2019版人教版高中化學必修教材學習活動系統研究

謝佳文 劉欣欣

摘要： ?構建高中化學教材學習活動系統分析框架，對2019版人教版高中化學必修教材學習活動系統進行編碼分析，探討其內容特征和結構特征。研究發現教材的活動成果和活動指導等指標表現良好，活動情境和活動工具等指標有待優化，具有中強結構特征的學習活動系統占總體的63.5%。最后，為強化教師進行活動分析和優化課堂應用給予一些建議。

關鍵詞： ?學習活動系統; 高中化學必修教材; 2019版人教版; 內容特征; 結構特征

文章編號： ?1005 6629（2022）08 0019 06

中圖分類號： ?G633.8

文獻標識碼： ?B

1 研究背景

《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出發展化學學科核心素養的目標[1]。創設豐富的學習活動，可以促使學生通過分析討論、探究實踐和應用創新等方式，發展化學學科核心素養，因此要重視有效的學習活動設計。教材是教學的重要依據，優化教材學習活動設計，可以更好地引導教師設計與實施教學活動，發展學生的關鍵能力等，因此教材學習活動系統十分值得關注。

學習活動是指為了完成預定的學習目標，學習者以及相關學習群體進行的所有操作的總和[2]。教材學習活動是教材中以欄目形式嵌入正文中的學生活動[3]，教材學習活動系統是指教材學習活動及其結構。教材學習活動系統研究屬于教材表達系統研究主題，目前相關的研究主要涉及教材具體學習活動設計的特征分析及其內部的結構分析，例如姚娟娟、邱文婷等人分別對化學、物理教材實驗類欄目的探究水平和技能兩個特征進行研究[4，5];王艷嬋等人對國外初中教材某章節的學習活動進行微觀結構研究[6];沙莎等人對魯科版高中化學教材的“微項目”進行項目內部的活動關聯性分析[7]。總體而言，目前對教材某特定學習活動設計的特征研究較為豐富，但針對教材整體學習活動及其結構的研究尚顯薄弱。

為此，本研究著眼于教材學習活動及其結構，根據學習活動設計有效性和學科能力發展表現設計出高中化學教材學習活動系統分析框架（以下簡稱“分析框架”），選取2019版人教版高中化學必修教材中的學習活動為研究對象，利用上述分析框架對其進行編碼和統計分析，探討其內容特征和結構特征，為優化教師教學提供建議。

2 高中化學教材學習活動系統分析框架設計

本研究的分析框架是針對教材學習活動系統進行分析而設計的，包括單一學習活動的內容和多個學習活動的結構。為對單一學習活動的內容進行分析，本研究綜合學習活動設計有效性的分析指標和學習活動學科能力表現的分類[8，9]，確定以活動內容、活動過程和學科能力表現為一級指標;接著對多個學習活動的結構進行分析，根據學科能力表現的方式和數量劃分為三種結構類型[10，11]。綜合以上兩部分最終得出分析框架。

2.1 單一學習活動的內容分析設計

2.1.1 活動內容

活動內容是學習活動的具體實施載體。活動內容包括活動情境和活動成果2個二級指標。

活動情境根據有無情境和情境來源領域劃分為無情境（S1）、日常生活（S2）、社會生活（S3）、生產生活（S4）和科學技術創新（S5）等編碼項目。活動成果根據學生獲得或呈現的成果內容劃分為實驗現象（R1）、觀點（R2）、限定性答案（R3）、設計方案（R4）、研究報告（R5）和產品（R6）等編碼項目，注意研究報告中記錄的實驗現象不屬于R1。另外，學習活動可能存在多個活動成果，因此可能有多個編碼。

2.1.2 活動過程

活動過程主要關注學生完成學習活動的條件和支持。活動過程包括活動工具和活動指導2個二級指標。

活動工具是學生完成學習活動的重要中介，是實物化的物質工具，并非經驗等思考工具[12]。隨著信息時代的發展，我們需要關注信息技術工具在新版教材中的應用[13]，因此活動工具包括無工具（T1）、信息 技術工具（T2）、實驗技術工具（T3）和日常工具（T4）[14，15]。 T2包括數字化實驗工具、互聯網和軟件等，T3包括實驗用品和實物模型等，T4包括書籍材料和生活工具等。此外，學習活動也可能涉及多個學習工具，所以可能存在多個編碼。

活動指導是學生完成學習活動的重要推手，恰當的活動指導有助于學生順利完成活動[16]。根據活動的開頭、過程和結尾三部分， 活動指導二級指標下設無指導（G1）、目標指導（G2）、過程指導（G3）和結果指導（G4）四個編碼項目，其中G2是指有明確的目標要求，G3指有明確的方法指引、活動步驟或給予一定延伸知識、思考角度的提示等，G4是為學生形成和呈現結果給予幫助。

2.1.3 學科能力表現

根據王磊教授提出的“應基于學科能力要素設計具有進階式的學習活動”觀點[17]，及其構建的三類學科能力表現，確定學科能力表現的二級指標為學習理解、應用實踐和遷移創新，其內涵分別代表知識和經驗的輸入、輸出和高級輸出[18]。三個二級指標的編碼項目分別為辨識記憶（A1）、概括關聯（A2）、說明論證（A3）、分析解釋（B1）、推論預測（B2）、簡單設計（B3）、復雜推理（C1）、系統探究（C2）和創新思維（C3）。

2.2 多個學習活動的結構分析設計

以章節一級綱目對應篇幅內的學習活動為分析單元，若該分析單元中的學習活動系統關注三個類型的能力進階則具有強結構特征，若只涉及兩個類型的內部進階則具有中結構特征，若只涉及一種學科能力發展則屬于弱結構特征。

綜上形成了適用于教材學習活動系統的分析框架（見表1）。

3 分析程序

首先，確定研究對象為兩冊必修教材的124個學習活動（見表2）;接著，運用上述分析框架對學習活動逐一進行指標編碼;最后，根據學科能力表現的編碼結果判斷對應的多個學習活動的結構特征。

正式編碼前，先咨詢化學教材領域的專家，確保分析框架的專業性和實用性。為保證編碼可信度，由兩位編碼者進行編碼，產生分歧的編碼項目由二人商討后共同確定結果。最后，編碼結果一致率為95.1%，可信度高（Cronbachs alpha=0.897）。

為使讀者理解本研究的編碼過程，以下為編碼示例（見圖1）： 首先，該學習活動以汽車尾氣系統為日常生活情境（S2）;其活動成果包括書寫方程式等限定性答案（R2）和表達催化轉化器的作用等觀點（R3）。其次，文本中有“查閱資料、寫出”的字眼，推斷完成任務需要信息技術工具（T2）（如互聯網）和日常工具（T4）（如紙筆工具）。另外，該學習活動沒有目標要求和結果指導，只提示學生可通過查閱資料來完成，因此只有過程指導（G3）。最后，從三個提問“分析上述……”等文字可以判斷其屬于分析解釋（B1）。

4 結果與討論

4.1 單一學習活動的指標結果與分析

所有學習活動的編碼通過SPSS軟件進行數量統計分析，得到分析結果見表3。

4.1.1 活動內容

從活動內容的編碼項目比例來看，（1）活動情境。68.8%的學習活動無情境（S1），例如必修一第52頁： 討論不同物質體積時，該學習活動僅展示相關數值而無情境內容作支撐。日常生活情境（S2）是出現頻率最高的活動情境（18.4%），可見教材更傾向采用貼近學生生活的情境來促進學生學習和理解。（2）活動成果。觀點（R2）的數量最多（30.7%），以在思考與討論中表達開放性觀點為主。其次是實驗現象（R1）（29.6%）和限定性答案（R3）（27.0%）。也有少部分以設計方案和研究報告的形式展示活動成果，如檢驗食品中鐵元素的學習活動（必修一第71頁），培養學生實驗設計、撰寫報告等多方面能力。

4.1.2 活動過程

據活動過程編碼項目比例可知，（1）活動工具。有91.9%的學習活動需要活動工具，且以非信息技術工具為主，即實驗技術工具（T3）和日常工具（T4），其中T4除了紙筆工具，還引入了一些生活小物件（如觀察丁達爾效應的激光筆、觀察新制氯水具有漂白性的鮮花等）。盡管身處信息技術時代，但涉及信息技術工具的學習活動少之又少，除常用的互聯網，僅一處展現了現代化數字實驗工具（必修一第45頁科學·技術·社會，不屬于分析對象），說明活動工具缺乏多樣性且信息化不足。（2）活動指導。91.1%的學習活動給予了學生相關指導，其中主要給予過程指導（G3）（65.2%），且指導方式多樣，有些學習活動有明確的步驟（如大部分實驗X X、實驗活動），有些給予思考方法的指導（如部分思考與討論），有些給予拓展知識的提示（如展示氯氣的正面用途和負面影響，再談啟示）。目標指導（G2）占比較小（22.8%），以實驗活動和整理與提升為主，如實驗活動開頭會有“【實驗目的】”的字樣，部分實驗X X會在實驗步驟后寫明實驗目的（如“觀察現象，比較Na2CO3和NaHCO3的熱穩定性”）。結果指導（G4）最少，主要通過表格或示例的形式來幫助學生完成活動;此外，G4數量較少是因為大部分學習活動的提問或任務開放性弱，學生無需指導即可回答，其余開放性較強的學習活動，沒有結果指導則有利于學生展現開放性的回答。

4.1.3 學科能力表現

從學科能力表現的編碼結果來看，辨識記憶（A1）的頻次最高（60次），其中實驗X X占63.3%，其通常通過觀察并記錄實驗現象來發展學生的辨識記憶能力。分析解釋（B1）的頻次次之（46次），其中思考與討論占54.3%，其通過直接提問促使學生分析問題，并自查學習情況。 學生的創新思維（C3）能力主要在探究、研究與實踐中得到發展，教材在這些學習活動中給予學生較大的思維空間，鼓勵學生跳出書本、在生活中創新。

4.2 多個學習活動的結構特征結果與分析

基于分析框架，對分析單元中的各學習活動進行 學科能力表現分析和結構特征判斷，統計結果如表4所示。

由表4可知，必修一、二分別有4和4個強結構特征，9和16個中結構特征及10和9個弱結構特征的學習活動系統。兩冊教材具有中強結構特征的學習活動系統占總體的63.5%，涉及的學習活動達99個，占總學習活動的79.8%。總之，教材已經有意識地建立學習活動之間的關聯。

4.2.1 構建了適切的學習活動系統結構特征，推進學科能力多元發展

教材學習活動系統根據知識難度構建了“因地制宜”的結構特征，在合適的學習階段發展學生相應的學科能力，讓各個學習活動共同促進學生學科能力多元發展。

第一，具有強結構特征的學習活動系統均是圍繞高中必修階段的重難點知識展開，但第一、七、八章沒有;相較之下，第六章的學習活動系統內容多元、結構緊湊，強結構率高達75%。教材中具有強結構特征的學習活動系統多由5個及以上學習活動組成，能實現專業知識、實踐創新和情感體悟的多向建構。例如“鈉的幾種化合物”內含5個學習活動，首先通過思考與討論的舊知提問，使學生關聯得到Na2O的理化性質，接著通過Na2O2與水的實驗學習Na2O2的化學性質（實驗2 3），進而鼓勵學生簡單設計比較Na2CO3和NaHCO3的實驗（實驗2 4），繼而進一步解釋兩者的熱穩定性（實驗2 5），最后在了解純堿生產歷史（研究與實踐）的過程中遷移運用前面所學的探究方法，同時也為學生搭建理論與應用的橋梁，培育學科情感。

第二，教材近一半的學習活動系統呈現中結構特征（48.1%），且多出現在必修二的第七、八章，由于有機化合物章節在必修中只要求掌握基礎概念等知識，因此教材設計了更適合該階段學生能力水平和學習要求的學習活動，著重發展學習理解和鞏固應用能力，特意將更高階的遷移創新能力的培育延至選擇性必修中，從而減輕學生在必修階段的學習負擔。

第三，弱結構學習活動系統占比不高（36.5%），且多數情況是該一級綱目下只有一個學習活動。從一級綱目數量來看，其均勻分布在各個章節;從學科能力發展來看，面對學習難度不高的主題，教材巧妙地設計了具有弱結構特征的學習活動系統來促進學生以辨識記憶的方式來發展學習理解能力（如“焰色反應”）。

4.2.2 設計了貫穿主題的隱性線索，順勢推進學科能力發展

教材在學習活動系統內部建立了“穿針引線”式的活動關聯，通過教師的深度挖掘，漸進式地推進學生學科能力發展。

由于有部分難度較大的主題以弱結構特征呈現，因此需要教師挖掘隱含在正文或其他圖表中的關鍵信息，找到貫穿主題的隱性線索，從而更順暢地推進學生能力發展。 如“氧化劑和還原劑”中只有發展應用實踐能力的思考與討論，因此前期還需借助正文中的定義、單線橋表達方式和應用實例等，在發展學習理解能力的基礎上，進一步推進學生的應用實踐能力發展。

對于具有中強結構特征的學習活動系統，教師可以增添更豐富的活動素材，展現多種學科能力表現形式，達成潤物細無聲地發展學科能力的目的。

5 結論與建議

教材作為承載課標要求與教學功能的重要資源，需遵循“注重學習活動的設計”和“使課程內容結構化”的課標指引，滿足學生學科能力發展的需求。經深入分析，發現了一些可供教師在課前挖掘和課上改善的信息。因此，從強化活動分析和優化課堂應用兩方面給予教師一定建議。

5.1 強化對教材學習活動系統的深入分析

課前深度理解教材、挖掘相關信息是教師打造良好課堂教學活動的前提。教師需要理解教材的知識線和活動線，新課標要求在掌握知識的基礎上，還要促使學生成為能合理使用信息技術、將知識應用于生活的人[19]，因此教師可從活動工具、活動情境、活動結構三方面分析確定是否需要在課堂上做出補充。第一，當該學習活動沒有工具要求且完成方式較自由時，教師可以引入高效有趣的信息化工具，它能提高學生的完成意愿和優化學習方式，例如引入思維導圖工具推動學生完成整理與提升。第二，若該學習活動僅對知識點進行簡單提問，但其又能在生活中被重現或應用，則教師可以補充活動情境，促進學生理論與應用相統一，如補充焊接鋼軌的社會生活情境來學習鋁熱反應。第三，分析學習活動系統發展了學生何種學科能力，以及判斷其是否符合學生的認知能力后，再思考其在課堂教學中是否需要梯度化，最后，教師可以通過補充或刪減學習活動打造兼具“知識輸入”和“能力輸出”功能的個性化學習活動系統， 例如“物質的分類”下只有區分溶液和膠體、發展辨識記憶能力的學習活動，教師可在課堂中增加應用類比的學習活動以發展分析解釋能力。

5.2 優化教材學習活動系統在課堂中的應用

選擇適宜的課堂應用方式是實現良好教學活動的保障。教師可以結合教材學習活動的相關指導和所教學生的學習能力，確定課堂上采用何種活動完成方式和小組協作形式。首先，了解學習活動給予了何種指導后，分析這些指導能否支持學生自主學習，若其挑戰不大，且有過程指導，則教師可在課堂中完善目標引導和價值引領，使學生“知其然”的同時“知其所以然”，進而采用自主學習的方式完成該活動，如一些簡單的思考與討論、實驗探究等。其次，教師可根據活動工具、活動難度等優化小組協作方式，例如，可以讓學生以小組合作的形式完成“跳一跳夠得著”的學習活動。最后，利用教材的隱性線索串聯章節內各個學習活動，提升課堂教學的整體性，促進學生學科能力的多元發展。

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