人教版、鲁科版、苏教版教材习题难度比较研究*——以“硫及其化合物”为例

姚娟娟

（合肥师范学院化学与制药工程学院 安徽 合肥 230601）

《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》的“实施建议”中明确指出“提问与点评、练习与作业、复习与考试等是有效开展化学日常学习评价的基本途径和方法；教师应注意发挥课堂练习和课后作业对于学生化学学科核心素养的诊断与发展功能”［1］。由此可知，教材的章节习题对评价学生的学习成效和素养发展具有至关重要的作用。当下新版人教版［2］、鲁科版［3］、苏教版［4］高中化学教科书已经颁布并用于教学，其教材习题的难度如何是值得研究的问题。文章以“硫及其化合物”为载体开展三版本教材习题的对比分析，旨在找出三版本教材习题的相同点和不同点，以便为教师更好地认识和使用教材习题提供建议。

一、三版本教材习题的数目统计

对于三版本教材中与硫有关习题的统计，采用的方法是统计与硫有关章节或专题的课后习题和章末习题。此外，如果一道习题中包含多个小题，如（1）、（2）、（3）……则按小题计数。基于以上统计思路，发现人教版教材共有与硫相关的习题20道；鲁科版中与硫相关的习题有31道；苏教版中硫及其化合物内容相关习题共37道。单从题目数量上看，关于硫及其化合物的习题，苏教版的题量最多，其次是鲁科版，人教版题量最少。

二、教材习题难度评价框架的构建

关于教材习题难度的影响因素研究，韩云凤等人通过课后习题难度预估方法指出影响习题难度的主要因素是运算要求、知识量、题型和行为目标层次［5］。薛亮等人提出评价试题难度的因素包括背景、内容、推理、探究、开放、运算、知识综合、阶梯8 个维度［6］。皇甫倩、王后雄指出分析习题静态难度需要关注习题阅读量、情境、能力层级、推理数、问题类型、数学技能、隐蔽性、知识点数和阶梯性［7］。通过文献梳理，本文将以习题背景、运算、习题表征、知识点数、认知要求、开放程度6个一级维度作为影响习题难度的难度因素，每个难度因素划分为具体的难度水平，并对不同的水平进行赋值，形成教材习题难度评价框架，具体如表1所示。

表1 教材习题难度评价框架

三、教材习题难度因素的统计与分析

1.三版本教材习题的难度因素水平分布

根据表1 教材习题难度评价框架，分析三版本教材中与硫相关章节或专题的习题，统计出三版本教材中各难度因素对应水平的题目数量及百分比，分析结果如表2所示。

表2 三版本教材中习题的不同难度因素水平及所占百分比分布情况

由表2可知，三版本教材在“习题背景”这一难度影响因素上，大部分的习题都为无情境习题，分别占比为70%、67.74%、62.16%，即直接以“硫及其化合物”的知识内容为依托设置相关题目，侧面说明三版本教材在无情境题目设置上存在一致性。三版本教材在“公共常识”水平上均未设置相关习题。另外，人教版在“个人熟悉的生活经验”水平上设置的习题少于鲁科版和苏教版，鲁科版和苏教版差距较小。人教版根据“科学情境”背景设置的习题占比为20%，比鲁科版的3.22%和苏教版的8.11%要高，比如人教版“练习与应用”的第8题，该题目将化学、地理、生物等学科进行融合，引导学生查阅资料思考硫在自然界中的循环过程，增进学科知识与自然界科学变化的联系，强化学生对化学作用于社会生活的认识和理解，引导学生基于科学情境建构有意义的知识体系，发展学生对知识的学科价值和社会价值的双重认知水平。

对于“运算”难度因素，人教版、鲁科版、苏教版对硫相关内容设置运算的题目极少，绝大多数均不需要计算，三版本教材在无计算水平上的占比分别为85%、93.55%、94.59%。人教版、鲁科版、苏教版三版本教材中需要计算的习题占比分别为15%、6.45%、5.41%，且人教版高于鲁科版与苏教版。另外，三版本教材设置的计算题均需要多步计算，均是将初中所学的质量分数、体积分数与高中所学的物质的量、物质的量浓度等物理量相结合设计的题目，这说明三版本习题在硫相关内容计算题的设置上体现了以学生认知经验或认知起点为基础，重视对学生已有数理知识的调用，符合最近发展区理念。

对于“习题表征”难度因素，人教版、鲁科版、苏教版的习题呈现大部分都是语言文字描述，少有图像表征等形式，表明三版本教材在习题编制上强调直接表述。三版本教材中处于“单纯的文字表述”的习题占比分别为65%、87.1%、81.08%。当然，除“单纯的文字表述”外，三版本教材在硫相关习题编制上也存在流程图、实验装置图和表格的形式，无曲线表征，比如人教版“复习与提高”的第5题以浓硫酸与炭的实验反应装置图为问题呈现的信息载体；鲁科版“练习与活动”的第11题以煤燃烧过程中废气处理的流程图展现硫元素的转化进程；与鲁科版相似，苏教版专题4第三单元“理解应用”的第8题采用流程图呈现工业生产中不同的脱硫系统，说明三版本教材都在一定程度上关注了非文字表征的信息呈现方式，重视对学生从不同习题表征形式中获取信息的能力培养和图像解析能力的提升。另外，人教版非文字表征的习题占比多于鲁科版和苏教版，鲁科版和苏教版接近，说明人教版在习题表征的多样性上优于鲁科版和苏教版。

在“知识点”难度因素上，人教版、鲁科版、苏教版在不同“知识点”难度因素水平上的占比集中在25%～40%之间，三个水平的分布相对均衡，可表征出三版本教材对有关硫考查的知识点水平存在一致性。比如人教版“练习与应用”的第1题通过物质中硫元素的价态判断考查硫元素是否具有氧化性，其是考查元素价态在化学反应中可能发生的转化关系，与其相似，鲁科版的“练习与活动”的第3题考查了应用氧化还原反应理论分析硫元素在反应中的价态变化，同样苏教版“硫及其化合物的相互转化”的“理解应用”的第1题也考查了同样类型的题目，可以看出，三版本教材在知识点水平考查上表现相近，此外在知识内容的选择上也具有共同点。

对于“认知要求”维度，人教版、鲁科版、苏教版在有关硫的习题设置上趋向于“理解、应用、探究”三个水平，对最低水平“记忆”的考查相对较少，其“记忆”水平占比分别为5%、12.90%、2.70%，说明三版本教材对有关硫习题的设计未停留在识记层面，对学生正确解答问题所要达到的思维水平有较高的要求，侧面可以表明元素化合物知识的教学目标并不是学生以罗列碎片化知识的形式记忆各物质的性质及其能发生的化学反应，而是在理解等更高层级的水平上建构起关于元素价态与物质类别的关系，并应用氧化还原相关理论处理物质间的相互转化，创造性地解决某些问题。具体对比三版本教材，会发现在最高水平“探究”的习题考查量占比分别为30%、12.9%、16.22%，人教版在“探究”水平考查的题量占比大约是鲁科版和苏教版的2倍。

在难度因素“开放程度”上，三版本教材的习题开放水平集中在第1和第2难度水平，在第1水平的占比分别为35%、48.39%、51.35%，在第2水平的占比分别为50%、35.48%、35.14%，三版本教材在两个较低水平的习题设置占比之和较为接近。三版本教材的习题开放水平处于第3 和第4 水平的习题占比相对较少，在第3 水平的占比分别为10%、6.45%、8.11%，在第4水平的占比分别为5%、9.68%、5.41%。以上数据一方面表明三版本教材关于硫习题的设置注重结论的唯一确定性，强调学生思维的严谨性和科学性；另一方面开放度较高的题目设置表明了教材习题关注学生在解决社会性议题中创新性思维的培育和科学辩论能力的发展，这与课程标准中“常见的无机物及其应用”的第6条学业要求“能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论（如酸雨和雾霾防治、水体保护、食品安全等）”相符合，说明其习题编制在一定程度上满足课程标准的要求，但相关习题较少。

2.三版本教材习题难度的计算比较

为了得出人教版、鲁科版、苏教版中的习题在每一难度因素上的平均难度和三版本教材的综合难度，采用以下两个公式进行计算。对于相对平均难度计算公式，x表示第x个影响习题难度的难度因素，y表示某一习题在某一难度影响因素所处的水平；Ax表示教材中第x个习题难度因素的加权平均值，也即某一难度因素的相对平均难度；B表示第x个习题的难度因素在第y个水平上的权重，依水平分别取1、2、3、4，即Bxy=y，如B42=2，其表示习题“知识点数”中“2个知识点”水平的权重为2；nxy表示所选教材习题中属于第x个习题难度因素且在第y个水平上的题目个数，如n23表示第2个难度因素（运算）中处于第3水平（复杂的数学计算）的题目个数，n表示所选教材习题的总数目。综合难度公式计算的是三版本教材“硫及其化合物”习题的整体平均难度，其是由每版本教材中6 个难度因素的相对平均难度之和的平均值得出。利用以上数学统计方法计算得出三版本教材中“硫及其化合物”习题各难度因素的相对平均难度和综合难度，经过计算得出如表3所示的数据。

表3 三版本教材习题中各难度因素的相对平均难度

由表3可知，有关硫的习题，三版本教材在“认知要求”这一难度因素的相对平均难度最为突出，相对平均难度值最大，其次是“知识点数、开放程度、习题背景、习题表征、运算”，三版本教材习题在各难度因素的呈现趋势上具有较强的一致性。同时，对于每一难度因素的相对平均难度，人教版均大于鲁科版和苏教版，鲁科版和苏教版较为接近。具体而言，三版本教材在6 个难度因素上的相对平均难度居于第1 至3水平之间，其中在“习题背景、运算、习题表征、开放程度”4个难度因素的相对平均难度居于第1～2水平，另外除了苏教版，人教版和鲁科版在“知识点数、认知要求”的相对平均难度居于第2～3 水平之间。而且，除了“习题背景”之外，三版本教材在其他5个难度因素的相对平均难度值较为接近。另一方面，从数据中可以看出，人教版习题6个因素的相对平均难度最大差值为1.55，鲁科版最大差值为1.55，苏教版最大差值1.62。人教版、鲁科版、苏教版习题的综合难度分别为1.85、1.70、1.70，表明人教版有关硫习题设置的综合难度大于鲁科版和苏教版。

四、研究结果

根据数据分析，可知三版本教材关于硫相关习题的设置具有共通性，其在于三版本教材在6个难度因素上的呈现趋势是一致的，“认知要求”和“知识点数”的水平要求是相对较高的，“运算”这一难度因素的水平要求是最低的；同时，三版本教材在“习题背景、运算、习题表征、开放程度”4 个难度因素的习题编制上以低水平为主，在“知识点数”的各水平分布上较为均匀，而对“认知要求”难度因素多集中在较高水平。另外会发现三版本教材在某些具体的习题编制中所依照的知识载体也是一样的。对比而言，不论是在具体难度因素的相对平均难度上还是在综合难度上，人教版均高于鲁科版和苏教版，鲁科版和苏教版相近，表明人教版教材有关于“硫及其化合物”习题难度高于鲁科版和苏教版。

五、研究启示

1.准确判断习题难度，开展有效评价

教材中习题的使用可以评价学生的素养发展状况，但学生的能力层级不同，部分学生在解决习题时会有思维障碍。作为教师，在开展习题讲评时，应该准确判断习题难度，根据习题难度对不同层级学生进行提问，使得全体同学都能在习题评价中有所收获，同时通过出声思维判断学生的习得程度，基于学生的实际问题解决过程进行引导，从而促进学生的思维发展。

2.善于利用课外资源，优化习题设计

作为教师，应该在日常教学中，善于积累各种教学资源，优化化学教材中的习题编制。某些教材中的习题存在过于容易或难度过大的问题，此时需要教师对习题进行一定程度上的设计与改编。比如对于难度过大的习题，教师可以提供资料或相关情境，帮助学生在资料分析或情境解读中获取到解决问题的关键信息，从而更好地实现习题教学的功能价值，促进学生核心素养的稳步发展。