基于学习结果分类的中美化学教材习题比较研究

　　乔纳森（Jonassen）对学习结果分类进行了深入研究，本文基于已有研究成果，对我国人民教育出版社2020年出版的普通高中化学教科书（以下简称“人教版教材”）与美国麦格劳—希尔教育集团（McGraw-Hill Education）出版、王祖浩等翻译的高中化学教材《化学：概念与应用（第2版）》（以下简称“美国教材”）中有机化学基础部分的习题进行比较，分析教材习题能够检测哪些学习结果，阐明针对特定的学习结果需要哪些相应的教学策略，为学生素养发展和教师习题教学提供新路径。

　　一、基于学习结果分类的教材习题分析框架

　　20世纪末，乔纳森开展了学习结果与教学策略适配视角下的相关研究。[1]他认为，新的学习结果分类应摆正两种知识的关系——学习者头脑中的知识和外部世界的知识的关系，并培养两种能力——学习者认识自我（改造主观世界）的能力和处理信息（改造客观世界）的能力。

　　乔纳森对学习结果的分类关注综合复杂的认知任务，具体包含七个方面：结构化知识（structural knowledge），代表掌握多样化且相互关联的概念网络；心理模式（mental models），代表认知概念网络和迁移应用的能力；情境性问题解决（situated problem-solving），代表解决具体生活和生产应用情境中问题的能力；拓展技能（ampliative skills），代表对已知信息作出合理推断的能力；元认知（self knowledge），代表了解自我学习风格、学习水准的能力；实施掌控（executive control），又称元认知策略，包括对评估任务、明确目标、分配资源、评估进度和核查表现等一系列活动的事先安排能力；动机（conation or motivation），代表自我唤起的学习意愿、努力及其维持能力。

　　在此基础上，本文依据《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中的内容标准，归纳出适用于教材习题分析的研究框架（以下简称“分析框架”）（见下页表1）。

　　二、中美化学教材习题比较及结果分析

　　（一）研究对象基本情况

　　中美两国教材中有机化学的相关习题在内容、形式和难度上系统性强、有代表性。为使统计结果更具针对性，本文选取人教版教材选择性必修3与美国教材中的相应内容进行对比。为避免统计偏差，当一个问题包含多个小题时，按照小题个数统计。结果显示，人教版教材有机化学基础习题总数为313，习题密度（习题数量/教材页码）为2.05，分布在节末的习题数量最多，占比51.4%。在人教版教材的各类教学板块中，习题数量由多到少的排序为测验、课堂提问、实践、实验、典例。美国教材有机化学基础习题总数为211，习题密度为2.51，分布在附录的补充习题数量最多，占比32.1%。在美国教材的各类教学板块中，习题数量由多到少的排序为测验、实验、课堂提问、实践、典例。

　　

　　（二）编码方式及统计结果

　　在乔纳森学习结果分类视角下，本文按照分析框架对习题进行编码。在编码过程中，对于包含多个小题的问题，将每个小题作为一个独立问题进行分析。当一个问题涉及多个类别时，按照习题表述提及的关键词与分析框架中的定义用语做一致性比较，选择体现最为直接的类别及子类统计1次，以避免习题个数与编码数的不一致。以人教版教材选择性必修3第49页“练习与应用”第10题（见图1）为例，其编码过程如下。

　　该题的第（1）问需要利用分子式计算不饱和度来推理物质的结构简式，因此编为B1；第（2）问需要通过结构简式判断反应物类型并回忆相关知识网络，因此编为A3；第（3）问需要通过结构简式判断有机物类型进而确定概念之间的关系，因此编为A2。

　　笔者邀请两位博士研究生作为编码人员，按照分析框架对习题进行编码，将结果输入SPSS26.0软件进行卡帕（Kappa）系数的描述统计。一般来说，该系数大于0.75时表明一致性较好，处于0.4—0.75时表明一致性中等，小于0.4时表明一致性较差。结果显示，两位研究者编码结果的卡帕系数为0.79，一致性程度较好，说明本文的习题分析结果有良好的信度。对于有歧义的分析结果，两位研究者经讨论后达成一致，作为编码的最终结果。统计结果如表2所示。

　　（三）结果分析

　　结果显示，中美两国教材在各类学习结果考查比例方面表现出一致性，所占比例由大到小依次为认知成分（B）、结构化知识（A）、情境性问题解决（C）、元认知（D），均未设置考查学习动机（E）的习题。不同之处在于人教版教材对结构化知识和认知成分的考查比例明显更大。

　　

　　

　　整体来看，两国教材均关注习题在认知结构化、情境化和开放化等方面的作用。由表2可知，两国教材习题在知识网络（A3）、知识运用（B2）和实施行动（C2）等子类的占比较为接近。知识网络习题主要体现为基于知识之间的逻辑关系而组织起来的结构化内容，通过“结构—性质—用途”的结构化认识思路，帮助学生在学习过程中形成“结构决定性质，性质决定用途”的核心观念。知识运用习题主要体现在有机物命名、同分异构体的书写、有机物结构推断和有机合成思路的学习中，以可操作的步骤或图示为策略，诊断学生核心概念和观念的结构化水平。实施行动习题搭载相关主题的物质知识，呈现为高质量的学习活动，主要体现在针对指定活动形成完善、全面的方案，需要学生具备扎实的基础知识、严谨的科学思维和较强的组织与行动能力。其中，美国教材的实践类习题并未停留在收集资料、提出假设、设计方案（即是什么、为什么、怎么做）的层面，还强调实施方案、表达主张（即立即做、怎么看），需要学生基于证据表达观点，在思想变化和实际行动中即时体现学习成效，习题的思维难度更大、开放性更强。由此可见，两国教材都意图使学生在完成习题时综合运用所学知识解释或解决与学习主题有关的科学·技术·社会·环境（STSE）问题，体会化学与个人生活和社会发展之间的密切联系。