中美初中科學(xué)課程深層組織量化研究

陸雪聞+馬敏娜+楊榮榛

摘要：運(yùn)用課程深層組織量化工具對(duì)中美初中科學(xué)課程組織進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)中美初中科學(xué)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(xué)課程均以壓縮型和標(biāo)準(zhǔn)型螺旋式上升編排為主，但不同知識(shí)點(diǎn)在兩國(guó)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(xué)課程；課程組織；課程要素；量化研究；中美比較

文章編號(hào)：1005 - 6629（2017）8 - 0015 - 06

中圖分類號(hào)：C633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1研究背景

美國(guó)課程專家認(rèn)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(qiáng)調(diào)編排方式，水平組織強(qiáng)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(xué)科基本結(jié)構(gòu)置于課程中心地位，隨著年級(jí)的提升，使學(xué)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(xué)生因課程要素組織“跨度”過(guò)大而造成學(xué)習(xí)困難。美國(guó)學(xué)者對(duì)高三無(wú)顯著性差異的兩個(gè)班學(xué)生采用普通課程和整合課程進(jìn)行教學(xué)。普通課程即將幾何和代數(shù)課程分開(kāi)教學(xué)；整合課程即將幾何和代數(shù)按照一定的組織順序進(jìn)行整合之后進(jìn)行教學(xué)。一年之后對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)高三學(xué)生學(xué)習(xí)整合課程之后的成績(jī)明顯高于普通課程，即有效地對(duì)課程進(jìn)行整合有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)。同時(shí)筆者對(duì)二十名浙江某初中科學(xué)教師和學(xué)生關(guān)于科學(xué)學(xué)習(xí)難度、教學(xué)難度和教師教學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)難度。

美國(guó)作為發(fā)達(dá)國(guó)家，其教育方面的研究成果值得我國(guó)借鑒。之所以對(duì)中美初中科學(xué)課程深層組織進(jìn)行對(duì)比研究，主要是中美初中科學(xué)課程內(nèi)容相似，而編排方式不同，對(duì)于課程內(nèi)容相同而因組織方式不同，造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難的內(nèi)容進(jìn)行中美教材對(duì)比研究，為教材內(nèi)容的重新編排提供借鑒或教師對(duì)教材的處理提供理論依據(jù)。對(duì)比研究中美初中科學(xué)課程深層組織，旨在降低學(xué)生因課程深層組織不當(dāng)而造成的困難，同時(shí)對(duì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)難度的課程要素重新合理地組織，為教師對(duì)教材的處理方式提供參考。

2研究工具設(shè)計(jì)

2.1編排方式量化工具

楊智和塔布庫(kù)等人認(rèn)為具體的課程要素在編排過(guò)程中均涉及五大要素。崔英梅對(duì)五大要素進(jìn)行量化，量化方法具體如下：設(shè)一個(gè)知識(shí)團(tuán)（G），有n個(gè)知識(shí)子團(tuán)（s）。

頻度（ Frequency）：指某一知識(shí)塊中所有知識(shí)子塊在課程前進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的總次數(shù)。用字母F表示，用知識(shí)子團(tuán)數(shù)量（S）量化，描述G的課程前進(jìn)次數(shù)。

起點(diǎn)（Origin）：指某一個(gè)知識(shí)塊的第1個(gè)知識(shí)子塊出現(xiàn)的時(shí)間。用字母0表示，用某一知識(shí)團(tuán)的第一個(gè)知識(shí)子團(tuán)的坐標(biāo)量化SE₁（XE₁，YE₁），描述G的開(kāi)始。

終點(diǎn)（End）：指某一個(gè)知識(shí)塊最后1個(gè)知識(shí)子塊出現(xiàn)的時(shí)間。用字母E表示，用某一知識(shí)團(tuán)的最后一個(gè)知識(shí)子團(tuán)的坐標(biāo)量化SE_n（XE_n，YE_n），描述G的結(jié)束。

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

坡度（Slope）：坡度分為知識(shí)塊坡度和知識(shí)子塊坡度。知識(shí)塊坡度是指從起點(diǎn)到終點(diǎn)的學(xué)年變化量與課程前進(jìn)量的比（某一知識(shí)塊中第一個(gè)知識(shí)子塊與最后一個(gè)知識(shí)子塊的斜率）；知識(shí)子塊坡度是指相鄰兩個(gè)知識(shí)子塊學(xué)年變化量與課程前進(jìn)量的比。用（YE_n-YE_l）/（XE_n-XE_l）斜率來(lái)刻畫(huà)，當(dāng)XE_n=XE_l時(shí)表示只有一個(gè)知識(shí)子團(tuán)，不涉及課程前進(jìn)的問(wèn)題，知識(shí)團(tuán)坡度用字母K表示，用經(jīng)過(guò)起點(diǎn)與終點(diǎn)的直線的斜率量化，刻畫(huà)從起點(diǎn)到終點(diǎn)的學(xué)年變化量與課程前進(jìn)量的比。知識(shí)子團(tuán)坡度用字母KE_s表示，用經(jīng)過(guò)相鄰兩個(gè)知識(shí)子團(tuán)的直線的斜率量化，刻畫(huà)相鄰兩個(gè)知識(shí)子團(tuán)的學(xué)年變化量與課程前進(jìn)量的比。

崔英梅在量化課程前進(jìn)過(guò)程中五大要素的基礎(chǔ)上，總結(jié)了課程前進(jìn)過(guò)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)是F=n（n>1），O

直線式上升編排的特點(diǎn)是：F=n（n>1），R=1，G坡度K=O，S坡度相同，KE_s=0，表示學(xué)年變化量為0，說(shuō)明知識(shí)團(tuán)的不同知識(shí)子團(tuán)在同一學(xué)年內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)。

單點(diǎn)式編排，其主要特點(diǎn)是：F=l，O=E，R=l，G坡度K=φ（不形成坡度），僅有一個(gè)知識(shí)子團(tuán)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(shí)塊。

（2）確定課程編排方式量化工具的層級(jí)結(jié)構(gòu)。

（3）量化課程前進(jìn)過(guò)程中的五大要素。根據(jù)知識(shí)塊和知識(shí)子塊劃分結(jié)果，整理中美兩國(guó)教材中的知識(shí)塊和知識(shí)子塊，根據(jù)量化方法分別量化知識(shí)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(duì)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(jī)整體，使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)產(chǎn)生最大限度的累積效應(yīng)。本研究用課程整合率和課程整合廣度為指標(biāo)來(lái)表征課程整合程度。課程整合率是以知識(shí)點(diǎn)為中心，整合知識(shí)點(diǎn)所占比重為指標(biāo)。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(shí)塊中實(shí)現(xiàn)內(nèi)部整合知識(shí)點(diǎn)所占比重，用（IE_d）表示；外部整合率是指實(shí)現(xiàn)外部整合知識(shí)點(diǎn)所占比重，用（EE_d）表示。具體量化方法如下：

假設(shè)一個(gè)知識(shí)塊總共用n個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其中m個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)科內(nèi)部整合，b個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)科外部整合，那么學(xué)科內(nèi)部整合率IE_d=（m/n）×100%，學(xué)科外部整合率EE_d=（b/n） xl00%。

課程整合廣度是指知識(shí)塊整合的范圍領(lǐng)域，課程整合廣度越大，說(shuō)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(xué)科內(nèi)部整合廣度和學(xué)科外部整合廣度。學(xué)科內(nèi)部整合廣度表示一個(gè)知識(shí)塊與學(xué)科內(nèi)部知識(shí)塊建立聯(lián)系的范圍，用整合知識(shí)點(diǎn)數(shù)量量化，學(xué)科內(nèi)部整合廣度用符號(hào)（IE_g）表示；學(xué)科外部整合廣度是指由知識(shí)點(diǎn)與其他學(xué)科建立聯(lián)系的范圍，用形成學(xué)科外部整合的數(shù)量來(lái)量化，學(xué)科外部整合廣度用符號(hào)（EE_g）表示。具體量化方法如下：

假設(shè)某一個(gè)具體的知識(shí)塊，與內(nèi)部知識(shí)塊整合數(shù)量為m，整合學(xué)科的數(shù)量為n，那么該知識(shí)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(guó)初中科學(xué)教材的啟發(fā)，并結(jié)合已有研究和科學(xué)教材特點(diǎn)，將學(xué)科課程外部整合領(lǐng)域分為物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)知識(shí)、技術(shù)與設(shè)計(jì)、健康學(xué)科、醫(yī)療、化學(xué)史、生命學(xué)科和生活與生產(chǎn)九大學(xué)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(shí)點(diǎn)。課程整合率和課程整合廣度是以知識(shí)點(diǎn)為中心，整理所有知識(shí)塊包含的知識(shí)點(diǎn)。

（2）以知識(shí)塊為中心，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的概念整理、總結(jié)知識(shí)塊所包含的所有知識(shí)點(diǎn)，并分析每一知識(shí)點(diǎn)內(nèi)、外整合情況，再根據(jù)內(nèi)外整合情況分別統(tǒng)計(jì)內(nèi)、外整合知識(shí)點(diǎn)數(shù)量。

（3）分析知識(shí)塊中所包含知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)間整合的數(shù)量和知識(shí)點(diǎn)與其他學(xué)科整合的學(xué)科數(shù)量。

（4）計(jì)算課程整合的量化指標(biāo)：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(guò)程

3.1研究對(duì)象與專家選擇

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

本研究選擇的教材為華東師范大學(xué)出版社出版的義務(wù)教育科學(xué)教科書(shū)和浙江教育出版社翻譯的美國(guó)《科學(xué)探索者》為研究對(duì)象；選取五位浙江省初中科學(xué)專家型教師為分析專家。

3.2專家分析過(guò)程

專家根據(jù)《中學(xué)百科全書(shū)·化學(xué)卷》目錄將中美初中科學(xué)教材中的知識(shí)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(wú)機(jī)化合物、溶液、有機(jī)化合物

化學(xué)反應(yīng)規(guī)律：化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)平衡、電離理論

《中學(xué)百科全書(shū)·化學(xué)卷》中知識(shí)塊均包含一定數(shù)量的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)照初中科學(xué)教材和《中學(xué)百科全書(shū)·化學(xué)卷》中知識(shí)塊所包含知識(shí)點(diǎn)歸納、總結(jié)初中所包含知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于教材中包含而《中學(xué)百科全書(shū)·化學(xué)卷》中不包含知識(shí)點(diǎn)，五位專家型初中科學(xué)教師根據(jù)自己經(jīng)驗(yàn)歸納、總結(jié)。

3.3評(píng)定者之間的一致性

為了檢驗(yàn)對(duì)知識(shí)子塊和知識(shí)點(diǎn)劃分的一致性程度，分別計(jì)算浙江省五位初中科學(xué)教師肯德?tīng)柡椭C系數(shù)。結(jié)果顯示，借助SPSS13.0進(jìn)行一致性分析，得到肯德?tīng)柡椭C函數(shù)為0.878，顯著性水平小于0.05，說(shuō)明評(píng)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(shí)塊和知識(shí)塊層級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)中美科學(xué)教材“物質(zhì)構(gòu)成微粒”知識(shí)塊進(jìn)行劃分。發(fā)現(xiàn)兩國(guó)教材在“物質(zhì)構(gòu)成微粒”知識(shí)子塊學(xué)年分布和數(shù)量上相差不大。中國(guó)科學(xué)教材“物質(zhì)構(gòu)成微粒”知識(shí)塊中包含“物質(zhì)構(gòu)成”、“原子微觀模型”和“原子符號(hào)”三個(gè)知識(shí)子塊；美國(guó)科學(xué)教材在“物質(zhì)構(gòu)成微粒”知識(shí)塊中包含“原子概述”和“元素與原子”兩個(gè)知識(shí)子塊。根據(jù)課程前進(jìn)過(guò)程中五大要素量化方法對(duì)中美科學(xué)教材中的“物質(zhì)構(gòu)成微粒”前進(jìn)過(guò)程進(jìn)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)成微粒”課程前進(jìn)過(guò)程5要素如表1所示，由此可以看出中國(guó)初中科學(xué)教材中“物質(zhì)構(gòu)成微粒”的F=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(guó)初中科學(xué)教材中“物質(zhì)構(gòu)成微粒”課程前進(jìn)過(guò)程5要素的F=2，O8=1/2，屬于標(biāo)準(zhǔn)型螺旋式上升組織。

根據(jù)上述對(duì)知識(shí)點(diǎn)的概念界定和已有研究對(duì)中國(guó)科學(xué)教材中關(guān)于“物質(zhì)特性”的所有知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。結(jié)合教材對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)內(nèi)部整合情況進(jìn)行分析，并列舉內(nèi)部整合事例。“物質(zhì)特性”知識(shí)塊包含5個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其中“化學(xué)性質(zhì)”與“溶液”知識(shí)塊內(nèi)部整合，“分子”和“物理變化”與物理和生活兩個(gè)學(xué)科外部整合。經(jīng)量化知，中國(guó)科學(xué)材料中“物質(zhì)特性”知識(shí)塊領(lǐng)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(xué)科外部整合廣度EE_g=2。

美國(guó)科學(xué)教材中“物質(zhì)特性”知識(shí)點(diǎn)學(xué)科外部整合情況如表3所示。

用同樣的方法分析、計(jì)算中國(guó)科學(xué)教材中“物質(zhì)特性”知識(shí)點(diǎn)學(xué)科外部整合和美國(guó)內(nèi)部整合情況，對(duì)中美科學(xué)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(jì)

4.1編排方式量化結(jié)果

用同樣的方法對(duì)中美初中科學(xué)教材相同知識(shí)塊的課程前進(jìn)過(guò)程中的五大要素進(jìn)行量化，量化結(jié)果如表5所示。

從總體來(lái)說(shuō)，中美初中課程螺旋式上升編排的共同特點(diǎn)是中美初中科學(xué)課程知識(shí)塊編排均沒(méi)有伸展型螺旋式上升編排，不同之處在于中國(guó)初中科學(xué)課程知識(shí)螺旋式上升排布中，偏向于標(biāo)準(zhǔn)型和壓縮型，而美國(guó)初中科學(xué)課程以壓縮型為主。兩國(guó)直線式和單點(diǎn)式編排知識(shí)塊數(shù)量相同。這說(shuō)明中美兩國(guó)在課程的集中和分散程度的選擇取向上存在差異，中國(guó)偏向于集中式前進(jìn)，而美國(guó)趨向于分散式前進(jìn)。

4.2整合方式量化結(jié)果

基于以上量化結(jié)果，對(duì)中美初中科學(xué)課程整合結(jié)果進(jìn)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(guó)初中科學(xué)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(wú)機(jī)化合物”、“溶液”和“化學(xué)反應(yīng)與能量”兩個(gè)知識(shí)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(gè)向度，其共同表征課程深層組織。本研究中將“知識(shí)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(shí)塊層級(jí)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(guò)文獻(xiàn)資料法、量化分析法和比較研究法對(duì)中美初中科學(xué)教材中課程要素編排方式進(jìn)行研究，結(jié)果如表7所示。

中美初中科學(xué)課程組織相同點(diǎn)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(diǎn)是：中國(guó)初中科學(xué)課程組織以標(biāo)準(zhǔn)型和壓縮型螺旋上升編排為主，美國(guó)初中科學(xué)教材以壓縮型螺旋上升為主。這意味著中國(guó)課程組織前進(jìn)“坡度”大于美國(guó)，即中國(guó)課程學(xué)年變化量大于課程前進(jìn)量，美國(guó)課程則相反；也就是說(shuō)中國(guó)教材難度高于美國(guó)科學(xué)教材。就中美相同知識(shí)塊而言，僅有“物質(zhì)特性”知識(shí)塊編排方式相同，表明相同知識(shí)塊在不同國(guó)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(shí)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(biāo)，不僅有助于量化知識(shí)塊與知識(shí)塊之間的聯(lián)系，也有助于量化本學(xué)科知識(shí)塊與其他學(xué)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(xué)科以化學(xué)和生產(chǎn)、生物和數(shù)學(xué)為主，美國(guó)教材同時(shí)也注重學(xué)科與天文學(xué)和科學(xué)技術(shù)的整合。

對(duì)比中美初中科學(xué)編排特征，發(fā)現(xiàn)我國(guó)初中科學(xué)課程的優(yōu)點(diǎn)有：（1）我國(guó)課程編排“跨度”相對(duì)恰當(dāng)；（2）大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)在初中每一學(xué)年均勻分布。不足之處在于我國(guó)有些初中科學(xué)知識(shí)塊編排屬于分散編排，這種編排會(huì)造成知識(shí)點(diǎn)分散，不利于知識(shí)框架或者知識(shí)體系形成和構(gòu)建；外部整合學(xué)科范圍較少，如未涉及到天文學(xué)知識(shí)整合。

就我國(guó)初中科學(xué)教材的研究方向而言，收集教學(xué)過(guò)程中的因課程編排方式而造成的教學(xué)難點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)難點(diǎn)，借鑒美國(guó)初中科學(xué)教材相同內(nèi)容組織方式，并對(duì)我國(guó)科學(xué)教材內(nèi)容難度進(jìn)行重新組織，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證新編排方式和整合方式降低教學(xué)和學(xué)習(xí)難點(diǎn)的效果，探究課程內(nèi)容編排恰當(dāng)方式，為教材的重新編寫(xiě)提供支撐和理論依據(jù)。endprint