龔偉+傅權(quán)嵚

摘要：美國初中科學教科書《科學探索者：化學反應》的習題具有欄目設置多樣、模擬真實情境、深化概念理解、關(guān)注方法學習、注重能力提升等特點，啟示我國科學教科書在選編習題時應賦予習題更多的功能：立足概念學習、促進教材理解、體驗真實問題，全面提升學生的學科能力。

關(guān)鍵詞：科學探索者；習題特色；化學反應；教材研究

文章編號：1005–6629（2017）2–0021–06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 研究緣起

習題作為教科書的重要組成部分，既是學習者理解教科書、有效學習的輔助工具，也是評估學習者學習目標達成度的重要載體。近年來，隨著我國基礎(chǔ)教育新課程改革的深化實施，化學教科書從設計理念到內(nèi)容選擇、組織與呈現(xiàn)都有了顯著改進，但尚存在不少問題，因而國內(nèi)外化學教科書習題的比較研究仍然值得關(guān)注。

本研究以美國初中主流理科教科書《科學探索者》（Science Explorer）為研究對象，重點從習題的欄目設置、情境選擇、關(guān)注重點以及考查功能等角度剖析《化學反應》一冊的習題特色，以期能夠探析教材編寫者的編寫意圖，進而分析其課程觀、教材觀、教學觀，以期為我國初中化學教科書編寫以及教學實踐提供參考。

2 《科學探索者》習題體系特色探析

《科學探索者》（Science Explorer）是由帕迪利亞（M. J. Padilla）主持編寫、經(jīng)培生教育集團（Prentice Hall）出版的5～8年級的主流理科系列教科書?！痘瘜W反應》是17本單冊中的一冊，該冊由四個章節(jié)組成：原子和化學鍵，化學反應，酸、堿和溶液，碳化學。對《化學反應》一冊的課后習題進行深入分析，發(fā)現(xiàn)其習題編寫有以下特色：

2.1 借助欄目設置，突出習題功能

《義務教育化學課程標準》（2011版）中對教科書的整體編寫提出了具體要求：采用生動多樣的呈現(xiàn)方式，發(fā)揮教材的多樣教育功能[1]?！犊茖W探索者》課后習題欄目豐富，每一個欄目承擔著不同的教學功能，更好地為學習者“理解教材、探究學習”服務，較好地體現(xiàn)了學習活動的規(guī)劃和指導。

表1列出了《科學探索者》課后習題系統(tǒng)的欄目設置，每個章節(jié)的習題系統(tǒng)由四個部分組成：“節(jié)末評估”用于學習者對本節(jié)內(nèi)容進行小結(jié)，既包括“復習主要概念”欄目，大約聚焦于2～3個主要概念，用于輔助學習者進行內(nèi)容復習，又根據(jù)具體內(nèi)容配有“科學寫作”、“家庭活動”或“技能實驗室”來支持學習者開展課外活動，進一步加深學生對主要概念的理解；“學習指導”以“節(jié)”為單位，列出每一節(jié)的主要概念及主要術(shù)語，有助于學習者構(gòu)建起全章的概念體系；“復習與評估”環(huán)節(jié)包括“組織信息”、“復習主要術(shù)語”、“檢測概念”、“批判性思考”、“應用技能”等欄目，并通過“表格”、“選擇”、“判斷”、“問答”等形式引導學生進行系統(tǒng)復習，每一章節(jié)的復習評估題量在25題左右；“標準化測試卷”題量雖然不多，但旨在給學習者提供一個模擬的測試環(huán)境，檢測其認知水平發(fā)展狀況，以便很好地反饋教學。

進一步比較發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)初中化學教科書已經(jīng)在借鑒國外教科書的處理方式，如滬教版初中化學在每章章末均設置了“歸納與整理”欄目[2]，供學習者復習所用，具有一定的指導意義。而《科學探索者》章末的“學習指導”更具特色，借鑒了“核心概念”的研究成果，不僅列舉主要概念，而且用一句完整的陳述句來表達化學概念[3]。這樣的表達，一方面更易于明確需要學習者理解和掌握概念的主要內(nèi)容及其學習價值，也更易于建立概念間的聯(lián)系；另一方面也有助于學習者“不再停留在記住幾個術(shù)語的表面”，而是促進概念的理解深入到“內(nèi)核”。

2.2 重視情境設計，突出應用價值

化學教育的本質(zhì)在于讓學習者洞悉化學學科的內(nèi)在屬性與本質(zhì)規(guī)律，從化學的視角去觀察、分析和處理事件，讓學習者在學習化學知識、技能之后能應用到日常生活中與化學有關(guān)的問題上，真正成為其科學素養(yǎng)的一部分[4]。因此，“在生活中學習化學”成為了現(xiàn)代化學教育的基本理念，《科學探索者》習題正是秉承這一理念，讓學習者在解決化學習題的同時體會感受到真實存在與實際應用，從而體會到化學對人類的生存與發(fā)展所起到的巨大作用。

《科學探索者》一般在學習者充分理解基本概念與掌握基本技能之后設置情境化問題，著眼于學習者是否能夠在相對真實的情境下識別與分析所要解決的問題，進而提出合理的解決方案，最終順利地解決化學問題。一般在“科學寫作”、“家庭活動”或“技能實驗室”以及章末“標準化測試卷”中模擬真實的情境，每章大約10個左右習題屬于情境化習題。如“共價鍵”一節(jié)中的“家庭活動”欄目要求學習者利用洗滌劑或肥皂向家人展示除垢效果，并解釋具體原因；“碳化合物”一節(jié)的“技能實驗室”欄目要求學習者利用牙簽和橡皮糖來模擬碳原子的鏈接；“酸、堿和溶液”一章的“本章課題”要求學習者自制指示劑并思考如何選擇材料。對比國內(nèi)化學情境化習題可以發(fā)現(xiàn)，《科學探索者》中的情境化習題綜合評估學習者的概念理解、技能掌握、方案設計等方面的能力，要求更高，也更有利于學習者發(fā)展自身的學科能力。

2.3 深化概念理解，建構(gòu)內(nèi)容體系

化學是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應用的一門基礎(chǔ)自然科學，其特征是研究物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)。概念在化學的發(fā)展歷程中起到了舉足輕重的功能，可以幫助人們將現(xiàn)實世界中紛繁復雜的現(xiàn)象、事物加以抽象、概括以及分類并建立起相互間的廣泛聯(lián)系，最終形成對世界整體化、結(jié)構(gòu)化的認識，即幫助人們將其認識從簡單的知覺水平提升到思維水平，這樣可以更加全面地認識世界。因此，《科學探索者》的習題十分注重檢測學習者概念的理解深度，圖1是其習題設計思路。從整體上看，上文所述的眾多欄目設置其實是在統(tǒng)一的框架下設計的。

宏觀層次上，教科書的習題系統(tǒng)先是節(jié)末初步評估學習者的概念理解，重在引導學習者學習；其次是章末學習指導對本章主要概念進行概括，供學習者總結(jié)參考；再次是復習與評估通過“比較與分析”的視角讓學習者進一步深化概念的理解；最后是標準化測試綜合檢測學習者概念發(fā)展水平。而這些欄目均圍繞本章的核心思想而設置的，從整體上為學習者提供一個完整的認知框架。

中觀層次上，以“節(jié)末評估”為例來說明。不同章節(jié)的“節(jié)末評估”有著不同的設計，但起始環(huán)節(jié)均是“復習主要概念”，在于支持學習者復習初學概念；后續(xù)環(huán)節(jié)要求學習者收集材料進行科學寫作或相關(guān)實驗。如“元素和原子”這一節(jié)的“復習主要概念”從微觀層次上評估學習者對原子、元素以及原子模型的認識；“科學寫作”要求學習者以湯姆生的名義給另外一名科學家寫信解釋為什么原子必須包括正電荷與負電荷以及為什么會提出這種原子模型。這種“先基礎(chǔ)、后綜合”的學習要求，符合學生的認知順序，有助于學習者學習層次的提高。

從微觀層次上看，各欄目設計的最大特點就是逐步加大學習任務的難度。如“復習主要概念”針對“價電子”的學習對學習者提出如下的學習要求：“定義（什么是價電子？）→復習（價電子在元素結(jié)合形成化合物的過程中起著什么作用？）→比較和比對（當氧元素與其他元素形成化合物時，氧原子是變得更加穩(wěn)定，還是變得更加活潑？）”。這樣的設計遵循了“最近發(fā)展區(qū)”理論的要求，讓學習者親身經(jīng)歷像科學家一樣的思維過程，不斷完善自身的概念發(fā)展水平。

2.4 關(guān)注方法學習，提供學習指導

“學科結(jié)構(gòu)”（structure of the disciplines）是“一門學科特定的一般概念、一般原理所構(gòu)成的體系”與“該門學科特定的探究方法與探究態(tài)度”兩者的有機統(tǒng)一。當課程按照學科結(jié)構(gòu)的要求組織的時候，就能使課程站在知識的最前沿，學習者也能夠像科學家一樣從事發(fā)現(xiàn)學習、探究學習[5]。作為啟蒙教材的《科學探索者》，不僅重視學習者理解科學概念本身，更對學習者如何學習化學、如何解答習題給予了十分具體的指導與支持。在整個習題體系中，相同欄目的習題一般具有相同的學習要求。為此，《科學探索者》在附錄部分詳細列舉了相應的技能要求：運用已有知識、提出問題、預覽直觀教具、列提綱、確認主要思想、比較與比對、確定正面證據(jù)、排序、構(gòu)建因果關(guān)系、概念圖，并簡要地進行解釋以幫助學習者正確理解和解答習題。

以“酸、堿和溶液”一章為例（圖2），這一章包括五節(jié)內(nèi)容，每一節(jié)的習題設置均提出了不同的閱讀技能要求。其中，“描述酸和堿”這一節(jié)的閱讀技能要求是“提出問題”，習題中通過若干具體小問題一方面引導學習者完成相應的技能要求，另一方面強化學習者的概念理解，以完成相應的學習目標。這種將方法學習要求顯性化的做法，不僅深化了學習者的概念理解，更使得學習者“走在‘適當?shù)挠柧氝w移的大道上”。

此外，《科學探索者》不僅對習題中出現(xiàn)的各種技能要求作出說明，而且在“標準化測試卷”的試題前設置了“測試小貼士”，為學習者解答相關(guān)問題提供了具體范例指導，以便答題時有章可循。

2.5 注重能力提升，追求全面發(fā)展

2010年頒布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》[6]以“堅持能力為重”作為當前基礎(chǔ)教育的重要指導思想?？茖W教育必須為學習者未來發(fā)展必需的多種能力作準備，在這準備過程中“習題”也必須發(fā)揮其不可或缺的作用。對《科學探索者》中的習題體系中的能力要素進行梳理發(fā)現(xiàn)，大體在兩個方面關(guān)注學習者的能力提升：

第一種設計思路與美國《國家科學教育標準》[7]相似，依據(jù)科學家在認知過程中所運用的知識、方法、過程將能力進行分解，著眼于學習者的整體“科學探究能力”，讓學習者親身經(jīng)歷科學探究的全過程。如“技能實驗室”欄目提供具體的問題情境，激勵學習者像科學家一樣思考和探究問題，在科學探究的各環(huán)節(jié)按科學探究總目標進行細化，并在探究完成后提出進一步探索的課題。表2展示了“揭示離子的性質(zhì)”對學習者的科學探究能力要求。

第二種設計思路是根據(jù)具體學習內(nèi)容的內(nèi)在特點及特殊要求來設計習題，不同學習內(nèi)容對能力的要求有所不同，但類似于指向培養(yǎng)未來公民的總的能力要求[8]，如表3列出不同章節(jié)“復習與評估”部分中“批判性思考”欄目的能力要求，它們具有一定的共同之處，這種做法有助于學習者基于共同能力去解決不同問題。

3 對我國化學教材習題編寫的啟示

習題的功能不僅在于鞏固與強化，更可以促進學生繼續(xù)學習，依據(jù)對《科學探索者》習題體系特色的分析，以及借鑒相關(guān)學習理論研究成果，對我國化學教材習題編寫提出如下建議：

3.1 習題編寫理念需堅持“整體學習”思想

自從20世紀80年代以來，“整體學習（Holistic Learning）”成為了課程與教學領(lǐng)域的研究熱點?！罢w學習”基于相互關(guān)聯(lián)和整體性的原則，把學習者看作是身體、心理、情感和精神相統(tǒng)一的完整的人，是一種通過不同形式的共同體尋求學科之間、學習者之間關(guān)聯(lián)的教與學的方式[9]?！犊茖W探索者》習題正是基于“整體學習”的思想來進行設計的，也給予我們相應的啟示：宏觀層面上，習題可將知識理解、能力提升以及情感體驗融為一體，讓學習者在解決化學習題過程中憑借自身能力來綜合運用已學知識，并感知化學知識的價值與意義；中觀層次上，應將習題的評估功能（如深化概念理解）分解——節(jié)末習題主要承擔概念理解功能，章末習題主要承擔知識框架構(gòu)建功能，標準化測試則承擔能力提高的功能；微觀層次上，習題所評估的核心概念及基本技能的掌握需考慮學習者的認知順序，逐步加大難度。

3.2 習題選擇內(nèi)容需著眼于學習者概念理解

化學屬于科學的一個分支，與人們的日常生產(chǎn)、生活密切聯(lián)系，涉及了大量的化學概念?，F(xiàn)代公民要學習和了解這些化學概念及其系統(tǒng)，才能對世界有更清晰、更深刻的理解，才能促進對科學本質(zhì)的理解、解決有關(guān)化學的現(xiàn)實問題，最終與自然界和諧共處。因此，化學課程的習題內(nèi)容選擇，應以基本概念為起點，模擬真實的生活情境，重點評估學習者的概念理解水平。同時，節(jié)末、章末以及具體的每一道練習題必須考慮到“學習者概念學習往往被分解成漸進發(fā)展的幾步”，形成不同層次的習題鏈，逐步來評估學習者的概念發(fā)展水平，而不是僅僅做到不重復。此外，《科學探索者》章末“學習指導”欄目進一步啟示我們：減少支離破碎的、條目式的羅列，基于整合的觀點、用生動而恰當?shù)恼Z句向?qū)W習者呈現(xiàn)化學核心概念，幫助學習者建立一個完整的概念理解框架。

3.3 習題評估功能需突出學習者的能力提升

習題評估以概念理解為起點的，同時也要考慮其整體功能，最終也是最重要的是評估學習者的學科能力，這就需要教科書編寫者在編制習題時考慮到習題的形式、情境以及問題設計均為學科能力提升而服務的（圖3）。內(nèi)容豐富、靈活多變的形式的不同習題要求學習者掌握不同的解題思路與方法，可以很好地評估學習者各種必備的基本概念與技能，如增加實驗題既可以強化學習者的實驗思維與動手操作能力，也增進他們對科學探究過程的認識，并激發(fā)他們積極探究的興趣。有的放矢地設置真實情境，不僅僅是要求學習者在解決問題過程中情感態(tài)度價值觀方面有所發(fā)展，更重要的是要求學習者利用化學知識與信息加工策略將復雜的問題簡化成“已知條件+未知空間”的形式，這就鍛煉了學習者作為一個現(xiàn)代人的基本信息素養(yǎng)。待學習者對化學問題有了正確的表征之后，就需要他們動用自己的已有認知結(jié)構(gòu)對問題的解決方法和程序進行思考并付諸行動，必要時還需運用元認知策略，最終有效解決化學習題，學習者的知識結(jié)構(gòu)得到完善，學科能力也得到了充分的提升。

參考文獻：

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[4]龔偉，王瑋，丁珣，陳赟.中考化學試題情境創(chuàng)設的系統(tǒng)研究[J].化學教育，2013，（5）：49～51，55.

[5]鐘啟泉，張華.課程與教學論[M].沈陽：遼寧大學出版社，2007：15～16.

[6]中華人民共和國教育部.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2012年）[EB/OL]. http：//www.edu.cn/ zong_he_870/20100730/t20100730_501910.shtml.

[7] National Research Council（NRC）. National Science Education Standards [M]. Washington， DC： National Academy Press，1996.

[8]龔偉.義務教育階段（7～9年級）科學學科能力測評框架構(gòu)建及應用研究[D].上海：華東師范大學博士學位論文，2013：64～65.

[9] The Holistic Learning and Spiritually in Education Network [EB/OL]. http：//www.oise.utoronto.ca/fieldcentres/miller-ascd.html.