基于內容分析法的美國《科學探索者·化學反應》教材分析

李蘇貴 葛彥君 宋怡

摘 要：《科學探索者·化學反應》是美國初中主流理科教材《科學探索者》中與化學聯系最緊密的一個分冊。本文嘗試用內容分析法從教材內容、體系結構、案例與活動以及插圖設計四個方面分析教材，結合其特點對我國初中化學教材開發提出建議，增加STEM跨學科融合，強化與學生生活世界的關聯性，促進學生項目式探究學習的開展。

關鍵詞：科學探索者; 化學反應; 內容分析法; 教材分析

中圖分類號：G633.8? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1006-3315（2020）1-000-002

《科學探索者》系列教材是美國初中階段的主流理科教材，《科學探索者·化學反應》分冊包括原子和化學鍵，化學反應，酸、堿和溶液，碳化學四章內容[1]。本研究運用內容分析法，對所涉及的教材內容進行編碼、統計和分析，探討教材特點，以期為我國初中化學教材開發提供借鑒。

一、研究方法與過程

（一）內容分析法

內容分析法是一種對明顯的傳播內容進行客觀、系統、定量描述的研究方法。該方法通常旨在對研究對象的本質性事實和發展趨勢進行清晰的梳理和了解，以此對其中所蘊含的深層次內容進行進一步的揭示和挖掘[2]。

（二）研究過程

借鑒已有研究，結合化學學科特點，從教材內容、體系結構、案例與活動以及插圖設計四個分析類目，對教材中所涉及的概念、探究活動、圖像等內容進行量化分析。

1.類目Ⅰ：教材內容。教材內容，即教材的正文部分，是教材系統中最根本的要素，按知識類型來劃分，結合布魯姆教育目標分類和加涅學習結果分類中關于知識的分類，以及化學學科自身特點，分為以下幾種類型：事實性知識、理論性知識、技能性知識以及情意類知識。

2.類目Ⅱ：體系結構。體系結構，指教材的結構安排、組織方式等，研究變量為“欄目”，即教材非正文部分的各個板塊，如本章課題、探索活動等。

3.類目Ⅲ：案例與活動。教材中所涉及的案例與活動，分解為“數量”和“類型”兩個變量研究。“數量”指教材中案例活動的數量，活動大致可以分成實驗與操作、技術與設計、技能與應用以及圖像演示四種類型。

4.類目Ⅳ：插圖設計。教材中的插圖，包括教材中出現的所有圖像、漫畫、表格等，分解為“數量”、“類型”兩個變量。“數量”指教材中所有圖像、表格等的數量;“類別”指圖像、表格等的類型，結合化學學科特點，主要分為實物圖、示意圖、漫畫插圖以及圖表表格四種類型。

二、《科學探索者·化學反應》內容分析

（一）信度分析

為了確保研究結果的說服力，對內容編碼進行了信度檢驗，由兩名編碼者分別對分析單元進行分類，共對74個知識點進行編碼（編碼總數m1，m2），其中相同的編碼（m）有70個，利用霍斯提公式（2m/m1+m2）計算評分者的一致性，得到一致性水平為94.6%（大于90%），說明編碼者之間的一致性很高。

（二）分析結果

1.教材內容分析。

（1）主體內容分析。在已建立的類目的基礎上進行內容編碼，將所選取的研究單元分別歸類到不同的知識類型，結果如表1所示。共涉及74個分析單元，其中事實性知識和理論性知識比重較大，分別有27個和36個，技能性知識的比重較小（7個），情意類知識的比重最少（4個）;為了更具體地了解知識類型的分配情況，對每一章的內容分別進行了內容編碼，第一章中涉及的事實性知識和理論性知識比重都較大，第二章以及第三章中涉及的理論性知識較多，第四章涉及的事實性知識的比重最大。教材在內容的選擇上注重化學知識與日常生活的聯系，知識體系完整，側重對學生學習方法、探究能力以及情感教育的培養。

（2）跨學科內容分析。教材中除了第1-4章的內容之外，還有“跨學科探索”，這部分內容的主題是“肥皂——去除污漬的清道夫”。

“跨學科探索”包括科學、社會研究、語言藝術、數學四個分板塊，每個板塊分別附有一個相應的活動，科學板塊介紹了肥皂的去污原理，通過“科學活動”的生活小實驗，進一步鍛煉學生的動手操作能力，培養學生的學科核心素養。社會研究介紹了肥皂的來源、制作、工業化的歷程，講述了高露潔公司創辦和第一瓶清潔劑誕生的歷史;化學史的滲透，增加了教材的可讀性，對學生情感、態度和價值觀方面起到很好的塑造作用。語言藝術要求學生閱讀并提煉材料關鍵信息，有效鍛煉和提高了學生的科學閱讀和科學寫作能力。跨學科探索中明確地以“數學”板塊的形式，讓學生清楚地知道是什么科目之間的相互滲透。將肥皂制作這一化學問題和數學計算巧妙結合，解決生活實際問題，訓練學生數學計算的能力。這一系列的活動，有助于培養學生核心素養，引導學生打破學科界限，綜合應用科學知識解決問題。

2.體系結構分析。教材設置了各具特色的欄目，正文內容和欄目活動相輔相成，教材體系結構清晰，培養學生自學能力和探究能力;其中“探索活動”和“科學寫作”是出現次數最多的欄目，詳見表2。

“探索活動”是設置在課前的思考與探究活動。“離子是怎樣形成的？”“怎樣配制出混合溶液？”以問句的形式呈現，學生經過觀察、思考、推理、提出假設、建立模型等一系列操作，完成探索活動中的實驗或者問題，鼓勵學生動手實踐，動腦思考，培養學生解決問題的能力。

教材中的“科學寫作”是一大特色，全書共有15個科學寫作活動，以說服信、解釋數據、新聞報道等多種形式呈現，大體可以分為說明性寫作、解釋性寫作、報告性寫作等類型，每個科學寫作敘述生動、目的明確，提高學生科學寫作能力，建立科學思維。

3.案例與活動分析。教材的活動大致可以分成實驗與操作、技術與設計、技能與應用以及圖像演示四種類型。“實驗與操作”主要是強調引發學生課前思考進行課堂強化及課后鞏固的一系列活動。“技術與設計”強調實驗進行的每一環節，旨在培養學生解決問題的能力。“技能與應用”就是對一些技能的鞏固訓練及一些數學方法的應用。“圖像演示”是實驗以及活動的視頻或模擬動畫的展示，具有具體、形象的特點，幫助學生理解和記憶所學知識[3]。

教材活動形式多樣，全書共有81個活動，其中“實驗與操作”類36個，“技能與應用”類36個，“技術與設計”類5個，“圖像演示”類4個。“實驗與操作”和“技能與應用”均占44.4%，注重對學生的實驗操作能力以及技能水平的訓練，注重實驗思考和探究能力、綜合應用能力的培養。

4.插圖設計分析。插圖是化學教科書的一種重要的表達形式，圖文并茂是《科學探索者·化學反應》的重要特點之一。

全書共有圖片178幅，其中實驗儀器、裝置、現象等實物插圖占比較大，指導學生更好地進行實驗探究活動;分子模型、“NaCl在水中的溶解與電離”等示意圖占比也比較大，借助示意圖幫助學生理解化學基本概念、化學反應過程、物質的轉化關系等;化學是一門與生活密切相關的科學，科技生活類、物質用途類的插圖也是必不可少的，“化學反應”分冊中的插圖都來源于真實拍攝的照片，更能反映事物的真實面貌， 便于學生對事物的感知和記憶，幫助學生認識化學對社會發展的促進作用，認識到化學在社會生活中的重要地位和作用。同樣，為了更加直觀、準確地表意，把握化學概念的關鍵，理解知識間的區別和聯系，圖表表格成為化學教科書中重要的表達方式。

三、啟示與思考

通過對美國《科學探索者·化學反應》教材的分析，對我國初中化學教材開發提出以下幾點建議。

（一）增加STEM跨學科融合

STEM教育是科學、技術、工程和數學的有機融合，《科學探索者·化學反應》的跨學科內容就是STEM學習的一個范例，注重了化學與不同學科知識之間的融合。我國化學教材的編寫也應體現跨學科整合趨勢，注重STEM知識的融合，突出化學知識的主導地位，體現化學學科特征的同時，有意識的整合其它學科內容。

（二）強化與學生生活世界的關聯性

教材中出現了很多生活化實驗，無論是實驗課題還是實驗用品，都與學生的生活息息相關，幫助學生認識化學對于生活的作用。我國初中化學教材實驗內容的選擇，應該注重聯系學生生活實際，增加與生產生活密切相關的實驗，提高學生對于化學實驗的參與度，讓化學知識更容易被學生接受，幫助學生認識化學在生產生活中的重要作用。

（三）促進學生項目式探究學習的開展

教材在每節課中設計探究活動，注重學生自己去探索和發現知識。我國初中化學教材，也可以安排項目式學習任務，開發化學與社會生活聯系的項目，鼓勵學生以項目的形式進行科學探究，不斷積累解決問題的經驗，不斷提高自主合作探究的能力。通過完成項目式學習，推進學生開展真正的探究，體會學以致用的成就感。

課題項目：2018年度江蘇高校哲學社會科學研究基金項目 “基于德爾菲法的STEM課程特征建構研究”（2018SJA0425）;南京曉莊學院科研項目高層次培育項目“STEM素養視域下的科學教學重構”（2017NXY04）階段性成果

參考文獻：

[1]龔偉，傅權嵚.強化整體設計凸顯習題功能——《科學探索者·化學反應》習題特色分析[J]化學教學，2017（2）：21-26

[2]唐燁偉，樊雅琴，龐敬文，etal.基于內容分析法的微課研究綜述[J]中國電化教育，2015（4）：74-80

[3]李宛鴿，董玉芝.美國初中科學教科書《科學探索者》“探索活動”體例特色[J]教育教學論壇，2016（43）：210-211