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澳大利亚化学教科书与课程标准一致性研究及启示*

更新时间:2009-03-28

一、引言

课程标准和教科书作为课程的核心文本,是落实教育改革理念的基本载体,又是开展教育教学实践的重要依据。作为课程研究领域的重要课题,课程标准和教科书的一致性研究不仅有助于发现教科书编写中存在的问题和不足,更能够从文本分析的视角揭示课程开发与实施的成效,丰富人们对课程理论与实践规律的认识。

柳秀峰[1]等人采用SEC一致性研究方法对江苏、纽约和新加坡三个教育体系中有关物理内容标准和标准化测验一致性进行研究。Feral Ogan-Bekiroglu[2]制定了一个教材评价量表来判断现行的土耳其高中物理教科书是否符合教学。这个量表评价了教科书的物理性质、教科书内容、语言和解释、活动、教学指导、组织和插图这七个部分,每个部分由许多小标题组成,并有相应的评分规则。陆葆谦和王祖浩[3]借鉴SEC分析模式,探查了上海化学课程标准、教科书、课堂教学以及课堂评价之间的一致性程度,分别从知识广度、学习要求、知识延展三个维度对课程标准和教科书的一致性进行分析。刘晓萃和王磊[4]选取SEC一致性分析工具,将《普通高中化学课程标准(实验)》和现行三种版本教材高中化学必修模块《化学1》《化学2》中节后习题和章后习题进行一致性分析,反映了教科书习题的编写过程中存在的问题。

本研究在国内外已有研究的基础上,拟将澳大利亚维多利亚州《化学课程标准》(Chemistry Victorian Certificate of Education Study Design),简称“课标”及其化学教科书《Chemistry 1》作为研究对象,从知识主题和认知水平两个维度整体分析其一致性及其反映的教育改革经验和问题,以期对我国新课程改革提供借鉴和参考。

二、研究对象与方法

1.研究对象

“教科书”有广义和狭义之分。广义概念即所有在教学中起媒介作用的书本。狭义概念特指学校教学用书。本文所要研究的“教科书”为狭义概念。课程标准在《教育大辞典》中的解释为:对某一学段课程的结构及水平进行规定的纲领性的文件。维多利亚州的化学课程标准[5]由引言、评价、课程内容、术语表、教师指南五个部分组成。课程内容分为四个单元课程,第一二单元知识水平较低,三四单元知识水平较高。课程内容中对化学核心知识点进行了细致的描述,有利于教科书编写时制式的选择。评价包括关键知识技能、单元知识技能。

2.研究工具:SEC一致性分析

2001年,安德鲁·波特(A.Porter)和约翰·史密森以实施课程的调查(Survey of Enacted Curriculum)数据为基础,采用了韦伯一致性分析中的知识广度一致性和知识深度一致性两个维度,开发出了SEC一致性分析工具,用于课堂教学、学业评价、教材与课程标准的一致性比较。进行一致性分析时,首先确定某一语言描述内容主题和学习期望,其次描述内容主题与学习期望在教学实施中的表现水平[6]。SEC一致性分析工具使得一致性研究的适用范围更加广泛,可用于课程标准、教材、教学、评价等教学要素之间的一致性分析,学业水平测试与课程标准的一致性分析,也可用于进行不同国家或者不同的教育体系下的一致性的比较。同时,与其它的一致性分析手段相比,SEC利用复杂工具计算所获得的临界水平不仅增加了研究的科学性,也使得对于不同样本之间匹配程度的整体性判断成为可能。SEC一致性分析工具涉及两个分析维度:知识广度、知识深度。将其运用于教科书与“课标”的一致性分析过程中,首先建立起“知识主题×认知水平”的二维矩阵,然后将“课标”和教科书中的学习目标分别编码到“知识主题×认知水平”的二维矩阵中,得到两个关于“课标”和教科书的二维矩阵,对两个矩阵进行标准化处理,利用波特一致性公式计算得到波特一致性系数P。波特一致性系数P的定义为:

(1)从知识主题的维度来分析。“课标”主要强调了水主题,其次是周期表、材料;比重最少的是大气,所占比例大约在0~0.05。在水这一主题,课标从水是生命之源谈起,从水的结构、化学键、性质和用途四个方面强调了水的特性,涉及水溶液中电解质和非电解质的性质、酸碱理论、质量守恒、化学计算、氧化还原反应,最后又过渡到绿色化学。“水”主题下包含了大量的化学基本理论和化学与生活知识,而在“大气”主题,“课标”仅简要涉及包含人类活动产生的温室气体对大气层的影响和大气中的有毒物质。教科书《Chemistry 1》主要强调水和材料两个主题,其次是周期表,比重最少的是大气。水和材料这两个主题在整个教材内容体系占有较大比重,在化学教科书《Chem⁃istry 1》中,共有十八章节的内容,水和材料两个主题占了十一章,是全部内容的61%。

 

三、研究过程

1.确定知识主题

要想达到95%水平的统计学上的显著性,要满足的条件是P≥P(临界值)。计算得一致性系数的临界值P(临界值)=0.7883。因为0.821>0.7883,所以澳大利亚维多利亚教科书《Chemistry 1》的学习目标与“课标”之间具有显著一致性。为了使“课标”与教科书的学习目标在知识主题和认知水平两个维度的比较更为直观清晰,本研究将数据转化为曲面图和柱形图的形式进行分析。

 

表1 维多利亚州化学《Chemistry 1》课程知识主题

  

一级主题100周期表200材料300水400大气二级主题101元素周期表;102原子理论;103物质的量;104质谱;190其他201化学键;201烃的命名;203同分异构体;204聚合物;205表面和小颗粒;290其他301水的重要性;302酸与碱;303氧化还原反应;304绿色化学;390其他401气体的重要性;402温室效应;403分子运动理论;404气体定律;490其他

2.确定认知水平

(3)知识主题与认知水平的关系分析。从曲面图可知,在知识主题维度上,“课标”和教科书比重较大的都在“水”这一主题上,最少的都是“大气”,但教科书在周期表和材料这两个主题的知识内容远超课标的要求。以材料主题为例,教科书从晶体结构、化合物性质和应用等不同方面对离子键、金属键和共价键加以描述。其原因之一是“课标”在这两个主题的认知水平要求比较高,如在周期表中要求学生“根据元素周期表和电子结构推测元素周期律”,在材料这个主题则要求学生“根据材料的结构探究其性质和应用”。为了达到课标的这一认知水平要求,教科书在具体知识主题内容的选择中增加了较多的相关学科知识点以设计较为全面而系统的整体认知活动。

 

表2 相关认知水平的层次和内涵

  

等级分析认知水平记忆探究B C D E F理解应用内涵背诵基本科学事实;回忆科学术语及定义;回忆科学公式观察;收集和记录数据;使用合适的工具、测量、计算;按照实验步骤进行实验;提出问题,进行假设;测试不同变量的影响解释概念;观察和理解教师的示范过程;解释科学探究的方法和步骤;用图和表来组织和呈现数据分类和比较数据;分析数据,辨认形式;发现问题,提出假设;从数据中归纳和演绎推理;得出结论使用和整合科学概念;应用和改编科学信息到真实情景中;脱离科学情景去应用数据;建立或修改理论;计划和设计实验;将科学概念应用到其他领域

3.编码

分别统计出课标与教材各知识主题内容的认知水平,统计结果如表3、表4所示。

依据当地的气候环境条件以及小麦种植制度,选择抗病能力良好的品种,避免过早播种、控制播种量,科学施肥。小麦返青后及时灌溉返青水,禁止漫灌,做好田间杂草防治工作。并于每年二月下旬至三月期间,在上午有露水时每亩使用烯唑醇可湿性粉剂50g,对水40千克喷雾,病情平生田块间隔10天后重复用药一次。

 

表3 维多利亚州化学课标各主题内容的认知水平统计结果

  

C(探究)E(分析)F(应用)周期表材料水大气小计B(记忆)10 6 11 3 30 6 7 1 7 9 3 9 D(理解)12 15 17 6 50 5 2 4 2 1 3 1 2 2 0 5小计34 32 51 20 137

 

表4 维多利亚州教科书《Chemistry 1》各主题内容的认知水平统计结果

  

C(探究)E(分析)F(应用)周期表材料水大气小计B(记忆)14 18 10 7 49 4 6 8 4 2 2 D(理解)15 16 17 6 54 3 1 6 3 1 3 1 1 3 0 5小计37 42 44 20 143

四、数据处理及分析

1.SEC一致性分析

在计算一致性指标之前,首先需要计算一致性指标的临界值,如果波特一致性系数值大于此临界值,则说明两个矩阵具有统计学意义上显著的一致性。为此,本研究采用美国学者Gavin的思路,利用MATLAB软件里的unidrnd函数,将137个具体内容标准随机赋值到一个4×5的矩阵中,将143个教科书《Chemistry 1》的学习目标的条目随机赋值到另一个4×5的矩阵中。对两个矩阵标准化处理,然后利用波特一致性公式计算出一个P值,利用MATLAB软件里的unidrnd函数,重复20000次该过程,得到20000个P值。对P值进行图像处理,得到一个关于P值的正态分布图,如图1所示。

  

图1 P值的正态分布图

得出均值和标准差,计算得到95%水平下的显著性参考值,如表5所示。

第二,“生活作文”引导学生发现自身现实生活的价值。什么价值,仅凭老师的灌输是无法让学生理解透彻的,重在让学生自己去引申,去深入理解。学生不断用自己的语言去记录生活,就是“生活作文”以“真”为起始的重要体现,如果描述的每个人物都是立体的、微笑的、和蔼的,自然说明在其生活中就是一个善于发现的学生,在写作中达到“真”“善”“美”是很自然的事情。同时学生的生活会变得更有价值。

 

表5 教科书《Chemistry 1》学习目标与“课标”的一致性系数及参考值

  

Porter系数0.821 0.05水平参考值0.7883均值0.6709标准差0.0599

维多利亚州化学《Chemistry 1》课程结构包括化学基本理念与环境化学两个单元。结合维多利亚州化学课程内容特点,参照SEC官网对知识内容框架的编制方法,将《Chemistry 1》分为周期表、材料、水和大气四个一级主题,每个一级主题下又包含若干二级主题(见表1)。

2.数据图分析

(2)从认知水平维度来分析。“课标”对化学认知水平的要求主要集中在D理解和C探究层次,其次是B记忆和E分析层次,要求最少的是F应用层次。在D理解和C探究层次,“课标”在周期表这一主题要求学生根据元素周期表探究元素周期律的变化趋势,对材料主题的要求是学生应该理解和探究材料的性能,水主题要求学生理解和探究水的特性和水溶液中的反应,几乎每个主题都对理解和探究这两个认知水平做了规定。教科书《Chemistry 1》对化学认知水平的要求主要集中在D理解层次,其次是B记忆层次,所占比例最少的也是在F应用层次。在D理解层次,教科书相关内容包括在讲解离子化合物中离子键的形成时,分别列举了氯化钠、氟化钠、氧化镁,氧化钠和氧化铝,利用这些大量的事实引导学生理解离子化合物的形成过程。

  

图2 维多利亚州课标的重点分布

  

图3 教科书《Chemistry 1》的重点分布

  

图4 课标和教科书《Chemistry 1》知识分布

  

图5 课标和教科书《Chemistry 1》认知水平分布

每天最少5升液体饲料,最多6升/天;开食料对瘤胃上皮的发育有重要作用,喂6升奶比喂8升奶能促使犊牛多采食1磅/天的开食料。

图2表示维多利亚州课标的重点分布曲面图,图3表示维多利亚州教科书《Chemistry 1》的重点分布曲面图。课标与化学教科书《Chemistry 1》的知识主题所占的比率柱形图如图4所示。课标与化学教科书《Chem⁃istry 1》的认知水平所占的比率柱形图如图5所示。

依据修订后的布卢姆教育分类目标学,安德鲁·波特等人将认知水平分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层次,应用于SEC一致性分析工具中。本研究根据维多利亚“课标”对认知性学习目标的分类方式和SEC官网关于科学的认知水平的分类标准,将认知水平分为5个等级,分别为记忆、探究、理解、分析、应用,其内涵如表2所示。

(4)质性分析。维多利亚的“课标”和教科书《Chemistry 1》在知识主题维度的整体一致性较强,但教科书在认知水平维度要求总体上低于课标。以周期表主题为例,在课标中,首先强调了探究和理解两个认知水平,如课标要求学生应该认识元素周期表和原子理论的历史性联系,探究元素周期表的周期性变化规律,用原子结构示意图描述元素的外层电子排布,并探究元素的电子排布与成键方式之间的联系;其次课标强调给学生介绍一些化学的基本概念,如化学物质的经验式、分子式和摩尔概念,通过具体的实验加深对元素周期表和元素周期律的理解,设置这些内容旨在培养学生的记忆和分析能力。在教科书中,周期表这个主题被分成三部分:原子理论、元素周期表和基本概念。在原子理论部分,按照时间的顺序讲了原子理论的发展,用点石成金的故事,引出了早期化学理论和原子理论,这些内容都是以记忆为主;在元素周期表部分以门捷列夫发现的第一张元素周期表为例,讲了惰性气体,放射性元素、人工合成元素和过渡元素。接下来讲述了现代元素周期表和周期律,这部分内容以记忆和探究为主;第三部分基本概念主要讲了原子质量、相对原子质量、摩尔、经验式和分子式,这些内容都是以记忆和分析为主。

⑰⑳㊶㊷田川、林平芳编:《寻找英雄 抗日战 争之民间调查》,广西师范大学出版社2006年版,第244~248、249~250、247、263 页。

五、研究启示

(1)教科书内容的生成中,知识主题维度与认知水平维度之间既相互联系也互相制约。具体来看,知识点的选择能够在一定程度上决定认知水平的高低,如选择知识点较为抽象和高级必然要求相关认知水平的升高;认知水平的要求也能够在一定程度上决定知识点选择,比如,要实现对某个主题或问题的较高水平的理解,往往需要引入较多甚至是“额外”的相关知识以构建较为完整、系统且有意义的认知活动。

(2)教科书编写的困难之一是遵照课程标准基本要求的同时,在具体内容设计层面合理把握知识主题内容选择与相应认知水平确立之间的平衡性。这要求教科书编写者准确把握课程标准的思想内核,充分理解其内容要求中的“限制原则”和“弹性空间”,其操作手段将立足于调整相关主题内容组织和知识表征的具体方式。

在科学史上,一些科学工作者因诚信而导致了重大的科学发现。他们诚实地报告自己的实验结果,这些结果有的看似微不足道,有的出人意料、使人失望,有的则令人厌烦,然而,恰恰是这些实验结果为科学实现重大的突破提供了契机。

参考文献

[1] Xiufeng Liu,Baohui Zhang,Ling L.Liang,Gavin Ful⁃mer,Beaumie Kim,Haiquan Yuan.Alignment between the physics content standard and the standardized test:A comparison among the United States New York State,Singapore,and China-Jiangsu[J].Science Education,2009(93):777-797

[2] S.Kesidou,&J.E.Roseman.How well do Middle School Science ProgramsMeasure up?Findingsfrom Project 2016′s Curriculum Review[J].Journal of Research in Science Teaching,2002(39):522-549

[3] 陆葆谦,王祖浩.化学课程实施的“一致性”分析——基于课程标准的教材、教学及评价研究[M].上海:上海科学技术出版社,2010:14

[4] 刘晓萃,王磊.高中化学教材习题与课程标准一致性的研究[J].基础教育课程,2013(11):56-61

[5] 周青,张惠.澳大利亚维多利亚州高中化学新课程标准评介[J].化学教育,2010(11):9-12

[6] 郭敏.教科书习题与课程标准一致性的比较研究[D].曲阜:曲阜师范大学,2014

 
李维新,闫春更,杨艳丽,周青
《化学教与学》 2018年第05期
《化学教与学》2018年第05期文献

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