內(nèi)地與香港高中化學(xué)教科書難度比較研究

劉嘉豪

［摘 要］文章以內(nèi)地人教版化學(xué)教科書與香港雅集版化學(xué)教科書為研究對象，根據(jù)“二維度四指標(biāo)”教科書難度評價模型對兩版教科書中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”知識內(nèi)容進(jìn)行比較。研究發(fā)現(xiàn)雅集版教科書中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識的基本難度較高，而其知識表征方式對難度的消解效果較優(yōu)。研究建議人教版教科書可在知識螺旋上升整合設(shè)計的基礎(chǔ)上，借鑒雅集版教科書的知識表征設(shè)計。同時，一線化學(xué)教學(xué)在教學(xué)中可適當(dāng)拓展學(xué)科深層知識，加強(qiáng)化學(xué)知識的跨學(xué)段銜接。

［關(guān)鍵詞］高中化學(xué)；人教版教科書；雅集版教科書；比較研究；化學(xué)反應(yīng)與能量

［中圖分類號］G633.8［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］?A［文章編號］ 1674-6058（2023）32-0061-05

一、問題的提出

為適應(yīng)當(dāng)下社會發(fā)展對國民素質(zhì)和人才培養(yǎng)所提出的新要求，內(nèi)地于2018年頒布了新版高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，而香港亦于2018年對高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充更新，且兩地均根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)出版了新高中化學(xué)教科書。經(jīng)過閱讀比對兩地課程標(biāo)準(zhǔn)后發(fā)現(xiàn)，二者存在一定的差異。下面以“化學(xué)反應(yīng)與能量”為例，展示兩版標(biāo)準(zhǔn)對相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的具體描述（如表1）。

課程標(biāo)準(zhǔn)是教科書編寫的重要指引，是教科書選取、編排知識內(nèi)容的依據(jù)。內(nèi)地與香港高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在“化學(xué)反應(yīng)與能量”內(nèi)容要求上的不同，會對兩地化學(xué)教科書相關(guān)知識的廣度、深度、知識整合方式與表征思路產(chǎn)生怎樣的影響？是否會導(dǎo)致兩地化學(xué)教科書的具體難度出現(xiàn)差異？為探究上述問題，本研究選取兩地主流高中化學(xué)教科書中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識內(nèi)容進(jìn)行難度比較，以期得到答案。

二、兩版教科書比較研究的對象選取

本研究選取內(nèi)地人民教育出版社于2019年出版的普通高中化學(xué)教科書（簡稱人教版教科書）以及香港雅集出版社于2022年出版的教科書《香港中學(xué)文憑? ?新現(xiàn)代化學(xué)? 3B》（簡稱雅集版教科書）中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”知識內(nèi)容作為研究對象。人教版教科書將“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識設(shè)置于必修第二冊第二章第一節(jié)“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”、選擇性必修1第一章“化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)”之中［3-4］；而雅集版教科書將相關(guān)知識集中設(shè)置于課題八“化學(xué)反應(yīng)與能量”之中［5］。故本研究選取上述兩版化學(xué)教科書相關(guān)章節(jié)的正文內(nèi)容作為具體研究對象。

三、兩版教科書比較研究的方法選定

（一）“二維度四指標(biāo)”教科書難度評價模型

閆春更在“二維度四指標(biāo)”教科書難度評價模型中提出，教科書的廣度與深度具有“二象性”特點［6］。如表2所示，教科書的基本廣度和基本深度初步?jīng)Q定教科書知識內(nèi)容的廣度與深度，其指標(biāo)數(shù)值越大則教科書難度越大；而教科書的整合廣度和表征深度體現(xiàn)的是教科書的編排設(shè)計理念對教科書具體難度的消解效果，其指標(biāo)數(shù)值越大則教科書難度越小。本研究沿用該評價模型，對人教版與雅集版教科書的基本廣度、基本深度、整合廣度與表征深度進(jìn)行測定研究。

（二）教科書基本廣度、基本深度的測量思路

陳燕在“化學(xué)教科書學(xué)習(xí)難度指標(biāo)體系”評價模型中提出了教科書知識內(nèi)容基本廣度與基本深度的計算方法［7］。教科書基本廣度計算思路為：對各版教科書知識點數(shù)目（g）進(jìn)行清點，統(tǒng)計各版教科書互補(bǔ)的知識點總量（gmax），以各版教科書知識點與知識點總量的比值（g/gmax）作為各版教科書的基本廣度數(shù)值；教科書基本深度計算思路為：按照內(nèi)容抽象程度的高低，將知識點分為“原理通則層面”“概念方法層面”“術(shù)語事實層面”三類，分別為這三類知識點賦予1分、0.6分、0.2分并求出總平均分，以此作為教科書的基本深度數(shù)值。

（三）教科書整合廣度、表征深度的測量思路

Flow Map是指兼?zhèn)渲R結(jié)構(gòu)與信息表征作用的流程圖，閆春更將Flow Map引入到“二維度四指標(biāo)”評價模型中，用于計算教科書的整合廣度、表征深度：根據(jù)教科書的知識結(jié)構(gòu)順序繪制Flow Map，并在其中添加知識回溯箭頭，以回溯箭頭與信息圖形之間的數(shù)量關(guān)系作為教科書的整合廣度數(shù)值；對Flow Map中信息圖形的信息處理水平進(jìn)行評判并分級賦值（具體標(biāo)準(zhǔn)如表3所示），求出高表征水平圖形分值之和與總圖形分值之和的比值，以此作為教科書的表征深度數(shù)值。具體計算公式如下：整合廣度=信息回訪箭頭數(shù)目／（信息圖形數(shù)目+信息回訪箭頭數(shù)目）；表征深度=C級、D級表征水平分值之和／四個等級表征水平分值總和。

四、兩版教科書比較研究的數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)上述教科書研究思路，本文對人教版教科書與雅集版教科書中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識的行文順序進(jìn)行Flow Map繪制，并對其中信息圖形的信息處理水平進(jìn)行評判分級（如圖1、圖2），并對兩版教科書的“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識點進(jìn)行數(shù)目清點與抽象度分類（如表4、表5），最后計算出兩版教科書相關(guān)內(nèi)容的基本廣度、基本深度、整合廣度、表征深度的數(shù)值（如表6）。

五、兩版教科書比較研究的結(jié)果分析

（一）兩版教科書的基本廣度、基本深度分析

1.雅集版教科書的基本廣度、基本深度高于人教版教科書

由表6的數(shù)據(jù)可知，雅集版教科書與人教版教科書的基本廣度數(shù)值分別為0.8620和0.7931，前者比后者高出約9%；雅集版教科書與人教版教科書的基本深度數(shù)值分別為0.6000和0.5478，前者比后者高出約10%。結(jié)合數(shù)據(jù)對比結(jié)果來看，雅集版教科書中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識的基本難度高于人教版教科書。

2.雅集版教科書中的非共有知識抽象度較高，而人教版教科書中的非共有知識與生活實際的關(guān)聯(lián)度較高

從表4的統(tǒng)計結(jié)果看，兩版教科書的知識點均包含能量守恒定律、焓變、蓋斯定律等19個共有知識點。而雅集版教科書根據(jù)香港課程標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)知識的內(nèi)容要求，進(jìn)一步設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)中和焓變、標(biāo)準(zhǔn)生成焓變、標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓變等深層抽象知識，為學(xué)生呈現(xiàn)更為完整的化學(xué)熱效應(yīng)知識版圖；人教版教科書在必修模塊中加入了能源發(fā)展史、新能源種類及應(yīng)用等結(jié)合生活實際的知識點，拉近化學(xué)學(xué)科知識與學(xué)生日常生活的聯(lián)系，讓學(xué)生了解新能源應(yīng)用對社會發(fā)展的重要性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）兩版教科書的整合廣度分析

由表6可知，雅集版教科書與人教版教科書的整合廣度數(shù)值分別為0.3788和0.3256，前者比后者高出約16%。從兩版教科書的Flow Map結(jié)構(gòu)來看，兩版教科書所選擇的知識整合方式并不一致。

1.人教版教科書注重以螺旋上升的方式對知識內(nèi)容進(jìn)行整合

如圖1所示，人教版教科書循序漸進(jìn)地對“化學(xué)反應(yīng)與能量”知識內(nèi)容進(jìn)行編排，首先在必修模塊中設(shè)置吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)、化學(xué)鍵與化學(xué)能等基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)知識，再結(jié)合宏觀反應(yīng)現(xiàn)象以及化學(xué)鍵的反應(yīng)變化機(jī)理提出“化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)能量變化的主因”的觀點，而在選擇性必修模塊中設(shè)置焓變、蓋斯定律等抽象知識，進(jìn)一步補(bǔ)充和完善了化學(xué)反應(yīng)與能量的知識版圖。人教版教科書知識螺旋上升復(fù)現(xiàn)的整合思路，有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)前期對相關(guān)基礎(chǔ)知識建立起初步認(rèn)知，以此作為后續(xù)抽象知識學(xué)習(xí)的先行組織者，幫助學(xué)生更好地理解與消化抽象知識內(nèi)容。

2.雅集版教科書注重按知識體系的邏輯結(jié)構(gòu)對知識內(nèi)容進(jìn)行整合

如圖2所示，雅集版教科書與人教版教科書的知識編排思路不同：雅集版教科書先對“焓變”的抽象概念進(jìn)行介紹，利用“焓變”的定義對化學(xué)反應(yīng)的吸熱、放熱現(xiàn)象進(jìn)行解釋，進(jìn)而引出標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓度、標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓度、標(biāo)準(zhǔn)中和焓度、標(biāo)準(zhǔn)生成焓變、赫斯定律等知識內(nèi)容，更強(qiáng)調(diào)知識的整體邏輯結(jié)構(gòu)。此外，雅集版教科書對“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識進(jìn)行專題體系化的編排設(shè)計，側(cè)重在課題章節(jié)內(nèi)部中進(jìn)行知識回溯，這有利于相關(guān)知識內(nèi)容的專項突破。綜上所述，雅集版教科書注重按知識體系的邏輯結(jié)構(gòu)對“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識進(jìn)行整合。

（三）兩版教科書的表征深度分析

由表6可知，雅集版教科書與人教版教科書的表征深度數(shù)值分別為0.4946和0.3607，前者比后者高出將近37%。雖然雅集版教科書相關(guān)知識的基本難度較大，但是從表征深度數(shù)值的對比來看，雅集版教科書對基本難度的消解效果優(yōu)于人教版教科書。

1.雅集版教科書注重以對比的方式對知識進(jìn)行表征

以“運用化學(xué)鍵解釋反應(yīng)熱量改變”知識內(nèi)容為例，人教版教科書列舉氫氣與氯氣反應(yīng)生成氯化氫的放熱反應(yīng)，結(jié)合化學(xué)鍵的反應(yīng)變化示意圖以及化學(xué)鍵成鍵、斷鍵的能量變化數(shù)據(jù)，揭示化學(xué)鍵能與反應(yīng)熱之間的關(guān)系。而雅集版教科書在此表征思路的基礎(chǔ)上，選取氫氣燃燒、氨氣分解反應(yīng)分別作為放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的具體例子進(jìn)行分析，并在章節(jié)最后以表格的形式對兩類實驗的相對能量變化、焓變圖等信息進(jìn)行對比，總結(jié)焓變與反應(yīng)熱量改變的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生更為全面地認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)現(xiàn)象。

2.雅集版教科書注重知識定律的重復(fù)運用和鞏固

以“蓋斯定律”知識內(nèi)容為例，兩版教科書均以“選擇不同的登山路線（登山起點與終點相對高度始終不變）”為例，對“蓋斯定律”的定義進(jìn)行表征，并呈現(xiàn)“碳與氧氣生成二氧化碳”的焓變循環(huán)圖，利用熱化學(xué)方程式計算無法直接測定的“碳與氧氣生成二氧化碳”的反應(yīng)焓變，以此完成“蓋斯定律”知識內(nèi)容的應(yīng)用表征。在此基礎(chǔ)上，雅集版教科書還結(jié)合前文知識設(shè)置“利用標(biāo)準(zhǔn)生成焓變計算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓變”“利用標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓變計算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓變”等小節(jié)內(nèi)容，在其中運用“蓋斯定律”繪制碳酸鈣分解反應(yīng)、乙醇生成反應(yīng)的焓變循環(huán)圖，并對相關(guān)反應(yīng)焓變進(jìn)行計算推斷，以此落實對“蓋斯定律”應(yīng)用的多次回溯表征，鞏固學(xué)生所建立的知識認(rèn)知模型。

六、結(jié)論與啟示

從“二維度四指標(biāo)”評價模型的定量統(tǒng)計結(jié)果來看，雅集版教科書中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識的基本廣度、基本深度數(shù)值均高于人教版教科書，即雅集版教科書相關(guān)知識的基本難度較大；而雅集版教科書相關(guān)知識的表征深度數(shù)值高出人教版教科書近四成，即雅集版教科書對相關(guān)知識難度的消解效果較優(yōu)。

從兩版教科書相關(guān)知識的Flow Map來看，雅集版教科書注重以較高水平的信息處理方式對知識進(jìn)行表征處理，并在課文中對知識定律進(jìn)行反復(fù)運用，以此消解抽象知識內(nèi)容的難度；而人教版教科書以螺旋式上升的方式進(jìn)行知識編排，能夠讓學(xué)生在必修階段掌握更多的基礎(chǔ)性化學(xué)知識，將深層次、抽象繁難的知識內(nèi)容留給選修化學(xué)學(xué)科的學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。后續(xù)內(nèi)地化學(xué)教科書的改革可在原有知識整合思路的基礎(chǔ)上，參考雅集版教科書的知識表征設(shè)計，增加圖文結(jié)合、表格對比梳理等化學(xué)知識表征形式，適當(dāng)提高基本定律知識在正文中復(fù)現(xiàn)應(yīng)用的次數(shù)，以提升內(nèi)地化學(xué)教科書的知識表征效果。

雖然雅集版教科書中的“化學(xué)反應(yīng)與能量”相關(guān)知識的基本難度較大，但合理的知識表征方式能較好地對知識難度進(jìn)行消解中和。而相關(guān)抽象知識的提早出現(xiàn)，能夠讓高中階段的學(xué)生提早接觸深層次化學(xué)學(xué)科知識，有利于中學(xué)化學(xué)教育與高等化學(xué)教育相銜接［8］。一線高中化學(xué)教師可參考雅集版教科書的知識表征設(shè)計，在選擇性必修模塊知識的教學(xué)中適當(dāng)拓展基本原理、基礎(chǔ)概念等抽象知識內(nèi)容，從而讓有意深入鉆研化學(xué)學(xué)科知識的學(xué)生能夠提前接觸化學(xué)學(xué)科深層次知識概念，加強(qiáng)中學(xué)化學(xué)與大學(xué)化學(xué)知識之間的過渡銜接，建立起知識聯(lián)系更為緊密的化學(xué)跨學(xué)段教學(xué)體系。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 香港課程發(fā)展議會與香港考試及評核局.科學(xué)教育學(xué)習(xí)領(lǐng)域化學(xué)課程與評估指引：中四至中六［M］.香港：香港課程發(fā)展議會與香港考試及評核局，2018.

［3］? 人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書 化學(xué) 必修第二冊［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［4］? 人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書 化學(xué) 選擇性必修2［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［5］? 鄭與周，周恩輝，紀(jì)思輝，等.香港中學(xué)文憑? ? 新現(xiàn)代化學(xué)? 3B［M］.香港：雅集出版社有限公司，2022.

［6］? 閆春更，周青，王婷婷.教科書難度評價的模型建立與方法改進(jìn)［J］.上海教育科研.2015（9）：42-45.

［7］? 陳燕.化學(xué)教科書學(xué)習(xí)難度評估工具的開發(fā)與應(yīng)用［D］.上海：華東師范大學(xué)，2013.

［8］? 展樹中.試論中學(xué)化學(xué)教育與高等化學(xué)教育的銜接［J］.化學(xué)教育.2012（8）：2-3，14.

（責(zé)任編輯 羅 艷）