高中化学教材课程难度评价：以“化学反应原理”模块为例.pdf

化学教与学 2013 年第 10 期 高中理科课程以进一步提高学生的科学素养为宗 旨 着眼于学生未来的发展 其中 课程教材由过去的 一纲一本 变为现在的 一标多本 标 是课程标准 本 是教本 多本 是指根据 一标 而由多家出版社 编写的不同版本的化学教材 那么 编写者如何提高化 学教材的编写质量 学校如何根据自身实际情况选择 合适的化学教材 化学教师如何通过研究化学教材而 设计出更加符合学生实际的教学过程等 所有这些都 需要我们对化学教材进行客观的定量评价来获得 对 于教材的整体评价已有多篇论文发表 以课程难度为 指标 以知识点为特征的教材评价仍为当下的研究热 点 本文将利用难度系数定量模型 以 全日制普通高 中化学课程标准 为参照系 分别对人民教育出版社 简称人教版 江苏教育出版社 简称苏教版 和山东 科学技术出版社 简称鲁科版 的三个不同版本的化学 教材选修4 化学反应原理 模块中的 化学反应速率和 化学平衡 主题进行难度定量分析 为化学教师选择 使用化学教材提供客观依据 为化学教材编写者提供 再修订的建议 以提高化学教学质量 1 3 一 课程难度定量模型 课程定量模型如下 N S T 1 G T N 课程难度 指绝对的课程难度 亦即静态的 课程难度 仅仅从文本角度对教科书进行分析 评 价 不涉及课程实施状态下的教科书使用问题 而对 教科书的动态分析 评价 还要考虑课程实施中的教 师 学生等特别复杂的众多因素 S 课程深度 指课程内容所需要的思维的深 度 它涉及到概念的抽象程度以及概念之间的关联程 度 还涉及到课程内容的推理与运算步骤 对此 我们 通过相应课程目标的不同要求程度的加权平均来刻 划 即用课程标准中关于认知性学习目标 技能性学 习目标和体验性学习目标三维学习目标赋值的加权 平均数来量化 T 课程时间 指课程内容的完成所需要的时间 因此 可以用通常所说的 课时数 来量化 我们可以用 各版本教材的教师用书中所规定的课时数来代替 G 课程广度 指课程内容所涉及的范围和领 域的广泛程度 我们可以用有关内容所涉及的 知识 点 的多少来量化 S T 可比深度 指单位时间的课程深度 G T 可比广度 指单位时间的课程广度 加权系数 满足0 1 它反映了课程对于 可比深度 或者 可比广度 的侧重程度 在应用中 常取 0 5 即课程难度等于课程的可比深度 S T 和 可比广度 G T 的算术平均数 4 二 利用课程难度定量模型分析教材 化学反应速率和化学平衡原理是中学化学学科的 重要基础理论和化学教学的重点内容 化学反应速率 是化学平衡理论的重要知识点 而化学平衡理论是平 衡理论体系的核心 从学习目标来看 通过对该主题内 容的学习 会进一步加深对化学变化本质的认识 了解 人们在工业生产和科学研究中是如何根据化学反应规 律 控制和利用化学反应为人类造福的 还能训练个人 的归纳思维能力 形象思维能力和自主学习能力 从而 认识到化学基础理论对生产实际的指导作用 高中化学教材课程难度评价 以 化学反应原理 模块为例 杨帆 1 杨承印 2 代黎娜 2 1德克萨斯A M大学化学系美国 德克萨斯州77840 2陕西师范大学化学化工学院 教育部陕西师范大学基础教 育课程研究中心陕西 西安710062 摘要 运用课程难度定量模型N S T 1 G T 以 全日制普通高中化学课程标准 实验稿 为参照系 对3个不同 版本的 化学反应原理 模块中的 化学反应速率和化学平衡 内容进行难度定量分析 可知鲁科版的课程难度与课程标 准基本吻合 人教版和苏教版的课程难度均高于课程标准 关键词 化学教材 课程难度 定量模型 难度分析 可比深度 可比广度 文章编号 1008 0546 2013 10 0005 04中图分类号 G632 41文献标识码 B doi 10 3969 j issn 1008 0546 2013 10 002 教学研究 5 化学教与学 2013 年第 10 期 表1中 每一纵列分别列出课程标准中内容标准 规定的知识点数量及三个不同版本的知识点数量 由 此我们可以得到 课程标准 的课程广度为G 14 人教版 的课程广度为G1 17 苏教版 的课程广度 为G2 19 鲁科版 的课程广度为G3 17 2 课程深度 我们以通过相应的课程目标的不同要求程度的 加权平均来描述 而课程标准对目标要求的描述所用 的词语分别指向认知性学习目标 技能性学习目标和 体验性学习目标 按照学习目标的要求设有不同的水 平层次 对同一层次的学习要求所采用的词语有对学 习结果目标的描述 也有对学习过程目标的描述 具 体的要求程度如下 8 认知学习目标的水平 知道 说出 识别 描述 举例 列举 了解 认识 能表示 辨认 区分 比较 理解 解释 说明 判断 预期 分类 归纳 概述 应用 设计 评价 优选 使用 解决 检验 证明 将认知学习目标各水平层次由低到高依次赋值 为1 2 3 4 技能性学习目标的水平 初步学习 模仿 初步学会 独立操作 完成 测量 学会 掌握 迁移 灵活运用 将技能性学习目标各水平层次由低到高依次赋 值为1 2 3 体验性学习目标的水平 感受 经历 尝试 体验 参与 交流 讨论 合作 参观 认同 体会 认识 关注 遵守 赞赏 重视 珍惜 形成 养成 具有 树立 建立 保持 发展 增强 将体验性学习目标各水平层次由低到高依次赋 值为1 2 3 表1中各知识点后的数值为各知识点的课程深 度赋值 每个知识点课程深度从认知性学习目标 技 能性学习目标和体验性学习目标三个维度考虑 有关 各知识点的学习目标要求参照各版本教材配套的教 因此 本文选取了3个不同版本的化学教材选 修4中内容编排相对集中而且又是重要内容的主 题 化学反应速率和化学平衡 作为研究对象 这 些典型内容的编排方式在一定程度上反映了相应的 课程理念和教科书的编制深度 广度和难度 可以用 这些量来对课程静态难度进行比较 1 课程广度 以课程标准中内容标准规定的 知识点来量化 5 7 见表1 表1课程广度比较 课程标准人教版苏教版鲁科版 化学反应速率的定量表示方法1 测定某些化学反应的速率2 活化能的含义1 活化能对化学反应速率的影响1 温度 浓度 压强和催化剂对化 学反应速率的影响1 温度 浓度 压强和催化剂对化 学反应速率的影响规律2 催化剂在生产 生活和科学研究 领域中的应用2 化学反应的方向3 化学平衡建立的过程1 化学平衡常数的涵义1 反应物转化率的计算2 温度 浓度和压强对化学平衡的 影响2 化学反应速率的调控在生活 生 产和科学研究领域中的重要作 用2 化学平衡的调控在生活 生产和 科学研究领域中的重要作用2 化学反应速率的概念1 化学反应速率的表示方法1 测量化学反应速率2 有效碰撞的概念2 活化分子的概念2 活化能的概念2 活化能对化学反应速率的影响2 温度 浓度 压强和催化剂对化学 反应速率的影响2 催化剂的应用1 化学平衡的建立2 化学平衡常数的含义1 利用平衡常数进行计算2 影响化学平衡的因素2 调控化学反应速率的作用2 调控化学平衡的作用2 焓变与反应进行的方向之间的关 系2 熵变与反应进行的方向之间的关 系2 化学反应速率的概念2 化学反应速率的表示方法1 测定化学反应速率2 碰撞理论2 活化分子的概念2 活化能的概念2 温度 浓度 压强和催化剂等 对化学反应速率的影响3 用有效碰撞理论 过渡态理论 解释浓度 压强 温度 催化剂 等对化学反应速率的影响3 化学反应的方向3 可逆反应的限度2 化学平衡的观点3 化学平衡是相对的 有条件 的 动态的3 化学平衡常数的意义1 化学平衡常数的表示方法1 运用化学平衡常数进行计算2 化学平衡移动的概念1 化学平衡的影响条件3 化学平衡移动原理3 合成氨工艺条件的选择1 反应焓变与反应方向有关2 化学反应存在熵变1 反应熵变与反应方向有关2 焓变与熵变对反应方向的共同影响2 利用 H T S定量判断反应的方向3 反应焓变和反应熵变对反应方向的影响3 化学平衡常数的含义2 反应物平衡转化率的计算2 温度 压强 浓度等对化学平衡的影响2 平衡移动的方向3 化学反应速率的定量表示方法1 测定某些化学反应速率的实验方法2 浓度 温度 压强 催化剂对化学反应速 率的影响2 浓度 温度 压强 催化剂对化学反应速 率的影响规律2 活化能的概念1 活化能对化学反应速率的影响1 催化剂在生产 生活 科学领域的作用2 G 14G1 17G2 19G3 17 从 低 到 高 从 低 到 高 从 低 到 高 教学研究 6 化学教与学 2013 年第 10 期 学参考书 5 7 因此 我们可以得出 课程标准 的课程深度为 S 23 14 1 643 人教版 的课程深度为S1 30 17 1 765 苏教版 的课程深度为S2 40 19 2 105 鲁科 版 的课程深度为S3 33 17 1 941 3 课程时间 由于课程标准里没有规定完成各部分课程内容 所需要的时间 而3套教材业已通过全国中小学教科 书审定委员会的审查 我们认定其平均水平能够较好 地反映相应课程标准对相应课程内容和相应课程时 间的要求 可以取这3套教科书的平均课时数作为标 准中相应内容的课程时间 因此 我们可以取这3套 具有代表性的教材研究主题的平均课时数作为课程 标准中相应内容的课程时间 即课程标准的课程时间 取值为T T1 T2 T3 3 9 9 12 3 10 人教版 化学反应速率和化学平衡 安排在选修 4的第二章 化学反应速率和化学平衡 中第1 4节 共需课时数为T1 1 2 5 1 9 所以 人教版的课程时 间取值为T1 9 苏教版 化学反应速率和化学平衡 安排在选修 4的第二专题 化学反应速率与化学平衡 中第1 3 节 共需课时数为T2 2 4 3 9 所以 苏教版的课程时 间取值为T2 9 鲁科版 化学反应速率和化学平衡 安排在选修 4的第二章 化学反应的方向 限度与速率 中第1 4 节 共需课时数为T3 3 4 4 1 12 所以 鲁科版的课 程时间取值为T3 12 通过以上数据 可以得到不同版本有关课程难度 的相关数据 如表2 将表2中的相关数据代入课程难度模型 N S T 1 G T 且0 人 教版 课程标准 鲁科版 在可比深度吻合度方面 鲁 科版的可比深度与课程标准吻合度基本相同 仅低 于课程标准1 22 人教版的可比深度与课程标准 吻合度基本接近 高于课程标准19 50 这样 苏教 版的学习目标就高于课程标准 但所要求的课时数 接近于课程标准 导致苏教版教材的可比深度偏离 课程标准较多 在可比广度方面 表现出以下顺序 苏教版 人教 版 鲁科版 课程标准 三者均高于课程标准 其中 鲁 科版的课程广度与课程标准基本吻合 在可比广度吻 合度方面 鲁科版的可比广度与课程标准吻合度最接 近 仅高于课程标准1 21 而苏教版和人教版均偏 离课程标准较大 分析其原因 鲁科版的学习目标数 量和课程时间均相应增加 所以 其可比广度和可比 广度吻合度均与课程标准接近 人教版和苏教版的学 习目标数量均高于课程标准 而其课程时间没有相应 增加 导致可比广度和可比广度吻合度均偏离课程标 准较大 在课程难度方面 表现出以下顺序 苏教版 人教 版 鲁科版 课程标准 其中 鲁科版的课程难度与课 程标准基本吻合 在可比难度吻合度方面 鲁科版的 可比难度与课程标准基本吻合 而苏教版与课程标准 偏差最大 分析其原因 鲁科版在可比广度和可比深 度方面均与课程标准接近 因此 其课程难度与课程 标准吻合 苏教版虽然在课程时间方面与课程标准接 表2不同版本课程难度值比较 课程 广度G 课程 深度S 课程 时间T 可比 广度G T 可比 深度S T 课程标准141 643101 40 164 人教版171 76591 8890 196 苏教版192 10592 1110 234 鲁科版171 941121 4170 162 表3不同版本课程难度系数比较 N S T 1 G T代入0 1 0 5 课程标准1 4 1 236 0 164 N 1 40 782 人教版1 889 1 693 0 196 N 1 8891 043 苏教版2 111 1 877 0 234 N 2 1111 173 鲁科版1 417 1 255 0 162 N 1 4170 790 可比深度吻合度 可比广度吻合度 难度吻合度 人教版19 5034 9333 38 苏教版42 6850 7950 00 鲁科版1 221 211 02 表4不同版本教材可比深度 可比广度和课程难度与课程标 准的吻合度比较 教学研究 7 化学教与学 2013 年第 10 期 3 学科素养和科学精神得到很大的提升 通过 实验 演绎 模式 学生的观察 动手 学科思维方 法等学科素养得到了培养 如让学生体验案例1 2 中强制弱的原理和沉淀溶解平衡应用于沉淀转化的 原理 培养了学生严谨的思维习惯和治学态度 同时 也有利于学生形成科学认识发展观和辩证唯物主义 发展观 4 该模式的适用范围 实验 演绎 模式主要是 采用典型实验来论证习得知识或原理 所以该模式主 要适用于元素化合物知识和化学反应原理内容的教 学 通过实验演绎有助于学生加深理解知识和相关原 理 5 实验现象与理论指导相结合 实验 演绎 模 式的目的是充分运用理论指导实验 在学生现有理性 认识的基础上对认识进行发展 提高 同时利用实验 反过来又检验相关理论 不通过指导学生观察实验现 象将无法真正懂得讲解的化学知识 相反 学生只是 一味感知外在现象 忽视理论的指导作用 学习就背 离了发展概念和把握规律性知识的过程 对于学生智 能的发展显然是无益的 参考文献 1 范杰 化学实验论 M 太原 山西科学技术出版社 2001 2 王祖浩 化学反应原理 M 南京 江苏教育出版社 2009 89 92 3 梁亚凤 注重实验过程构建有效课堂 J 中学化学教学 参考 2011 9 16 17 4 保志明 对元素化合物实验教学功能的思考 J 中学化 学教学参考 2012 6 20 21 5 黄稀宏 金属置换反应的完美终结 钠如何置换出铜 J 中学化学教学参考 2013 5 51 上接第12页 近 但在课程广度和课程深度两方面均高于课程标 准 导致课程难度偏高 通过以上分析 我们可以得出结论 关于 化学反 应速率和化学平衡原理 主题 鲁科版在课程广度 课 程深度和课程难度三个方面更忠实于课程标准 三 结论与分析 由以上数据分析可知 关于 化学反应速率和化 学平衡原理 主题 就课程难度方面而言 比较人教 版 苏教版和鲁科版三个版本的教材 鲁科版的课程 难度与课程标准基本吻合 体现出其更忠实于 更贴 近于课程标准要求的特点 人教版在课程深度和课程 时间安排上均符合课程标准的要求 但其在课程知识 点的要求上有所扩张 导致其课程难度高于课程标 准 苏教版在课程时间安排上符合课程标准的要求 但在课程知识点和课程深度上要求较高 导致其课程 难度偏离课程标准较大 在这里 我们需要特别指出 本文的结论是针对 化学反应速率和化学平衡原理 主题部分而言 考虑 到课程难度模