高中化学教科书实验难度的国际比较

高中化学教科书实验难度的国际比较 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 摘 要 实验是高中化学教科书的重要组成部分,对其进行科学比较和评价意义重 大。本研究选择中、美、英、澳四国的七种高中化学教科书为研究对象,对其所 有实验进行了 8项难度指标下的测量,并基于测量数据对各教科书实验展开定量 化的分析比较,希望能对中国高中化学教科书实验起到借鉴作用。 本研究主要采用文献研究法、问卷调查法等方法来进行科学研究比较。本文 的研究过程主要包括两个部分:(1)测量工具的编制 从文献中搜集、整理出教科书实验难度的相关指标,并通过调查问卷的形式, 来确定有效难度指标,检测效度。将各指标详细界定测量范围,并附分,再配合 从教科书中抽取出的 15 个实验,以调查问卷的形式,来检测其信度,最终形成 测量工具。 (2)七种高中化学教科书的比较研究 用研制的实验难度测量工具,分别从 8项难度指标方面对不同国家或地区 的 七种版本高中化学教科书中的实验进行测量,根据测量数据来进行以教科书 版本 为比较单位的科学定量分析。 研究发现,测量工具设计准确,信度可靠,效度较高,实际测量中能够良好 地反映不同国家或地区高中化学教科书实验的难度差异;七种不同国家或地 区的 高中化学教科书,尤其是以中外为界限来划分时,其实验难度呈现较为明显 的差 异。国内教科书实验主要在引导学生思维与有效探究性方面有待改善。 关 键 词 :高中、化学教科书、实验难度、定量化、比较 5 华东师范大学 硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 ABSTRACT Experiment is an important part of the chemistry textbooks in high school, and it has great significance to carry on the scientific evaluation and comparison. This paper chose seven kinds of chemistry textbook as the research object, in the high schools of the United States, Britain, Australia and china. The author analyzed the measurement data quantitatively, which was measured under eight difficulty indexments, in hopes of being used by Chinese chemistry experiment textbooks of high school for referenceThis research mainly adopts method of literature research and questionnaire to have a scientific research. This paper was consisted by two parts:1.Working out the Measuring toolsThe author collected and organized the relevant indicators of the textbook’s difficulty from the literature, and identified effective indexes to measure the difficulty through the questionnaire. Finally, the author tested the validity of the indexes, defined the index’s detailed measuring range, and attached points. Using the indexes, this research tested its reliability with 15 experiments from the textbooks, and finally formed a measuring tool2. Comparative study of seven kinds of high school chemistry textbook With the tools, the author separately measured the difficulty of the seven chemistry experimental textbooks from eight difficulty indexes in different countries or areas’ high school. According to the measurement data, the author analyzed and compared quantitatively the difficulty of seven chemistry experimental textbooksResearch found that measuring tool was accurate and reliable, and validity is higher. In the actual measurement, the tool could reflect the difficulty and difference of high school chemistry experiment textbooks among the different countries or regions. The research showed there were obvious differences of difficulty from seven kinds of textbooks in different countries or areas, especially between Chinese and6 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的 国际比较 foreign textbook. Domestic experiment textbook should pay attention to guide students to think and explore effectively Key words:High school Chemistry textbook The difficulty of the experimentquantitative comparison 7 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 目 录 摘 要. 5 ABSTRACT6 目 录. 8 1 研究背景. 10 1.1 实验是化学教与学的重要手段和途径10 1.2 实验是化学教科书的重要内容12 1.3 国内相对缺乏对高中化学教科书实验难度的研究. 12 2 相关文献综述13 2.1 化学教科书实验难度的界定13 2.1.1化学教科书的界定 13 2.1.2 化学实验的界定 14 2.1.3 化学教科书实验难度的界定15 2.2 有关中学化学教科书实验比较的相关研究 16 2.2.1 对国内中学化学教科书实验进行比较的研究16 2.2.2 对国内外中学化学教科书实验进行比较的研究. 17 2.3教科书化学实验评价的相关研究19 2.3.1国内相关研究19 2.3.2 国外研究 20 2.4 相关研究的评析. 24 3 研究思路. 25 3.1问题提出. 25 3.2研究目的. 26 3.3 研究方法 26 3.3.1 文献研究法26 3.3.2 问卷调查法26 3.3.3 统计法 27 3.4 研究对象 27 3.5 论文框架 298 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度 的国际比较 4 研究过程. 30 4.1 研究工具的制作. 30 4.1.1 化学实验难度指标的初步确定. 31 4.1.2 高中化学教科书实验难度评价指标效度检测33 4.1.3 化学实验难度测量工具的编制. 35 4.1.4 化学实验难度测量工具的信度检验36 4.2 高中化学教科书实验难度的比较分析38 4.2.1比较模式的构建. 38 4.2.2 高中化学教科书实验难度的国际比较. 39 4.2.3研究小结. 72 5 研究总结. 77 5.1 研究结论 77 5.2 研究展望 78 附录 80 附录 1 高中化学教材实验难度影响因素认同度调查问卷. 80 附录 2高中化学教科书化学实验难度评分表 81 附录 3 高中化学教科书实验难度测量表性能测试问卷82 附录 4 评分者一致性测试数据. 98 参考文献.101 9 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 1 研究背景 中学化学教学大纲指出化学学科以化学实验为其基础,对学生化学概念的形 成,化学知识的理解与巩固,观察现象和分析解决问题能力的培养,实验技能的 良好掌握,以及求是、认真的科学研究态度、方法的树立,有明显的辅助作用。 化学学科的所有知识,都是以化学实验为基础和来源。以化学知识为内容的化学 教学离不开实验,因为实验是化学的精髓,是激发学生学习兴趣的主要方法,也 [1] 是培养学生思维,增强学生创新能力和实际动手能力的重要方式 。因此化学课 程作为高中课程当中重要的组成部分,其教学用书的难度将影响到整个化学教学 的效果,而化学实验作为教科书内容的重要部分,其难度必将是影响高中化学教 科书难度的重要因素之一。各个国家或地区所用的高中化学教科书,由于受到不 同的地理、科技、人文风俗等各方面因素的影响,其化学实验的编排和呈现方式 也有不同程度的区别,其难度也有差异。对不同地域和版本的高中化学教科书进 行实验难度的国际比较分析,对比得出各种教科书实验的优点和特点,对于我国 高中化学教科书实验的选材、编排与呈现可以起到借鉴和吸收作用。 1.1 实 验 是 化 学 教与 学的 重要 手 段和 途径 1999年 6月, 《中共中央国务院关于深化教育改革,全面推进素质教育的决 定》发布,一个实施素质教育的新浪潮又在我国形成。又过了一年多,《国务院 关于基础教育改革与发展的决定》发布,再次强调“深化教育教学改革,扎实推 进素质教育”。 我国著名化学家戴安邦说:如果化学教育仅仅是传授知识与技能,其教育是 片面的,全面的教育应该包括化学知识与技能的传授,又包括科学方法与思维的 训练,还包括科学精神与品德的培养,让学生成为化学实验中的学习主体,通过 一定的教师指导,利用实验来解决相关化学问题,使学生综合能力得以发展。实 验教学是化学教学众中形式中的一种,是化学学科的一个重要特点,对学生 科学 [2] 素养的形成意义重大 。化学学科因其知识与技能的产生和获得均来自实验, 因此,为了将该学科的知识与技能更好的继承与传递,通过实验来进行教学是不 二选择。在化学实验教学当中,实验能让学生认识丰富多彩的化学世界,并以此 10 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 形成化学概念;实验还能让学生准确和熟练地掌握实验技能;除此外,实验让学 生在参与研究过程中,培养和发展观察能力、思维能力、实验设计能力和创新能 力,并进一步树立起严肃认真的科学态度、严谨的科学方法和正确的世界观与人 [3] 生观 ,让学生的知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三位一体得到综 合的、整体的良好发展。 此外,化学实验中各式各样的药品与仪器,纷繁的化学变化过程,可以充分 激发学生对化学学科的学习兴趣。古人说: “教人未见其趣,必不乐学。”兴趣与 [4] 爱好除了来自于知识本身,还来自于知识的表现形式和呈现形式 。西方研究 者 Schiefele 等人(1991)通过对一系列元分析的研究结果表明,兴趣和成就 [5] 之间有接近 30%的相关 。因此,调动学生的学习兴趣,让学生对学习内容产 生兴趣,学生才会乐意去学,才会去积极思索,才能学好化学。实验作为高中 化学学科的一个鲜明特点,能在高中学生枯燥的学习生活中起到一石激起 千层浪的效果。高中学生本就处于十七八岁的花样年华,青春、活泼、求 知欲强,一味的文字知识学习会让他们感觉烦燥和乏味,教科书中化学实 验的融入,无疑像一泓清水注入学生的学习海洋,一定程度上满足了学生 的心理需求,激发了学生的求知欲和浑厚的兴趣,在强大的兴趣驱使下, 化学学科的学习效果将会有较大提升。 美国心理学家马斯洛A、 H. Maslow,在其需求层次理论(Need-Hierarchy Theory)中指出人的最高层次的需要是自我实现需求(Self-Actualization [6] Needs),自我实现需求的目标是自我实现或是发挥潜能 。当代高中生有较 好的自我认知,对自我的信心较强,做事有主见,不盲从,同时也清楚自 [7] 己的优点和不足 ,他们均有较强的自我实现需求。化学实验,如“家庭小 实验”类型的化学课外实验,能让学生在自己的父母或朋友面前“一展身 手”,在得到认可和夸奖的同时,学生有了较强的荣誉感和自我价值得以体 现的优越感。这种满足很可能激发化学学习的良性动机,促进学生的化学 学科学习。11 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际 比较 1.2 实 验 是 化 学 教科 书的 重要 内 容 化学实验是化学教科书的重要组成部分,实验的编排要按照整个教科书的体 [8] 系进行 。我国高中化学教科书当中,化学实验是教科书编排的重要组成部分, 且各版本教科书中化学实验所占比重大,在教科书中有举足轻重的地位。 表 1-1 中国三个版本高中化学教科书实验数目及比重 教科书版本 实验数量(M) 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 数量(N) M/N×100% A版本 103 14471.5% B版本 106 13876.8% C版本 146 120 121.7% 以上数据具有一定的主观性(以上实验含演示实验、学生课堂实验、探究活 动、学生家庭实验等与实验相关的探究活动)。从表 1-1可以看出,每一版本的 中国高中化学教科书所具有的化学实验数量都超过了 100。实验数量最多的,达 到了 146个。三种教科书中,化学实验数目与微观知识点数目的比值都较大,都 达到了 70%以上,而 C版本的化学教科书更是高达 121.7%,这些数字都说明这 些教科书以实验形式来帮助学习的知识点比重很大。化学教科书的主要功能 是化 学知识的承载与传递,在传递过程中,有众多的知识运用实验为其表达的方式, 可见实验在整个化学教科书的总体编排上所具有的重要地位。因此,要研究我国 高中化学教科书,化学实验的研究必不可少。缺少对化学实验的研究,化学教科 书的研究将缺少左膀右臂。可以说,化学实验是我国整个高中化学教科书的脊梁, 只有在对化学实验进行深入研究的基础之上,才能更好地对我国高中化学教科书 进行研究。 1.3 国 内 相 对 缺 乏对 高中 化学 教 科书 实验 难 度的 研究 高中教科书中的化学实验是化学教科书和化学教学的重要项目,因此想要分 析化学教科书,对化学实验的分析是势在必行。化学实验题材丰富,内容多样, 对其分析可以从不同的角度进行不同深度的探究。本研究通过检索维普中文期刊 数据库(VIP)、万方平台和中国学术期刊/优秀博硕士论文(CNKI),来了解国 内关于中学化学实验的研究和分析情况,发现国内现有研究较为缺乏对高中化学 12 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 教科书实验难度的研究。 表 1-2 国内关于化学实验主要研究方向情况表 主题 研究方向 实验改革 高中化学实验研究 实验改进 实验教学从表 1-2可以看出,国内关于高中化学实验的相关研究,主要集中在实验改 革、实验改进和实验教学三个方面。其中,“实验改革”是指为了符合并体现新 课程 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,教科书中化学实验的理念发生的变化,比如,实验编排方式更加注重 学生的探究能力和动手操作能力的培养; “实验改进”是指在实际的实验操作中, 为了实验更简易、安全、环保或现象更明显等,对实验装置或实验设计进行的改 进,比如,微型实验;“实验教学”是指为了更好体现新课程标准,实验教学过 程中教师教学行为的改变和创新,比如,探究性实验课。以上三个方向即是本研 究检索相关文献后,综合得出的结论。但是以上结论并非指定我国研究者只在这 三个方向上进行高中化学实验的研究与探索,而是上述三个方向为主要方向。由 此可知,高中化学教科书实验难度的研究并不在主要研究方向之列。对此应该说, 关于教科书中化学实验难度的研究应属于化学教科书的评价,在该方面,我国现 有研究相对匮乏。因此本研究希望通过对七种高中化学教科书实验难度的比较研 究,一方面在前人工作的基础上进一步整合与完善化学实验难度的评价体系,来 弥补国内在该方面研究较为匮乏的缺失,另一方面从比较研究中探索教科书化学 实验编排与呈现的优点和特点。 2 相关文献综述 2.1 化 学 教 科 书 实验 难度 的界 定 2.1.1 化学教科书的界定 《辞海》对教材的定义是:基于教学大纲进行编选,作为教学之用,需要学 13 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 生掌握的基本材料,分为文字教材和视听教材,前者分为教科书、讲义、讲授提 [9] 纲等;后者有挂图、投影(幻灯)片、音带、录像等。 李永红(2002)认为化学教材是指:依据化学教学大纲来系统呈现化学知识 [10] 与内容的书本体系,作为教学之用,是教学大纲在实际教学当中的具体化。 王晓娟2008在其硕士学位论文中界定:教科书隶属化学课程范畴,是为实 际课堂教学而编制的教学用书,体现了国家的教育意识和理念,能够反应该国家 [11] 或地区的教育质量。 王后雄(2009)认为:化学教科书为化学教学活动提供书面材料,其开发依 据为课程标准,是对课程标准关于教学目标、内容以及评价等方面的体现,是课 [12] 堂教学过程中传递化学知识与内容,提升学生科学素养的工具。 沈理明(2010)认为:化学教科书是化学内容的重要载体,一方面呈现了化 学学科知识,另一方面帮助学生通过已有知识对新知识进行探索和发展,以及帮 [13] 助教师创造性地开展教学活动。 基于以上前人研究,结合自身实际需要,本研究对研究对象“化学教科书” 界定如下:按照国家教学大纲和化学课程标准,系统地开发和编写的,能反映国 家意识与教育理念的高中化学教学用书,也就是通常所说的高中化学课本。 2.1.2 化学实验的界定 《现在汉语大词典》对“实验”的解释是:“为了检验某种理论或假设是否 具有预想效果而进行的试验活动。”梁慧姝、郑长龙(1996)定义“化学实验”为:依据某种实验目的,运用化 学仪器、装置等手段,创造人为环境,变革实验对象,从而达到观察实验事实的 [14] 科学研究方法。 吴俊明(1997)则认为:中学化学实验是人为创造某种条件或者环境,使化 学物质发生一定的化学变化,如纯化、强化等,便于集中向学生展示,以及让学 [15] 生进行一定的观察和思维,达到教学目标的活动。 王克勤等人(2006)认为:化学实验是依据实验目的,运用相关的化学物质 14 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 手段,在创造的实验环境中,改变实验对象的状态或者性质,并通过观察获取实 [16] 验事实的一种科学研究方法。 孙海波和张江(2007指出,化学实验一般可分为两大类:一是科学研究实 验,二是教学实验。前者指科学工作者根据一定的问题,利用实验来进行验证或 探究,从而归纳概括出化学理论,不断推进化学科学发展;后者指教师根据人类 已经掌握的化学事实,通过实验来再现化学知识的获得过程,帮助学生形成化学 概念、巩固已有知识、掌握实验操作技能、培养分析解决问题能力以及科学探究 [17] 和创新能力。 王后雄(2009)指出:化学教学实验,即化学实验,是指在教学过程中教师 或学生以一定的实验目的,利用相关的化学实验手段,在人为的实验环境中,通 [18] 过改变实验对象的状态、性质得到化学事实的教学实践活动。美国《国家科学教育标准》(1996)对探究定义为:探究是多方面的活动, 包括观察、提出问题。通过阅览其他信息资源发现什么是已经知道的结论,制定 调查 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 。根据实验证据对已有的结论作出评价。用工具收集、分析、解释数据。 提出解答、解释和预测,以及交流结果。探究要求确定假设,进行批判性的和逻 [19] 辑性的思考,并且考虑其他可以替代的解释。 上述研究旨在明确“化学实验”概念的基础上,对本论文研究对象“高中化 学教科书实验”的范围作出明确的限定:在高中化学教科书中编排与呈现的, 为 了帮助学生学习化学知识、培养化学实验操作和分析解决问题能力、发展探究与 创新思维,运用化学手段来进行的所有一切相关实践活动。这些实践活动不区分 活动主体(教师或学生),不受教科书本身编排和呈现方式的影响(活动内容的 起始和终止,仅以教科书中相应位置上下文内容的联系来决定,不受栏目界限等 因素的影响)。 2.1.3 化学教科书实验难度的界定 百度百科对“难度”的解释是:“难度即测试题目的难易程度。一般在能力 方面的测试中,它作为衡量测试题目质量的主要指标之一。它是衡量试题质量的 [20] 一个重要指标参数。难度的计算一般采用某题目的通过率或平均得分率。”15 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 基于以上概念界定的研究,本研究对研究对象“高中化学教科书实验难度” 进行界定:以化学教科书实验教学目标为标准,学生在单独阅读和学习教科书实 验的情况下,对相关化学知识和技能获得的难易程度,及其思维训练的深浅程度。 2.2 有 关 中 学 化 学教 科书 实验 比 较的 相关 研 究 2.2.1 对国内中学化学教科书实验进行比较的研究 王坤(2004)对台湾龙腾版高中化学教科书(《基础化学》、《物质科学化学 篇》(上、下册))和大陆人教版新课标高中化学教科书(《全日制普通高级中学 教科书(化学)》 (2003年))做了比较分析。在化学实验方面,该研究首先对化 学实验的功能做了陈述,并指出作为研究对象的两套教科书在化学实验的功能上 都是一致的,其区别在于教科书对实验处理方式的不同,然后主要从实验在教科 书中出现的位置、实验的结构、实验类型三个方面,较为笼统地区别和比较了两 [21] 套教科书中的实验。 董文娜(2005)对国内三种高中化学教科书(《普通高中课程标准实验教科 书(化学)》 (必修 1和 2,人民教育出版社,江苏教育出版社,山东科技出版社, 2004年第一版))进行了比较研究。研究者分别从教科书的内容选择、内容组织 [22] 和内容呈现三方面来对三种教科书中的实验进行深入的比较分析。 尤华生和林秀銮(2006)在高中化学模块新教科书(《普通高中课程标准实 验教科书(化学)》 (必修 1和 2,山东科学技术出版社,人民教育出版社,江苏 教育出版社, 2004年))和旧教科书(《全日制普通高级中学教科书(化学)》 (2003 年))的比较和分析中,对实验内容进行了比较分析。该研究将所研究的化学教 科书中的所有实验数量进行了统计对比,并在此基础上对所有实验进行了实验类 [23] 型的区分、统计与对比。 孙莹(2006)在其硕士学位论文中,以“科学探究性”为主线,贯穿整个研 究的高 一年级 小学一年级数学20以内加减练习题小学一年级数学20以内练习题小学一年级上册语文教学计划人教版一年级上册语文教学计划新人教版一年级上册语文教学计划 新化学教科书(《普通高中课程标准实验教科书(化学)》(必修 1 和 2,人民教育出版社,2004年))和旧化学教科书(《全日制普通高级中学教科 书(化学)》 (2003年))的实验活动比较。该研究将新旧化学教科书中的所有实 验活动以列表的形式呈现,并标出了实验活动所在的章节和页码,以及注明是否 16 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 为科学探究实验,最终统计新旧化学教科书的探究性实验数量并加以对比, 以此 [24] 来说明新旧教科书的探究性水平差异。 王后雄和史俊玲(2008)以“氮以及其化合物”内容为例,对香港麦美伦版 教科书(《化学 2000》,香港麦美伦出版有限公司,2003 年)和大陆三种高中化 学教科书(普通高中课程标准实验教科书化学(必修 1,人民教育出版社,2004 年)、普通高中课程标准实验教科书化学(必修 1,江苏教育出版社,山东科学 技术出版社,2005 年)做了比较研究。研究者在其比较研究中,从呈现方式的 角度来比较分析实验,并指出香港麦美伦教科书对探究实验(含实践活动)和设 计实验两类实验非常注重,而大陆三种教科书的侧重点则是演示实验和探究实 [25] 验。 任改兰和靳建华(2011)对鲁课版(《普通高中课程标准实验教科书(化学)》 (必修 1和 2,山东科学技术出版社,2004年))和人教版(《普通高中课程标准 实验教科书(化学)》(必修 1 和 2,人民教育出版社,2004 年))中的实验做了 [26] 一定程度的探讨 。该研究对这两种教科书中的实验进行了三方面的对比:实 验内容呈现方式、实验内容的差异、实验的优缺点。其中实验呈现方式包括:实 验图文并茂、实验图文两者缺一、实验图文皆无(自主设计);实验内容差异包 括:呈现方式不同、仪器或操作步骤不同、编排时的顺序或作用不同、设计不同; 而实验的优缺点则分别从:是否区分演示与学生实验、呈现方式多元化、保留经 典实验并对部分实验改进,三方面来说明其优点,再从实验改进幅度小而未能将 信息技术与化学实验结合、未涉及微型化实验三个方面来说明其存在的不足。 2.2.2 对国内外中学化学教科书实验进行比较的研究 钱扬义和王祖浩2003对国内外初中化学教科书(《义务教育课程标准实验 教科书(化学)》(九年级上册,上海教育出版社,2001 年)、《义务教育课程标 准实验教科书(化学)》 (九年级上册,人民教育出版社,2001年)、香港《最新 综合科学》 (2001年)、 《生活科学》 (2000年)、 《生活与科学》 (2000年)、日本 初中《理科》、新西兰初中《科学》、美国《社会中的化学》(CHEMCOM))的 编写进行了比较研究。研究者分别以各个教科书为单位,进行了多个方面的分析 17 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 阐述,其中一个方面就是化学实验。在化学实验方面,研究者主要从“科学研究” [27] 角度对各教科书进行了介绍和分析。 刘强和王磊(2003)对国内外比较流行的几种中学化学教材(《现代化学》 th th (1999,19 Edition,U.S.A)、 《麦瑞尔化学》 (1998,7 Edition,U.S.A)、 《社会中 的化学》(1988,U.S.A)、《今日化学》(1993,Hong Kong Education Division)、 《全日制普通高级中学教科书(化学)》 (2003年 6月第一版))中的实验内容及 [28] 其呈现方式进行了较为深入的分析与比较研究 ,盛连蔚(2008)在此基础上 概括出这些教科书中实验内容及其呈现方式的共同特征及其发展趋势,并对高中 化学新课程教材中实验内容及其呈现方式进行了设计,为高中化学新课改和教材 [29] 中实验内容的编写提供了理论支持 。 相红英和刘?(2006)对中国(《普通高中课程标准实验教科书(化学)》 (必 修 1和 2,山东科学技术出版社,2004年)、 《普通高中课程标准实验教科书(化 学)》(必修 1和 2,人民教育出版社,2004年))和日本(《理科综合 A 化学 I》 (第一学习社,2004 年)、《理科综合 A 化学 I》(启林馆,2004 年))的高中化 学科书进行了比较研究。研究者对中日化学教科书从探究水平和探究技能两个方 面对实验进行了定量的比较分析。其中探究水平定量化准则依据是 Herro( n 1997) 的探究活动水平理论,探究技能则是从“与信息收集过程密切相关”、 “与信息处 理和表现过程密切相关”和“与法则一般过程密切相关”三个角度来进行定量化。 [30]白晓连(2008)在比较研究中国(《普通高中课程标准实验教科书化学》 (必 修 1 和 2,人民教育出版社,2004 年))和日本(《理科教科书化学》(?和?, 大日本图书株式会社,2006年))高中化学教科书的过程中,从化学实验的作用、 分类与功能、内容选材和内容编排体系四个方面,分别对中日化学教科书作了较 [31] 为详细的分析和比较。 吴正波(2008)对中国的《普通高中课程标准实验教科书(化学》》 (必修 1 和选修〈实验化学〉,人民教育出版社,2004年)、美国化学教科书《Chemistry in The Community(Fourth Edition)》(2002)、《Chenistry:The Molecular Nature of18 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 nd Matter and Change,2 Edition》 (2000)和英国化学教科书《Chemistry:A Course for rd “O” Level3 Edition》(2005)做了对比分析。研究者以中国化学教科书和国外 化学教科书为比较单位,主要从实验的内容选择和内容编排两个方面来进行三个 国家教科书化学实验的分析对比。在对“实验的内容选择”的比较中,研究者又 分别从探究活动、实验设计、定量实验和微型实验四个层面来展开分析;在对“实 验的内容编排”的比较中,研究者又分别从实验体系、实验操作和实验仪器编排、 实验过程编排、实验科学方法训练和实验的社会应用性五个层面来进一步分 析差 [32] 异。 李荟(2011)在其硕士学位论文中,选择中国《科学》和澳大利亚的《Science Dimensions》作为研究对象,基于前人研究,以中国和澳大利亚科学教科书为比 较单位,从实验内容、编排、设计思路、探究思维水平四个方面来进行中澳科学 [33] 教科书实验的分析。 2.3 教 科 书 化学 实 验 评 价的 相关 研究 2.3.1 国内相关研究 在我国的化学教材评价方面,影响最广的是毕华林(1994)提出的“化学教 材OCPP评价模式” 。它包括目标评价(Objective Evaluation)、内容评价Content[34] Evaluation、过程评价Process Evaluation和成果评价Product Evaluation 。随 后,何少华和毕华林(1996)基于此框架列出了四点实验评价指标: (1)实验紧 贴教学内容帮助学生认知化学概念与知识;(2)实验现象明显,操作简易;(3) 基于培养学生观察能力的目标来进行实验编排; (4)采用启发式叙述实验现象或 [35] 结论,来引导学生积极思维并获取相关化学知识 。 李永红等人(2002)在对化学教材的评价体系中认为: (1)化学实验应该体 现实际教学的目的与要求; (2)实验的形式与内容应多样、简单、微型和生活化, [36] (3)实验需启发思维,体现从做中学。 钱扬义(2004)制定了中学化学教材评价工具,从内容、思想与文化、心理 规律与能力发展、编制水平以及可行性与效果五个维度定性和定量评价化学教 19 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 材。当中与实验活动有关的评价指标有: (1)实验活动是否适度涉及其他学科知 识内容; (2)实验活动是否培养学生求真、务实、严谨的科学态度; (3)实验活 动是否能发展学生合作、创新和实践的科学精神; (3)实验设计符合学生年龄阶 段; (4)实验设计有多种选择,满足各种层次学生需求; (5)实验活动能激发和 维持学生学习的兴趣和探究欲望; (6)实验活动能通过引导学生观察、操作、收 集、合作、体验以及感情与反思,使学生能自我建构探究能力; (7)实验活动 在 [37] 探究和实践中有突出的特点。 杨承印和孙亮(2004)为了解决选择不同版本教科书作为教学资源的问题, 创建了“中学化学教材评价体系”,其评价模型由静态资料的定性定量获取维度 与动态资料测评指标组成。当中与实验评价相关的指标有: (1)实验紧贴教学内 容帮助学生认知化学概念与知识; (2)实验现象明显,操作简易; (3)实验能培 养学生的观察、探究及创新能力; (4)启发式叙述实验现象和结论,期望通过思 维活动来让学生获得知识; (5)实验活动让学生亲自亲手参与; (6)实验是探究 [38] 式还是验证式。 王后雄(2009)在对化学教学过程评价时提出了 5个化学实验的科学方法, 这些方法虽是针对学生如何处理化学实验提出的,但从中折射出了化学实验的评 价指标。这些科学方法有: (1)收集、选择、整理信息资料; (2)分析设计研究 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和实验操作; (3)观察、测量、记录、处理实验数据; (4)分析表达实验 结 [39] 果;(5)对结果进行评价和判断等方法。 2.3.2 国外研究 [40] Schwab(1958)将科学实验活动进行了 3个层次(Level)的区分 。Herron (1971)在 Schwab(Joseph.J.)3个层次的分类法的基础之上,再加上一个新 的 [41] 层次,他称之为零层次(Level 0) ,具体如下: level 0:验证??学生自我验证规则或是已知结果。 level 1:结构探究??学生以他人设计好的方式来进行研究。 level 2:指导探究??学生以自己设计好的方式来进行研究。 level 3:开放探究??学生自己设计问题和解决方案。20 华东师范大学硕士 学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 将以上理论整理得下表: 表 2-1 Herron 1971 的关于探究活动水平的理论表 层次水准问题方法或步骤结果level 0给 给 给 level 1给 给 开放 level 2给 开放开放 level 3 开放开放开放 Tamir 和 Lunetta(1981)设计的实验教材评价方案是众多评价体系中最为 著名的。这个方案包括两个部分,第一个部分主要从结构、与课文的关系、合作 模式和模拟四个方面来审视实验的组织结构。其中“结构”包括:认知水平的高 低、归纳式、演绎式;“与课文的关系”包括:相关内容前、相关内容后、综合 式;“合作模式”包括:共同完成、个人完成、实验后讨论;“模拟”包括: 没 有模拟、模拟任务、收集二手数据、互动的模拟。同样,第二个部分主要从活动 的计划和设计、学生行为表现、学生对结果的分析、学生对实验结果的应用四个 方面来分析实验活动,这四个方面包含了 24 个问题,用来说明实验活动中的操 [42] 作、互动和思维 。后来,Lunetta(1998)利用该工具进行研究,发现学生会 经常忽略认知性目标或过程性目标,而把操作目标 如操作仪器、数据测量 当 作主要目标,还无法理清实验目的和实验设计之间的关系何在,不能将前后学习 [43] 的实验或者相关知识进行联系 。Fisher和 Hofstein(1999)也利用上述工具分 析各类实验教材,结果显示,实验教材能良好地指导学生按部就班地进行和完成 [44] 实验,但是学生无法理解实验的内在价值和原因 。而在此方面,Harvey(1986) 早有研究,他认为实验教材的内容丰富程度过强,反而喧宾夺主地让学生注意力 [45] 分散,致使学生不知道实验的目的是什么 。Johnstone(1982)和 Roth(1994) 同样发现,实验教材中的任务设计鼓励学生“照方抓药”,亦步亦趋地根据设计 [46] 完成实验操作,仅仅是完成操作 ,学生几乎没有机会利用已有认知和技能来 [47] 探究知识的形成过程 。 1991 年,美国科学促进会为配合《2061》计划,推出了“2061 计划评价工 具”(A Project 2061 Evaluation Tool),旨在对科学教材以及数学教材进行评价。 21 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 该评价工具的中心是判断教材在各个教学目标上的达成度,其教学目标是 1996 年的《国家科学教育标准》与 1993年的《科学素养基准》 (Benchmarks for Science Literacy)。该工具主要分为“初审” (Trial)、 “内容评价” (Content Analysis)与“教 学评价”(Teaching Analysis)三大模块,“初审”旨在审查教材有否有必要进行深 入的分析, “内容评价”旨在评定教材的内容是否与具体的学习目标相一致, “教 学评价”旨在审查实际教学效果与预定教学目标是否符合。对于教材实验或活动, “2061 计划评价工具”在“内容评价”中做出了相关评价依据:实验活动能否 准确体现基准的本质?还是仅仅浅层次地涉及到基准内容?实验活动的难度是 否与对应的基准要求相符合?是否更适合上一个年级或者下一个年级?实验活 动是不是能够全面体现基础的所有内容与要求?如果仅仅是体现其中一部分,会 怎么样?;同时“教学评价”也对实验或活动提出了相关测评指标,本研究将各 [48] 分散编排的实验和活动评价指标集中列表呈现。 表 2-2 “2061计划评价工具”中实验活动测评指标表 评价准则 评价指标 (1)教材为实验活动的呈现顺序提供 了理论依据 实验活动顺序安排合理性:实验活动按 (2)实验活动顺序能够反映出了教材 照一定逻辑顺序编排呈现,而不是仅将 陈述的理论依据 众多实验活动简单凑在一起 (3)教材没有明确给出活动安排的理 论依据,但是教材分析者能够推测出来 (1)所有直接经验都是明确高效的(经 验有效性是指获取经验所花费时间、金 提供生动的经验:实验活动是否为学生 钱与其价值的对比) 提供了直接经验?非实践性活动能否 (2)非直接经验,如文字、图片、录 让学生感觉身临其境 像,让学生有真实的感觉(3)直接和非直接的经验都是充分的 美国区分教科书(Differentiating Txetbooks)组织的作者(2004)通过研究 找到了优秀教科书必不可少的共同因素,将这些共同因素整理编成了教科书 评价 22 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 表(Textbook Evaluation Form)。当中有关实验活动的指标为:(1)提供足够的 实践活动,让学生再巩固已学知识; (2)活动关注学生可能基于多样的学习风格 [49] 而以不同的方式来继续他们的学习。 美国新泽西州教育署(NJPEP,2006)为了协助教育工作者选择适合学生的 教科书以及对新泽西州的核心课程进行评估,设计了教科书评价工具(Textbook Evaluation Tool)。该工具中有关实验活动的评价指标有: (1)实验活动是与发展 相适应的;(2)实验活动涉及跨学科课程(3)实验活动适用于学生的能力、兴 趣和学习风格的多样性; (4)实验活动包括鼓励发展更高层次的思维能力的指导 [50] 性问题。 澳大利亚学者Justin 和Scot( t 2007)为了分析“推进化学实验室” (Advancing Chemistry by Enhancing Learning in the Laboratory , ACELL项目和学生的学习经 验,对大学一年级中10个熟悉度很高的有关“化学变化中的热力学” (Thermodynamics in Chemical Change)的实验进行了教育分析。其中在对 学生 进行学习经验的分析时,Justin和Scott设计了相关的化学实验学生学习经 验 [51] (ACELL Student Learning Experience ,ASLE)李克特量表(Likert Scale) 。 表2-3 ASLE Likert 量表指标表 该实验帮助我发展数据解释技能 该实验帮助我发展技能 我发现这是一个有趣的实验 我知道实验室训练如何评估 我知道完成实验后将学到什么 完成该实验能让我增加对化学的理解 提供了实验背景信息 实验评价指标 提供了有效的帮助和指导 实验过程解释清楚 我能看到实验与我的学习的相关性 团队共同完成实验更有益处 实验提供给我为自己学习负责的机会 我完成该实验所用的时间是 我对该实验的学习经验是23 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书 实验难度的国际比较 2.4 相关 研究 的评 析 从整个文献综述可以发现,对于高中化学教科书实验的对比分析和化学教科 书实验评价,国内外学者已经做出一定的成果。 在高中化学教科书实验的比较研究方面,国内学者比较分析的化学教科书从 来源地看,主要集中在:中国、日本、美国、澳大利亚;从数量上看,最少的是 2套,最多的是 8套,平均在 3~4套。除此外,国内外学者在对化学和科学教科 书实验的研究中运用了不同的对比分析模式,而其主要模式是以研究的教科书各 自为比较个体,从实验的内容(内容的选择、内容的编排或组织)、实验呈现方 式(文字与图片、实验类型)两大方面来进行定性加定量的比较研究。 图 2-1 前人对化学教科书实验对比分析主要模式 但是该方面的研究也有不足之处:一方面参与比较的教科书数量和范围有 限,无法形成良好的比较环境,致使比较结果不能集众家之所长;另一方面这些 研究采用的是定性研究与定量研究相结合的模式,但是定性研究的部分是各说各 理,从而使结果缺乏可信度与说服力。因此本研究希望依据教科书化学实验的结 构,来建立一个完善的教科书化学实验评价体系,以定量化的方式来对教科书化 学实验进行比较分析。 为了建立定量化的教科书化学实验评价体系,就必须先确定化学实验评价指 24 华东师范大学硕士学位论文 高中化学教科书实验难度的国际比较 标。国内外学者在化学教科书实验评价方面,做了大量的研究工作,也不同侧重 和程度地对化学实验评价从知识与技能、过程和方法、情感态度价值观三个层面 列出了各自体系的评价指标。但是其不足也很明显,各学者根据各自所需来进行 实验评价指标的设计和制定,不能形成一个统一、广泛且有效的化学教科书实验 评价体系,并且这些指标中有一些是上位的理论性评价指标,不能直接用于实际 测量,还有一些是与化学实验教学活动相关的指标,同样不能用于化学教科书中 实验的评价和测量。 3 研究思路 3.1 问 题 提 出 [52] [53] [54] Farr(1987) 、Miller(1986) 和 Tyson(1989) 等人的调查研究显 示,教科书在课堂教学中的占用率已经达到 75%-90%。因此,对于教科书的评 价就显得非常重要。化学教科书的评价不仅能检验教科书是否满足学生与社 会发 [55] [56] 展的需要及其程度 ,而且是化学课程评价的一个重要组成部