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【摘 要】当前兴起的信息技术与课程的“深度融合”面临着如何不重蹈“整合”覆辙的问题。本文以小学科学教育为例，阐述了如何以系统思考走出“就事论事”的肤浅和狭隘，如何涉及课程的文化、科学、民主、人的发展等永恒主题，并结合信息社会、科技进步、科学教育发展趋势等现实主题，去思考科学课程的核心问题、实现路径与模型重构，从而实现“深度融合”。
【关键词】深度融合；整合；科学教育；宏大视野
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2013）09-0028-06
“整合”之殇与“深度融合”之困
10年前，我们经常谈论信息技术与课程整合走到了高原，需要突破。10年后，我们没有看到突破，高原依然，“整合”一词也已淡出，少有人谈论。2010年《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中强调“信息技术对教育发展具有革命性影响”。在此背景下，企望走出高原、产生革命性影响的信息技术与课程“深度融合”的呼声越来越成为强音。苏辛在《中国远程教育》2011年第4期卷首语“深度融合”中指出：“信息技术应该在内涵层面深刻而有机地作用于教育观念更新、教育体制改革和人才培养模式创新以及教学思想、教学内容和教学方法的变化……绝不仅仅只有工具或手段的意义。”也就是说，“深度融合”必然触及所要干预对象的核心。早期信息技术与课程整合为什么会产生所谓的“高原现象”？在狭隘的工具观的影响下，信息技术与传统课程简单叠加，技术为传统课程服务，这样“穿新鞋走老路”当然不可能带来实质的改变。到现在提倡“深度融合”的时代，我们看到的还只是工具的应用、教学手段的变化、课堂的“颠倒”、大学的“公开课”，革命性的影响似乎依然渺茫。“整合”之殇后踏进的是“深度融合”之困，如何走出困局成为摆在我们面前的严峻挑战。
笔者从事小学科学信息技术应用20余年，先后出版《质变与重构——信息时代的科学教育探索》（2005）和《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》（2012），主持过若干与科学课程数字化重构、学习环境设计相关的省市级课题，在应用信息技术重构小学科学课程上有较多的体会。本文以笔者切身的体会为例，探讨信息技术与课程深度融合的研究途径，供同行批判和讨论。
走出“就事论事”的肤浅和狭隘
“就事论事”的观念如同冰山下面的部分，是潜在的，无意识的，却深刻影响着我们的思维，并形成一种惯性，最常见的就是技术工具论。我们习惯性地把信息技术作为一种工具同化到现有的教育教学中，是用它做好“现在的事”、“传统的事”，而不是“在内涵层面深刻而有机地作用于教育观念更新”。技术工具论者看不到或不愿意去深刻思考这种深层次的作用，认为“技术就是一种先进的工具”，这是造成所谓“高原现象”的根源。笔者在《质变与重构》中以系统论的观点对此做过分析：系统中各要素的有机联系，使系统具有了各要素所不具备的新的质。当信息技术被纳入到教育这个大系统时，同样会有新的质产生，而且信息技术在教育这个系统中介入得越广泛、越深刻，产生的新的质就越多，影响就越大，最后就会使传统的教育系统产生结构性的变化——质变[1]。
虽然“质变”是那么困难，还需漫长的等待，但从这样的高度去思考是必要的，有助于我们触及核心。同样，用系统论去审视我国近20年来信息技术与课程整合的发展脉络，我们会发现：我们总是习惯于去思考如何把信息技术用到传统的教学——老套的目标、陈旧的内容中去，还时不时地抱怨技术并不能帮助自己解决多少问题。这是在用原有系统把信息技术同化于其中，技术只是点缀，只是对传统的辅助，却并没有自觉地让信息技术使原有系统产生新的质。这样的系统是封闭的、守旧的，观念的围墙迟迟没能拆除。这是传统教育对教育技术同化的结果[2]。
这样的系统思考至少可以从思维方式上使我们走出“就事论事”的肤浅和狭隘，走出技术工具论的藩篱。但这还不够，我们还必须根据干预对象的特性去做具体的、有针对性的思考。对于我国小学科学教育来说，一方面继续针对具体的工具应用做思考，一方面触及核心，以宏大的视野，重新审视当今科学教育的主旨、社会背景、价值取向和发展趋势，为小学科学课程的重构做出尽可能合理的推断和合适的选择。
宏大视野中的审视
1. 永恒主题：文化、科学、民主、人的发展
科学教育在中国文化背景下是有鲜明的特殊性的，“科学”与“民主”也是自五四运动以来一直无法回避的主题。笔者在《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》前言中的第一句话就是“中国人是缺乏科学文化的基因的，我们需要用科学教育为下一代把这缺失的基因补上”。 笔者接着写道：西方自古希腊起就开始步入科学文化的道路，发展至今形成了一套严密的科学思维体系。中国传统文化虽然灿烂辉煌，但科学文化始终未能得到较好的发展。整个中国的科学史是“技”、“术”史，本有古朴的科学思想的墨学被称为“奇技淫巧”，《齐民要术》只是农耕之“术”，科学思维和文化始终难以发展起来。即便到了五四运动时期，科学的启蒙被异化为向西方学技术，是为了解决“民生问题”，科学文化还是难以进入中华文化的主流[3]。
一个国家、一个社会根深蒂固的文化传统，深层次地主导着国家、社会的发展。原中国科协副主席徐善衍指出，要有科学文化的自觉，在重视科技发展的同时，也要提高对科学本质的认识和理性应用科技的觉悟，主动促进科学文化与人文文化的融合，这是实施科学发展观、建设秩序与文明的社会所需要的[4]。
20世纪末，发生在科学家和科学哲学家之间的“科学大战”硝烟弥漫，反映出科学与人文之间的矛盾。科学哲学家认为，科学是极其复杂的人类活动，科学知识本质上是社会建构的，受着文化、组织、社会等诸多因素影响，并认为自然科学知识等同于其他知识和信念，如日常经验、人文知识等。这种观念怀疑科学的可靠性，直接降低了科学知识的真理性。类似的观念在当今中国的民众甚至教师中也大有市场，“中国虽然有世界上最难学的数理化生等科学学科，但对于中小学生来说，科学是题海，极少的实验探究难以使他们体验到探索科学奥秘的乐趣；科学是‘技’，是‘学好数理化、走遍天下都不怕’的实用之‘技’，不是科学思维、科学方法、科学精神、科学文化”[5]。 事实上，在中小学，科学教育连“技”都谈不上，基本的观察实验都取消了，“技”只体现在做题上。其后果是，我们虽然生活在日新月异的科技所构筑的世界里，却并不相信科学。而科学是一种具有内在逻辑结构的严密的理论体系，它借助严格控制的实验手段，去证伪或证实知识的真理性，其可靠性是人文知识、日常知识无法比拟的。所以，科学教育不是记住一些定论的科学知识，更需要通过严格的实验观察等获得对科学本质的理解，培养科学精神，这才是科学文化的精髓。中国传统文化缺的是它，中国民众缺的是它，中国教育缺的也是它。
科学还是“民主”的基石。美国科学教育专家们在解释为什么要建立美国“K-12科学教育框架”时，说明的首要原因是：科学、工程和技术渗透到现代生活的方方面面，公民需要具备一定的科学和工程知识，了解和参与众多重大的公共政策讨论，以及在日常生活中对科技信息做出明智的决定。正在制定的美国下一代科学标准更是声称：科学，尤其是科学教育，对所有美国人的生活是至关重要的，是为把下一代培养成为民主国家中有能力知晓事实的公民和明智的消费者而做的准备。由此可见，科学教育在民主国家建设进程中的重要地位[6]。
还有一个主题是人的发展，即我们要培养什么样的人。马克思主义把人的全面发展作为最高理想，人的全面发展是指人的体力和智力的充分、自由、和谐的发展。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》进一步提出了“全面发展与个性发展相统一”的方针。信息社会与工业社会和农业社会相比，从充分、自由、和谐的角度，人的全面发展和个性发展的条件比以往要好得多，这个条件——技术本身以及技术带来的社会变革是教育、科学教育要充分利用的——沉浸其中、获得最大的发展。人的发展与实践是分不开的，科学的实践性质在儿童科学教育中是无比重要的，过多的传授和死记硬背而不参与科学实践，会迫使“学生主体的缺席”，绝不可能起到促进人的全面发展的作用。不重视实践还会带来“知识教育的窄化”，教育学家王道俊教授认为，教学“所关注的却主要是科学知识的认知、识记及相关智力与技能的发展，知识的其他教育价值，例如，科学精神的教育价值，特别是人文精神的教育价值，则被忽视。这就窄化了知识的教育价值，屏蔽了学生对人生意义、生活价值、社会理想的理解与追求，导致从‘知识’到‘德’‘美’转化的缺失”[7]。
文化、科学、民主和人的发展是中国发展的永恒主题，中国文化需要在传统文化的基础上树立新的价值观、加入科学文化，科学教育在传播科学文化的同时，还要肩负起提升公民参与公共政策讨论和做明智的消费者的重任，以提升公民的民主能力，促进人全面而有个性的发展。这四个永恒主题，是我国科学教育无法绕开的，是必须严肃面对的。
2. 现实主题：信息社会、科技进步、科学教育发展趋势
文化、科学、民主的永恒主题在科学教育中“落地”，必须以社会现实为依托。当今科技进步迅猛，特别是信息技术如空气般融入社会的方方面面，已把人类推向了信息社会。工业社会、农业社会时期的教育形态必将藉此产生变革，这是不可阻挡的趋势。
从信息社会与科技进步的视野去思考科学教育，与“深度融合”犹如天作之合，前者为基础条件，且已经具备，“深度融合”如顺水推舟，顺势而为即可。但真的那么简单吗？
首先需要解决的是思想层面的问题，我们需要用与“就事论事”不同的思维去深度理解正在发生或即将发生的变化。传播学大师麦克卢汉在1964年的名著《理解媒介：论人的延伸》里提出：“媒介是人的延伸”。不同的媒介延伸着人类的不同感官和神经中枢，进而影响着人的心灵乃至整个社会。我在《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》中讨论道：“50年后的今天，人可以借助扫描电子显微镜或太空望远镜来延伸我们的眼睛；互联网又把一个个的头脑连接起来，不仅延伸着我们的感官，还延伸着我们的思维过程和智慧，大规模协作使广大的网友能一起协作创造维基百科，并把著名的大英百科打败[8]。”
现代科技哲学大家、美国《连线》杂志创始主编凯文·凯利的观点与麦克卢汉的观点相互照应。他认为，技术是生命的延伸，技术元素扩展了生命的基本特征，还扩展了生命基本的善；扩展了思维的基本特征，还扩展了思维基本的善。人活在一个技术化了的自然中，需要所有生命、所有思维和所有技术共同理解现实世界。科学教育首当其冲，也许，唯有前行尝试，才有可能不负宇宙自然之规律[9]。
这两位大师对科技进步推动下的社会及哲学上的洞见，为我们思考当今科学教育带来了思想上的洗礼。认识上的提升，可以使我们能用宏大的视野去看待当今世界科学教育发展的问题。
2009年1月，美国国家科学委员会发布了致美国总统奥巴马的一封公开信，其主题是《改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学（简称STEM）教育》，认为要让儿童尽早接触科学，“儿童接触STEM 概念越早，他们在今后的生活中就越能游刃有余”[10]。2011年，美国发布《国家创新战略（2011）》，将STEM教育作为其中一个重要部分，“培养掌握21世纪技能的下一代，创造世界一流素质的劳动力”，奥巴马承诺，在10年内储备10万名拥有较强教育技能和知识渊博的STEM教师。科技进步带来的新形势，深刻地影响着教育政策。
在这样的背景下，2011年7月，美国国家研究理事会正式发布了《K-12科学教育框架——实践、跨领域的概念和核心概念》，明确提出要进行“科学与工程实践”，包括提出科学问题，明确工程难题；建立和使用模型；设计和实施调查；分析和解释数据；应用数学和计算思维；建构科学的解释，设计工程解决方案；基于证据的辩论；获取、评价和交流信息。这与1996年颁布的《美国国家科学教育标准》相比，一方面用“科学与工程实践”代替了“探究”，把显著有别于科学研究的工程师的活动——工程实践纳入重要的科学教育的内容。该框架的制定，吸收了近10年来学习科学和科学教育的研究成果，对科学教育的目标提出了新的要求，比如明确提出要“应用数学和计算思维”。特别是计算思维，这是2006年由计算机科学家周以真提出的概念，是随时随地都可以“计算”的时代对人的素养的要求[11]。数字时代或信息社会的科学教育，离不开计算设备，离不开数字技术，我们需要把这些技术作为感官的延伸、思维的延伸、生命的延伸去看待，去发展我们这个时代必须具备的计算思维能力。 从美国科学教育的变化中，我们可以看到，信息社会发展到当前这个阶段：
（1）科技的形态在发生变化，科学、技术、工程和数学日益融合为一个大的领域，开展科学教育不能如以往那样过于严格地将它们分开对待，需要在实践中把它们统一起来去开展教学。
（2）“人—机”的日益紧密结合需要人发展出新的素养，比如计算思维等，科学教育的目标因此要增加新的内容，以顺应时代的发展。
（3）工程实践成为重要的科学教育内容，有助于学生理解日常生活中的STEM。这一点对于永恒主题中的“民主”尤其重要，对日常生活中的STEM问题和难题的理解有助于公民参与公共决策和做一名明智的消费者。
美国的科学教育改革一直是世界科学教育改革的风向标，上述的背景介绍和发展趋势分析将有助于我们理解为什么科学教育会朝着这个方向改变，这对我们进行信息技术与科学课程的深度融合的尝试是具有指导价值的。
“深度融合”的行动
要达到“深度融合”，必须明晰实现的路径，要对本学科的一些核心问题进行梳理，并根据上述的宏大视野进行新的课程模型的重构，否则不可能产生突破。笔者8年前的专著起名为“质变与重构”，就是出于这样的目的。
笔者在2007年《中小学信息技术教育》杂志第7-8期上撰文《技术环境下实现课程创新的基本思路》，提出从单元课程开始，打破现有课程标准框架的课程创新路径。单元课程的创新实践可以使我们一开始就有大局观、系统观，有助于积累经验，在具体的案例中梳理清楚一些核心问题，更可以“站在整个国家课程设置的高度，甚至是站在未来社会发展的宏观角度，打破现有课程标准的樊篱”[12]，发现现有课程标准的问题，尝试新的解决方案，系统建构有助于问题解决的新模型，达到重构的目的。回顾近8年来的实践经历，笔者所遵循的就是这样的一条路径。
从2005年开始，笔者首先思考和尝试解决的是我国小学科学教育实践中存在的一些核心问题，并把这些核心问题体现在2012年出版的《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》的章节安排中。
第一章“科学教育的灵魂——探求事实”讨论的是最基本但又最易忽视的核心问题，包括什么是事实，如何批判性地辨别事实；如何用身边的数字技术，如手机传感器、谷歌地球等获取事实；用事实形成解释和科学概念时，儿童会经常遇到哪些问题，日常生活观念（前概念）如何影响正确科学概念的形成；如何开展，特别是如何用技术开展概念转变的教学。
第二章探讨了数字时代的科学教育基本理论问题。
情境导向的科学课程设计模型图
一是新的课程模型建构。首先，确定课程观：儿童眼中的大世界（生活的世界、整体的世界）；面向整体概念；数字技术作为课程内容等。其次，分析现有科学课程存在的问题。再次，确定重要的基本理论，如情境认知、建构主义学习环境设计等。它们是伴随着信息技术的兴起而发展起来的，它们都涉及的核心概念“真实情境”可以借助技术创设，解决“劣构问题”的支架也可以借助技术来实现，技术工具、数字内容成为了科学课程内容中一个新的有机部分等。最后，提出“情境导向的科学课程设计模型”（如上图）[13]。原教育部副部长韦钰院士认为：“现有的小学科学教材不是探究式的……在这些教科书中，一步步的操作程序都写好了，有的连怎么测量都画好了图，学生还探究什么？不过是在教师指挥下完成填充题。”[14]该模型对改变这一状况是一个突破。
二是科学课程内容的系统建构。关于这部分的研究，美国“K-12科学教育框架”是可以直接借鉴的榜样，其内容的架构大致可以描述为：在STEM领域贯穿超出学科界限的“跨领域概念”，帮助学生将诸多的学科知识在一个统一的世界中相互联系起来；根据一定的标准选择各个学科的“核心概念”，围绕这些“核心概念”来建构科学课程的内容，而不是学习太多零散的知识；概念的学习融入到科学实践和工程实践中。藉此，笔者根据自己的实践，用详细的案例介绍了课程内容的规划和编制方法。
三是思维培养。对当前科学教育中长期受到忽视的高级思维、批判性思维和科学思维做了界定，理清了它们之间的关系，提供了培养的建议。
四是实践与探究能力培养。以鸢尾花（IRIS）为例，对科学问题的形成过程及误解、科学探究中阅读与实践相结合、科学学习中的分享活动与学生的人际交往和创造能力培养的关系等问题，进行了清晰的梳理。
以上四个方面展现了数字时代的科学教育应有的思想和方法，这在传统科学教育著作中是很少会如此明确地反映的。
第三章通过鸢尾花（IRIS）数字化探究学习模式详细阐述了鸢尾花（IRIS）的建模过程、模式各部分的内涵以及如何应用鸢尾花（IRIS）模式进行课程表达、教学实施和评价等。
第四章从不同方面精选了以鸢尾花（IRIS）模式为表达形式的小学科学课程设计案例。这些案例反映了笔者对数字时代的科学教育“如何学”和“学什么”的基本看法，涉及的主题包括综合性科学活动、跨地域观察、工程设计、虚拟实验、应用公共科学数据、批判性思维和科学态度教育等。
这些成果的形成为系统设计具有数字时代特色的小学科学教材打下了基础。目前，正在建设团队，着力开展这一项目。
需要说明的是，鸢尾花（IRIS）的创建在前，是最终抽象出情境导向的科学课程设计模型的实践基础。总结模型重构的过程，笔者经历了“某一课的创新—单元创新—教学模式（鸢尾花）的创新—课程模型（情境导向）的创新”的过程，包含近20年的经验积累。当然，由于笔者为小学一线教师，研究水平有限，不足之处还有待方家指正。
无论是原来的“整合”还是现在的“深度融合”，在研究路径上，最缺乏的是深入某个学科课程核心的系统建构，这也是当前相关研究人员知识结构中最为薄弱的环节。采取构建协作创新团队，集合技术、课程、教学设计等各方力量的做法，虽有人尝试，但由于统领性核心人物的缺乏，这种协作往往难以形成一个真正的有机体，这方面缺陷是需要我们下大力气弥补的。 结语
上述以科学教育为例的讨论大致反映了笔者对小学科学教育进行系统思考和重构的全貌。笔者企望强调的是“深度融合”所必须具备的宏大视野，这宏大视野是紧紧围绕某一学科课程有层次地展开的，从学科课程所涉及的永恒主题到现实主题到课程建设主题，一点点俯瞰下去，如此，我们对“整合”或“深度融合”的审视最终才能落地。
长期做“跨越式发展”项目的何克抗教授在他2009年的一个报告《“信息技术与课程整合”路在何方？》[15]中，介绍了他建构“主体—主导”教学结构的研究途径。他的诸多研究成果（如儿童思维发展新论、语觉论等）就是在这个过程中形成的。美国国家科学基金会建立的“技术增强科学学习（简称TELS）”项目，重新设计了不同于传统教科书的课程，采用互动软件和模拟，引导学生协同工作，研究复杂的科学主题。笔者的做法与TELS有相似之处，但从“深度融合”对重构课程的要求来看，笔者的工作还有待于进一步深入和全方位实现。
最后，将著名的美国麻省理工学院终身教授西摩·派帕特教授的一句话送给所有关注“深度融合”的人：教育心理学经常关注人是如何在孤立的情境下学习知识的，而新思想却往往是在建构新情景的尝试中涌现的。当这些可能性出现在社会之中时，我想应该将研究的关注点从人是如何学习的更多地转移到人应学习什么[16]。
（作者单位：华南师范大学附属小学）
参考文献
吴向东.质变与重构——信息时代的科学教育探索[M].广州：中山大学出版社，2005：281，282.
[6]吴向东.前言[A].数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅[M].广州：华南理工大学出版社，2012：1，1，1-2.
徐善衍.科学是一种文化[J].科技视界，2011（10）：49.
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[13]吴向东.数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅[M].广州：华南理工大学出版社，2012：9-10，10，76.
杨晓波，马永红译.改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学教育——美国国家科学基金委给奥巴马的一封信[J].世界教育信息，2010（10）：63.
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吴向东.技术环境下实现课程创新的基本思路[J].中小学信息技术教育，2007（7-8）：10-12.
韦钰. 关于“做中学”科学教育的评测（5）[EB/OL].（2006-05-29）[2013-02-15] .http：//blog.ci123.com/weiyu/archive/2006-05.
何克抗.“信息技术与课程整合”路在何方？[DB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/6b24f848852458fb770b56f3.html.
西摩·派帕特.“如何学”之后是“学什么”[A].R·基斯·索耶主编，徐晓东等译.剑桥学习科学手册[M]. 北京：教育科学出版社，2011：661-662.
【关键词】深度融合；整合；科学教育；宏大视野
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2013）09-0028-06
“整合”之殇与“深度融合”之困
10年前，我们经常谈论信息技术与课程整合走到了高原，需要突破。10年后，我们没有看到突破，高原依然，“整合”一词也已淡出，少有人谈论。2010年《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中强调“信息技术对教育发展具有革命性影响”。在此背景下，企望走出高原、产生革命性影响的信息技术与课程“深度融合”的呼声越来越成为强音。苏辛在《中国远程教育》2011年第4期卷首语“深度融合”中指出：“信息技术应该在内涵层面深刻而有机地作用于教育观念更新、教育体制改革和人才培养模式创新以及教学思想、教学内容和教学方法的变化……绝不仅仅只有工具或手段的意义。”也就是说，“深度融合”必然触及所要干预对象的核心。早期信息技术与课程整合为什么会产生所谓的“高原现象”？在狭隘的工具观的影响下，信息技术与传统课程简单叠加，技术为传统课程服务，这样“穿新鞋走老路”当然不可能带来实质的改变。到现在提倡“深度融合”的时代，我们看到的还只是工具的应用、教学手段的变化、课堂的“颠倒”、大学的“公开课”，革命性的影响似乎依然渺茫。“整合”之殇后踏进的是“深度融合”之困，如何走出困局成为摆在我们面前的严峻挑战。
笔者从事小学科学信息技术应用20余年，先后出版《质变与重构——信息时代的科学教育探索》（2005）和《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》（2012），主持过若干与科学课程数字化重构、学习环境设计相关的省市级课题，在应用信息技术重构小学科学课程上有较多的体会。本文以笔者切身的体会为例，探讨信息技术与课程深度融合的研究途径，供同行批判和讨论。
走出“就事论事”的肤浅和狭隘
“就事论事”的观念如同冰山下面的部分，是潜在的，无意识的，却深刻影响着我们的思维，并形成一种惯性，最常见的就是技术工具论。我们习惯性地把信息技术作为一种工具同化到现有的教育教学中，是用它做好“现在的事”、“传统的事”，而不是“在内涵层面深刻而有机地作用于教育观念更新”。技术工具论者看不到或不愿意去深刻思考这种深层次的作用，认为“技术就是一种先进的工具”，这是造成所谓“高原现象”的根源。笔者在《质变与重构》中以系统论的观点对此做过分析：系统中各要素的有机联系，使系统具有了各要素所不具备的新的质。当信息技术被纳入到教育这个大系统时，同样会有新的质产生，而且信息技术在教育这个系统中介入得越广泛、越深刻，产生的新的质就越多，影响就越大，最后就会使传统的教育系统产生结构性的变化——质变[1]。
虽然“质变”是那么困难，还需漫长的等待，但从这样的高度去思考是必要的，有助于我们触及核心。同样，用系统论去审视我国近20年来信息技术与课程整合的发展脉络，我们会发现：我们总是习惯于去思考如何把信息技术用到传统的教学——老套的目标、陈旧的内容中去，还时不时地抱怨技术并不能帮助自己解决多少问题。这是在用原有系统把信息技术同化于其中，技术只是点缀，只是对传统的辅助，却并没有自觉地让信息技术使原有系统产生新的质。这样的系统是封闭的、守旧的，观念的围墙迟迟没能拆除。这是传统教育对教育技术同化的结果[2]。
这样的系统思考至少可以从思维方式上使我们走出“就事论事”的肤浅和狭隘，走出技术工具论的藩篱。但这还不够，我们还必须根据干预对象的特性去做具体的、有针对性的思考。对于我国小学科学教育来说，一方面继续针对具体的工具应用做思考，一方面触及核心，以宏大的视野，重新审视当今科学教育的主旨、社会背景、价值取向和发展趋势，为小学科学课程的重构做出尽可能合理的推断和合适的选择。
宏大视野中的审视
1. 永恒主题：文化、科学、民主、人的发展
科学教育在中国文化背景下是有鲜明的特殊性的，“科学”与“民主”也是自五四运动以来一直无法回避的主题。笔者在《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》前言中的第一句话就是“中国人是缺乏科学文化的基因的，我们需要用科学教育为下一代把这缺失的基因补上”。 笔者接着写道：西方自古希腊起就开始步入科学文化的道路，发展至今形成了一套严密的科学思维体系。中国传统文化虽然灿烂辉煌，但科学文化始终未能得到较好的发展。整个中国的科学史是“技”、“术”史，本有古朴的科学思想的墨学被称为“奇技淫巧”，《齐民要术》只是农耕之“术”，科学思维和文化始终难以发展起来。即便到了五四运动时期，科学的启蒙被异化为向西方学技术，是为了解决“民生问题”，科学文化还是难以进入中华文化的主流[3]。
一个国家、一个社会根深蒂固的文化传统，深层次地主导着国家、社会的发展。原中国科协副主席徐善衍指出，要有科学文化的自觉，在重视科技发展的同时，也要提高对科学本质的认识和理性应用科技的觉悟，主动促进科学文化与人文文化的融合，这是实施科学发展观、建设秩序与文明的社会所需要的[4]。
20世纪末，发生在科学家和科学哲学家之间的“科学大战”硝烟弥漫，反映出科学与人文之间的矛盾。科学哲学家认为，科学是极其复杂的人类活动，科学知识本质上是社会建构的，受着文化、组织、社会等诸多因素影响，并认为自然科学知识等同于其他知识和信念，如日常经验、人文知识等。这种观念怀疑科学的可靠性，直接降低了科学知识的真理性。类似的观念在当今中国的民众甚至教师中也大有市场，“中国虽然有世界上最难学的数理化生等科学学科，但对于中小学生来说，科学是题海，极少的实验探究难以使他们体验到探索科学奥秘的乐趣；科学是‘技’，是‘学好数理化、走遍天下都不怕’的实用之‘技’，不是科学思维、科学方法、科学精神、科学文化”[5]。 事实上，在中小学，科学教育连“技”都谈不上，基本的观察实验都取消了，“技”只体现在做题上。其后果是，我们虽然生活在日新月异的科技所构筑的世界里，却并不相信科学。而科学是一种具有内在逻辑结构的严密的理论体系，它借助严格控制的实验手段，去证伪或证实知识的真理性，其可靠性是人文知识、日常知识无法比拟的。所以，科学教育不是记住一些定论的科学知识，更需要通过严格的实验观察等获得对科学本质的理解，培养科学精神，这才是科学文化的精髓。中国传统文化缺的是它，中国民众缺的是它，中国教育缺的也是它。
科学还是“民主”的基石。美国科学教育专家们在解释为什么要建立美国“K-12科学教育框架”时，说明的首要原因是：科学、工程和技术渗透到现代生活的方方面面，公民需要具备一定的科学和工程知识，了解和参与众多重大的公共政策讨论，以及在日常生活中对科技信息做出明智的决定。正在制定的美国下一代科学标准更是声称：科学，尤其是科学教育，对所有美国人的生活是至关重要的，是为把下一代培养成为民主国家中有能力知晓事实的公民和明智的消费者而做的准备。由此可见，科学教育在民主国家建设进程中的重要地位[6]。
还有一个主题是人的发展，即我们要培养什么样的人。马克思主义把人的全面发展作为最高理想，人的全面发展是指人的体力和智力的充分、自由、和谐的发展。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》进一步提出了“全面发展与个性发展相统一”的方针。信息社会与工业社会和农业社会相比，从充分、自由、和谐的角度，人的全面发展和个性发展的条件比以往要好得多，这个条件——技术本身以及技术带来的社会变革是教育、科学教育要充分利用的——沉浸其中、获得最大的发展。人的发展与实践是分不开的，科学的实践性质在儿童科学教育中是无比重要的，过多的传授和死记硬背而不参与科学实践，会迫使“学生主体的缺席”，绝不可能起到促进人的全面发展的作用。不重视实践还会带来“知识教育的窄化”，教育学家王道俊教授认为，教学“所关注的却主要是科学知识的认知、识记及相关智力与技能的发展，知识的其他教育价值，例如，科学精神的教育价值，特别是人文精神的教育价值，则被忽视。这就窄化了知识的教育价值，屏蔽了学生对人生意义、生活价值、社会理想的理解与追求，导致从‘知识’到‘德’‘美’转化的缺失”[7]。
文化、科学、民主和人的发展是中国发展的永恒主题，中国文化需要在传统文化的基础上树立新的价值观、加入科学文化，科学教育在传播科学文化的同时，还要肩负起提升公民参与公共政策讨论和做明智的消费者的重任，以提升公民的民主能力，促进人全面而有个性的发展。这四个永恒主题，是我国科学教育无法绕开的，是必须严肃面对的。
2. 现实主题：信息社会、科技进步、科学教育发展趋势
文化、科学、民主的永恒主题在科学教育中“落地”，必须以社会现实为依托。当今科技进步迅猛，特别是信息技术如空气般融入社会的方方面面，已把人类推向了信息社会。工业社会、农业社会时期的教育形态必将藉此产生变革，这是不可阻挡的趋势。
从信息社会与科技进步的视野去思考科学教育，与“深度融合”犹如天作之合，前者为基础条件，且已经具备，“深度融合”如顺水推舟，顺势而为即可。但真的那么简单吗？
首先需要解决的是思想层面的问题，我们需要用与“就事论事”不同的思维去深度理解正在发生或即将发生的变化。传播学大师麦克卢汉在1964年的名著《理解媒介：论人的延伸》里提出：“媒介是人的延伸”。不同的媒介延伸着人类的不同感官和神经中枢，进而影响着人的心灵乃至整个社会。我在《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》中讨论道：“50年后的今天，人可以借助扫描电子显微镜或太空望远镜来延伸我们的眼睛；互联网又把一个个的头脑连接起来，不仅延伸着我们的感官，还延伸着我们的思维过程和智慧，大规模协作使广大的网友能一起协作创造维基百科，并把著名的大英百科打败[8]。”
现代科技哲学大家、美国《连线》杂志创始主编凯文·凯利的观点与麦克卢汉的观点相互照应。他认为，技术是生命的延伸，技术元素扩展了生命的基本特征，还扩展了生命基本的善；扩展了思维的基本特征，还扩展了思维基本的善。人活在一个技术化了的自然中，需要所有生命、所有思维和所有技术共同理解现实世界。科学教育首当其冲，也许，唯有前行尝试，才有可能不负宇宙自然之规律[9]。
这两位大师对科技进步推动下的社会及哲学上的洞见，为我们思考当今科学教育带来了思想上的洗礼。认识上的提升，可以使我们能用宏大的视野去看待当今世界科学教育发展的问题。
2009年1月，美国国家科学委员会发布了致美国总统奥巴马的一封公开信，其主题是《改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学（简称STEM）教育》，认为要让儿童尽早接触科学，“儿童接触STEM 概念越早，他们在今后的生活中就越能游刃有余”[10]。2011年，美国发布《国家创新战略（2011）》，将STEM教育作为其中一个重要部分，“培养掌握21世纪技能的下一代，创造世界一流素质的劳动力”，奥巴马承诺，在10年内储备10万名拥有较强教育技能和知识渊博的STEM教师。科技进步带来的新形势，深刻地影响着教育政策。
在这样的背景下，2011年7月，美国国家研究理事会正式发布了《K-12科学教育框架——实践、跨领域的概念和核心概念》，明确提出要进行“科学与工程实践”，包括提出科学问题，明确工程难题；建立和使用模型；设计和实施调查；分析和解释数据；应用数学和计算思维；建构科学的解释，设计工程解决方案；基于证据的辩论；获取、评价和交流信息。这与1996年颁布的《美国国家科学教育标准》相比，一方面用“科学与工程实践”代替了“探究”，把显著有别于科学研究的工程师的活动——工程实践纳入重要的科学教育的内容。该框架的制定，吸收了近10年来学习科学和科学教育的研究成果，对科学教育的目标提出了新的要求，比如明确提出要“应用数学和计算思维”。特别是计算思维，这是2006年由计算机科学家周以真提出的概念，是随时随地都可以“计算”的时代对人的素养的要求[11]。数字时代或信息社会的科学教育，离不开计算设备，离不开数字技术，我们需要把这些技术作为感官的延伸、思维的延伸、生命的延伸去看待，去发展我们这个时代必须具备的计算思维能力。 从美国科学教育的变化中，我们可以看到，信息社会发展到当前这个阶段：
（1）科技的形态在发生变化，科学、技术、工程和数学日益融合为一个大的领域，开展科学教育不能如以往那样过于严格地将它们分开对待，需要在实践中把它们统一起来去开展教学。
（2）“人—机”的日益紧密结合需要人发展出新的素养，比如计算思维等，科学教育的目标因此要增加新的内容，以顺应时代的发展。
（3）工程实践成为重要的科学教育内容，有助于学生理解日常生活中的STEM。这一点对于永恒主题中的“民主”尤其重要，对日常生活中的STEM问题和难题的理解有助于公民参与公共决策和做一名明智的消费者。
美国的科学教育改革一直是世界科学教育改革的风向标，上述的背景介绍和发展趋势分析将有助于我们理解为什么科学教育会朝着这个方向改变，这对我们进行信息技术与科学课程的深度融合的尝试是具有指导价值的。
“深度融合”的行动
要达到“深度融合”，必须明晰实现的路径，要对本学科的一些核心问题进行梳理，并根据上述的宏大视野进行新的课程模型的重构，否则不可能产生突破。笔者8年前的专著起名为“质变与重构”，就是出于这样的目的。
笔者在2007年《中小学信息技术教育》杂志第7-8期上撰文《技术环境下实现课程创新的基本思路》，提出从单元课程开始，打破现有课程标准框架的课程创新路径。单元课程的创新实践可以使我们一开始就有大局观、系统观，有助于积累经验，在具体的案例中梳理清楚一些核心问题，更可以“站在整个国家课程设置的高度，甚至是站在未来社会发展的宏观角度，打破现有课程标准的樊篱”[12]，发现现有课程标准的问题，尝试新的解决方案，系统建构有助于问题解决的新模型，达到重构的目的。回顾近8年来的实践经历，笔者所遵循的就是这样的一条路径。
从2005年开始，笔者首先思考和尝试解决的是我国小学科学教育实践中存在的一些核心问题，并把这些核心问题体现在2012年出版的《数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅》的章节安排中。
第一章“科学教育的灵魂——探求事实”讨论的是最基本但又最易忽视的核心问题，包括什么是事实，如何批判性地辨别事实；如何用身边的数字技术，如手机传感器、谷歌地球等获取事实；用事实形成解释和科学概念时，儿童会经常遇到哪些问题，日常生活观念（前概念）如何影响正确科学概念的形成；如何开展，特别是如何用技术开展概念转变的教学。
第二章探讨了数字时代的科学教育基本理论问题。
情境导向的科学课程设计模型图
一是新的课程模型建构。首先，确定课程观：儿童眼中的大世界（生活的世界、整体的世界）；面向整体概念；数字技术作为课程内容等。其次，分析现有科学课程存在的问题。再次，确定重要的基本理论，如情境认知、建构主义学习环境设计等。它们是伴随着信息技术的兴起而发展起来的，它们都涉及的核心概念“真实情境”可以借助技术创设，解决“劣构问题”的支架也可以借助技术来实现，技术工具、数字内容成为了科学课程内容中一个新的有机部分等。最后，提出“情境导向的科学课程设计模型”（如上图）[13]。原教育部副部长韦钰院士认为：“现有的小学科学教材不是探究式的……在这些教科书中，一步步的操作程序都写好了，有的连怎么测量都画好了图，学生还探究什么？不过是在教师指挥下完成填充题。”[14]该模型对改变这一状况是一个突破。
二是科学课程内容的系统建构。关于这部分的研究，美国“K-12科学教育框架”是可以直接借鉴的榜样，其内容的架构大致可以描述为：在STEM领域贯穿超出学科界限的“跨领域概念”，帮助学生将诸多的学科知识在一个统一的世界中相互联系起来；根据一定的标准选择各个学科的“核心概念”，围绕这些“核心概念”来建构科学课程的内容，而不是学习太多零散的知识；概念的学习融入到科学实践和工程实践中。藉此，笔者根据自己的实践，用详细的案例介绍了课程内容的规划和编制方法。
三是思维培养。对当前科学教育中长期受到忽视的高级思维、批判性思维和科学思维做了界定，理清了它们之间的关系，提供了培养的建议。
四是实践与探究能力培养。以鸢尾花（IRIS）为例，对科学问题的形成过程及误解、科学探究中阅读与实践相结合、科学学习中的分享活动与学生的人际交往和创造能力培养的关系等问题，进行了清晰的梳理。
以上四个方面展现了数字时代的科学教育应有的思想和方法，这在传统科学教育著作中是很少会如此明确地反映的。
第三章通过鸢尾花（IRIS）数字化探究学习模式详细阐述了鸢尾花（IRIS）的建模过程、模式各部分的内涵以及如何应用鸢尾花（IRIS）模式进行课程表达、教学实施和评价等。
第四章从不同方面精选了以鸢尾花（IRIS）模式为表达形式的小学科学课程设计案例。这些案例反映了笔者对数字时代的科学教育“如何学”和“学什么”的基本看法，涉及的主题包括综合性科学活动、跨地域观察、工程设计、虚拟实验、应用公共科学数据、批判性思维和科学态度教育等。
这些成果的形成为系统设计具有数字时代特色的小学科学教材打下了基础。目前，正在建设团队，着力开展这一项目。
需要说明的是，鸢尾花（IRIS）的创建在前，是最终抽象出情境导向的科学课程设计模型的实践基础。总结模型重构的过程，笔者经历了“某一课的创新—单元创新—教学模式（鸢尾花）的创新—课程模型（情境导向）的创新”的过程，包含近20年的经验积累。当然，由于笔者为小学一线教师，研究水平有限，不足之处还有待方家指正。
无论是原来的“整合”还是现在的“深度融合”，在研究路径上，最缺乏的是深入某个学科课程核心的系统建构，这也是当前相关研究人员知识结构中最为薄弱的环节。采取构建协作创新团队，集合技术、课程、教学设计等各方力量的做法，虽有人尝试，但由于统领性核心人物的缺乏，这种协作往往难以形成一个真正的有机体，这方面缺陷是需要我们下大力气弥补的。 结语
上述以科学教育为例的讨论大致反映了笔者对小学科学教育进行系统思考和重构的全貌。笔者企望强调的是“深度融合”所必须具备的宏大视野，这宏大视野是紧紧围绕某一学科课程有层次地展开的，从学科课程所涉及的永恒主题到现实主题到课程建设主题，一点点俯瞰下去，如此，我们对“整合”或“深度融合”的审视最终才能落地。
长期做“跨越式发展”项目的何克抗教授在他2009年的一个报告《“信息技术与课程整合”路在何方？》[15]中，介绍了他建构“主体—主导”教学结构的研究途径。他的诸多研究成果（如儿童思维发展新论、语觉论等）就是在这个过程中形成的。美国国家科学基金会建立的“技术增强科学学习（简称TELS）”项目，重新设计了不同于传统教科书的课程，采用互动软件和模拟，引导学生协同工作，研究复杂的科学主题。笔者的做法与TELS有相似之处，但从“深度融合”对重构课程的要求来看，笔者的工作还有待于进一步深入和全方位实现。
最后，将著名的美国麻省理工学院终身教授西摩·派帕特教授的一句话送给所有关注“深度融合”的人：教育心理学经常关注人是如何在孤立的情境下学习知识的，而新思想却往往是在建构新情景的尝试中涌现的。当这些可能性出现在社会之中时，我想应该将研究的关注点从人是如何学习的更多地转移到人应学习什么[16]。
（作者单位：华南师范大学附属小学）
参考文献
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[13]吴向东.数字时代的科学教育——鸢尾花（IRIS）数字化探究之旅[M].广州：华南理工大学出版社，2012：9-10，10，76.
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何克抗.“信息技术与课程整合”路在何方？[DB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/6b24f848852458fb770b56f3.html.
西摩·派帕特.“如何学”之后是“学什么”[A].R·基斯·索耶主编，徐晓东等译.剑桥学习科学手册[M]. 北京：教育科学出版社，2011：661-662.