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按：十七年前，我们有幸与张之仁老师一起参与到小学科学新课程的改革之中，张老师以其丰富的阅历、善学的品格成为教科版《科学》教材编写组的核心成员之一。
2005年我们曾邀请张之仁老师撰写了《编写〈生物与环境（一）〉的回顾》一文，发表于《科学课》杂志上。在这篇文章中，张之仁老师围绕该单元的编写过程，阐释了新教材的编写特点，以及怎样才能准确把握教材的教学目标和活动的设计意图。从中可以了解到张老师对新教材的理想和追求，以及在经历了两次自然课程改革之后所做的历史性思考。与张老师的沟通和交流，对实验教师理解、分析和认识新教材，进一步推动新教材的建设与发展产生了巨大的作用。
今天，科学教育进入一个新的发展时期，我们推荐再次刊发此文，正是希冀他在此文中所贯穿的对新课程改革、对新教材的追求与历史性的思考，能给今天的科学教师继续带来启示，引领我们在科学教育的改革中继续前进。
让我们缅怀张之仁老师为中国科学教育所做出的努力，继续完成他的未竟事业。
——教科版小学《科学》主编 郁波
编写《生物与环境（一）》单元时，我已经明确意识到从《自然》到《科学》是一种发展，我们编写的是《科学》教材，也应在《自然》教材的基础上发展一步。但是，《自然》教材是什么样的？《科学》教材是什么样的？怎样发展一步？虽然已经做了一年的编写工作，对这些问题仍不能作明确具体的回答。所以接受编写任务后，我所做的第一件事就是选择美国STC教材的一个单元《生物体》进行研究，希望通过研究，并与《自然》教材进行比较，找到发展一步的努力方向。
同九年义务教育的《自然》教材比较
STC教材第一学年有四个单元，《生物体》是其中的一个单元，相当于我们半个学期的内容。作为生命科学领域的起始内容，同《自然》一样，也是从观察生物个体着手的。为避免涉及面太宽，不容易把我的想法说清楚，所以只就生物体的观察这一个问题进行比较。
1.分散观察与结构在一个系统中的观察
对生物体的观察，《自然》教材是分散在各册教材中进行的，各课之间缺乏关联。STC教材是在有生命的物体这一主题背景下展开的，单元各课之间有着紧密的逻辑联系。该单元对生物体的观察有如下内容：
◎观察种子、种植
◎两种森林植物（苔藓与树苗）的相同与不同
◎两种淡水植物（两种水藻）的相同与不同
◎陆生动物（丸药臭虫、甲虫或马陆）的相同与不同
◎水生动物（淡水蜗牛与小鱼）的相同與不同，同一种水生动物（雄鱼与雌鱼）的相同与不同
◎种子、鱼池、群落的变化
◎淡水植物、森林植物的相同与不同
◎淡水动物、森林动物的相同与不同
◎植物、动物与人的相同与不同
从以上列举的材料可以看出，他们认识一个一个的生物体，不是分散、孤立地进行，而是同环境联系起来，并且选森林和淡水两种环境对比地进行，一个单元16课，观察9种生物体，一步一步地进行比较，使认识不断发展：从个体生物到两种环境中的植物和动物—从两种环境中的植物和动物到整个植物、动物—从植物、动物到人。
2.“相同与不同”也有区别
STC教材把环境联系起来认识生物体，内容就极大地丰富了，不仅涉及生物体的形态、身体结构，还有生活需要、行为习性、生长变化等。把环境联系起来进行认识的确是科学的，能实现该单元的两个重要目标：认识生命形式的多样性和生命体的特征。这些特征是：
◎生物体消耗能量
◎生物体通过消费食物而维持自己的生命并产生废物
◎生物体通常由单细胞或多细胞组成
◎生物体繁殖后代
◎生物体生长、变化、发展
◎生物体同它们的周围环境相互作用
◎生物体有生命周期（开始和终止）
九年义务教育《自然》教材中认识“相同和不同”，在低年级是通过找相同点，形成对一类事物外形特征的认识。中高年级的概念形成，也很少让学生饲养小动物进行观察，通常按概念的内容设计问题，例如“鱼”概念，包含鱼终生生活在水中，身体表面有鳞，用鳃呼吸，用鳍运动，产卵繁殖后代等，根据这些内容拟出相应的问题，教学时引导学生“按图索骥”，然后把学生的回答拼凑起来就算是概念了。认识植物，首先把植物整体分成许多部分，分别认识植物的根、茎、叶、花、果实、种子，形成的概念也只是知识性的概念，例如叶有叶片、叶柄，叶片上有叶脉，叶的形状有卵形、心形、掌形等。
我相信STC教材的“相同与不同”能更有效地培育学生的科学素养。
3.怎样教育学生科学地看待自然，需要我们在自然课改革的基础上，向前迈进一步
STC《生物体》单元的教学目标，分“观念”“技能”“态度”三个方面表述。如果翻译无误，第一个方面的表述不是“知识”或“概念”，而是“观念”。看一看这一部分的内容，就可以感觉到比自然课的内容要丰富、宽广、深刻得多，具有观念的性质。从小引导学生这样去认识事物，本身就是科学观念的教育训练。
像认识植物的根、茎、叶、花、果实、种子，自然课是单纯地认识“自然事物自身的某些属性”。其实任何事物都还有另一种属性，我称之为“事物间相互关系的属性”。所有“事物自身的某些属性”都是同生存环境有关系的，都是生物适应生存环境的结果。如果只认识前一种属性，实际上就是孤立地、片面的、静止地认识事物。全面认识事物的两种属性，则具有科学观念教育的性质，即：你用什么观念看待自然？当然，认识自然事物本身的某些属性时，也会涉及事物间相互关系的属性，但是，我们需要的是自觉地把它作为教材编写的基本理念、基本指导思想，体现到每个单元、每节课中去。因为我们的任务不是单纯地教小学生研究植物学。 美国同中国在社会、政治、意识形态方面有很大不同，但是，教育学生科学地看待自然是相同的。刘默耕老师在20世纪80年代自然课改革中，提出进行科学自然观的教育。所谓科学自然观其实就是辩证唯物主义世界观在科学课中的具体化：自然界是物质的，是运动、变化、发展的，自然事物是互相依存、互相制约的。令人痛惜的是，刘默耕老师没有来得及做后续的工作——使科学自然观的教育在教材中体现出来，所以，我们以往的科学自然观的教育，在实际教学中要么是落空，要么是脱离实际事物的说教。经历自然课的改革探索和前一段编写教材的实践，现在看STC教材，深感我们在教学内容的选择、科学教育观念上，都要努力向前迈进一步。
STC教材提供了体现科学教育观念的经验，每个单元全面地体现了两个方面的客观存在。任何一个单元，或者是事物的运动、变化、发展，物质、能量的转换，科学技术发展的历程（例如五年级下册《时间》单元）；或者是事物间的相互依存、相互制约。他们把科学教育理念贯彻在所选择的教学内容、科学方法和引导学生经历的科学探究过程中。他们的经验值得学习借鉴。说他们的科学教育理念先进，我想深层次的、核心的东西就是这个。以前我们说到的“统一概念”“从大处着眼选择教学内容”，实际上也是指这个。
向前迈一步很难
我于1984年参加由刘默耕老师倡导并主持的自然课改革，回顾这次改革，我想主要有两点，一是他把自然教学领域中的“科学”，定义为引导学生“学着像科学家那样探索大自然的秘密”即科学教育观念的改革，二是教材表达模式与教学实施模式的改革，用黑体字印在课本上的知识概念没有了，代之以提出问题，学生通过操作教师提供的教学材料进行探索，自己作结论。
用现在的眼光看，这样改是理所当然的，可是在当时反应很大，最极端的例子是因为课本上没有用黑体字印出的知识概念，有人认为是犯罪，应该给教材编者判28年半徒刑。至于处于自然课改革第一线的自然教师，他们在改革实践中所遇到的种种困难就不需多说了。随着时间的流逝，人们逐渐适应了不用黑体字印出知识概念的《自然》教材。
我们面临问题是：我们需要向前迈进一步。STC教材很好，但是，我们有条件像他们那样编吗？从科学教育观念、教学内容的选择上深化改革——难！至少有三方面的问题：
1.最令人头疼的问题是科学材料
学生学科学的实践活动主要是从操作教学材料开始的。在美国，教师不必为准备教学材料犯愁，事先把需要用的教学材料通知教学材料服务公司，淡水蜗牛、古比、贝丝甲虫、马陆……都会按时给你送来，可我们的教师上哪里去找？没有教学材料哪里说得上学科学？现在许多地方实行“一费制”，教学材料被“一刀切”切掉了，对本学科造成的影响是灾难性的。
2.教师将会面临类似自然课改革时所遇到的困难
这次课程改革中，各版本的《科学》教材都采取单元结构的形式。单元结构形式也有两种，一种形式上是单元结构，内容与《自然》教材区别不大，单元只是知识内容的集合体，各课之间没有很紧密的联系，这样的单元结构，不存在教师对教材不适应的问题。如果再向前迈进一步，例如《生物体》单元这样，问题就来了。教师适应这种教材，主要有三个方面的问题：
一是，多数教师的备课习惯，通常是备一课教一课，现在必须事先掌握整个单元，教学时才能“瞻前顾后”，教好当前所教的课。
二是，因为单元各课之间有紧密的逻辑联系，所有后一课的学习都是以前一课为基础的，举行公开课、研究课时，不能像《自然》教材那样，任何一课都可以挑出来教。今年的教学案例评选中，我看到浙江几位老师合作进行一个单元的教学研究，整理出一个单元的全部教学实录，我深为敬佩，相信随着实践的发展，会创造出各种新的教学研究办法。
三是，教学内容有变化，需要教师有新的知识储备，这一点我以为是比较容易解决的，在教学参考书中，附上相关的资料就行了。
現在的形势比自然课改革时好得多，当初锐意改革的老师，不得不做“两面派”，自己教学时按自然课改革的要求教，有不了解自然课改革的领导或其他权威人士听课时，就按传统的路数教。现在的大好形势是深化改革，鼓励创造。根据自然课改革的经验，第一轮执教的老师是开路先锋，有了第一轮执教的老师的经验，大家会逐渐适应的。
3.编者的学识水平与经验最重要
把外国的经验汲取到《生物与环境》教材里来，不容易，如果教师教起来觉得不顺，最主要的原因是编得不好。教材中根据我们的实际情况，我想了一些办法，但限于学识与经验水平，有待完善。本来编写组有一个想法，成立一个研究试教组，对初步编成的教材进行研究试教，听取老师们的意见再修改定稿，奈何时不我与，只好等教材发行以后再说了。
反思
有关《生物与环境（一）》的教学说明，已经写在教学用书里了，现在看来至少有两点是有待修订教材时考虑的：
第一，STC教材一个单元有16课，我们不超过10课，因此内容要力求少而精。本单元中又加进实验设计、控制变量的要求，内容就更多了。STC教材中，实验设计是六年级的教学内容，我想这项内容可以后移或不专设这项内容的课。
第二，饲养、观察动物，在我国现在的条件下，从来就是一件令人头疼的事，学生在家饲养、观察行不通，分组在学校饲养，放在什么地方？教室里白天有几十个学生在那里活动，即使教室里有存放空间，小动物也不得安宁。另外，动物的有些行为不可能在课内观察，只能在课外观察，课堂上做整理观察材料的工作。总之教起来困难很多，能不能另辟蹊径，找到更为可行的办法？20世纪80年代，湖北在自然课改革实验中，是用建生物园地的办法解决的，但也只限于实验点和有条件建生物园地的学校。
最后我想说：我们需要在原来的基础上前进一步，但是改也难，可社会发展需要我们迈出这一步。相信通过志士仁人的通力合作，广大教师、教研员、教材编者的共同努力，我们的《科学》教材一定会不断完善。
编者注：作者系《小学自然教学》杂志（本刊前身）编辑。此文原载于《科学课》2005年第8期，与原文比略有改动。原文中附录有美国STC教材《生物体》单元的教学目标，此处略。
2005年我们曾邀请张之仁老师撰写了《编写〈生物与环境（一）〉的回顾》一文，发表于《科学课》杂志上。在这篇文章中，张之仁老师围绕该单元的编写过程，阐释了新教材的编写特点，以及怎样才能准确把握教材的教学目标和活动的设计意图。从中可以了解到张老师对新教材的理想和追求，以及在经历了两次自然课程改革之后所做的历史性思考。与张老师的沟通和交流，对实验教师理解、分析和认识新教材，进一步推动新教材的建设与发展产生了巨大的作用。
今天，科学教育进入一个新的发展时期，我们推荐再次刊发此文，正是希冀他在此文中所贯穿的对新课程改革、对新教材的追求与历史性的思考，能给今天的科学教师继续带来启示，引领我们在科学教育的改革中继续前进。
让我们缅怀张之仁老师为中国科学教育所做出的努力，继续完成他的未竟事业。
——教科版小学《科学》主编 郁波
编写《生物与环境（一）》单元时，我已经明确意识到从《自然》到《科学》是一种发展，我们编写的是《科学》教材，也应在《自然》教材的基础上发展一步。但是，《自然》教材是什么样的？《科学》教材是什么样的？怎样发展一步？虽然已经做了一年的编写工作，对这些问题仍不能作明确具体的回答。所以接受编写任务后，我所做的第一件事就是选择美国STC教材的一个单元《生物体》进行研究，希望通过研究，并与《自然》教材进行比较，找到发展一步的努力方向。
同九年义务教育的《自然》教材比较
STC教材第一学年有四个单元，《生物体》是其中的一个单元，相当于我们半个学期的内容。作为生命科学领域的起始内容，同《自然》一样，也是从观察生物个体着手的。为避免涉及面太宽，不容易把我的想法说清楚，所以只就生物体的观察这一个问题进行比较。
1.分散观察与结构在一个系统中的观察
对生物体的观察，《自然》教材是分散在各册教材中进行的，各课之间缺乏关联。STC教材是在有生命的物体这一主题背景下展开的，单元各课之间有着紧密的逻辑联系。该单元对生物体的观察有如下内容：
◎观察种子、种植
◎两种森林植物（苔藓与树苗）的相同与不同
◎两种淡水植物（两种水藻）的相同与不同
◎陆生动物（丸药臭虫、甲虫或马陆）的相同与不同
◎水生动物（淡水蜗牛与小鱼）的相同與不同，同一种水生动物（雄鱼与雌鱼）的相同与不同
◎种子、鱼池、群落的变化
◎淡水植物、森林植物的相同与不同
◎淡水动物、森林动物的相同与不同
◎植物、动物与人的相同与不同
从以上列举的材料可以看出，他们认识一个一个的生物体，不是分散、孤立地进行，而是同环境联系起来，并且选森林和淡水两种环境对比地进行，一个单元16课，观察9种生物体，一步一步地进行比较，使认识不断发展：从个体生物到两种环境中的植物和动物—从两种环境中的植物和动物到整个植物、动物—从植物、动物到人。
2.“相同与不同”也有区别
STC教材把环境联系起来认识生物体，内容就极大地丰富了，不仅涉及生物体的形态、身体结构，还有生活需要、行为习性、生长变化等。把环境联系起来进行认识的确是科学的，能实现该单元的两个重要目标：认识生命形式的多样性和生命体的特征。这些特征是：
◎生物体消耗能量
◎生物体通过消费食物而维持自己的生命并产生废物
◎生物体通常由单细胞或多细胞组成
◎生物体繁殖后代
◎生物体生长、变化、发展
◎生物体同它们的周围环境相互作用
◎生物体有生命周期（开始和终止）
九年义务教育《自然》教材中认识“相同和不同”，在低年级是通过找相同点，形成对一类事物外形特征的认识。中高年级的概念形成，也很少让学生饲养小动物进行观察，通常按概念的内容设计问题，例如“鱼”概念，包含鱼终生生活在水中，身体表面有鳞，用鳃呼吸，用鳍运动，产卵繁殖后代等，根据这些内容拟出相应的问题，教学时引导学生“按图索骥”，然后把学生的回答拼凑起来就算是概念了。认识植物，首先把植物整体分成许多部分，分别认识植物的根、茎、叶、花、果实、种子，形成的概念也只是知识性的概念，例如叶有叶片、叶柄，叶片上有叶脉，叶的形状有卵形、心形、掌形等。
我相信STC教材的“相同与不同”能更有效地培育学生的科学素养。
3.怎样教育学生科学地看待自然，需要我们在自然课改革的基础上，向前迈进一步
STC《生物体》单元的教学目标，分“观念”“技能”“态度”三个方面表述。如果翻译无误，第一个方面的表述不是“知识”或“概念”，而是“观念”。看一看这一部分的内容，就可以感觉到比自然课的内容要丰富、宽广、深刻得多，具有观念的性质。从小引导学生这样去认识事物，本身就是科学观念的教育训练。
像认识植物的根、茎、叶、花、果实、种子，自然课是单纯地认识“自然事物自身的某些属性”。其实任何事物都还有另一种属性，我称之为“事物间相互关系的属性”。所有“事物自身的某些属性”都是同生存环境有关系的，都是生物适应生存环境的结果。如果只认识前一种属性，实际上就是孤立地、片面的、静止地认识事物。全面认识事物的两种属性，则具有科学观念教育的性质，即：你用什么观念看待自然？当然，认识自然事物本身的某些属性时，也会涉及事物间相互关系的属性，但是，我们需要的是自觉地把它作为教材编写的基本理念、基本指导思想，体现到每个单元、每节课中去。因为我们的任务不是单纯地教小学生研究植物学。 美国同中国在社会、政治、意识形态方面有很大不同，但是，教育学生科学地看待自然是相同的。刘默耕老师在20世纪80年代自然课改革中，提出进行科学自然观的教育。所谓科学自然观其实就是辩证唯物主义世界观在科学课中的具体化：自然界是物质的，是运动、变化、发展的，自然事物是互相依存、互相制约的。令人痛惜的是，刘默耕老师没有来得及做后续的工作——使科学自然观的教育在教材中体现出来，所以，我们以往的科学自然观的教育，在实际教学中要么是落空，要么是脱离实际事物的说教。经历自然课的改革探索和前一段编写教材的实践，现在看STC教材，深感我们在教学内容的选择、科学教育观念上，都要努力向前迈进一步。
STC教材提供了体现科学教育观念的经验，每个单元全面地体现了两个方面的客观存在。任何一个单元，或者是事物的运动、变化、发展，物质、能量的转换，科学技术发展的历程（例如五年级下册《时间》单元）；或者是事物间的相互依存、相互制约。他们把科学教育理念贯彻在所选择的教学内容、科学方法和引导学生经历的科学探究过程中。他们的经验值得学习借鉴。说他们的科学教育理念先进，我想深层次的、核心的东西就是这个。以前我们说到的“统一概念”“从大处着眼选择教学内容”，实际上也是指这个。
向前迈一步很难
我于1984年参加由刘默耕老师倡导并主持的自然课改革，回顾这次改革，我想主要有两点，一是他把自然教学领域中的“科学”，定义为引导学生“学着像科学家那样探索大自然的秘密”即科学教育观念的改革，二是教材表达模式与教学实施模式的改革，用黑体字印在课本上的知识概念没有了，代之以提出问题，学生通过操作教师提供的教学材料进行探索，自己作结论。
用现在的眼光看，这样改是理所当然的，可是在当时反应很大，最极端的例子是因为课本上没有用黑体字印出的知识概念，有人认为是犯罪，应该给教材编者判28年半徒刑。至于处于自然课改革第一线的自然教师，他们在改革实践中所遇到的种种困难就不需多说了。随着时间的流逝，人们逐渐适应了不用黑体字印出知识概念的《自然》教材。
我们面临问题是：我们需要向前迈进一步。STC教材很好，但是，我们有条件像他们那样编吗？从科学教育观念、教学内容的选择上深化改革——难！至少有三方面的问题：
1.最令人头疼的问题是科学材料
学生学科学的实践活动主要是从操作教学材料开始的。在美国，教师不必为准备教学材料犯愁，事先把需要用的教学材料通知教学材料服务公司，淡水蜗牛、古比、贝丝甲虫、马陆……都会按时给你送来，可我们的教师上哪里去找？没有教学材料哪里说得上学科学？现在许多地方实行“一费制”，教学材料被“一刀切”切掉了，对本学科造成的影响是灾难性的。
2.教师将会面临类似自然课改革时所遇到的困难
这次课程改革中，各版本的《科学》教材都采取单元结构的形式。单元结构形式也有两种，一种形式上是单元结构，内容与《自然》教材区别不大，单元只是知识内容的集合体，各课之间没有很紧密的联系，这样的单元结构，不存在教师对教材不适应的问题。如果再向前迈进一步，例如《生物体》单元这样，问题就来了。教师适应这种教材，主要有三个方面的问题：
一是，多数教师的备课习惯，通常是备一课教一课，现在必须事先掌握整个单元，教学时才能“瞻前顾后”，教好当前所教的课。
二是，因为单元各课之间有紧密的逻辑联系，所有后一课的学习都是以前一课为基础的，举行公开课、研究课时，不能像《自然》教材那样，任何一课都可以挑出来教。今年的教学案例评选中，我看到浙江几位老师合作进行一个单元的教学研究，整理出一个单元的全部教学实录，我深为敬佩，相信随着实践的发展，会创造出各种新的教学研究办法。
三是，教学内容有变化，需要教师有新的知识储备，这一点我以为是比较容易解决的，在教学参考书中，附上相关的资料就行了。
現在的形势比自然课改革时好得多，当初锐意改革的老师，不得不做“两面派”，自己教学时按自然课改革的要求教，有不了解自然课改革的领导或其他权威人士听课时，就按传统的路数教。现在的大好形势是深化改革，鼓励创造。根据自然课改革的经验，第一轮执教的老师是开路先锋，有了第一轮执教的老师的经验，大家会逐渐适应的。
3.编者的学识水平与经验最重要
把外国的经验汲取到《生物与环境》教材里来，不容易，如果教师教起来觉得不顺，最主要的原因是编得不好。教材中根据我们的实际情况，我想了一些办法，但限于学识与经验水平，有待完善。本来编写组有一个想法，成立一个研究试教组，对初步编成的教材进行研究试教，听取老师们的意见再修改定稿，奈何时不我与，只好等教材发行以后再说了。
反思
有关《生物与环境（一）》的教学说明，已经写在教学用书里了，现在看来至少有两点是有待修订教材时考虑的：
第一，STC教材一个单元有16课，我们不超过10课，因此内容要力求少而精。本单元中又加进实验设计、控制变量的要求，内容就更多了。STC教材中，实验设计是六年级的教学内容，我想这项内容可以后移或不专设这项内容的课。
第二，饲养、观察动物，在我国现在的条件下，从来就是一件令人头疼的事，学生在家饲养、观察行不通，分组在学校饲养，放在什么地方？教室里白天有几十个学生在那里活动，即使教室里有存放空间，小动物也不得安宁。另外，动物的有些行为不可能在课内观察，只能在课外观察，课堂上做整理观察材料的工作。总之教起来困难很多，能不能另辟蹊径，找到更为可行的办法？20世纪80年代，湖北在自然课改革实验中，是用建生物园地的办法解决的，但也只限于实验点和有条件建生物园地的学校。
最后我想说：我们需要在原来的基础上前进一步，但是改也难，可社会发展需要我们迈出这一步。相信通过志士仁人的通力合作，广大教师、教研员、教材编者的共同努力，我们的《科学》教材一定会不断完善。
编者注：作者系《小学自然教学》杂志（本刊前身）编辑。此文原载于《科学课》2005年第8期，与原文比略有改动。原文中附录有美国STC教材《生物体》单元的教学目标，此处略。