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 杨承印 代黎娜

（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）

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——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。

α——加权系数，满足0＜α＜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α＝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。

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

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］

①认知学习目标的水平。

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。

②技能性学习目标的水平。

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。

③体验性学习目标的水平。

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。

表2 不同版本课程难度值比较

将表2 中的相关数据代入课程难度模型：N＝（αS/T）＋（1-α）G/ T，且0＜α＜1，得到课程难度系数，如表3。

将可比深度系数、可比广度系数（见表2）和α＝0.5时的课程难度系数（见表3）代入计算式｜Sx/ Tx-S / T ｜/S / T、｜Gx/ Tx-G / T ｜/G / T 和｜Nx-N ｜/N （此处x＝1，2，3）中，可得出各版本教科书在可比深度、可比广度和课程难度方面与课程标准的吻合度，见表4。

表3 不同版本课程难度系数比较

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

通过对表2、表3、表4 的综合分析，可以得出以下结论：

在可比深度方面，表现出以下顺序：苏教版＞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，考虑到课程难度模型N＝（αS/T）＋（1-α）G/T 中课程深度（S）、课程广度（G）和课程时间（T）在不同的主题部分会有不同的取值， 所以， 得出的课程难度也会有所不同，因此，我们需要具体问题具体分析。

由课程难度模型N＝（αS/T）＋（1-α）G/T 可知， 课程难度的取值大小是由课程深度（S）、课程广度（G）和课程时间（T）三个变量共同决定的。想要增大或减小课程难度，不能仅考虑其中任意一个变量，需要同时考虑三个变量。 因此，在教科书的设计和编制方面，控制教科书的难度，需要有效地协调、统筹好课程深度、课程广度和课程时间三个变量。

［1］ 宋心琦主编. 普通高中课程标准实验教科书（化学4，第三版）［M］. 北京：人民教育出版社，2007

［2］ 王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书（化学4，第三版）［M］. 南京：江苏教育出版社，2007

［3］ 王磊主编. 普通高中课程标准实验教科书（化学4， 第三版）［M］. 济南：山东科学技术出版社，2006

［4］ 杨承印，韩俊卿. 义务教育新课标教科书课程难度定量分析［J］. 教育科学.2007，23（1）：32-35

［5］ 宋心琦主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学选修4（化学反应原理）教师教学用书［M］. 北京：人民教育出版社，2004

［6］ 王祖浩主编. 苏教版普通高中课程标准实验教科书高中化学教学参考书化学反应原理（选修）［M］. 南京：江苏教育出版社，2005

［7］ 王磊主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学（化学反应原理·选修）教师用书（第二版）［M］. 济南：山东科学技术出版社，2006

［8］ 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准（实验）［S］. 北京：人民教育出版社，2003：5-6