2022年版《義務(wù)教育科學課程標準》指出，科學是人類在研究自然現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上形成的知識系統(tǒng)，以及獲得這些知識系統(tǒng)的認識過程和在此過程中所利用的方法?？梢?，認識過程和認識方法、知識系統(tǒng)一樣，都是科學重要的組成部分。

螞蟻的身體有幾節(jié)？螞蟻有幾條腿？螞蟻的腿長在身體的什么地方？……對于這些科學問題，我們通過用眼睛看便可獲得答案。這種通過感官觀察來認識事物外在特征的過程，就是一種最簡單的科學認識過程。不管是人類個體的嬰幼兒時期，還是人類發(fā)展的最原始階段，這種簡單的認識過程都是人們認識客觀事物的基本途徑。

隨著人類個體的逐漸成長和人類社會的逐步發(fā)展，人們對于客觀事物的認識過程也變得越來越復雜。例如，借助工具和儀器進行觀察、根據(jù)觀測和實驗發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)屬性、根據(jù)事物的外在特征和本質(zhì)屬性進行分類、對同類事物的共同特征和屬性進行抽象概括并建立概念、根據(jù)觀測和實驗結(jié)果利用歸納推理得出結(jié)論、利用結(jié)論解釋自然現(xiàn)象或者解決實際問題、基于已有結(jié)論利用演繹推理得出新的結(jié)論、通過批判和論證達成共識等。認識的這種從簡單到復雜、從具體到抽象、從低階到高階的發(fā)展過程，就是認識的發(fā)展過程。

辯證唯物主義認識論認為，人的認識發(fā)展過程包括通過感官直接接觸外界事物獲得對事物表面現(xiàn)象和外部聯(lián)系的感性認識、基于感性認識上升到反映事物的本質(zhì)特征和內(nèi)部聯(lián)系的理性認識，以及從理性認識再回到實踐并在實踐中得以檢驗、補充、修正和發(fā)展等主要階段。這些發(fā)展階段也表現(xiàn)出從具體到抽象、從感性到理性發(fā)展并且循環(huán)上升的特征。

從發(fā)展心理學的視角來看，學生的思維特征也存在著這種從簡單到復雜、從具體到抽象的發(fā)展過程。例如，付建中的《教育心理學》就把兒童認知心理的發(fā)展階段分為：出生到三歲的直觀行動思維階段、三歲到六七歲的具體形象思維階段、六七歲到十一二歲的形象抽象思維階段和十一二歲之后的抽象邏輯思維階段。小學階段主要處于從具體形象思維向抽象邏輯思維轉(zhuǎn)變的形象抽象思維階段，其中一二年級學生還具有明顯的具體形象思維特征，五六年級學生逐漸具有更明顯的抽象邏輯思維特征，到了初中階段，學生的抽象邏輯思維能力進一步發(fā)展和提高。

事實上，科學課程標準所規(guī)定的每個學段的核心素養(yǎng)學段目標、核心概念在不同學段的內(nèi)容要求以及相應(yīng)的學業(yè)要求和教學活動建議、核心素養(yǎng)的學段特征、不同學段的學業(yè)質(zhì)量標準等，都是符合相應(yīng)年齡段學生的思維特征的，而且與辯證唯物主義認識論關(guān)于認識從感性認識上升到理性認識、再從理性認識回到實踐的認識發(fā)展過程也相吻合。

大象版小學科學教材編寫組認為，科學教材的編寫，不僅要做到每一個探究實踐活動的設(shè)計要符合并且反映學生的認識過程，還要做到在教材整體編寫體系設(shè)計上，不同學段和冊次教材對學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的進階也要符合學生的認識發(fā)展過程。

因此，大象版小學科學教材結(jié)合發(fā)展心理學關(guān)于兒童思維在小學階段從具體形象思維向抽象邏輯思維轉(zhuǎn)變的理論、辯證唯物主義認識論關(guān)于認識發(fā)展過程的理論，以及邏輯實證主義、證偽主義、科學知識社會學、科學實踐哲學等關(guān)于科學認識發(fā)展過程的一般理論，為每冊教材設(shè)定了一個認識發(fā)展要項（從一年級上冊到六年級下冊依次是感官與觀察、工具與觀察、特征與分類、影響與聯(lián)系、觀測與共性、抽象與概念、現(xiàn)象與規(guī)律、變量與判斷、歸納與建模、解釋與應(yīng)用、演繹與檢驗、批判與論證），對學生不同認識發(fā)展階段相應(yīng)的科學思維能力和探究實踐能力進行有目的培養(yǎng)。如果把教材編寫看作編織一段布匹，那么每冊教材對認識發(fā)展要項的培養(yǎng)脈絡(luò)就是這段布匹的一條條“緯線”。同時，教材每個學段根據(jù)課程標準所要求的內(nèi)容要求和學段目標設(shè)計探究實踐活動，引導學生在探究實踐過程中形成科學觀念、發(fā)展科學思維、掌握探究實踐方法、培養(yǎng)科學態(tài)度和社會責任感，也形成這段布匹培養(yǎng)核心素養(yǎng)各個方面的一條條“經(jīng)線”。核心素養(yǎng)經(jīng)線和認識發(fā)展緯線相互交織，形成基于學生心理發(fā)展水平和認識發(fā)展過程全面培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的布匹。

大象版小學科學教材以核心素養(yǎng)為經(jīng)線、以認識發(fā)展過程為緯線的雙主線結(jié)構(gòu)，以學生的認識發(fā)展過程為引導，以核心概念及核心素養(yǎng)學段目標為臺階，凸顯學生在探究實踐活動中的認識過程，實現(xiàn)了學生核心素養(yǎng)發(fā)展與認識發(fā)展過程的統(tǒng)一，有利于學生核心素養(yǎng)的全面、有序培養(yǎng)。