人教版、魯科版、蘇教版教材習題難度比較研究*
——以“硫及其化合物”為例

姚娟娟

（合肥師范學院化學與制藥工程學院 安徽 合肥 230601）

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》的“實施建議”中明確指出“提問與點評、練習與作業、復習與考試等是有效開展化學日常學習評價的基本途徑和方法；教師應注意發揮課堂練習和課后作業對于學生化學學科核心素養的診斷與發展功能”［1］。由此可知，教材的章節習題對評價學生的學習成效和素養發展具有至關重要的作用。當下新版人教版［2］、魯科版［3］、蘇教版［4］高中化學教科書已經頒布并用于教學，其教材習題的難度如何是值得研究的問題。文章以“硫及其化合物”為載體開展三版本教材習題的對比分析，旨在找出三版本教材習題的相同點和不同點，以便為教師更好地認識和使用教材習題提供建議。

一、三版本教材習題的數目統計

對于三版本教材中與硫有關習題的統計，采用的方法是統計與硫有關章節或專題的課后習題和章末習題。此外，如果一道習題中包含多個小題，如（1）、（2）、（3）……則按小題計數。基于以上統計思路，發現人教版教材共有與硫相關的習題20道；魯科版中與硫相關的習題有31道；蘇教版中硫及其化合物內容相關習題共37道。單從題目數量上看，關于硫及其化合物的習題，蘇教版的題量最多，其次是魯科版，人教版題量最少。

二、教材習題難度評價框架的構建

關于教材習題難度的影響因素研究，韓云鳳等人通過課后習題難度預估方法指出影響習題難度的主要因素是運算要求、知識量、題型和行為目標層次［5］。薛亮等人提出評價試題難度的因素包括背景、內容、推理、探究、開放、運算、知識綜合、階梯8 個維度［6］。皇甫倩、王后雄指出分析習題靜態難度需要關注習題閱讀量、情境、能力層級、推理數、問題類型、數學技能、隱蔽性、知識點數和階梯性［7］。通過文獻梳理，本文將以習題背景、運算、習題表征、知識點數、認知要求、開放程度6個一級維度作為影響習題難度的難度因素，每個難度因素劃分為具體的難度水平，并對不同的水平進行賦值，形成教材習題難度評價框架，具體如表1所示。

表1 教材習題難度評價框架

三、教材習題難度因素的統計與分析

1.三版本教材習題的難度因素水平分布

根據表1 教材習題難度評價框架，分析三版本教材中與硫相關章節或專題的習題，統計出三版本教材中各難度因素對應水平的題目數量及百分比，分析結果如表2所示。

表2 三版本教材中習題的不同難度因素水平及所占百分比分布情況

由表2可知，三版本教材在“習題背景”這一難度影響因素上，大部分的習題都為無情境習題，分別占比為70%、67.74%、62.16%，即直接以“硫及其化合物”的知識內容為依托設置相關題目，側面說明三版本教材在無情境題目設置上存在一致性。三版本教材在“公共常識”水平上均未設置相關習題。另外，人教版在“個人熟悉的生活經驗”水平上設置的習題少于魯科版和蘇教版，魯科版和蘇教版差距較小。人教版根據“科學情境”背景設置的習題占比為20%，比魯科版的3.22%和蘇教版的8.11%要高，比如人教版“練習與應用”的第8題，該題目將化學、地理、生物等學科進行融合，引導學生查閱資料思考硫在自然界中的循環過程，增進學科知識與自然界科學變化的聯系，強化學生對化學作用于社會生活的認識和理解，引導學生基于科學情境建構有意義的知識體系，發展學生對知識的學科價值和社會價值的雙重認知水平。

對于“運算”難度因素，人教版、魯科版、蘇教版對硫相關內容設置運算的題目極少，絕大多數均不需要計算，三版本教材在無計算水平上的占比分別為85%、93.55%、94.59%。人教版、魯科版、蘇教版三版本教材中需要計算的習題占比分別為15%、6.45%、5.41%，且人教版高于魯科版與蘇教版。另外，三版本教材設置的計算題均需要多步計算，均是將初中所學的質量分數、體積分數與高中所學的物質的量、物質的量濃度等物理量相結合設計的題目，這說明三版本習題在硫相關內容計算題的設置上體現了以學生認知經驗或認知起點為基礎，重視對學生已有數理知識的調用，符合最近發展區理念。

對于“習題表征”難度因素，人教版、魯科版、蘇教版的習題呈現大部分都是語言文字描述，少有圖像表征等形式，表明三版本教材在習題編制上強調直接表述。三版本教材中處于“單純的文字表述”的習題占比分別為65%、87.1%、81.08%。當然，除“單純的文字表述”外，三版本教材在硫相關習題編制上也存在流程圖、實驗裝置圖和表格的形式，無曲線表征，比如人教版“復習與提高”的第5題以濃硫酸與炭的實驗反應裝置圖為問題呈現的信息載體；魯科版“練習與活動”的第11題以煤燃燒過程中廢氣處理的流程圖展現硫元素的轉化進程；與魯科版相似，蘇教版專題4第三單元“理解應用”的第8題采用流程圖呈現工業生產中不同的脫硫系統，說明三版本教材都在一定程度上關注了非文字表征的信息呈現方式，重視對學生從不同習題表征形式中獲取信息的能力培養和圖像解析能力的提升。另外，人教版非文字表征的習題占比多于魯科版和蘇教版，魯科版和蘇教版接近，說明人教版在習題表征的多樣性上優于魯科版和蘇教版。

在“知識點”難度因素上，人教版、魯科版、蘇教版在不同“知識點”難度因素水平上的占比集中在25%～40%之間，三個水平的分布相對均衡，可表征出三版本教材對有關硫考查的知識點水平存在一致性。比如人教版“練習與應用”的第1題通過物質中硫元素的價態判斷考查硫元素是否具有氧化性，其是考查元素價態在化學反應中可能發生的轉化關系，與其相似，魯科版的“練習與活動”的第3題考查了應用氧化還原反應理論分析硫元素在反應中的價態變化，同樣蘇教版“硫及其化合物的相互轉化”的“理解應用”的第1題也考查了同樣類型的題目，可以看出，三版本教材在知識點水平考查上表現相近，此外在知識內容的選擇上也具有共同點。

對于“認知要求”維度，人教版、魯科版、蘇教版在有關硫的習題設置上趨向于“理解、應用、探究”三個水平，對最低水平“記憶”的考查相對較少，其“記憶”水平占比分別為5%、12.90%、2.70%，說明三版本教材對有關硫習題的設計未停留在識記層面，對學生正確解答問題所要達到的思維水平有較高的要求，側面可以表明元素化合物知識的教學目標并不是學生以羅列碎片化知識的形式記憶各物質的性質及其能發生的化學反應，而是在理解等更高層級的水平上建構起關于元素價態與物質類別的關系，并應用氧化還原相關理論處理物質間的相互轉化，創造性地解決某些問題。具體對比三版本教材，會發現在最高水平“探究”的習題考查量占比分別為30%、12.9%、16.22%，人教版在“探究”水平考查的題量占比大約是魯科版和蘇教版的2倍。

在難度因素“開放程度”上，三版本教材的習題開放水平集中在第1和第2難度水平，在第1水平的占比分別為35%、48.39%、51.35%，在第2水平的占比分別為50%、35.48%、35.14%，三版本教材在兩個較低水平的習題設置占比之和較為接近。三版本教材的習題開放水平處于第3 和第4 水平的習題占比相對較少，在第3 水平的占比分別為10%、6.45%、8.11%，在第4水平的占比分別為5%、9.68%、5.41%。以上數據一方面表明三版本教材關于硫習題的設置注重結論的唯一確定性，強調學生思維的嚴謹性和科學性；另一方面開放度較高的題目設置表明了教材習題關注學生在解決社會性議題中創新性思維的培育和科學辯論能力的發展，這與課程標準中“常見的無機物及其應用”的第6條學業要求“能有意識運用所學的知識或尋求相關證據參與社會性議題的討論（如酸雨和霧霾防治、水體保護、食品安全等）”相符合，說明其習題編制在一定程度上滿足課程標準的要求，但相關習題較少。

2.三版本教材習題難度的計算比較

為了得出人教版、魯科版、蘇教版中的習題在每一難度因素上的平均難度和三版本教材的綜合難度，采用以下兩個公式進行計算。對于相對平均難度計算公式，x表示第x個影響習題難度的難度因素，y表示某一習題在某一難度影響因素所處的水平；Ax表示教材中第x個習題難度因素的加權平均值，也即某一難度因素的相對平均難度；B表示第x個習題的難度因素在第y個水平上的權重，依水平分別取1、2、3、4，即Bxy=y，如B42=2，其表示習題“知識點數”中“2個知識點”水平的權重為2；nxy表示所選教材習題中屬于第x個習題難度因素且在第y個水平上的題目個數，如n23表示第2個難度因素（運算）中處于第3水平（復雜的數學計算）的題目個數，n表示所選教材習題的總數目。綜合難度公式計算的是三版本教材“硫及其化合物”習題的整體平均難度，其是由每版本教材中6 個難度因素的相對平均難度之和的平均值得出。利用以上數學統計方法計算得出三版本教材中“硫及其化合物”習題各難度因素的相對平均難度和綜合難度，經過計算得出如表3所示的數據。

表3 三版本教材習題中各難度因素的相對平均難度

由表3可知，有關硫的習題，三版本教材在“認知要求”這一難度因素的相對平均難度最為突出，相對平均難度值最大，其次是“知識點數、開放程度、習題背景、習題表征、運算”，三版本教材習題在各難度因素的呈現趨勢上具有較強的一致性。同時，對于每一難度因素的相對平均難度，人教版均大于魯科版和蘇教版，魯科版和蘇教版較為接近。具體而言，三版本教材在6 個難度因素上的相對平均難度居于第1 至3水平之間，其中在“習題背景、運算、習題表征、開放程度”4個難度因素的相對平均難度居于第1～2水平，另外除了蘇教版，人教版和魯科版在“知識點數、認知要求”的相對平均難度居于第2～3 水平之間。而且，除了“習題背景”之外，三版本教材在其他5個難度因素的相對平均難度值較為接近。另一方面，從數據中可以看出，人教版習題6個因素的相對平均難度最大差值為1.55，魯科版最大差值為1.55，蘇教版最大差值1.62。人教版、魯科版、蘇教版習題的綜合難度分別為1.85、1.70、1.70，表明人教版有關硫習題設置的綜合難度大于魯科版和蘇教版。

四、研究結果

根據數據分析，可知三版本教材關于硫相關習題的設置具有共通性，其在于三版本教材在6個難度因素上的呈現趨勢是一致的，“認知要求”和“知識點數”的水平要求是相對較高的，“運算”這一難度因素的水平要求是最低的；同時，三版本教材在“習題背景、運算、習題表征、開放程度”4 個難度因素的習題編制上以低水平為主，在“知識點數”的各水平分布上較為均勻，而對“認知要求”難度因素多集中在較高水平。另外會發現三版本教材在某些具體的習題編制中所依照的知識載體也是一樣的。對比而言，不論是在具體難度因素的相對平均難度上還是在綜合難度上，人教版均高于魯科版和蘇教版，魯科版和蘇教版相近，表明人教版教材有關于“硫及其化合物”習題難度高于魯科版和蘇教版。

五、研究啟示

1.準確判斷習題難度，開展有效評價

教材中習題的使用可以評價學生的素養發展狀況，但學生的能力層級不同，部分學生在解決習題時會有思維障礙。作為教師，在開展習題講評時，應該準確判斷習題難度，根據習題難度對不同層級學生進行提問，使得全體同學都能在習題評價中有所收獲，同時通過出聲思維判斷學生的習得程度，基于學生的實際問題解決過程進行引導，從而促進學生的思維發展。

2.善于利用課外資源，優化習題設計

作為教師，應該在日常教學中，善于積累各種教學資源，優化化學教材中的習題編制。某些教材中的習題存在過于容易或難度過大的問題，此時需要教師對習題進行一定程度上的設計與改編。比如對于難度過大的習題，教師可以提供資料或相關情境，幫助學生在資料分析或情境解讀中獲取到解決問題的關鍵信息，從而更好地實現習題教學的功能價值，促進學生核心素養的穩步發展。