教材还是在教学中，它都是最大的难点之一。如果我们提出的题目太难，孩子们讨论不起来；或者提出的都是些对知识的复习回顾的题目，也是没有意义的。
至于拓展板块，今天因时间关系不多讲。拓展板块的功能主要是前面学习内容的应用和对相关领域新进展的适当延伸。
第三部分 聚焦：真情境激发真问题
说到真情境，我相信老师们关于情境的理论知识应该都非常丰富。没有真实的情境，没有故事线（storyline, 又译：故事情节），很难调动低年龄段的孩子的学习动机，也很难产生所谓的真问题。只有有了真问题才能贴近孩子的思想和行为。
那什么是真实的情境？例如，我们有一门课是要进行岩石分类，这节课在早期的时候就是将科学作为知识，通常是端一个托盘，里面装有各种各样的石头让孩子们认，目的是让孩子们记住不同岩石的特点。这是很早的阶段。后来开始强调要像科学家那样思考、探索。那么就有了这样的设计，走到野外去，让孩子们在某实验田里捡石头，清理实验田，并将捡回来的石头进行分类。在这个情境里，为什么要让孩子们清理农田？作为农田是要种庄稼的，有很多石子在里面是不好的，需要把它捡出来，但是孩子们把石子捡出来后必然要进行分类吗？作为农民只要把石头捡出来就好了，干嘛还要去分类呢？为了整治土地，需要清理石头，但是清理与分类是没有必然联系的，所以这不是真情境。仅仅走出教室，身临其境，还不是真实的情境。真实的场地、真实的物件，不等于真实的情境。
真实情境要合情合理。
那么，什么叫“合情”呢？“情”就是孩子们的经验，孩子们的情感体验，而且还要考虑他们共同的经验、共同的记忆。也就是我们编的教材要考虑全中国的情况。中国这么大，不同地区有不同的适合于孩子们的情境。所以这也是教材非常难编的一个重要原因。
“合理”是事关情境与研究问题之间的因果联系，这个故事要合情合理地让孩子们去分类岩石，而不是硬性规定学生去清理农田，还要把岩石取出来分类。这也是情境非常难编的原因。
什么是好的情境呢？
没有最好，只有更好。关于上面那节课我想到了一个情境设计方案。如果我们回到古代，要磨碎米来做元宵，必须要有粉碎米的工具。孩子们会想到用粉碎机来磨米。我们就可以让孩子们思考，古代没有粉碎机，我们怎么办？为什么要将情境回溯到古代呢？周院士刚才的报告还说要回到动物界，就是这个原理。古人的认知水平和他所处的情境，以及其中发生的情境故事是适合于低年龄段小朋友的。当你问孩子们“如果没有粉碎机呢？”，他们会想到什么？会想到研磨的石臼。而石臼的原材料就需要选择了。如果用很松散的页岩来做石臼，那就会有问题，磨出来的米粉和研磨过程中掉落的碎石屑都混在一起，吃的时候就难受了。所以孩子们就会想到岩石是有类型的，是有不同硬度的。这个就叫合情合理。科学问题要与活动、情境存在因果联系，否则就不是真实的情境。
再举一个例子。研究微生物时，老师准备了各种各样令人惊奇的微生物载玻片给孩子们看，他们会很好奇，也看得很高兴，但这只是一种热闹，没有科学问题。为什么要认识微小的世界呢？当然有它的意义，但是这个意义跟带入情境以后，孩子们将它与真实世界中的问题联系起来是很不一样的。他会知道科学是要解决实际问题的，未来他长大后的创新就会基于此时的经历。这一课如果上得好，就可以在孩子心里播下一颗种子，他将领悟到科学是用来解决问题的，而不是仅仅为了考试、为了记住各种各样的微生物名称。如果秋游的时候口干舌燥，遇见一方池塘，这个时候我想喝这一方清澈见底的湖水，能不能喝呢？这就是一个实际问题，孩子们还没有亲身体验，这个时候教师引导学生用放大镜、显微镜观察湖水里是否有微生物。还有一个例子是关于轮子的，引用的情境是古埃及人建造金字塔。但古埃及人建造金字塔跟我们的中国文化元素离得太远了，合情不够，更不是中国学生的“共同记忆”。所以更好的情境是用我们国家的故事带入。有的老师用运动会上搬大米比赛的情境来带入，但这其实研究的是运大米的车，不是在研究轮子。如果要研究轮子，一节课的时间是来不及做的，要将轮子做成运输工具再去运大米，因此所用的情境只能直截了当地引向了用车，孩子们不用思考都知道用车肯定比自己扛要快，这个情境还有什么意义呢？那么我们应该怎么做呢？如果是南京的学校，可以用南京阳山碑材公园里的明代大石碑来作为情境。建造石碑需要将巨大的岩石运下山去，这个时候怎么办？学生会想到用车或起重机等，但是当时是没有这些现代工具的，他们就会理解轮子起源于滚木的发展过程。这就是要回到古人那个时代的原因。
以上我讲的就是我们常用的单元大情境。这种大情境是基于人类科技史，选取跟孩子们的认知水平一致的部分。我们教师应该深入学习最前沿的科学知识背后的科学哲学原理，比如周院士在前不久一次报告中提到的进化论对社会科学的启示，它可以冲破人类中心主义。但是如果把最前沿的科学知识放到小学科学教材里，那是浪费篇幅。在有限的课时里，应该把最有效的、最能够反映科学本质且孩子们又能接受的内容放进教材。
四种常用“单元大情境”
第一种是基于人类科技史（认知发展史）。老师们有时候不太愿意接受这一点，会提出疑问，今天的我们为什么还要把古人的故事情境用到课堂中？我们回忆一下，如果我们给孩子们讲故事，讲今天发生的事情，他们未必想听；但是你只要讲“很久很久以前”，他们就会好奇地跑过来聚精会神地听，这就是因为有好奇心的存在。当然你下面讲的内容一定是孩子能听得懂的，因为过去的事往往是“原始”一点的，符合孩子们的认知水平的。你要讲今天的科技发明，他如果听不懂，就不愿意听下去了。孩子们听恐龙的故事为什么高兴，为什么喜欢呢？因为恐龙不存在了，太让人好奇了，这就是孩子们的好奇心，跟古代人的认知水平实际是有相似性的：恐龙巨大，力量无比，但却消失了。当然，我们会看到现在也有一些探究活动，用着装打扮好的编程机器人唱歌，我觉得这更像是一种娱乐，这反而会让孩子们觉得科学就像是魔术，不是一个真正的、能够接触到的，自己能够动手去做的东西。再举个例子，有些高中数学的题目我也解不出来，但是如果用微积分来解就很容易，但高中生会告诉你，老师不让用微积分，必须死算。为什么这样呢？就是因为人类的认知是有发展过程的，这就是教育重演论的涵义，即人类个体认知的发展阶段重演人类认知历史的发展过程；古人的认知方式和能力与今天的儿童相当。以前曾经将核物理内容放到高中，这种做法已经得到纠正。教育重演论是基于生物重演论的原理而来的，认知过程作为生物体的功能的组成部分，当然也应该是具有重演规律的，我觉得其中的原理是相通的。我们的新教材试图构造一些大单元，希望能够构造出基于科技史让孩子们的认知水平和人类的认知历史一致的情境。
另外，“聚焦”对应的应该是科学问题，因为一种自然现象的产生其实是多种因素综合的结果，其中所涉及的科学问题很多，而教学中只能关注有限的问题，所以要聚焦。但是工程技术问题包括其中的数学计算问题，它不是聚焦，而是任务。所以我们在编写教材时和教学过程中，没有必要机械地将所有教学内容都做成“聚焦、探索”等，而这里应该改成“任务”。我们的新教材已经在做这样的事情了。我这里举一些例子。比如说用尺子测量小树的高度，这本身是数学问题，但是比较两棵小树的高度：它为什么会高一点？那就是科学问题。为什么呢？它背后的科学问题关心的不是数字本身，而是生物生长过程的环境影响，或者不同的种植技术的影响。要注意它是两个因素的关系，或者两个变量的关系。而数学只讲测量的技术，工程技术也是这样。比如说制造水钟、日晷，这本身是任务，但一天中太阳在天上的位置与我们上学、放学时间的关系则是科学问题。所以老师们要区分什么是科学问题，什么是工程技术问题。
第二种是基于真实工程技术任务，以制造驱动思维。比如，要造一艘船该怎么办？在关于船的单元里，是把科学和技术融合起来，也就是把物体在水中的沉浮这个科学规律和船的制造融在一起，继而引出科学问题和工程技术问题。
第三种就是基于某个科学观念的不同应用场景。很多时候，因为每一个大情境都要构造出一条故事线，设置出故事情境、情节相当困难，所以有时我们会基于某个科学观念的不同应用场景创设情境。科学教材的编写也是没有最好，只有更好。未来的主编一定还要做更大的努力。
第四种就是借助大视野的、博物学的散文诗之美来调动孩子们的学习积极性，或者说感召学生的求知欲。为什么设计大情境这么难呢？实际上，我们古代的科技史是今天小学阶段孩子的认知起点。近现代发展起来的科学有相当一部分并不是在中国产生的。我们的农业科技史跟今天孩子们的生活又有距离，尽管还有大量的孩子生活在农村，但是教学话语权主要还是掌握在大多数城市老师的手里。所以要编出同时契合城市孩子和农村孩子的情境非常有挑战性。
情境是一种文化。有一本书叫《荒野中的认知》，其中有个概念叫分布式认知，说的是认知活动是发生在一种文化体系统里的，不是独立于文化的。一种文化系统里的设备、概念体系，甚至制度规范，即社会科学、自然科学所涉及的所有东西都包含在其中。所以情境不是物质环境，而是生态系统。
因此，小学的科学课的情境一般不可玩时空穿越。比如，我们为了完成“认识材料的性质”这部分的学习目标，设置了“造房子”的情境。小孩子喜欢玩泥巴造房子，这个时候用的工具应该是什么工具呢？跟这个认知阶段相适应的工具就是石器、木器，而不应该是电器，更不应该用手机进行交流。再举一个例子，用注射器来认识空气压缩性，我认为不是最好的设备，不是最好的教具。注射器的活塞刻度、大气压、真空概念、推拉动作等各方面综合起来复杂性很高，不适合这个阶段的孩子，老师们可以在教学中进行方式创新。有的老师就是用气球和皮球，让孩子亲手去捏去体验的。用注射器其实涉及非常多的复杂的概念，不是这个年龄阶段孩子的“文化系统”所能够完全理解的。
第四部分 探索：认知冲突激发思维动机
第二个板块：探索。探索活动应该是有最佳设计的。我今天讲的是最佳设计的标准，但不是说每一课都要做到这样，目前谁都做不到。但是我们要有一些最佳设计的课给孩子们以启发，哪怕只有一次体验也可以对他有终身影响，最好能埋下思维冲突。例如我们让孩子种下一个无芽眼的土豆块，或者种玻璃球，先放手让孩子们去做，不要急着纠正，有了结果之后再告诉他什么叫生命，什么叫非生命。郝京华老师有一篇文章提到了“非良构”概念，我觉得探索活动要有非良构设计更好。而非良构是怎么来的呢？我初步感觉是要基于孩子们的前概念，也就是孩子们现有的一些错误、不完善的科学概念。从他的错误概念出发，按照他的逻辑来做，最后让他自己发现行不通，这就是真正的思维过程的体现，要推理、根据事实来进行科学思维活动。如果直接告诉孩子现成的结论，他没有任何的思维参与，就只是知道了一个无用的知识。
再举一个例子，我们用显微镜观察洋葱皮，然后问孩子，通过观察有什么新发现？如果我们观察的都是类似的动植物标本，这个题目不仅太难了，而且能有什么新发现呢？也没能很好地推动孩子们的思维。如果我们做些改变，在活动材料里面放进一个没有细胞结构的载玻片，孩子们就会感受到思维冲突了，能认识到有生命的物质不一定都有细胞。所以关于研讨的功能，如果没有思维冲突，单纯地记忆是不够的，当然这就是更高的要求了。另外一个题目“关于细胞我们还有什么问题？”，注意这里可以把“细胞”两个字替换成任何知识点，甚至可以用于文学、数学课的问题中，所以这就不是一个好的研讨题。
还有一个例子，这个例子是要比较三种岩石。科学课上有一个记录单让孩子们填三种岩石不同的硬度，其实硬度是描述矿物的一个指标，而不适用于岩石。但是这恰恰是一个非良构的内容。我们要让孩子们自己发现花岗岩这样的岩石是没有办法用单一硬度来衡量的，因为它由三种硬度非常不同的矿物（石英、长石、云母）组成。所以新版教材就是这样让孩子们去活动、去发展孩子们的质疑精神。如果孩子们不质疑，按照老师的要求随便在记录单里填一种硬度值，也不去深入地研讨，那这个科学课就是失败的。
我们教材中的探索实验主要采用四种常见的设计模式，第一种是基于归纳逻辑的重复观察和分类。其实归纳逻辑比演绎逻辑更是科学逻辑。在近代科学产生之前已经有演绎逻辑。培根在他的《新工具》里最早系统化地提出归纳逻辑的科学原理；归纳逻辑就是不断地观察、多次地观察。但我们的教材或者老师们上课的时候经常讲实验归纳要做三次，其实不是三次，而是越多越好。不能讲做了三次就是权威结论，就足够了。实际上是不够的，要无穷多次，只是课时有限难以实现。
第二种常见的设计模式是自然实验与公平实验，低年级是没有控制的自然比较，比如物质变化、动植物生长过程的时间序列记录、水的三态变化的时间记录及其与温度关系的记录等。高年级就是有控制的实验，比如相同温度下记录水对植物生长的作用等。
第三种常见的设计模式就是增加技术操作的科学思维含量。其实我们的文化传统太注重纯粹的技术操作，而真正的工程问题一定涉及到科学原理。动手是重要的，但只有动手不是科学课。所以我们现在对老教材里面一些纯技术的或者技术化太明显的单元、课文增加科学思维内容，如应用已知的科学理论进行方案设计，或者增加试错、摸索的环节，减少知识点，增加探索的步骤。在工程技术作品完成后的评价环节，注重对事物之间相互关系的关注。实际上我们在拓展环节，经常只是单纯展示自己的作品，但展示完就结束了。其实真实的科学研究在展示以后，是要开展讨论、互相评价、指出优缺点和理由的。
常见设计模式之四是通过模型进行探究。我们新版教材通常的做法是：在低段，主要是画图、制作简单的实体模型。画图、画真实的素描图实际上是一种二维的模型（例如“给植物画像”一课）。科学素描是科学家早期常用的研究方法，如动植物素描。也可以制作简单的三位模型，如恐龙模型。在中段，绘制过程图，例如动植物生长时间变化概念模型；食物链，即相互关系概念模型；简单模拟物质运动过程，如自然界风的形成、水土流失过程。在高段，初步建立建模研究方法的概念，如《地球的运动》单元中开宗明义：对于大尺度的地球系统，科学家常常通过地球的模型——地球仪来研究。此外，反思模型与实物的差异。
我再介绍一下克罗多纳的双循环模型。所谓项目化学习，就是我们教材大单元的逻辑。大单元是我们教科版教材的一个特色。大单元的理论根据就是项目化学习，也就是解决一个实际问题，这里面不仅有科学问题，还有工程技术问题。当我们面对一项任务的时候，首先要考虑它背后的原理，然后思考问题，这样循环往复地进行科学—工程问题的思考，直至问题解决、完成任务。这样才是真正的项目化学习。我们的新版教材在朝着这个方面努力。我也希望老师们在这方面有所创新，开发新的教学设计，给我们提出建设性的意见，让我们共同提高、共同进步。
第五部分 研讨：最显性化的思维表现
下面讲一下“研讨”板块的重要性。实际上，最简单的一个说法就是，科学是在“争吵”中不断前进的。研究科学的人要敢于承认自己会犯错误，科学家会承认自己有很多不懂的地方，会承认自己提出的科学理论不是完整的，一定会有后来人超过前人的，并且这个超越的过程就是争论的过程。所以科学家的研究目的是要提出理论的，而不是设计和数据。名垂青史的科学家是因为他们提出的新理论，而不是新的实验设计。爱因斯坦就是一个典型的例子，他的相对论很长时间都没有被实验证明。
研讨在今天的国际科学教育中被提到了一个非常重要的位置，它是科学实践本身的内涵：科学知识是在不断的尝试过程中不断被更新的。
从美国新老课标提出的8项科学探究活动与科学实践活动的比较来看，科学教育标准在很长时间内都是没有什么新东西的，以后，至少是很长的历史新时期内也都不会有新东西，因为科学的本质无非就是这样一些活动。但是，它们的相互关系被改变了，所有活动都是以“研讨”为中心的。
科学家的研究和科学教育研究的差别在哪里呢？科学教育是要找到切入点的，要搞清楚针对具体年龄段的孩子们怎样教才是最有效的。美国科学教育的老标准里，八个活动是线性的关系，但今天不是线性的关系，而是网状的，并且把研讨放在中心枢纽的位置。
研讨的目的与内容有什么特点呢？我个人认为研讨目的既可以是证实，也可以是证伪。研讨不是因为结果不好才要研讨，所有的研究结果都应该被审视、质疑，都要研讨。所以真实的科学论文最后都要有“discussion”部分，也就是跟学界同行进行研讨，要阐述自身研究的不足和未来研究的方向，或者进一步可能的选题，这是真正的科学精神。科学就是实践，不是确定不变的死知识；科学思维素养其实就是表达了这个意思。但是，恰恰研讨是与我们传统教学文化差异最大的环节，我们其他步骤都可以模仿，但是研讨不行。
教材中研讨题也是最难编的内容。尽管教材中写好了研讨题，但是孩子们的探索活动过程很可能与这些研讨题没什么关系。不同的班级、不同的孩子、不同的地区，他们的探索活动所导致的问题可能都不一样。但我们的教材一定要给出一些共同的研讨题。因此，我希望老师们根据自己的具体情况和这样的逻辑来努力开发自己的研讨题。研讨不是简单的对话，不是比口才。研讨是争辩，而口才通常被认为是生动且富有感染力的描述、陈述事物的能力，这是两回事。
研讨不仅要基于活动，还要高于活动。研讨也不是为了总结知识。下面举例说明。
2017版的科学教材上有“推测鸡蛋各部分分别有什么作用”的研讨题，它就做到了“高于”。这就比单纯地观察鸡蛋更高一步了，但是这个“高于”是没有基础的。“高于”一定要基于观察，这个探索活动的观察不可能让孩子知道鸡蛋哪一部分的功能是什么，那么就要靠回忆知识。注意我们这里实际上是鼓励孩子回忆他已有的知识，比如从家长那里学会的知识，而不是科学推理。我们一定要基于活动，然后推理，进行研讨。如果老师们没有掌握这一点，那就会感到我们教材中的研讨题非常难；相反，如果能够理解这一点，老师们就可以开发符合自己具体课堂情境的研讨题。
根据美国著名科学教育专家奥斯本的理论，科学争辩或者说科学研讨有三种常见教学形式：
1. 从真实世界的现象或实验出发，获得数据后的讨论和争辩；
2. 由已有的理论或模型出发，（通过推理）提出猜想或假设，然后做出解释或提出技术上的解决方案；
3. 成果发表后，相互评论、质疑和辩论，以便纠正错误，形成共识。我们在这第三种形式上做得比较差。
那么我们的教材里面常见的研讨题类型有哪些呢？
针对第一种形式主要是这几种：数据整理和模式识别；评议数据的可靠性、完整性；根据数据建立自己的观点；对实验设计进行反思（方法论问题）；进一步改进实验设计和工程计划的可能方案；进行学科联系形成“大概念”或“科学观念”等。
对于第二种形式，是从已有的理论和模型出发，比如有支持作用的科学原理，有支持作用的科学事实（可以是孩子们已经知道的或前人的知识等），然后一步一步推理。这就是演绎逻辑，也叫演绎法，是一般思维所体现的内容。
研讨环节在活动中的灵活应用很重要。如前所述，四大板块的顺序不是一成不变的，在真实的科学研究活动中，可以说研讨活动自始至终都存在。
比如美国1999年的课标里有这样的内容，老师扮演科学仪器，让学生来模拟操纵，整节课都是研讨，不断地提出问题、解决问题。研讨可以进行一整节课，而不是四个板块平均用力。
老师们会发现教学中研讨环节是最难开展的，这是因为研讨是一种科学文化，中国没有产生近代科学，所以我们缺少了研讨这种文化氛围。西方在这方面的文化与我们相比是很不一样的，他们有很深的关于研讨的文化基础。我觉得老师们也不用着急，研讨不仅对我们小学科学教师，对普通的大学教师来讲也是个难点。
科学论文中有一个部分，用英文叫“discussion”。这部分不仅要论证自己的数据证明了什么，还要反驳他人可能提出的质疑。但是翻译家在翻译《思维的版图》的时候，这一部分就被有意无意地省略了。这反映出我国有些学者其实只是重视论证证据的含义，对持不同观点的人持什么观点，要怎么去反驳他，其实是漠不关心的。我们是没有真正的“discussing”这一部分的。我们学生的博士论文写作也是这部分最难辅导。因此老师们也不要着急，这也说明我们的科学教育事业非常重要，但是道路是漫长而曲折的。
第六部分 拓展及教学建议
最后一部分“拓展”主要是应用迁移，也有未完待续。关于这部分，我的建议是，如果前面三个板块没有做完，还是要把前三个板块继续做完，不要匆匆忙忙，为的是做完这四个完整的板块。拓展还可以是自由探索。我国东、西部实际情况是不一样的，因此这个板块可以用区域性的一些内容进行补充，比如我们家乡的相关主题。
最后还有一点建议。如果我们要培训一线老师，这几点是需要注意的：真情境、多争辩、慢探究、不竞赛、少讲话。
来源：教育科学出版社
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