Foss是Full Option Science System的简称，FOSS (K-6)是美国现行的从幼儿园到小学六年级的科学教材之一。它的开发和设计源于劳伦斯科学馆(Lawrence Hall of Science)的学习哲学——小学生学习科学的最好方式是做科学，这种哲学25年多来一直成功地指导着主动学习的科学课程发展。FOSS (K-6)教材依据《美国科学教育标准》而开发的，旨在培养适应学生年龄阶段的科学素养，它由一系列“以探究为中心”的“动手做”的主题单元组成。

一、FOSS教材开发的目的

1.培养学生的科学素养

由于21世纪科学技术的发展将极大影响人们生活的质量，因此，培养所有公民的科学素养便至关重要。美国科学促进委员会的2061计划中规定的科学素养的特征有：了解自然世界的多样性和统一性；理解某些关键的科学概念和原理，比如能量、变化方式、变化、系统和相互作用以及规模和结构；知道科学、技术和数学是相互依存的人类事业，并了解它的力量和局限性；具有科学思考的能力:有能力将科学知识和科学思维方式运用于个人和社会的目的。FOSS提供适合学生认知发展阶段的科学经历以培养不同年龄阶段的科学素养。比如，2年级的学生通过对物体、生物和自然系统进行观察、比较和组织信息以了解自然界和它的多样性；5年级的学生所具有的科学素养是，通过思考因果关系，解决那些需要理解变量之间关系的内容，以进一步了解那些更加复杂的关于自然界的知识。

2.开展本有成效的教学

学生天生喜欢和感兴趣动手做，FOSS教材设计了使教师和学生参与动手做的一系列活动。教师在教学中使用多种有效的教学方法，包括动手做、主动学习、探究、学科内容的统合以及多感官方式学习等，从而把被动接受科学概念转变为学生主动亲历科学。

二、FOSS的主题单元

    为培养学生的科学素养，FOSS (K-6)教材主要开发了生命科学、物理科学、地球科学以及科学推理和技术四个类别，共27个主题单元(见表1)。每一个主题单元由几个活动或调查构成，为学生进行科学探究提供了更多的机会。通过这些活动和调查，可以激发学生学习科学的兴趣和好奇心，培养他们的科学思维技能，并掌握重要的科学概念。比如幼儿园的一个主题单元——树，主要通过三个大活动(每一个大活动又分为几个小活动)一一秋天的树、树叶、树的季节变化，使学生亲身体验、主动参与探索树、树叶，树的季节变化过程，以达到：不断增长学生对组成世界的生物的好奇心和兴趣；观察和描述校园里的树、树叶的特性，以及树的季节变化，并比较所观察到的树和树叶的相同性、不同性及树叶的大小和边缘；用图画或口头描述观察和比较的情况；理解重要的科学概念(即结构和变化)。

三、FOSS教材的组成成分

1.教师指导用书

教师指导用书是FOSS教材中最重要的部分，是上百个教育者的聪明才智和经验的集中体现。这部分主要呈现了主题单元的内容、如何去教授主题单元和辅助教学的资源等。另外，探究主题单元的一些思想和感情也在这部分得到表达和交流。FOSS的每一个主题单元都有自己的教师指导用书，主要由以下几个部分组成：FOSS介绍，单元概要，材料页(3-6年级)，调查活动，供复印用的学生卡片原件，评价页，供复印用的评价原件，科学故事页(3-6年级)，资源页，FOSS网址页( 3-6年级)。

    为了有效使用教师指导用书，教师必须熟悉它的组织结构，一页一页地翻看，注意它所提供的信息和每一部分的组织，然后仔细地阅读。FOSS的介绍，主要是对FOSS开发的目标、一些重要思想、教学方法、FOSS的组成部分、评价等问题进行整体的介绍(K-6年级基本是一样的)。阅读时最好从概要开始，然后是主题单元矩阵、科学背景(了解主题的有关情况)，还有如何教授主题单元的信息。在构成主题单元的每一个大活动或调查中，首先对这一活动的目的、概述、为教师提供的背景知识、学生的重要观点等做了简单介绍，然后是每一个活动中每一部分的具体教学，分为材料、准备、和实施几个方面。具体教学之后是一些需要复印的给父母的信、教学卡片和评价单。

    教师指导用书(K-2 )与(3-6 )有一些不同。3-6年级的教师指导用书中除了有上述内容之外，还有材料页、科学故事页和网址页。另外它们的主题单元矩阵也有稍许不同。K-2年级的主题单元矩阵的横向条目为：活动描述、概念和主题、思维过程、拓展、词汇和评价，纵向目录由每一个主题单元的活动组成。3-6年级的横向条目为：概要、科学内容、科学思维过程、学科间的拓展、与技术/家庭的联系，纵向目录由每一个主题单元的调查组成。

2.工其箱

主动学习科学需要材料。工具箱里存放着为一个班32名学生提供的整理好的高质量的材料。除了需要注意的活的生物和食物、以及要求教师提供的班级所需要的少量的普通物品，如胶带、标记笔或者剪子等之外，工具箱里包含着实施主题单元所必需的任何材料。

3.教师备课所需的录像

录像是介绍主题单元的教学和准备情况，不能代替教师指导。27个主题单元中的每一个录像除了展现教师和学生如何使用FOSS的主题单元之外，还展示了一个FOSS的工作人员或经验丰富的教师怎样为每一个活动做准备的情况。

4.阅读材料阅读可以从多方面丰富动手做的体验。

每一年级中都有阅读材料。伴随幼儿园的每一个主题单元的阅读材料，除了FOSS编写人员精心挑选后并推荐的普及版本之外，还有大卷本的补充读物。FOSS补充给1-2年级的主题单元的读物也有普及版本。这些既包含学生自己阅读的材料，也有适合教师为学生大声朗读的材料。3-6年级的阅读材料既有学生读物，也有教师读物。

5. FOSS科学故事

FOSS科学故事是根据3-6年级的主题单元由一系列原著发展而来的。这些书包含叙事故事、说明文和传记、技术读物。FOSS科学故事一般在学生有了一些关于主题单元的经历后才介绍。例如，科学故事《水循环》最好在主题单元—水的调查活动3(水蒸气)的结尾，也就是在学生对水的蒸发和凝结有了直接的经历之后再介绍，因为学生对影响蒸发和凝结的因素的调查可以使学生更好地理解《水循环》的内容。科学故事可以丰富学生的科学体验，提升学生对科学概念和观点的理解。

6. WWW. FOSSWEB. COM (FOSS网址)

FOSS网址为教师、学生和家庭打开了新的视野。FOSS网址为3-6年级的每一个主题单元提供了一个学生和家人进行教学游戏和交互式模拟的场所。那些有兴趣访问FOSS主题单元相关内容的人可以选择一个链接以拓展对主题的探究。教师将有兴趣与教授同一主题的其他教师联系以交流经验，或者与另一个班级交换数据和结果。

四、FOSS教材的特点

1.主题单元的选择和科学思维技能的培养与学生认知发展的不同特点相适应。

认知理论的研究表明：人的认知发展阶段的顺序是一个可预测、可描述的过程。在小学的早期阶段，学生学习科学的最好方式是在直接体验物体和生物的过程中描述、分类和组织观察情况，而小学高年级的学生是通过分类、探察、实验和判定物体、生物和系统之间的因果关系来学习的。由于不同年龄阶段的学生具有不同的认知特点，因而不同年龄阶段学生的学习内容、需要培养的科学思维技能也是不同的。虽然很多教材都涉及思维技能的培养，但FOSS是惟一把科学思维技能组织成与学生认知发展阶段相联系的发展序列的教材，科学思维技能的阶段特点指导着FOSS内容的选择。如表1所示：

 

 

2.强调科学探究、动手做等主动学习科学的方式。

科学探究和动手做是科学学习的主要方式。FOSS的每一个主题单元都是由几个大活动或调查组成，这就为学生提供了进行探究和动手做的机会。科学探究由问题开始，问题激发起学生探究的兴趣和好奇心，然后学生在努力寻求问题解决的过程中，自己动手试验、调查、收集和分析有关数据，并得出结论，表达、交流自己的观点。例如，学习主题单元“水的调查活动1”(水的观察)中的第3部分——水在倾斜面上时，教师让学生思考落进顺山而下的河流里的雨点会怎样?听听学生的观点，从而引导学生：(1)观察倾斜面上的水滴会怎样?学生为回答这一问题，开始动手做，进行探究。首先把托盘的一端倾斜放在一本书上创设一个倾斜面，并在托盘里铺上蜡纸，使倾斜面平滑，然后用滴管向蜡纸上滴水，观察水滴的情况。然后，可以让学生继续探究下列问题：(2)如果水滴的大小不同，哪一个最先到达倾斜面的底端?(3)如果增加托盘的倾斜度，水滴流动的速度将会怎样?学生分别用不同量的水滴，把托盘的一端放在两本书上增加倾斜度进行试验。试验完后，学生收集、分析、比较有关信息，将得出结论：(1)水向低处流；(2)水滴越大，在倾斜面上流动得越快；(3)坡度越陡，水滴在倾斜面上流动就越快。学生可以与其他同学或教师交流他们的观察和发现，以加深他们的科学探究的体验和对科学概念的理解。

3.重视“动手做”的直接体验与阅读、讨论等手脑相结合的学习方式。

虽然小学生学习科学的最好方式是动手做，以便获得对事物的第一体验，但仅有“动手做”是不够的，还必须思考“动手做”的经验告诉我们什么。阅读与所学内容相关的材料可以丰富和延伸学生的经验，可以提高学生对直接体验的科学概念和科学观点的理解；讨论是训练思维的好方式，讨论把人的想法和经验转变成词语，与其他人交流自己的观点，这个过程需要处理大量信息，需要不断地反思自己的观点，这就需要大脑的积极参与。FOSS的科学探究中，通过动手试验、调查、收集和分析数据而得出结论后，一般都与其他人表达交流自己的观点，讨论自己的观察和发现。这正是延伸和拓展直接体验，以从“动手做”中获得更多的思想启迪。

4.主要采取小组合作学习。

合作是科学学习的核心。FOSS (3-6)年级的调查中，学生以4人为一组进行工作。一个人为GETTERI(从材料站拿材料)，一个人为GETTER2(活动结束时返还材料)，一个人为 STARTER(确保小组的每一个人都有机会参与调查)，一个人为REPORTER(确信每一个人都在学生卡片上记录下信息，还负责向全班报告小组的数据，并在黑板上或班级表中记录下来)。每一个人的角色可以用数字或颜色表示，而且小组中的成员轮流担当这些角色。小组中的每一个成员都要为组织管理、收集和分析数据、汇报成果以及处理信息做出自己的贡献，每一个学生的观察和思想通常都融进了小组的决策中。

    K-2年级的学生也为小组的目标合作工作。如主题单元“树”的活动中，很多活动都是以6-10人为一个小组一起去参观选取的树、搜寻树皮、寻找常青树等，但由于他们不能总是温文有礼地共用材料，一般情况下每一个学生使用自己的材料进行工作，例如，每一个学生拿着一根冬天的细枝去观察，然后与其他同学交流自己的观察和发现。可以说，在FOSS的科学探究中，主要采取的是小组合作学习，也有全班学习和个人独立学习等形式。

5.注重多学科领域的学习。

FOSS教材是由主题单元构成的，在围绕一个主题组织教学的过程中，通常整合了语言、数学社会等领域的学习。如在主题单元“树”的学习中，除了学生对树有关的科学领域的学习之外，学生在语言、数学、艺术等领域也得到发展。学生在观察秋天、冬天、春天的树时，不仅了解树的季节变化，培养学生观察、比较等科学思维技能，也使自己在语言(口头或书面表达树的不同季节变化)、绘画(画不同季节的树)和数学(测量不同季节树干的圆周长)等方面得到培养。尤其在3-6年级的每一个主题单元的矩阵中，有一项是学科间的延伸。具体体现在FOSS教材中，这表现为每一个调查中都专门列出了如何延伸到其他学科领域。例如，主题单元“水的调查3(水蒸气)”中，语言(再生水的研究)、数学(测量表面积并绘制图表)、社会和科学(研究水的储存和传送系统，调查湿度如何影响蒸发)领域都得到发展。

    说到语言的发展，离不开词汇的学习。 FOSS对词汇的教学比较有特色。由于小学生的认知特点，当词语所代表的概念正为学生体验着时，这个词语最容易为学生所习得。因此，FOSS通常是在活动背景中自然而然地介绍新词语，而不是在活动之前把要学的新词语列在黑板上，让学生先学习词语。比如，当学生告诉你，他们在树叶上看到很多细细的线，这正是你向学生非正式地介绍一个合适的词语一一叶脉的最好时机，你可以说：“汤姆说他们在树叶上看见很多的细线，还有谁能在树叶上看见叶脉吗?”这样，学生不仅容易习得叶脉这个词语，也加深了对这个词语的理解。

6.评价和教学的紧密融合。

评价和教学必须融合在一起才会最有利于学生和教师。在教学过程中对学生的观察和其他评价，为教师调整教学提供了适当的信息反馈，有利于教学的发展。

    K-2年级一般采取教师观察、提问、过程作品集等方式评价，以获得学生有关的信息，从而决定如何教学。例如，如果你发现学生需要更多辨别树的组成部分的体验，你可以重复树的组成部分的那些活动中的一部分。或者，可以选择拓展活动去继续培养学生辨别树的结构的能力。

    3-6年级的评价方式更多样化，有形成性评价(教师观察、学生卡片、答案卡、表现性评价)、终结性评价(单元末评价、过程作品集)等，尤其在每一个主题单元中的每一部分的准备都包含评价计划，以便在教学进程中及时进行评价。如对主题单元“水的调查1(水的观察)”中的第3部分——水在倾斜面上的评价，可以使用答案卡——水的观察来仔细观察学生关于水和水怎样向低处流动的观点的理解。

 

 

    如果学生做答案卡时有困难，你可以继续探究倾斜面上的水，还要专门讨论当水滴增大和倾斜面更陡时水的流动会怎样。从以上可以看出，在教学过程中进行评价，使评价和教学密切融合在一起，评价为教学提供学生学习情况的反馈信息，教师据此调整自己的教学。

五、结语

    FOSS教材以主题单元设计，还开发了工具箱、教学录像、阅读材料和科学故事等资源，使学生有充足的机会和良好的条件进行科学探究、动手做等主动学习的方式。这不仅激发了学生学习科学的兴趣和好奇心，还培养了学生观察、比较、表达交流、组织、推理等科学思维技能。笔者认为，这正是科学教学的关键所在，而不是传统教学所强调的学生到底学到多少科学知识。如今，我国基础教育和课程改革正紧锣密鼓地进行，FOSS教材的一些思想对我国科学教材(实验本)的编写有一定的借鉴意义。