內地與香港高中化學教科書難度比較研究

劉嘉豪

［摘 要］文章以內地人教版化學教科書與香港雅集版化學教科書為研究對象，根據“二維度四指標”教科書難度評價模型對兩版教科書中的“化學反應與能量”知識內容進行比較。研究發現雅集版教科書中的“化學反應與能量”相關知識的基本難度較高，而其知識表征方式對難度的消解效果較優。研究建議人教版教科書可在知識螺旋上升整合設計的基礎上，借鑒雅集版教科書的知識表征設計。同時，一線化學教學在教學中可適當拓展學科深層知識，加強化學知識的跨學段銜接。

［關鍵詞］高中化學；人教版教科書；雅集版教科書；比較研究；化學反應與能量

［中圖分類號］G633.8［文獻標識碼］?A［文章編號］ 1674-6058（2023）32-0061-05

一、問題的提出

為適應當下社會發展對國民素質和人才培養所提出的新要求，內地于2018年頒布了新版高中化學課程標準，而香港亦于2018年對高中化學課程標準的內容進行了補充更新，且兩地均根據新課程標準出版了新高中化學教科書。經過閱讀比對兩地課程標準后發現，二者存在一定的差異。下面以“化學反應與能量”為例，展示兩版標準對相關章節內容的具體描述（如表1）。

課程標準是教科書編寫的重要指引，是教科書選取、編排知識內容的依據。內地與香港高中化學課程標準在“化學反應與能量”內容要求上的不同，會對兩地化學教科書相關知識的廣度、深度、知識整合方式與表征思路產生怎樣的影響？是否會導致兩地化學教科書的具體難度出現差異？為探究上述問題，本研究選取兩地主流高中化學教科書中的“化學反應與能量”相關知識內容進行難度比較，以期得到答案。

二、兩版教科書比較研究的對象選取

本研究選取內地人民教育出版社于2019年出版的普通高中化學教科書（簡稱人教版教科書）以及香港雅集出版社于2022年出版的教科書《香港中學文憑? ?新現代化學? 3B》（簡稱雅集版教科書）中的“化學反應與能量”知識內容作為研究對象。人教版教科書將“化學反應與能量”相關知識設置于必修第二冊第二章第一節“化學反應與能量變化”、選擇性必修1第一章“化學反應的熱效應”之中［3-4］；而雅集版教科書將相關知識集中設置于課題八“化學反應與能量”之中［5］。故本研究選取上述兩版化學教科書相關章節的正文內容作為具體研究對象。

三、兩版教科書比較研究的方法選定

（一）“二維度四指標”教科書難度評價模型

閆春更在“二維度四指標”教科書難度評價模型中提出，教科書的廣度與深度具有“二象性”特點［6］。如表2所示，教科書的基本廣度和基本深度初步決定教科書知識內容的廣度與深度，其指標數值越大則教科書難度越大；而教科書的整合廣度和表征深度體現的是教科書的編排設計理念對教科書具體難度的消解效果，其指標數值越大則教科書難度越小。本研究沿用該評價模型，對人教版與雅集版教科書的基本廣度、基本深度、整合廣度與表征深度進行測定研究。

（二）教科書基本廣度、基本深度的測量思路

陳燕在“化學教科書學習難度指標體系”評價模型中提出了教科書知識內容基本廣度與基本深度的計算方法［7］。教科書基本廣度計算思路為：對各版教科書知識點數目（g）進行清點，統計各版教科書互補的知識點總量（gmax），以各版教科書知識點與知識點總量的比值（g/gmax）作為各版教科書的基本廣度數值；教科書基本深度計算思路為：按照內容抽象程度的高低，將知識點分為“原理通則層面”“概念方法層面”“術語事實層面”三類，分別為這三類知識點賦予1分、0.6分、0.2分并求出總平均分，以此作為教科書的基本深度數值。

（三）教科書整合廣度、表征深度的測量思路

Flow Map是指兼備知識結構與信息表征作用的流程圖，閆春更將Flow Map引入到“二維度四指標”評價模型中，用于計算教科書的整合廣度、表征深度：根據教科書的知識結構順序繪制Flow Map，并在其中添加知識回溯箭頭，以回溯箭頭與信息圖形之間的數量關系作為教科書的整合廣度數值；對Flow Map中信息圖形的信息處理水平進行評判并分級賦值（具體標準如表3所示），求出高表征水平圖形分值之和與總圖形分值之和的比值，以此作為教科書的表征深度數值。具體計算公式如下：整合廣度=信息回訪箭頭數目／（信息圖形數目+信息回訪箭頭數目）；表征深度=C級、D級表征水平分值之和／四個等級表征水平分值總和。

四、兩版教科書比較研究的數據結果

根據上述教科書研究思路，本文對人教版教科書與雅集版教科書中的“化學反應與能量”相關知識的行文順序進行Flow Map繪制，并對其中信息圖形的信息處理水平進行評判分級（如圖1、圖2），并對兩版教科書的“化學反應與能量”相關知識點進行數目清點與抽象度分類（如表4、表5），最后計算出兩版教科書相關內容的基本廣度、基本深度、整合廣度、表征深度的數值（如表6）。

五、兩版教科書比較研究的結果分析

（一）兩版教科書的基本廣度、基本深度分析

1.雅集版教科書的基本廣度、基本深度高于人教版教科書

由表6的數據可知，雅集版教科書與人教版教科書的基本廣度數值分別為0.8620和0.7931，前者比后者高出約9%；雅集版教科書與人教版教科書的基本深度數值分別為0.6000和0.5478，前者比后者高出約10%。結合數據對比結果來看，雅集版教科書中的“化學反應與能量”相關知識的基本難度高于人教版教科書。

2.雅集版教科書中的非共有知識抽象度較高，而人教版教科書中的非共有知識與生活實際的關聯度較高

從表4的統計結果看，兩版教科書的知識點均包含能量守恒定律、焓變、蓋斯定律等19個共有知識點。而雅集版教科書根據香港課程標準相關知識的內容要求，進一步設置標準中和焓變、標準生成焓變、標準燃燒焓變等深層抽象知識，為學生呈現更為完整的化學熱效應知識版圖；人教版教科書在必修模塊中加入了能源發展史、新能源種類及應用等結合生活實際的知識點，拉近化學學科知識與學生日常生活的聯系，讓學生了解新能源應用對社會發展的重要性，有助于培養學生的“科學態度與社會責任”化學學科核心素養。

（二）兩版教科書的整合廣度分析

由表6可知，雅集版教科書與人教版教科書的整合廣度數值分別為0.3788和0.3256，前者比后者高出約16%。從兩版教科書的Flow Map結構來看，兩版教科書所選擇的知識整合方式并不一致。

1.人教版教科書注重以螺旋上升的方式對知識內容進行整合

如圖1所示，人教版教科書循序漸進地對“化學反應與能量”知識內容進行編排，首先在必修模塊中設置吸熱反應與放熱反應、化學鍵與化學能等基礎的化學反應熱效應知識，再結合宏觀反應現象以及化學鍵的反應變化機理提出“化學鍵的斷裂與形成是化學反應能量變化的主因”的觀點，而在選擇性必修模塊中設置焓變、蓋斯定律等抽象知識，進一步補充和完善了化學反應與能量的知識版圖。人教版教科書知識螺旋上升復現的整合思路，有利于學生在學習前期對相關基礎知識建立起初步認知，以此作為后續抽象知識學習的先行組織者，幫助學生更好地理解與消化抽象知識內容。

2.雅集版教科書注重按知識體系的邏輯結構對知識內容進行整合

如圖2所示，雅集版教科書與人教版教科書的知識編排思路不同：雅集版教科書先對“焓變”的抽象概念進行介紹，利用“焓變”的定義對化學反應的吸熱、放熱現象進行解釋，進而引出標準反應焓度、標準燃燒焓度、標準中和焓度、標準生成焓變、赫斯定律等知識內容，更強調知識的整體邏輯結構。此外，雅集版教科書對“化學反應與能量”相關知識進行專題體系化的編排設計，側重在課題章節內部中進行知識回溯，這有利于相關知識內容的專項突破。綜上所述，雅集版教科書注重按知識體系的邏輯結構對“化學反應與能量”相關知識進行整合。

（三）兩版教科書的表征深度分析

由表6可知，雅集版教科書與人教版教科書的表征深度數值分別為0.4946和0.3607，前者比后者高出將近37%。雖然雅集版教科書相關知識的基本難度較大，但是從表征深度數值的對比來看，雅集版教科書對基本難度的消解效果優于人教版教科書。

1.雅集版教科書注重以對比的方式對知識進行表征

以“運用化學鍵解釋反應熱量改變”知識內容為例，人教版教科書列舉氫氣與氯氣反應生成氯化氫的放熱反應，結合化學鍵的反應變化示意圖以及化學鍵成鍵、斷鍵的能量變化數據，揭示化學鍵能與反應熱之間的關系。而雅集版教科書在此表征思路的基礎上，選取氫氣燃燒、氨氣分解反應分別作為放熱反應、吸熱反應的具體例子進行分析，并在章節最后以表格的形式對兩類實驗的相對能量變化、焓變圖等信息進行對比，總結焓變與反應熱量改變的聯系，引導學生更為全面地認識化學反應的熱效應現象。

2.雅集版教科書注重知識定律的重復運用和鞏固

以“蓋斯定律”知識內容為例，兩版教科書均以“選擇不同的登山路線（登山起點與終點相對高度始終不變）”為例，對“蓋斯定律”的定義進行表征，并呈現“碳與氧氣生成二氧化碳”的焓變循環圖，利用熱化學方程式計算無法直接測定的“碳與氧氣生成二氧化碳”的反應焓變，以此完成“蓋斯定律”知識內容的應用表征。在此基礎上，雅集版教科書還結合前文知識設置“利用標準生成焓變計算標準反應焓變”“利用標準燃燒焓變計算標準反應焓變”等小節內容，在其中運用“蓋斯定律”繪制碳酸鈣分解反應、乙醇生成反應的焓變循環圖，并對相關反應焓變進行計算推斷，以此落實對“蓋斯定律”應用的多次回溯表征，鞏固學生所建立的知識認知模型。

六、結論與啟示

從“二維度四指標”評價模型的定量統計結果來看，雅集版教科書中的“化學反應與能量”相關知識的基本廣度、基本深度數值均高于人教版教科書，即雅集版教科書相關知識的基本難度較大；而雅集版教科書相關知識的表征深度數值高出人教版教科書近四成，即雅集版教科書對相關知識難度的消解效果較優。

從兩版教科書相關知識的Flow Map來看，雅集版教科書注重以較高水平的信息處理方式對知識進行表征處理，并在課文中對知識定律進行反復運用，以此消解抽象知識內容的難度；而人教版教科書以螺旋式上升的方式進行知識編排，能夠讓學生在必修階段掌握更多的基礎性化學知識，將深層次、抽象繁難的知識內容留給選修化學學科的學生進行深入學習。后續內地化學教科書的改革可在原有知識整合思路的基礎上，參考雅集版教科書的知識表征設計，增加圖文結合、表格對比梳理等化學知識表征形式，適當提高基本定律知識在正文中復現應用的次數，以提升內地化學教科書的知識表征效果。

雖然雅集版教科書中的“化學反應與能量”相關知識的基本難度較大，但合理的知識表征方式能較好地對知識難度進行消解中和。而相關抽象知識的提早出現，能夠讓高中階段的學生提早接觸深層次化學學科知識，有利于中學化學教育與高等化學教育相銜接［8］。一線高中化學教師可參考雅集版教科書的知識表征設計，在選擇性必修模塊知識的教學中適當拓展基本原理、基礎概念等抽象知識內容，從而讓有意深入鉆研化學學科知識的學生能夠提前接觸化學學科深層次知識概念，加強中學化學與大學化學知識之間的過渡銜接，建立起知識聯系更為緊密的化學跨學段教學體系。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 香港課程發展議會與香港考試及評核局.科學教育學習領域化學課程與評估指引：中四至中六［M］.香港：香港課程發展議會與香港考試及評核局，2018.

［3］? 人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.普通高中教科書 化學 必修第二冊［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［4］? 人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.普通高中教科書 化學 選擇性必修2［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［5］? 鄭與周，周恩輝，紀思輝，等.香港中學文憑? ? 新現代化學? 3B［M］.香港：雅集出版社有限公司，2022.

［6］? 閆春更，周青，王婷婷.教科書難度評價的模型建立與方法改進［J］.上海教育科研.2015（9）：42-45.

［7］? 陳燕.化學教科書學習難度評估工具的開發與應用［D］.上海：華東師范大學，2013.

［8］? 展樹中.試論中學化學教育與高等化學教育的銜接［J］.化學教育.2012（8）：2-3，14.

（責任編輯 羅 艷）