中美初中科學課程深層組織量化研究

陸雪聞+馬敏娜+楊榮榛

摘要：運用課程深層組織量化工具對中美初中科學課程組織進行研究，發(fā)現(xiàn)中美初中科學課程在編排方式和整合方式上差異明顯：編排方式上，中美初中科學課程均以壓縮型和標準型螺旋式上升編排為主，但不同知識點在兩國教材組織的方式上存在不同；整合方式上，中美外部整合廣度差異顯著。

關(guān)鍵詞：科學課程；課程組織；課程要素；量化研究；中美比較

文章編號：1005 - 6629（2017）8 - 0015 - 06

中圖分類號：C633.8

文獻標識碼：B

1研究背景

美國課程專家認為課程深層組織是課程垂直組織和水平組織統(tǒng)稱，垂直組織強調(diào)編排方式，水平組織強調(diào)整合方式。因此，筆者將課程深層組織定義為課程編排方式和整合方式。

課程編排方式主要分為螺旋式和直線式。布魯納明確地提出螺旋式課程，所謂螺旋式編排是指課程要素組織要以與兒童的思維方式相符合的形式，盡可能早地將學科基本結(jié)構(gòu)置于課程中心地位，隨著年級的提升，使學科基本結(jié)構(gòu)不斷拓展與加深。

崔英梅研究結(jié)果表明，合理的編排課程要素有助于降低學生因課程要素組織“跨度”過大而造成學習困難。美國學者對高三無顯著性差異的兩個班學生采用普通課程和整合課程進行教學。普通課程即將幾何和代數(shù)課程分開教學；整合課程即將幾何和代數(shù)按照一定的組織順序進行整合之后進行教學。一年之后對學生進行測驗，發(fā)現(xiàn)高三學生學習整合課程之后的成績明顯高于普通課程，即有效地對課程進行整合有助于提高學生學習成績。同時筆者對二十名浙江某初中科學教師和學生關(guān)于科學學習難度、教學難度和教師教學處理方式等訪談，訪談結(jié)果顯示教師合理的處理方式在一定程度上能降低學生學習難度。

美國作為發(fā)達國家，其教育方面的研究成果值得我國借鑒。之所以對中美初中科學課程深層組織進行對比研究，主要是中美初中科學課程內(nèi)容相似，而編排方式不同，對于課程內(nèi)容相同而因組織方式不同，造成學生學習困難的內(nèi)容進行中美教材對比研究，為教材內(nèi)容的重新編排提供借鑒或教師對教材的處理提供理論依據(jù)。對比研究中美初中科學課程深層組織，旨在降低學生因課程深層組織不當而造成的困難，同時對造成學生學習難度的課程要素重新合理地組織，為教師對教材的處理方式提供參考。

2研究工具設計

2.1編排方式量化工具

楊智和塔布庫等人認為具體的課程要素在編排過程中均涉及五大要素。崔英梅對五大要素進行量化，量化方法具體如下：設一個知識團（G），有n個知識子團（s）。

頻度（ Frequency）：指某一知識塊中所有知識子塊在課程前進過程中出現(xiàn)的總次數(shù)。用字母F表示，用知識子團數(shù)量（S）量化，描述G的課程前進次數(shù)。

起點（Origin）：指某一個知識塊的第1個知識子塊出現(xiàn)的時間。用字母0表示，用某一知識團的第一個知識子團的坐標量化SE₁（XE₁，YE₁），描述G的開始。

終點（End）：指某一個知識塊最后1個知識子塊出現(xiàn)的時間。用字母E表示，用某一知識團的最后一個知識子團的坐標量化SE_n（XE_n，YE_n），描述G的結(jié)束。

節(jié)奏（ Rhyrhm）：指某一知識塊中相鄰知識子塊隨學年變化的課程前進量。用字母R表示，用m/n量化，即設G的課程前進總量為1，那么每個S的課程前進量是l/n，m是每學年出現(xiàn)的S的數(shù)量，刻畫G的每學年課程前進量。

坡度（Slope）：坡度分為知識塊坡度和知識子塊坡度。知識塊坡度是指從起點到終點的學年變化量與課程前進量的比（某一知識塊中第一個知識子塊與最后一個知識子塊的斜率）；知識子塊坡度是指相鄰兩個知識子塊學年變化量與課程前進量的比。用（YE_n-YE_l）/（XE_n-XE_l）斜率來刻畫，當XE_n=XE_l時表示只有一個知識子團，不涉及課程前進的問題，知識團坡度用字母K表示，用經(jīng)過起點與終點的直線的斜率量化，刻畫從起點到終點的學年變化量與課程前進量的比。知識子團坡度用字母KE_s表示，用經(jīng)過相鄰兩個知識子團的直線的斜率量化，刻畫相鄰兩個知識子團的學年變化量與課程前進量的比。

崔英梅在量化課程前進過程中五大要素的基礎上，總結(jié)了課程前進過程中的幾種編排形式，結(jié)果如圖1所示。

螺旋式上升編排：分為標準型螺旋上升、伸展型螺旋式上升和壓縮型螺旋式上升編排。螺旋式上升編排的主要特點是F=n（n>1），O

直線式上升編排的特點是：F=n（n>1），R=1，G坡度K=O，S坡度相同，KE_s=0，表示學年變化量為0，說明知識團的不同知識子團在同一學年內(nèi)反復出現(xiàn)。

單點式編排，其主要特點是：F=l，O=E，R=l，G坡度K=φ（不形成坡度），僅有一個知識子團且只出現(xiàn)一次。

編排方式量化工具分析步驟為：

（1）確定課程順序性和連續(xù)性量化工具的基本單位一一知識塊。

（2）確定課程編排方式量化工具的層級結(jié)構(gòu)。

（3）量化課程前進過程中的五大要素。根據(jù)知識塊和知識子塊劃分結(jié)果，整理中美兩國教材中的知識塊和知識子塊，根據(jù)量化方法分別量化知識塊的五大要素。

（4）課程編排方式量化結(jié)果分析。

2.2課程整合方式量化工具

課程整合性是指對所選出的各種課程要素，在尊重差異的前提下，找出彼此的內(nèi)在聯(lián)系，然后整合為有機整體，使學習者的學習產(chǎn)生最大限度的累積效應。本研究用課程整合率和課程整合廣度為指標來表征課程整合程度。課程整合率是以知識點為中心，整合知識點所占比重為指標。根據(jù)課程整合方式將其分為內(nèi)部整合率和外部整合率，內(nèi)部整合率是指某一知識塊中實現(xiàn)內(nèi)部整合知識點所占比重，用（IE_d）表示；外部整合率是指實現(xiàn)外部整合知識點所占比重，用（EE_d）表示。具體量化方法如下：

假設一個知識塊總共用n個知識點，其中m個知識點進行學科內(nèi)部整合，b個知識點進行學科外部整合，那么學科內(nèi)部整合率IE_d=（m/n）×100%，學科外部整合率EE_d=（b/n） xl00%。

課程整合廣度是指知識塊整合的范圍領域，課程整合廣度越大，說明課程整合范圍越大，同樣課程整合廣度按照整合維度可以劃分為學科內(nèi)部整合廣度和學科外部整合廣度。學科內(nèi)部整合廣度表示一個知識塊與學科內(nèi)部知識塊建立聯(lián)系的范圍，用整合知識點數(shù)量量化，學科內(nèi)部整合廣度用符號（IE_g）表示；學科外部整合廣度是指由知識點與其他學科建立聯(lián)系的范圍，用形成學科外部整合的數(shù)量來量化，學科外部整合廣度用符號（EE_g）表示。具體量化方法如下：

假設某一個具體的知識塊，與內(nèi)部知識塊整合數(shù)量為m，整合學科的數(shù)量為n，那么該知識塊課程內(nèi)部整合廣度為m，課程外部整合廣度為n。

受到已有研究和美國初中科學教材的啟發(fā)，并結(jié)合已有研究和科學教材特點，將學科課程外部整合領域分為物理學、數(shù)學、天文學知識、技術(shù)與設計、健康學科、醫(yī)療、化學史、生命學科和生活與生產(chǎn)九大學科的整合。

整合方式量化工具步驟為：

（1）確定課程整合的量化單位：知識點。課程整合率和課程整合廣度是以知識點為中心，整理所有知識塊包含的知識點。

（2）以知識塊為中心，根據(jù)知識點的概念整理、總結(jié)知識塊所包含的所有知識點，并分析每一知識點內(nèi)、外整合情況，再根據(jù)內(nèi)外整合情況分別統(tǒng)計內(nèi)、外整合知識點數(shù)量。

（3）分析知識塊中所包含知識點與知識點間整合的數(shù)量和知識點與其他學科整合的學科數(shù)量。

（4）計算課程整合的量化指標：課程內(nèi)部整合率、課程外部整合率、課程內(nèi)部整合廣度和課程外部整合廣度。

3研究過程

3.1研究對象與專家選擇

我國僅浙江省初中學段使用科學教材，學生基本年齡在13～16歲.美國初中階段普遍包括兩年，均使用科學教材，年齡在12～15歲。深入研究中美初中科學教材，發(fā)現(xiàn)中美兩國科學課程內(nèi)容相似，課程編排方式不同，如：美國“有機化合物”采取標準型螺旋式編排，中國采用單點式編排，但其主旨相似，主要是提高學生的科學素養(yǎng)。

本研究選擇的教材為華東師范大學出版社出版的義務教育科學教科書和浙江教育出版社翻譯的美國《科學探索者》為研究對象；選取五位浙江省初中科學專家型教師為分析專家。

3.2專家分析過程

專家根據(jù)《中學百科全書·化學卷》目錄將中美初中科學教材中的知識塊劃分為：

物質(zhì)構(gòu)成：物質(zhì)特性、物質(zhì)構(gòu)成微粒、元素周期表、單質(zhì)和無機化合物、溶液、有機化合物

化學反應規(guī)律：化學鍵、化學反應與能量、化學平衡、電離理論

《中學百科全書·化學卷》中知識塊均包含一定數(shù)量的知識點，對照初中科學教材和《中學百科全書·化學卷》中知識塊所包含知識點歸納、總結(jié)初中所包含知識點，對于教材中包含而《中學百科全書·化學卷》中不包含知識點，五位專家型初中科學教師根據(jù)自己經(jīng)驗歸納、總結(jié)。

3.3評定者之間的一致性

為了檢驗對知識子塊和知識點劃分的一致性程度，分別計算浙江省五位初中科學教師肯德爾和諧系數(shù)。結(jié)果顯示，借助SPSS13.0進行一致性分析，得到肯德爾和諧函數(shù)為0.878，顯著性水平小于0.05，說明評定者之間的一致性良好。

3.4具體案例分析

3.4.1編排方式量化案例分析

案例1物質(zhì)構(gòu)成微粒

分析專家根據(jù)知識塊和知識塊層級結(jié)構(gòu)對中美科學教材“物質(zhì)構(gòu)成微?！敝R塊進行劃分。發(fā)現(xiàn)兩國教材在“物質(zhì)構(gòu)成微?！敝R子塊學年分布和數(shù)量上相差不大。中國科學教材“物質(zhì)構(gòu)成微粒”知識塊中包含“物質(zhì)構(gòu)成”、“原子微觀模型”和“原子符號”三個知識子塊；美國科學教材在“物質(zhì)構(gòu)成微?！敝R塊中包含“原子概述”和“元素與原子”兩個知識子塊。根據(jù)課程前進過程中五大要素量化方法對中美科學教材中的“物質(zhì)構(gòu)成微?！鼻斑M過程進行量化，量化結(jié)構(gòu)如圖所示：

經(jīng)量化可知，中美“物質(zhì)構(gòu)成微?！闭n程前進過程5要素如表1所示，由此可以看出中國初中科學教材中“物質(zhì)構(gòu)成微?！钡腇=3，O7=1/3，RE₈=2/3，G的坡度K=l/2，S的坡度KE₁=l/2，KE₂=0不相同，屬于壓縮型螺旋式上升組織；美國初中科學教材中“物質(zhì)構(gòu)成微?！闭n程前進過程5要素的F=2，O8=1/2，屬于標準型螺旋式上升組織。

根據(jù)上述對知識點的概念界定和已有研究對中國科學教材中關(guān)于“物質(zhì)特性”的所有知識點進行總結(jié)。結(jié)合教材對所有知識點內(nèi)部整合情況進行分析，并列舉內(nèi)部整合事例?！拔镔|(zhì)特性”知識塊包含5個知識點，其中“化學性質(zhì)”與“溶液”知識塊內(nèi)部整合，“分子”和“物理變化”與物理和生活兩個學科外部整合。經(jīng)量化知，中國科學材料中“物質(zhì)特性”知識塊領域?qū)W科內(nèi)部整合率IE_j=（m/n）xl00% =（l/5）xl00% =20%，內(nèi)部整合廣度IE_g=1；外部整合率EE_d=（b/n）xl00% =（2/5）xl00%=40%，學科外部整合廣度EE_g=2。

美國科學教材中“物質(zhì)特性”知識點學科外部整合情況如表3所示。

用同樣的方法分析、計算中國科學教材中“物質(zhì)特性”知識點學科外部整合和美國內(nèi)部整合情況，對中美科學教材“物質(zhì)特性”整合率和整合廣度結(jié)果匯總，如表4所示。

4結(jié)果統(tǒng)計

4.1編排方式量化結(jié)果

用同樣的方法對中美初中科學教材相同知識塊的課程前進過程中的五大要素進行量化，量化結(jié)果如表5所示。

從總體來說，中美初中課程螺旋式上升編排的共同特點是中美初中科學課程知識塊編排均沒有伸展型螺旋式上升編排，不同之處在于中國初中科學課程知識螺旋式上升排布中，偏向于標準型和壓縮型，而美國初中科學課程以壓縮型為主。兩國直線式和單點式編排知識塊數(shù)量相同。這說明中美兩國在課程的集中和分散程度的選擇取向上存在差異，中國偏向于集中式前進，而美國趨向于分散式前進。

4.2整合方式量化結(jié)果

基于以上量化結(jié)果，對中美初中科學課程整合結(jié)果進行整理，結(jié)果如表6所示。

基于以上量化結(jié)果比較可知，中國初中科學課程內(nèi)部整合率大多數(shù)小于50%，課程外部整合廣度大于50%，而“單質(zhì)和無機化合物”、“溶液”和“化學反應與能量”兩個知識塊課程內(nèi)、外整合率均小于50%。

綜上所述，課程編排和整合方式是課程深層組織的兩個向度，其共同表征課程深層組織。本研究中將“知識塊”作為編排方式和整合方式的基本量化單位，增加了課程組織的可比性，知識塊層級結(jié)構(gòu)的建立使得課程深層組織呈現(xiàn)出明顯邏輯性。

5結(jié)果分析

本研究通過文獻資料法、量化分析法和比較研究法對中美初中科學教材中課程要素編排方式進行研究，結(jié)果如表7所示。

中美初中科學課程組織相同點是：整體上以螺旋式上升編排為主，不涉及伸展型螺旋式上升編排；不同點是：中國初中科學課程組織以標準型和壓縮型螺旋上升編排為主，美國初中科學教材以壓縮型螺旋上升為主。這意味著中國課程組織前進“坡度”大于美國，即中國課程學年變化量大于課程前進量，美國課程則相反；也就是說中國教材難度高于美國科學教材。就中美相同知識塊而言，僅有“物質(zhì)特性”知識塊編排方式相同，表明相同知識塊在不同國家教材中的集散程度各不相同。

就課程整合方式而言，以“知識塊”為基本量化單位，課程整合率和整合廣度為課程整合程度的量化指標，不僅有助于量化知識塊與知識塊之間的聯(lián)系，也有助于量化本學科知識塊與其他學科之間的聯(lián)系范圍。研究結(jié)果表明，中美課程外部整合學科以化學和生產(chǎn)、生物和數(shù)學為主，美國教材同時也注重學科與天文學和科學技術(shù)的整合。

對比中美初中科學編排特征，發(fā)現(xiàn)我國初中科學課程的優(yōu)點有：（1）我國課程編排“跨度”相對恰當；（2）大多數(shù)知識點在初中每一學年均勻分布。不足之處在于我國有些初中科學知識塊編排屬于分散編排，這種編排會造成知識點分散，不利于知識框架或者知識體系形成和構(gòu)建；外部整合學科范圍較少，如未涉及到天文學知識整合。

就我國初中科學教材的研究方向而言，收集教學過程中的因課程編排方式而造成的教學難點和學生學習難點，借鑒美國初中科學教材相同內(nèi)容組織方式，并對我國科學教材內(nèi)容難度進行重新組織，結(jié)合教學實踐驗證新編排方式和整合方式降低教學和學習難點的效果，探究課程內(nèi)容編排恰當方式，為教材的重新編寫提供支撐和理論依據(jù)。endprint