中、德、英3 国高中生物学教材难度比较研究（1）

杨 铭 赵萍萍 刘恩山

（北京师范大学生命科学学院 北京 100875）

0 引言

教材是核心教学材料，也是教学研究的重要对象。教材的研究和改革能促进教学向着更适合学生学习的方向发展。教材难度是影响教材质量的重要因素［1］，也是教材研究的方向之一。对于教材的难度可进行定量的分析研究，例如通过建立数学模型分析课程的深度、广度及时间等因素对教材难度的影响［2］。许多科学课程理念也可用于教材的编写与评价，例如“为理解而教”（teaching for understanding）。“为理解而教”强调“理解”在教学中的重要性，主张学生灵活有效地应用所学知识，获得实践的能力［3］。根本目的是着力培养学生的高级思维能力，学会科学研究的一般方法和基本技能［4］。以往诸多对于教材的研究主要侧重于数学、语文、历史等学科，对于生物学教材的研究相对较少［5］，尤其从难度的视角对我国高中生物学教材与发达国家教材的国际比较研究甚少。

近年来，世界各国都在开展教育改革，其中课程标准和教材是课程改革的重要环节。

许多发达国家的课程改革已取得一些成效，有值得借鉴的成功经验。新中国成立以来，我国一共进行了8 次基础教育课程改革，自2001年至今已发生显著变化，但在课程标准和教材方面仍有改进的空间。因此，从难度的角度比较我国与其他国家的教材，可为我国高中生物学教材的修订提供参考。

德国的课程改革有非常悠久的历史，早在19 世纪，德国就开始了教育事业改革。19 世纪中叶，科学技术和生产出现重大变化，科学的发展超过技术和生产的发展，德国迅速适应了科学技术和生产发展的新特点，在应用科学上取得了成功，形成科学-技术-生产的体制化［6］。1990年，东、 西德完全统一后，德国尤其是东德地区，从教育体制、学制到课程内容，进行了全方位的调整甚至根本性改革，增加了课程的宽泛性，重视对基础性的关键技能及学习能力的培养，促进个性化［7］。德国作为生物产业大国，其生物技术产业在欧洲处于领先地位，这些特色都在一定程度上影响了其生物学课程和教材的发展。在生物学教材的内容结构、整体布局方面都有值得研究和借鉴的地方。

英国作为科学教育的发祥地，早在1989年就正式颁布了英国历史上首部国家科学教育课程标准［8］。通过改革基础教育体制提高中小学生的素质，增强综合国力，也是英国政府关心的问题。经过几次修改和完善，英国自2000年9月起开始实施新的国家课程标准，旨在提高教育质量。在教材选择和教学组织方面赋予教师更多的灵活性，致力于加强对学生核心知识和文化经验的能力提高［9］。英国十分重视科学教育，它在英国的普通教育中占有十分重要的地位，科学与英语、数学并列为3 门核心学科之一。英国的科学教育注重促进学生精神、道德及社会和文化方面能力的发展，重视科学探究。

本文主要聚焦于中国、德国、英国高中生物学教材难度的评价和分析。本研究主要对教材文本内容进行分析，通过定量数据反映教材的概念组成，比较分析我国高中生物学教材与德国、英国生物学教材之间的共同特点和差异。

为简化本研究所涉及的系统要素, 分析中不考虑课程（使用教材授课）时间的影响，主要对教材进行静态文本分析，包括影响教材难度的2 个因素：教材广度（G）和教材深度（S）。教材广度指教材中概念涉及的范围和领域的广泛程度，用教材中的概念术语的数量衡量。教材深度指教材中的概念对学生认知水平及思维强度的要求，通过统计教材中出现的不同（学段）认知要求的概念数量衡量。教材难度（N）指教材中概念讲述的难易程度，是较难量化的一个概念，主要强调概念的抽象程度。本研究中难度的计算公式为：N=G×S。

1 研究对象

本研究的研究对象是中国、德国、英国3 国的高中生物学教材。

中国选取的高中生物学教材是人民教育出版社《普通高中课程标准实验教材·生物》必修3 册。此版教材目前应用于全国多个省份，覆盖面较广，能反映新课程标准的要求。

德国选取的高中生物学教材是由家庭教育教材出版社在2010年出版的《林德生物学》，这本教材有悠久的历史和科学的体系，2010年出版了修订后的第23 版。此本教材是由德国课程研究所的专家推荐选取的。

英国选取的高中生物学教材是牛津大学出版社在2011年出版的Twenty First Century Science。这本教材由教师、学校和学院合作开发，是英格兰和威尔士大约1 000 所学校使用的课程教材。选取此教材是通过对各版本的教材了解论证后，力图能选取的最有代表性的出版社和教材，且符合英国A-level 考试要求。

2 研究方法

2.1 广度工具介绍及广度计分说明 本研究根据计划课程调查 （survey of enacted curriculum，简称SEC）工具，开发了广度分析工具。SEC 研究工具是波特（A.Porter）等人于2001年构建的，用于对课程标准、 课堂教学与学业评价等教育要素两两之间进行一致性比较［10］。课题组利用SEC 工具中的《中小学科学主题列表》（K-12 Science Topic List）进一步补充生物学各领域的概念，并按照其从属关系整理成为不同层级的条目，构建广度分析工具，用以对概念术语进行量化分析。广度分析工具的结构如图1所示。

在统计广度得分时，对教材中具体阐释的概念进行计分。在分析的过程中，对于疾病类术语、过于细微的结构名称类术语、具体的分类学术语、非基本生物技术类术语、物理化学类术语（与生物学无很大关系）、分支学科类术语，均不计分。在统计时，按照最小单元格计分，每个计1 分。如果某个教材中出现的生物学内容在上述表格中没有相应的位置，则在每个主题下的“其他”中补充，并进行计分。

2.2 深度工具介绍及深度计分说明 张颖之和李红菊分别对生物学科遗传学主题与生态学主题进行了核心概念的筛选，筛选出遗传学和生态学核心概念及其认知水平分布［11－12］。本研究基于张颖之与李红菊筛选核心概念的理念与原则，根据陈阅增主编的《普通生物学》，筛选出遗传学与生态学领域内大学认知水平的核心概念，以此完善生物学教材深度的分析工具，将其作为分析与衡量生物学教材中核心概念深度的标尺。深度分析工具的结构如图2所示。

在“学段”一栏：K 代表“幼儿园”，权重赋值为1；P 代表“小学”，权重赋值为2；JH 代表“初中”，权重赋值为3；SH 代表“高中”，权重赋值为4；U代表“大学”，权重赋值为5。本研究对教材中出现的概念术语及概念内涵进行赋分，即需要学生较强的认知能力才能被理解的概念内涵会被赋予较高的分数，反之则被赋予较低的分数。以教材中出现的概念和术语的平均分值作为教材深度值（S），作为衡量教材概念深度大小的标准。

工具中阴影的位置指相应的核心概念要求学生的认知水平达到的学段水平。对于阴影涵盖2 个学段的核心概念，在本研究中统一取高学段计分。

2.3 难度计算公式

N（难度）=G（总广度值）×S（深度值）

2.4 工作模式 A、B 2 名研究者同时对某本教材的广度和深度进行独立分析。教材广度由2 名研究者独立分析之后，共同讨论达成一致形成，得到各个国家的广度总得分。教材深度涉及2 名研究者对于核心概念的不同理解，2 人均保留个人观点。因此，每本教材有2 份深度总得分，分别表示为A 和B。经统计发现，2 名研究者的深度评分结果一致性较高，可以保证数据的可靠性。

遗传模块深度值={［遗传部分核心概念总分/项数］（研究者A）+［遗传部分核心概念总分/项数］（研究者B）}/2

生态模块深度值={［生态部分核心概念总分/项数］（研究者A）+［生态部分核心概念总分/项数］（研究者B）}/2

S=（遗传模块深度值+生态模块深度值）/2

3 研究结果与分析

3.1 高中生物学教材的难度 利用高中生物学教材广度和深度分析工具，分别统计3 个国家高中生物学教材的总广度值和深度值，并根据教材难度计算公式计算每个国家教材的难度值。此外，还分别将广度值（G）、深度值（S）和难度值（N）以百分制统一转换为G100、S100、N100。例如，难度 最 高 的 为 德 国 教 材（1416.012），以 此 为 基准（100），计算英国教材的难度百分制分数，N100 英国=N 英国×100/N 德国=793.208×100/1416.012=56。统计结果如表1和图3所示。

表1 中、德、英3 国高中生物学教材的广度、深度、难度比较

根据表1和图3可以看出，难度最高的是德国教材，最低的是英国教材，中国教材的难度位于二者之间。以德国教材的难度为基准（100），中国教材的难度分值为70，英国教材的难度分值为56。由此可见中国教材的难度与德国教材的难度相差较大，与英国教材的难度更加接近，说明中国高中生物学教材在3 个国家中仍属于难度较低的水平。

3.2 高中生物学教材的广度

3.2.1 中、德、英3 国高中生物学教材的广度3 国高中生物学教材的广度见图4所示。

由图4可知，在高中生物学教材的内容广度上德国的得分最高，英国最低，中国位于二者之间。以广度得分最高的德国为基准（100），中国教材的广度总得分为74，英国教材的广度总得分为67。由此可见中国教材的总广度与英国教材的总广度接近，与德国教材的广度相差较远，说明在教材内容广度方面中国教材仍属于较低的水平。

（待续）