初中化學(xué)教材探究性習(xí)題特征分析

2015-11-19 02:14:46汪青陳穎萍陳寅

化學(xué)教學(xué) 2015年10期

汪青+陳穎萍+陳寅

摘要：在界定探究性習(xí)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)分析，提煉出探究性習(xí)題的分析框架。依據(jù)框架分析了現(xiàn)行4版初中化學(xué)教材中的探究性習(xí)題并梳理出此類(lèi)習(xí)題的特征，以期獲得對(duì)初中化學(xué)教材探究性習(xí)題編制的啟示。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教材；探究性習(xí)題；特征分析

文章編號(hào)：1005–6629（2015）10–0080–05 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 研究緣起

化學(xué)習(xí)題是化學(xué)教材的重要組成部分，是化學(xué)教學(xué)過(guò)程中組織學(xué)生學(xué)習(xí)、進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)的一種重要形式[1]。在課程改革后提倡以科學(xué)探究的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，其中探究性習(xí)題由于能較好地考查學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的參與度、進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的一般方法以及對(duì)化學(xué)中各方面知識(shí)掌握的熟練程度，因此備受關(guān)注[2]。近年來(lái)，對(duì)于教材習(xí)題的研究受到諸多研究者的關(guān)注。然而，對(duì)于教材習(xí)題研究的視角大多集中在習(xí)題數(shù)量、類(lèi)型、欄目、難度以及習(xí)題與課程標(biāo)準(zhǔn)一致性的研究上。比如周媛[3]從習(xí)題容量的角度比較了20世紀(jì)80年代以來(lái)我國(guó)化學(xué)教材的習(xí)題數(shù)量、習(xí)題類(lèi)型以及習(xí)題欄目設(shè)置上的變化，總結(jié)了教材習(xí)題體系的構(gòu)成特征，理順我國(guó)化學(xué)教材變遷過(guò)程中教材習(xí)題體系變遷的脈絡(luò)。何穗[4]在其博士論文中，提出影響教材習(xí)題難度的六個(gè)因素，并采取教師問(wèn)卷的方式給各因素賦予權(quán)重，形成習(xí)題難度量化工具，并以“氧化還原反應(yīng)”部分的習(xí)題作為樣本進(jìn)行難度分析。李偉等[5]應(yīng)用韋伯開(kāi)發(fā)的一致性分析工具，從知識(shí)種類(lèi)、深度、廣度、分布一致性四個(gè)維度對(duì)教材習(xí)題與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性進(jìn)行了初步的探索。但目前的研究中尚缺乏針對(duì)教材中某一類(lèi)習(xí)題開(kāi)展深入的分析比較。正是基于上述背景，本文選擇國(guó)內(nèi)初中化學(xué)教材中探究性習(xí)題進(jìn)行分析比較，以期獲得對(duì)初中化學(xué)教材探究性習(xí)題編制的啟示。

2 研究方法

教材習(xí)題的內(nèi)涵和外延十分豐富。在本文中，所謂教材習(xí)題是指編排在每節(jié)和每章后引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)和鞏固新知識(shí)的習(xí)題。所謂探究性習(xí)題，是指通過(guò)閱讀、理解、分析習(xí)題所提供的信息或解題材料，結(jié)合化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，模擬科學(xué)研究方法，提出猜想與假設(shè)，設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和推理進(jìn)而得出結(jié)論的一種題型[6]。

例如，某版本初中教材的習(xí)題：某班學(xué)生在野炊時(shí)用石灰石堆成簡(jiǎn)易灶臺(tái)做飯。野炊后有同學(xué)從灶臺(tái)敲下幾小塊石塊，打算帶回實(shí)驗(yàn)室研究石灰石在灼燒過(guò)程中是否有新的物質(zhì)生成。請(qǐng)你參與此項(xiàng)研究：（1）根據(jù)你的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)提出假設(shè)：_____。帶回的石塊中可能含有石灰石在灼燒中生成的物質(zhì)，支持這個(gè)假設(shè)的依據(jù)是（用化學(xué)方程式表示）；（2）請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)：_____

題目通過(guò)野炊的生活情境，讓學(xué)生結(jié)合化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)提出假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)。類(lèi)似于這類(lèi)題目都是比較典型的探究性習(xí)題。

2.1 探究性習(xí)題的數(shù)量和分布

從目前報(bào)道的文獻(xiàn)來(lái)看，對(duì)于教材習(xí)題的研究大都會(huì)從其容量角度進(jìn)行初步的分析，觀測(cè)習(xí)題數(shù)量和分布是否合理。本文受此啟發(fā)，選擇從教材中探究性習(xí)題的數(shù)量和分布對(duì)此類(lèi)習(xí)題作初步的研究。

2.2 探究性習(xí)題情境

建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)知識(shí)的動(dòng)態(tài)性，學(xué)生獲得的知識(shí)置于情境之中。在探究性習(xí)題中，與幾乎不涉及具體情境的習(xí)題相比，情境化的習(xí)題要求學(xué)生從具體情境中提取出解題條件，尋找有用信息，因而對(duì)學(xué)生的要求更高，難度更大。國(guó)際性學(xué)生評(píng)價(jià)項(xiàng)目PISA對(duì)科學(xué)情境分為個(gè)人家庭（個(gè)人的）、社區(qū)（公共的）、世界生活（全球的）與說(shuō)明科學(xué)知識(shí)是如何產(chǎn)生的及科學(xué)知識(shí)如何對(duì)與科學(xué)相關(guān)的社會(huì)起作用的（歷史相關(guān)性）等四個(gè)層次[7]。

從有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中，也有用習(xí)題“背景”來(lái)表述習(xí)題情境的。所謂“背景”是指習(xí)題的問(wèn)題情境。將背景分為無(wú)背景、與學(xué)生個(gè)人生活經(jīng)歷相關(guān)的背景（簡(jiǎn)稱(chēng)“個(gè)人生活”）、屬于職業(yè)或者公共常識(shí)的背景（簡(jiǎn)稱(chēng)“公共常識(shí)”）、尖端科技或跨學(xué)科背景[8]。還有研究者將習(xí)題情境分為無(wú)情境（直接考察知識(shí)與技能）、與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)背景，以工業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和科技成果轉(zhuǎn)化為背景三種[9]。

本文結(jié)合PISA對(duì)習(xí)題情境的劃分和相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，將探究性習(xí)題情境劃分為：

（1）純化學(xué)情境，指習(xí)題只涉及純粹的化學(xué)問(wèn)題表述。比如：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，從硝酸鉀和氯化鈉（少量）的混合物中分離出硝酸鉀。

（2）與生活相關(guān)情境，指涉及學(xué)生個(gè)人生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的情境表述。比如：用家庭常用物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明空氣存在、收集衣服面料初步鑒別纖維等。

（3）與社會(huì)相關(guān)情境，指涉及科技、工業(yè)生產(chǎn)流程、工業(yè)產(chǎn)品等社會(huì)生活相關(guān)的情境表述。比如：能源的儲(chǔ)存和綜合利用是世界各國(guó)科學(xué)家關(guān)注的重大課題。圖（圖略）是一種儲(chǔ)存太陽(yáng)能的方案，你能設(shè)計(jì)出其他方案將太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)嗎？

（4）與化學(xué)史相關(guān)情境，指涉及化學(xué)史實(shí)相關(guān)的表述。比如：為了探索物質(zhì)在化學(xué)變化前后的質(zhì)量關(guān)系，1673年，英國(guó)化學(xué)家波義耳做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，它將金屬汞放在密閉容器里煅燒，煅燒后立即打開(kāi)容器蓋進(jìn)行稱(chēng)量，得出的結(jié)論是固體物質(zhì)質(zhì)量增加了。該實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致波義耳與質(zhì)量守恒定律擦肩而過(guò)（問(wèn)題略）。

2.3 探究性習(xí)題考察的能力要素

不同的學(xué)者對(duì)科學(xué)探究活動(dòng)構(gòu)成要素有著不同的觀點(diǎn)。拜比等學(xué)者認(rèn)為科學(xué)探究大體上都要經(jīng)過(guò)這些活動(dòng)過(guò)程或階段：形成問(wèn)題，建立假設(shè)，制定研究方案，檢驗(yàn)假設(shè)，作結(jié)論[10]。唐力認(rèn)為化學(xué)探究式教學(xué)過(guò)程包含以下六個(gè)環(huán)節(jié)：提出問(wèn)題；搜集資料和事實(shí)；提出假設(shè)；假設(shè)檢驗(yàn)和推理；發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論；整合、遷移與應(yīng)用[11]。本文在文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，借鑒上海市《中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的科學(xué)探究能力二維矩陣[12]，提出科學(xué)探究能力要素包括提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、解釋問(wèn)題、表達(dá)交流，其具體內(nèi)涵見(jiàn)表1。

2.4 探究性習(xí)題特征分析框架

根據(jù)以上對(duì)探究性習(xí)題的分析以及對(duì)習(xí)題情境四個(gè)維度的劃分，對(duì)探究習(xí)題能力要素六個(gè)角度的劃分及內(nèi)涵表述，形成了如表2的教材探究性習(xí)題分析框架。依據(jù)分析框架，本文對(duì)探究性習(xí)題的數(shù)量和分布以及習(xí)題情境的歸屬問(wèn)題，及對(duì)習(xí)題所考察的能力要素等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3 初中化學(xué)教材中探究性習(xí)題特征分析

本研究選取國(guó)內(nèi)典型的初中化學(xué)教材作為研究對(duì)象，具體是：王晶主編的由人民教育出版社出版《義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)·九年級(jí)》（簡(jiǎn)稱(chēng)A）[13]、姚子鵬主編的由上海教育出版社出版《九年義務(wù)教育課本·化學(xué)·九年級(jí)（試用本）》（簡(jiǎn)稱(chēng)B）[14]、王祖浩主編的由上海教育出版社出版《義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)·九年級(jí)》（簡(jiǎn)稱(chēng)C）[15]、畢華林主編的由山東教育出版社出版《義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)·九年級(jí)》（簡(jiǎn)稱(chēng)D）[16] 4套教材，確定教材中59個(gè)習(xí)題為研究對(duì)象，并按照分析框架逐一分析。

3.1 探究性習(xí)題數(shù)量和分布

在化學(xué)教材習(xí)題系統(tǒng)中設(shè)計(jì)探究性習(xí)題已經(jīng)成為4版本教材共同的選擇。在對(duì)4版教材知識(shí)框架梳理的基礎(chǔ)上，按照“空氣/水”、“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”、“碳”、“燃料及其燃燒”、“溶液”、“酸堿鹽和化肥”、“金屬”、“有機(jī)物”、“化學(xué)與生活、環(huán)境、技術(shù)等其他”9個(gè)模塊對(duì)各版本教材探究性習(xí)題進(jìn)行了梳理統(tǒng)計(jì)。從4版教材探究性習(xí)題分布來(lái)看（見(jiàn)表3），習(xí)題覆蓋了8個(gè)模塊，4版本教材在“有機(jī)物”模塊均沒(méi)有設(shè)計(jì)探究性習(xí)題。

除了“有機(jī)物”內(nèi)容模塊沒(méi)有編制探究性習(xí)題外，其他內(nèi)容模塊都有所編制。“有機(jī)物”模塊沒(méi)有編排探究性習(xí)題，可能與初中課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)有機(jī)物內(nèi)容要求有關(guān)。數(shù)量較多的是“空氣/水”、“金屬”、“酸堿鹽和化肥”、“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”內(nèi)容模塊，C版和D版教材中探究性習(xí)題相對(duì)來(lái)說(shuō)較多。但就教材習(xí)題的總量而言，在教材習(xí)題中探究性習(xí)題所占的比重并不大。

3.2 習(xí)題情境

依次對(duì)4版本教材中探究性習(xí)題的情境按照純化學(xué)情境、與生活相關(guān)情境、與社會(huì)相關(guān)情境與化學(xué)史相關(guān)情境進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表4。

探究性習(xí)題情境的數(shù)量大小關(guān)系依次是純化學(xué)情境、與生活相關(guān)情境、與社會(huì)相關(guān)情境、與化學(xué)史相關(guān)情境。情境素材豐富，種類(lèi)多樣，但與化學(xué)史相關(guān)情境較少，這與化學(xué)史實(shí)不易創(chuàng)設(shè)探究性習(xí)題情境有關(guān)。比重最大的是純化學(xué)情境，與生活、社會(huì)相關(guān)的情境比重并不大，即習(xí)題與科學(xué)-技術(shù)-社會(huì)-環(huán)境（STSE）相聯(lián)系的情境體現(xiàn)得并不是很明顯。

3.3 能力要素

對(duì)4版本化學(xué)教材探究性習(xí)題中科學(xué)探究能力組成要素考查的統(tǒng)計(jì)如表5所示。

對(duì)涉及六個(gè)能力要素的習(xí)題數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以看到，教材中探究性習(xí)題注重考查學(xué)生制定計(jì)劃、搜集證據(jù)和解釋問(wèn)題的能力。尤其是搜集證據(jù)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生提取信息，處理數(shù)據(jù)的能力要求。如：C版教材“通過(guò)對(duì)表格數(shù)據(jù)的處理繪制溶液溫度與加入鹽酸體積之間的關(guān)系曲線”、D版教材“從原子相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，提取信息”。從面積圖（圖1）可知僅有C版教材的探究性習(xí)題會(huì)考查到提出問(wèn)題和作出假設(shè)的能力。總體而言，“提出問(wèn)題”、“作出假設(shè)”、“表達(dá)交流”能力要素所占比重偏少。

通過(guò)對(duì)習(xí)題科學(xué)探究能力要素的梳理，不難從教材探究性習(xí)題探究程度作進(jìn)一步研究。從教材探究性習(xí)題探究程度來(lái)看，教材探究性習(xí)題可分局部探究和完整探究。局部探究是指包含部分探究要素的探究性習(xí)題，完整探究是指包含全部探究要素的探究性習(xí)題。其分布見(jiàn)表6。

可見(jiàn)，4版教材中，局部探究都作為探究性習(xí)題的主要形式。例如，A版教材“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明汽水中含有CO2”、B版教材“測(cè)定碳酸飲料中二氧化碳含量”，都是通過(guò)初中學(xué)生很熟悉的“汽水”創(chuàng)設(shè)情境，考查學(xué)生制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、解釋問(wèn)題的能力；C版教材“設(shè)計(jì)方案提純海水曬鹽中含有泥沙的食鹽”、D版教材“設(shè)計(jì)方案提取苦鹵中含有不溶性雜質(zhì)的氯化鉀”。過(guò)濾是中學(xué)化學(xué)要求學(xué)生掌握的重要操作，再結(jié)合生活生產(chǎn)的實(shí)際情境，充分體現(xiàn)了學(xué)有所用，并考查學(xué)生制定計(jì)劃的能力。而完整探究主要集中在C版。如C版教材“研究鋁片性質(zhì)”為情境，考查學(xué)生作出假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、解釋問(wèn)題、交流討論的能力。C版教材“野炊后灶臺(tái)上敲下的石塊帶回實(shí)驗(yàn)室，研究石灰石在灼燒過(guò)程中是否有新物質(zhì)生成”，要求學(xué)生用習(xí)題提供的情境、圖表進(jìn)行探究，考查學(xué)生提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、解釋問(wèn)題以及表達(dá)交流能力。

4 結(jié)論和啟示

4.1 研究結(jié)論

本研究在界定探究性習(xí)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)分析提煉出教材中探究性習(xí)題分析框架，依據(jù)框架分析了現(xiàn)行4版初中化學(xué)教材中探究性習(xí)題，不僅檢驗(yàn)了該框架的適用性，也發(fā)現(xiàn)了化學(xué)教材中探究性習(xí)題的一些特征。（1）探究性習(xí)題在教材中的分布廣泛，但數(shù)量不多。（2）4版教材在探究性習(xí)題設(shè)計(jì)過(guò)程中都提供與問(wèn)題相關(guān)的各種情境，包括日常生活中生動(dòng)有趣的自然現(xiàn)象、運(yùn)用化學(xué)史料，注重情境與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的聯(lián)系等；習(xí)題情境更加側(cè)重于純化學(xué)情境，與化學(xué)史相關(guān)的情境較少。（3）探究性習(xí)題注重考查學(xué)生制定計(jì)劃、搜集證據(jù)和解釋問(wèn)題的能力。尤其是搜集證據(jù)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生提取信息、處理數(shù)據(jù)的能力要求，對(duì)于提出問(wèn)題及作出假設(shè)方面的考查只有在C版教材中有所呈現(xiàn)，對(duì)于表達(dá)交流的能力考查也較少。（4）4版教材中，都將局部探究作為探究性習(xí)題的主要形式，而完整探究的探究性習(xí)題很少。

4.2 研究啟示

學(xué)習(xí)方式是指學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)過(guò)程中基本的行為和認(rèn)知取向[17]。新課程改革以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式為突破口，倡導(dǎo)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。這就要求教科書(shū)的習(xí)題設(shè)計(jì)，尤其是探究性習(xí)題設(shè)計(jì)能夠?yàn)閷W(xué)生提供主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、積極實(shí)踐的機(jī)會(huì)，為學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變提供有力的條件。通過(guò)本次研究對(duì)教材中探究性習(xí)題編制有以下啟示。（1）適當(dāng)增加一些探究性習(xí)題，尤其是現(xiàn)行教材內(nèi)容模塊中編排探究性習(xí)題數(shù)量不多的內(nèi)容，比如“碳”、“燃料及其燃燒”。（2）保持習(xí)題情境多樣化，同時(shí)在教科書(shū)的習(xí)題設(shè)計(jì)中創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境時(shí)增加與生活相關(guān)情境、與社會(huì)相關(guān)情境、與化學(xué)史相關(guān)情境。現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)情境有著密切的聯(lián)系。創(chuàng)設(shè)一個(gè)有利于學(xué)習(xí)者進(jìn)行探究、知識(shí)建構(gòu)的“學(xué)習(xí)情境”是現(xiàn)代教學(xué)過(guò)程的基本要求[18]。（3）教材中科學(xué)探究能力是一種綜合能力，提出問(wèn)題、作出假設(shè)、表達(dá)交流的能力作為科學(xué)探究能力的一部分同樣十分重要。當(dāng)前的教育實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生就是不善于提出問(wèn)題，其實(shí)“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更加重要”。因此，在設(shè)計(jì)探究性習(xí)題時(shí)也要兼顧到提出問(wèn)題、作出假設(shè)能力的培養(yǎng)與考查，可以適當(dāng)增加一些考查“提出問(wèn)題”、“作出假設(shè)”能力的探究性習(xí)題，讓學(xué)生基于對(duì)情境的分析提出問(wèn)題、作出假設(shè)，最后表達(dá)交流，實(shí)現(xiàn)局部探究與整體探究的有機(jī)結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊承印.中學(xué)化學(xué)教材研究與教學(xué)設(shè)計(jì)[M].西安：陜西師范大學(xué)出版社，2013.

[2][6]曾兵芳.新課程高考化學(xué)探究性試題的特點(diǎn)與啟示[J].教育測(cè)量與評(píng)價(jià)，2014，（7）：53～57.

[3]周媛.我國(guó)高中化學(xué)教材作業(yè)體系旳構(gòu)成特征及其新教材作業(yè)容量的比較研究[D].成都：四川師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[4][8]何穗.上海、加州兩地化學(xué)課程內(nèi)容的微觀比較[D].上海：華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文，2009.

[5]張世勇，葉麗萍.中美高中化學(xué)教科書(shū)習(xí)題比較研究[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版，2014，（1）：42～45.

[7]王晞，黃慧娟，許明. PISA：科學(xué)素養(yǎng)的界定與測(cè)評(píng)[J].上海教育科研，2004，（4）：49～52.

[9]陳燕，王祖浩.高考實(shí)驗(yàn)題“絕對(duì)難度”評(píng)估工具的研究[J].全球教育展望，2013，（2）：45～53.

[10]靳玉樂(lè).探究教學(xué)論[M].重慶：西南師范大學(xué)出版社，2001.

[11]唐力.化學(xué)探究式教學(xué)過(guò)程構(gòu)建性特征的研究[J].課程·教材·教法，2002，（3）：54.

[12]上海市教育委員會(huì).上海市中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].上海：上海教育出版社（尚未出版）.

[13]姚子鵬等.九年義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)·九年級(jí)（試用本）[M].上海：上海教育出版社，2011.