楊 銘 趙萍萍 劉恩山

（北京師范大學生命科學學院 北京 100875）

0 引言

教材是核心教學材料，也是教學研究的重要對象。教材的研究和改革能促進教學向著更適合學生學習的方向發(fā)展。教材難度是影響教材質(zhì)量的重要因素［1］，也是教材研究的方向之一。對于教材的難度可進行定量的分析研究，例如通過建立數(shù)學模型分析課程的深度、廣度及時間等因素對教材難度的影響［2］。許多科學課程理念也可用于教材的編寫與評價，例如“為理解而教”（teaching for understanding）。“為理解而教”強調(diào)“理解”在教學中的重要性，主張學生靈活有效地應用所學知識，獲得實踐的能力［3］。根本目的是著力培養(yǎng)學生的高級思維能力，學會科學研究的一般方法和基本技能［4］。以往諸多對于教材的研究主要側(cè)重于數(shù)學、語文、歷史等學科，對于生物學教材的研究相對較少［5］，尤其從難度的視角對我國高中生物學教材與發(fā)達國家教材的國際比較研究甚少。

近年來，世界各國都在開展教育改革，其中課程標準和教材是課程改革的重要環(huán)節(jié)。

許多發(fā)達國家的課程改革已取得一些成效，有值得借鑒的成功經(jīng)驗。新中國成立以來，我國一共進行了8 次基礎教育課程改革，自2001年至今已發(fā)生顯著變化，但在課程標準和教材方面仍有改進的空間。因此，從難度的角度比較我國與其他國家的教材，可為我國高中生物學教材的修訂提供參考。

德國的課程改革有非常悠久的歷史，早在19 世紀，德國就開始了教育事業(yè)改革。19 世紀中葉，科學技術(shù)和生產(chǎn)出現(xiàn)重大變化，科學的發(fā)展超過技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，德國迅速適應了科學技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展的新特點，在應用科學上取得了成功，形成科學-技術(shù)-生產(chǎn)的體制化［6］。1990年，東、 西德完全統(tǒng)一后，德國尤其是東德地區(qū)，從教育體制、學制到課程內(nèi)容，進行了全方位的調(diào)整甚至根本性改革，增加了課程的寬泛性，重視對基礎性的關(guān)鍵技能及學習能力的培養(yǎng)，促進個性化［7］。德國作為生物產(chǎn)業(yè)大國，其生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)在歐洲處于領先地位，這些特色都在一定程度上影響了其生物學課程和教材的發(fā)展。在生物學教材的內(nèi)容結(jié)構(gòu)、整體布局方面都有值得研究和借鑒的地方。

英國作為科學教育的發(fā)祥地，早在1989年就正式頒布了英國歷史上首部國家科學教育課程標準［8］。通過改革基礎教育體制提高中小學生的素質(zhì)，增強綜合國力，也是英國政府關(guān)心的問題。經(jīng)過幾次修改和完善，英國自2000年9月起開始實施新的國家課程標準，旨在提高教育質(zhì)量。在教材選擇和教學組織方面賦予教師更多的靈活性，致力于加強對學生核心知識和文化經(jīng)驗的能力提高［9］。英國十分重視科學教育，它在英國的普通教育中占有十分重要的地位，科學與英語、數(shù)學并列為3 門核心學科之一。英國的科學教育注重促進學生精神、道德及社會和文化方面能力的發(fā)展，重視科學探究。

本文主要聚焦于中國、德國、英國高中生物學教材難度的評價和分析。本研究主要對教材文本內(nèi)容進行分析，通過定量數(shù)據(jù)反映教材的概念組成，比較分析我國高中生物學教材與德國、英國生物學教材之間的共同特點和差異。

為簡化本研究所涉及的系統(tǒng)要素, 分析中不考慮課程（使用教材授課）時間的影響，主要對教材進行靜態(tài)文本分析，包括影響教材難度的2 個因素：教材廣度（G）和教材深度（S）。教材廣度指教材中概念涉及的范圍和領域的廣泛程度，用教材中的概念術(shù)語的數(shù)量衡量。教材深度指教材中的概念對學生認知水平及思維強度的要求，通過統(tǒng)計教材中出現(xiàn)的不同（學段）認知要求的概念數(shù)量衡量。教材難度（N）指教材中概念講述的難易程度，是較難量化的一個概念，主要強調(diào)概念的抽象程度。本研究中難度的計算公式為：N=G×S。

1 研究對象

本研究的研究對象是中國、德國、英國3 國的高中生物學教材。

中國選取的高中生物學教材是人民教育出版社《普通高中課程標準實驗教材·生物》必修3 冊。此版教材目前應用于全國多個省份，覆蓋面較廣，能反映新課程標準的要求。

德國選取的高中生物學教材是由家庭教育教材出版社在2010年出版的《林德生物學》，這本教材有悠久的歷史和科學的體系，2010年出版了修訂后的第23 版。此本教材是由德國課程研究所的專家推薦選取的。

英國選取的高中生物學教材是牛津大學出版社在2011年出版的Twenty First Century Science。這本教材由教師、學校和學院合作開發(fā)，是英格蘭和威爾士大約1 000 所學校使用的課程教材。選取此教材是通過對各版本的教材了解論證后，力圖能選取的最有代表性的出版社和教材，且符合英國A-level 考試要求。

2 研究方法

2.1 廣度工具介紹及廣度計分說明 本研究根據(jù)計劃課程調(diào)查 （survey of enacted curriculum，簡稱SEC）工具，開發(fā)了廣度分析工具。SEC 研究工具是波特（A.Porter）等人于2001年構(gòu)建的，用于對課程標準、 課堂教學與學業(yè)評價等教育要素兩兩之間進行一致性比較［10］。課題組利用SEC 工具中的《中小學科學主題列表》（K-12 Science Topic List）進一步補充生物學各領域的概念，并按照其從屬關(guān)系整理成為不同層級的條目，構(gòu)建廣度分析工具，用以對概念術(shù)語進行量化分析。廣度分析工具的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在統(tǒng)計廣度得分時，對教材中具體闡釋的概念進行計分。在分析的過程中，對于疾病類術(shù)語、過于細微的結(jié)構(gòu)名稱類術(shù)語、具體的分類學術(shù)語、非基本生物技術(shù)類術(shù)語、物理化學類術(shù)語（與生物學無很大關(guān)系）、分支學科類術(shù)語，均不計分。在統(tǒng)計時，按照最小單元格計分，每個計1 分。如果某個教材中出現(xiàn)的生物學內(nèi)容在上述表格中沒有相應的位置，則在每個主題下的“其他”中補充，并進行計分。

2.2 深度工具介紹及深度計分說明 張穎之和李紅菊分別對生物學科遺傳學主題與生態(tài)學主題進行了核心概念的篩選，篩選出遺傳學和生態(tài)學核心概念及其認知水平分布［11－12］。本研究基于張穎之與李紅菊篩選核心概念的理念與原則，根據(jù)陳閱增主編的《普通生物學》，篩選出遺傳學與生態(tài)學領域內(nèi)大學認知水平的核心概念，以此完善生物學教材深度的分析工具，將其作為分析與衡量生物學教材中核心概念深度的標尺。深度分析工具的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在“學段”一欄：K 代表“幼兒園”，權(quán)重賦值為1；P 代表“小學”，權(quán)重賦值為2；JH 代表“初中”，權(quán)重賦值為3；SH 代表“高中”，權(quán)重賦值為4；U代表“大學”，權(quán)重賦值為5。本研究對教材中出現(xiàn)的概念術(shù)語及概念內(nèi)涵進行賦分，即需要學生較強的認知能力才能被理解的概念內(nèi)涵會被賦予較高的分數(shù)，反之則被賦予較低的分數(shù)。以教材中出現(xiàn)的概念和術(shù)語的平均分值作為教材深度值（S），作為衡量教材概念深度大小的標準。

工具中陰影的位置指相應的核心概念要求學生的認知水平達到的學段水平。對于陰影涵蓋2 個學段的核心概念，在本研究中統(tǒng)一取高學段計分。

2.3 難度計算公式

N（難度）=G（總廣度值）×S（深度值）

2.4 工作模式 A、B 2 名研究者同時對某本教材的廣度和深度進行獨立分析。教材廣度由2 名研究者獨立分析之后，共同討論達成一致形成，得到各個國家的廣度總得分。教材深度涉及2 名研究者對于核心概念的不同理解，2 人均保留個人觀點。因此，每本教材有2 份深度總得分，分別表示為A 和B。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2 名研究者的深度評分結(jié)果一致性較高，可以保證數(shù)據(jù)的可靠性。

遺傳模塊深度值={［遺傳部分核心概念總分/項數(shù)］（研究者A）+［遺傳部分核心概念總分/項數(shù)］（研究者B）}/2

生態(tài)模塊深度值={［生態(tài)部分核心概念總分/項數(shù)］（研究者A）+［生態(tài)部分核心概念總分/項數(shù)］（研究者B）}/2

S=（遺傳模塊深度值+生態(tài)模塊深度值）/2

3 研究結(jié)果與分析

3.1 高中生物學教材的難度 利用高中生物學教材廣度和深度分析工具，分別統(tǒng)計3 個國家高中生物學教材的總廣度值和深度值，并根據(jù)教材難度計算公式計算每個國家教材的難度值。此外，還分別將廣度值（G）、深度值（S）和難度值（N）以百分制統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為G100、S100、N100。例如，難度 最 高 的 為 德 國 教 材（1416.012），以 此 為 基準（100），計算英國教材的難度百分制分數(shù)，N100 英國=N 英國×100/N 德國=793.208×100/1416.012=56。統(tǒng)計結(jié)果如表1和圖3所示。

表1 中、德、英3 國高中生物學教材的廣度、深度、難度比較

根據(jù)表1和圖3可以看出，難度最高的是德國教材，最低的是英國教材，中國教材的難度位于二者之間。以德國教材的難度為基準（100），中國教材的難度分值為70，英國教材的難度分值為56。由此可見中國教材的難度與德國教材的難度相差較大，與英國教材的難度更加接近，說明中國高中生物學教材在3 個國家中仍屬于難度較低的水平。

3.2 高中生物學教材的廣度

3.2.1 中、德、英3 國高中生物學教材的廣度3 國高中生物學教材的廣度見圖4所示。

由圖4可知，在高中生物學教材的內(nèi)容廣度上德國的得分最高，英國最低，中國位于二者之間。以廣度得分最高的德國為基準（100），中國教材的廣度總得分為74，英國教材的廣度總得分為67。由此可見中國教材的總廣度與英國教材的總廣度接近，與德國教材的廣度相差較遠，說明在教材內(nèi)容廣度方面中國教材仍屬于較低的水平。

（待續(xù)）