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摘要： 美国McGrawHill版科学教科书《SCIENCE·A CLOSER LOOK》的作业系统和认知目标结构合理、分布均衡，价值取向明确;重视提示达成认知目标所需的七类学习技能;注重语言在儿童科学概念建构中的重要作用;注重以批判性思维为核心;注重学科间联系，以及与章节学习内容密切关联。为构建我国中小学科学教科书中的作业系统提供了参考与启示。
关键词： 作业系统; 小学科学教科书; 美国
文章编号： 1005-6629（2019）11-0077-06 中图分类号： G633.8 文献标识码： B
作业系统是教科书中除“课文系统”之外的一个重要系统[1]，它既是学生练习、复习、巩固知识与评估学习效果的主要途径和工具，也是教师检测课堂教学效果、收集教学反馈信息，展开学业成就评价的主要信息来源。但是长期以来，我国科学课程存在“作业多、研究少”的情况。有调查发现，我国小学作业最多的是预习和复习，其次是做练习题和测试卷，而查阅资料、阅读图书、动手操作、社会调查、专题研究所占比例很低[2]，且作业的内容、类型都比较简单，对教科书中的作业很少作系统的考量。
相比之下，美国McGrawHill教育集团旗下分公司Macmillan/McGrawHill出版的《SCIENCE·
A CLOSER LOOK》教科书[3]中，作业数量较大、类型多样、形式丰富，设计严密而科学。研究此教科书中的作业系统，对于了解美国科学教科书的发展趋势，推进我国中小学科学教科书的建设具有重要的借鉴意义。本文以该公司2011年出版的小学科学系列教科书《SCIENCE·A CLOSER LOOK》第四册（以下简称SACL教科书）中的作业系统为对象，分析其作业系统的结构和价值取向以及设计思想，以期为系统而合理地设计我国中小学科学教科书中的作业系统提供参考与启示。
1 SACL教科书中作业系统的结构
SACL教科书中的作业数量众多、形式多样、布置（呈现）方式鲜明、组织结构严密、自成系统。如若干道作业题围绕某项活动构成作业系统中的若干“组织”;不同的活动项目组成系统中的五大“器官”——随堂检测、课后复习、章节复习、章节测验以及读写算能力拓展等五大板块，形成了一个庞大的作业体系。
1.1 SACL教科书中的作业数量
SACL教科书共有3大领域、6个单元、12章、46节，其中作业分散在随堂检测（Quick Check）、课后复习（Lesson Review）、章节复习（Chapter Review）、章节测验（Test Preparation）以及读写算能力拓展（Writing in Science、 Reading in Science、 Math in science，以下简称能力拓展）五大板块。SACL教科书中的作业不是直接呈现给学生、只需动动笔把答案逐个写在纸上就算完成的枯燥习题，而是放在需要學生手、脑、眼等并用的身心活动项目中。因此，SACL教科书在五大作业板块下，设置了多种活动项目，如看图写话（Visual Summary）、制作学习手册（Make a Study Guide）、跨学科应用（Music Link/Art Link/Health Link/Social Studies Link/Writing Link/Math Link）、技能和概念（Skills and Concepts）、大概念（The Big Idea）以及实作评量（Performance Assessment）等。在这些项目之下，再设计具体的作业题或习题。SACL教科书总共设计有261个板块、394项活动、1314道习题。具体分布如表1所示。
表1 SACL教科书中作业量的分布
领域分析项目随堂检测课后复习章节复习章节测验能力拓展合计
生命科学板块数51（60.0%）14（16.5%）4（4.7%）4（4.7%）12（14.1%）85
活动项目数14（11.3%）70（56.5%）24（19.5%）4（3.2%）12（9.7%）124
习题数目102（24.3%）164（39.1%）102（24.3%）35（8.4%）
16（3.8%）419
地球与空间科学板块数56（60.2%）17（18.3%）4（4.3%）4（4.3%）12（12.9%）93
活动项目数17（12.0%）85（59.9%）24（16.9%）4（2.8%）12（8.5%）142
习题数目112（23.6%）197（41.6%）105（22.2%）43（9.1%）17（3.6%）474
物理科学板块数50（60.2%）15（18.1%）4（4.8%）4（4.8%）10（12.1%）83
活动项目数15（11.7%）75（58.6%）24（18.8%）4（3.1%）10（7.8%）128
习题数目100（23.8%）166（39.4%）103（24.5%）38（9.0%）14（3.3%）421
三领域板块数合计157（60.2%）46（17.6%）12（4.6%）12（4.6%）34（13.0%）261
三领域活动项目数合计46（11.7%）230（58.3%）72（18.3%）12（3.1%）34（8.6%）394
三领域习题题目数合计314（23.9%）527（40.1%）310（23.6%）116（8.8%）47（3.6%）1314
*括号前数据表示数量（个），括号内数据表示该数量占合计总数的百分比。下表同。
由表1可见，三个领域中的作业分布比较均衡。不同板块的作业中，占比最多的为课后复习（40.1%），其次为随堂检测（23.9%）和章节复习（23.6%），章节测验（8.8%）比例不高，能力拓展占比最少，仅有3.6%。
1.2 SACL教科书中的作业形式
1.2.1 作业作答形式
按照学生作答行为，我们对1314道习题的作业形式进行了分析，发现该教科书中的作业有8种形式： 词汇填空（Vocabulary，简称填空）、选择（Test Prep）、判断（True or False）、简答（Compare and Contrast/Critical Thinking/Classify等）、看图说话（Visual Summary）、实作活动（Performance Assessment/Make a Study Guide/Music Link/Art Link/Health Link/Social Studies Link）、科学写作（Writing Link/Write about it）、数学应用（Math Link/Solve it）等8种形式。不同作业形式的数量分布及比例如表2所示。
表2 SACL教科书中的作业形式（N=1314）
填空选择判断简答看图
说话实作活动科学
写作数学
应用总计比例（%）
生命科学5454111875628141541931.9
地球与空间科学576662116827211847436.1
物理科学555171896029141642132.0
总计166171245871848449491314100.00
比例（%）12.613.01.844.714.06.43.73.7100.00
表2显示，SACL教科书中不同作业形式的数量不同。占比最高的作业形式是简答（44.7%），几乎占到了所有习题数量的一半。其次是看图说话（14%）、选择（13%）与词汇填空（12.6%），简单判断对错的题目最少，仅有1.8%。简答题含量最多，它涉及对所学内容的理解、运用、总结。其题干既有纯文字题干，也有看图回答问题。简答题需要学生运用语言技能表达科学概念，类似题型还有看图说话和科学写作，这三者的比例加起来可以达到62.4%。实作活动一般出现在课后复习和章节复习中，如让学生制作词汇卡和学习手册，用来总结学习内容，也涉及语言的学习与运用。值得注意的是，实作活动与科学写作、数学应用涉及跨学科应用，虽然占比不高，但几乎每节课的课后复习中都有，主要是培养和考察学生将科学知识与写作、数学、音乐、美术、健康和社会调研等相结合的运用能力。这样的设计，充分凸显了教科书编写者“在科学背景下帮助学生提高语言技能以及通过提高语言技能学习和理解科学”的设计意图。
1.2.2 作业布置（呈现）方式
作业的布置，只有唤醒儿童的注意力和教师的注意力，才能实现作业布置的目的。该教科书为了突显作业系统，在呈现方式上可谓匠心独运。从形式上来说，所有作业都以独立栏目显示;个别作业配入图片;字体的颜色有白色、黑色、蓝色、紫色、红色、橙黄色等多种颜色，色彩鲜艳;字体的颜色和字号大小分别显示作业的不同结构层次，相同字号、相同字体颜色的位于同一级层次。从数量上来说，五大板块分布的位置不同，数量却相对固定。章节复习和章节测验根据整章学习内容而设计，前者所包含的习题数量是固定的，均为每章23题;后者的习题数量相比其他板块最少，每一节的数量变化幅度不大，都在1～2题左右。随堂检测和課后复习的数量不固定，但变化趋势一致。整齐规律的排版，鲜艳夺目的页面让学生眼前一亮，减少了学生的排斥感，增加了学生对科学的好感度和接受度。
2 SACL教科书中作业系统的认知目标
在课程改革中，教科书是人才培养和课程实施的关键载体，居于重要的基础性地位[4]。作为教科书的主要组成，作业系统既是教师教学的主要工具，也是学生获取知识和经验增长的主要资源[5]。作业系统一端连着贯彻国家教育标准和传播知识的开发者，另一端连着课程实施者和教材使用者——教师和学习者;一端连着课程目标，另一端连着经常变化的学习目标;一端连着期望提高教学效率却没有充裕时间进行研究的教师，另一端连着文化、智力和社会需求千差万别的每一个学生。如何通过日常教学将国家意志与教育目标落实到每一个学生身上？SACL教科书的解决策略是引入学习科学的相关研究成果。
2.1 认知目标层次分析
基于布鲁姆教育目标新分类系统中关于认知过程（目标）的分类框架[6]，我们对SACL教科书中六个单元中作业所涉及的认知目标进行分析。五大板块的目标层次如表3所示，各个单元的目标层次分类如图1所示。
表3 SACL教科书中作业目标层次（N=1314）
小计记忆理解运用分析评价创造
随堂检测31201421301570
课后复习52946225361134663
章节复习3101201143351919
章节测验11601509902
能力拓展4702021204
合 计13141665167324922288
百分比（%）10012.639.35.618.916.96.7
图1 SACL教材中作业系统的认识目标
表3显示，SACL教科书中作业系统涵盖认知过程的六个水平，理解水平的习题所占比重最大，运用水平所占比重最少。不同层次目标占作业总数的百分比从高到低依次是： 理解39.3%，分析18.9%，评价16.9%，记忆12.6%，创造6.7%，运用5.6%。五个板块中，课后复习和章节复习的考察目标最全，涉及全部六个层次。其他板块各有侧重。随堂检测注重考察理解和评价;课后复习最注重考察理解、分析和创造;章节复习最注重考察记忆、理解;章节测验最注重考察分析;能力拓展最注重考察理解。
图1显示，三大领域六个单元中对认知目标六大水平的考察相对比较均衡。整体来讲，作业系统中高级水平和低级水平的习题题目所占比例基本相等，彰显了教科书多层次教育教学的目标追求。
2.2 重视提示达成认知目标所需的学习技能
在学习活动中，认知目标能否达成，一个很重要的前提条件就是主体必须调动各种学习技能去执行认知过程。因此，SACL教科书中作业系统不仅提供了不同层次的认知目标，还提供了目标达成所需要的各种技能。在布置习题时，SACL教科書不是简单地、孤立地用一句话或一段话将习题直接写出来。而是在习题前面，使用彩色字将完成习题时需要使用到的技能都标注了出来。教科书1314道习题中，共有855道习题（占习题总数的65%）能够明显识别出完成它们时所需要的各种技能。这些技能，有的明确地标注在习题前，如Communicate、 Classify、 Observe等;有的暗含在活动项目名称里面，如Visual Summary、 Use Numbers。绝大多数情况下，习题前面标准的技能是单一技能，但有些作业，如Make a Model、 Art Link等涉及到的技能往往是几种技能的综合。总体看来，SACL教科书中涉及到的20多种技能可以划分为七类，主要有语言表达、沟通与交流技能，数学技能，思维和推理技能，科学探究技能，写作技能以及综合技能等。
该教科书作业系统中涉及到七类技能分别有： 语言表达、沟通与交流技能，如讨论（Communicate）、看图说话（Visual Summary）;数学技能： 数字运用（Use Numbers）;思维技能，包括比较与对照（Compare and Contrast）、分类（Classify）、排序（Sequence）、总结（Summarize）、因果关系（Cause and Effect）以及批判性思维（Critical Thinking）等;科学探究（过程）技能，包括观察（Observe）、问题与方法（Problem and Solution）、预测（Predict）、做假设（Form a Hypothesis）、变量运用（Use Variables）、测量（Measure）、分析数据（Interpret Data）、推断（Infer）、得出结论（Draw Conclusions）等;写作技能，如区分事实和观点（Fact and Opinion）、主要观点与细节（Main Idea and Details）、编故事（Fictional Narrative/Fictional Writing）、解释性写作（Explanatory Writing）、描述性写作（Descriptive Writing）、议论性写作（Persuasive Writing）、说明性写作（Expository Writing）等;综合技能，包括跨学科知识运用技能、实作技能、做手册等。
其中，涉及思维技能的习题最多，有331道习题，占总数的38.7%;语言表达、沟通与交流技能，排第二，有185道，占21.6%;其他依次是： 综合技能152道，占17.8%;科学探究技能95道，占11.1%;科学写作技能71道，占8.3%;数学技能的习题最少，仅有21道习题，占2.5%。单个认知学习技能中出现最频繁的是批判性思维，全书明显标注出来的有222处，占26%;其次是看图说话，共出现184次，占21.5%。其他技能出现频率介于在1%～7%之间。可见，该教科书最重视的还是在科学学习中发展学生的批判性思维。
总之，该教科书在设计作业布置时，注意应用儿童认知心理学规律，将多种认知和非认知学习技能，尤其是思维与推理技能，语言表达、沟通与交流技能、科学探究技能以及综合技能等融合进作业完成中，激发学生积极的认知心理活动。同时，这样的设计彰显了教科书精准的学习指导性，使学生能够克服做作业的盲目性，提高教学效率。
3 SACL教科书中作业系统的价值取向
教科书承载着一个学科领域内的知识，一直被各民族国家视为普及教育、传播国家教育理念的有效手段[7]。在SACL教科书的作业系统中，隐含着独具特色的美国儿童科学教育理念。
3.1 注重语言在学生科学概念建构中的重要作用
从前面分析中可知，SACL教科书作业系统非常注重语言的学习与应用在学生科学概念建构中的重要作用。这与美国新科学素养教育的理念不谋而合。2002年9月12日至15日，美国国家科学基金会在温哥华岛主办了一次题为“科学素养和语言的本体论、认识论、语言学和教育学考虑： 加强研究力量和融入教学”的国际会议，倡导加强各学科之间的跨界，尤其是语言教育与科学教育之间的无缝合作，共同促进科学素养的培养[8]。诺里斯和菲力普（Norris S.P. & Phillips L.M.）进一步将科学素养区分为基本科学素养和衍生科学素养[9]。前者指人们理解自然的能力、思维和情感倾向，以及向他人传达和说服这些想法的沟通和交流;后者是指对科学本质、科学探究，科学、技术、数学和社会之间的关系，以及统一的科学概念的理解[10]。Hund等人指出，小学阶段科学教学的重点就是教会学生基本读写能力的同时，也教会学生使用一种更新的语言工具（技术）——科学语言工具（技术）。只有学生掌握了反映科学的本体论和认识论的科学语言，才能使学生构建起有效的科学知识主张、令人信服的论点和可信的解释，构建起对科学和信息交流中的大概念的有意义的理解[11]。
SACL教科书中的作业系统特别注重在科学背景中学习语言和通过语言理解科学。一方面，教科书中超过六成的作业题目涉及学术性书面和口头语言的运用，例如简答题、章节复习中的描述性写作、说明性写作、解释性写作等，以及写作链接，要求学生写一个与所学科学概念相关的小故事或小文章。另一方面，教科书有很大的阅读量（书面语言体系），例如，第四册教科书共677页，其中590页是教科书的主体部分，包括介绍科学研究方法的引言以及教学内容部分，其词汇和文本阅读量都非常大。
3.2 注重以批判性思维为核心的思维，以及非认知技能的训练
科学精神是科学教育的重要目标和内容。科学精神的养育离不开批判性思维的训练。因此，SACL教科书作业系统非常重视批判性思维的训练。根据流传最广，也是最早的一种权威定义，Ennis（1993）将批判性思维定义为“专注于决定相信或做什么的合理的反思性思维”，它跟杜威倡导的反思性思维都是指个人通过评估信息来源的可信程度，分析和评估证据、论据、主张、信念和其他观点的质量，综合和建立信息和论据之间的联系，有效地参与决策或解决问题。SACL教科书作业系统不厌其烦地，从一個又一个具体、细微的作业习题中，日积月累地训练学生的批判性思维，没有因为学习对象是小学生就将批判性思维忽略或不予重视，这种做法非常值得我们学习和借鉴。
3.3 注重学科间的联系，注重与章节学习内容密切关联
SACL教科书中的作业系统有专门的跨学科联系活动项目，比如写作联系、数学联系、美术联系、音乐联系、健康联系、社会调查联系等，旨在使学生意识到科学与其他学科的紧密关系，激发学生将科学知识或经验运用于生活的方方面面。这些作业设计得特别贴近学生生活，如让学生想想猫的共同特征，写一篇文章来说明猫和狗的不同。再比如美术联系，让学生制作一张海报来展示光合作用和呼吸作用的步骤，包括水、二氧化碳、氧气和阳光是如何参与其中的，从艺术学的角度来展示光合作用。在每一节课后练习板块中，SACL教科书都设置有两个跨学科联系的题目。这些题目均涉及所学科学的概念、原理、方法等在其他学科中的运用问题，需要学生动用身体活动，心智活动以及熟练操作。此外，作业系统中还包含大量的实践操作习题，这样既能激发学生对科学的兴趣，又能帮助学生将理论知识与实际生活相联系。此种设计突破了作业只能动笔写写的刻板模式，有利于培养学生科学、技术、社会与环境方面的综合核心素养。
SACL教科书中的作业系统与章节学习的内容紧密相连，针对性强，而且检测及时，层层递进，循序渐进，不断巩固。例如： F单元“力和能量”第一节“热”有三个关键概念和知识点，随堂检测中针对“热是什么”给出了两个检测题：“因果关系： 当把冰块放在一杯果汁中会发生什么？”和“批判性思维： 热和温度是如何相关的？”前者涉及处理热传递中的因果关系能力，后者涉及区分热和温度两个概念。课后复习在每一节课后面，可以课堂完成，也可以作为家庭作业完成;包含多个学习活动，如“词汇总结”、“制作学习手册”、“思考讨论和写作”以及“内容的跨学科应用”，目的旨在从具体知识应用的角度去复习、巩固学习内容。“热”的课后复习在“思考讨论与写作”活动中，又让学生使用“因果关系”解释“当热被加到冰里时会发生什么？是液态水？是一个充满空气的气球？”，使用“批判性思维”解释“为什么热量不会从冰块流向热饮料？”。每一章内容学习完以后，教科书安排的是章节复习和章节测验这两大板块。其中，章节复习所涉及的学习活动有词汇总结、制作学习手册、单词考察、技能与理念、章节主题的总结以及实作评量，目的旨在督促学生从较上位、较抽象的角度去建构科学概念。
4 结语
作业非小事。一本好的教科书一定要有好的作业系统。《义务教育小学科学课程标准》（2017年版）指出，小学科学课程的总目标是培养学生的科学素养，并为他们继续学习、成为合格公民和终身发展奠定良好的基础。该标准还提出小学科学教育应培养学生在“科学知识”、“科学探究”、“科学态度”、“科学、技术、社会与环境”方面的核心素养[12]。如果不加强教科书中作业的系统性，是难以实现课程标准制定的课程目标的。
作业系统的合理设计应该建立在科学课程开发的基础上，不能游离于教科书的开发之外。好的作业系统必然是符合学习心理学规律，紧密联系课程与学生生活，既能让教师方便布置，又能让学生便于做、乐于做、还能够从做中学，且涉及多个方面。为了搞好我国科学教科书作业系统的设计、建设，需要在各相关方面认真地、深入地开展探索。
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