基于內(nèi)容分析法的美國(guó)《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》教材分析

李蘇貴 葛彥君 宋怡

摘 要：《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》是美國(guó)初中主流理科教材《科學(xué)探索者》中與化學(xué)聯(lián)系最緊密的一個(gè)分冊(cè)。本文嘗試用內(nèi)容分析法從教材內(nèi)容、體系結(jié)構(gòu)、案例與活動(dòng)以及插圖設(shè)計(jì)四個(gè)方面分析教材，結(jié)合其特點(diǎn)對(duì)我國(guó)初中化學(xué)教材開發(fā)提出建議，增加STEM跨學(xué)科融合，強(qiáng)化與學(xué)生生活世界的關(guān)聯(lián)性，促進(jìn)學(xué)生項(xiàng)目式探究學(xué)習(xí)的開展。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探索者; 化學(xué)反應(yīng); 內(nèi)容分析法; 教材分析

中圖分類號(hào)：G633.8? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2020）1-000-002

《科學(xué)探索者》系列教材是美國(guó)初中階段的主流理科教材，《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》分冊(cè)包括原子和化學(xué)鍵，化學(xué)反應(yīng)，酸、堿和溶液，碳化學(xué)四章內(nèi)容[1]。本研究運(yùn)用內(nèi)容分析法，對(duì)所涉及的教材內(nèi)容進(jìn)行編碼、統(tǒng)計(jì)和分析，探討教材特點(diǎn)，以期為我國(guó)初中化學(xué)教材開發(fā)提供借鑒。

一、研究方法與過程

（一）內(nèi)容分析法

內(nèi)容分析法是一種對(duì)明顯的傳播內(nèi)容進(jìn)行客觀、系統(tǒng)、定量描述的研究方法。該方法通常旨在對(duì)研究對(duì)象的本質(zhì)性事實(shí)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行清晰的梳理和了解，以此對(duì)其中所蘊(yùn)含的深層次內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的揭示和挖掘[2]。

（二）研究過程

借鑒已有研究，結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，從教材內(nèi)容、體系結(jié)構(gòu)、案例與活動(dòng)以及插圖設(shè)計(jì)四個(gè)分析類目，對(duì)教材中所涉及的概念、探究活動(dòng)、圖像等內(nèi)容進(jìn)行量化分析。

1.類目Ⅰ：教材內(nèi)容。教材內(nèi)容，即教材的正文部分，是教材系統(tǒng)中最根本的要素，按知識(shí)類型來(lái)劃分，結(jié)合布魯姆教育目標(biāo)分類和加涅學(xué)習(xí)結(jié)果分類中關(guān)于知識(shí)的分類，以及化學(xué)學(xué)科自身特點(diǎn)，分為以下幾種類型：事實(shí)性知識(shí)、理論性知識(shí)、技能性知識(shí)以及情意類知識(shí)。

2.類目Ⅱ：體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)，指教材的結(jié)構(gòu)安排、組織方式等，研究變量為“欄目”，即教材非正文部分的各個(gè)板塊，如本章課題、探索活動(dòng)等。

3.類目Ⅲ：案例與活動(dòng)。教材中所涉及的案例與活動(dòng)，分解為“數(shù)量”和“類型”兩個(gè)變量研究。“數(shù)量”指教材中案例活動(dòng)的數(shù)量，活動(dòng)大致可以分成實(shí)驗(yàn)與操作、技術(shù)與設(shè)計(jì)、技能與應(yīng)用以及圖像演示四種類型。

4.類目Ⅳ：插圖設(shè)計(jì)。教材中的插圖，包括教材中出現(xiàn)的所有圖像、漫畫、表格等，分解為“數(shù)量”、“類型”兩個(gè)變量?！皵?shù)量”指教材中所有圖像、表格等的數(shù)量;“類別”指圖像、表格等的類型，結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，主要分為實(shí)物圖、示意圖、漫畫插圖以及圖表表格四種類型。

二、《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》內(nèi)容分析

（一）信度分析

為了確保研究結(jié)果的說(shuō)服力，對(duì)內(nèi)容編碼進(jìn)行了信度檢驗(yàn)，由兩名編碼者分別對(duì)分析單元進(jìn)行分類，共對(duì)74個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行編碼（編碼總數(shù)m1，m2），其中相同的編碼（m）有70個(gè)，利用霍斯提公式（2m/m1+m2）計(jì)算評(píng)分者的一致性，得到一致性水平為94.6%（大于90%），說(shuō)明編碼者之間的一致性很高。

（二）分析結(jié)果

1.教材內(nèi)容分析。

（1）主體內(nèi)容分析。在已建立的類目的基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)容編碼，將所選取的研究單元分別歸類到不同的知識(shí)類型，結(jié)果如表1所示。共涉及74個(gè)分析單元，其中事實(shí)性知識(shí)和理論性知識(shí)比重較大，分別有27個(gè)和36個(gè)，技能性知識(shí)的比重較小（7個(gè)），情意類知識(shí)的比重最少（4個(gè)）;為了更具體地了解知識(shí)類型的分配情況，對(duì)每一章的內(nèi)容分別進(jìn)行了內(nèi)容編碼，第一章中涉及的事實(shí)性知識(shí)和理論性知識(shí)比重都較大，第二章以及第三章中涉及的理論性知識(shí)較多，第四章涉及的事實(shí)性知識(shí)的比重最大。教材在內(nèi)容的選擇上注重化學(xué)知識(shí)與日常生活的聯(lián)系，知識(shí)體系完整，側(cè)重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法、探究能力以及情感教育的培養(yǎng)。

（2）跨學(xué)科內(nèi)容分析。教材中除了第1-4章的內(nèi)容之外，還有“跨學(xué)科探索”，這部分內(nèi)容的主題是“肥皂——去除污漬的清道夫”。

“跨學(xué)科探索”包括科學(xué)、社會(huì)研究、語(yǔ)言藝術(shù)、數(shù)學(xué)四個(gè)分板塊，每個(gè)板塊分別附有一個(gè)相應(yīng)的活動(dòng)，科學(xué)板塊介紹了肥皂的去污原理，通過“科學(xué)活動(dòng)”的生活小實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。社會(huì)研究介紹了肥皂的來(lái)源、制作、工業(yè)化的歷程，講述了高露潔公司創(chuàng)辦和第一瓶清潔劑誕生的歷史;化學(xué)史的滲透，增加了教材的可讀性，對(duì)學(xué)生情感、態(tài)度和價(jià)值觀方面起到很好的塑造作用。語(yǔ)言藝術(shù)要求學(xué)生閱讀并提煉材料關(guān)鍵信息，有效鍛煉和提高了學(xué)生的科學(xué)閱讀和科學(xué)寫作能力?？鐚W(xué)科探索中明確地以“數(shù)學(xué)”板塊的形式，讓學(xué)生清楚地知道是什么科目之間的相互滲透。將肥皂制作這一化學(xué)問題和數(shù)學(xué)計(jì)算巧妙結(jié)合，解決生活實(shí)際問題，訓(xùn)練學(xué)生數(shù)學(xué)計(jì)算的能力。這一系列的活動(dòng)，有助于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生打破學(xué)科界限，綜合應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解決問題。

2.體系結(jié)構(gòu)分析。教材設(shè)置了各具特色的欄目，正文內(nèi)容和欄目活動(dòng)相輔相成，教材體系結(jié)構(gòu)清晰，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和探究能力;其中“探索活動(dòng)”和“科學(xué)寫作”是出現(xiàn)次數(shù)最多的欄目，詳見表2。

“探索活動(dòng)”是設(shè)置在課前的思考與探究活動(dòng)?！半x子是怎樣形成的？”“怎樣配制出混合溶液？”以問句的形式呈現(xiàn)，學(xué)生經(jīng)過觀察、思考、推理、提出假設(shè)、建立模型等一系列操作，完成探索活動(dòng)中的實(shí)驗(yàn)或者問題，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，動(dòng)腦思考，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

教材中的“科學(xué)寫作”是一大特色，全書共有15個(gè)科學(xué)寫作活動(dòng)，以說(shuō)服信、解釋數(shù)據(jù)、新聞報(bào)道等多種形式呈現(xiàn)，大體可以分為說(shuō)明性寫作、解釋性寫作、報(bào)告性寫作等類型，每個(gè)科學(xué)寫作敘述生動(dòng)、目的明確，提高學(xué)生科學(xué)寫作能力，建立科學(xué)思維。

3.案例與活動(dòng)分析。教材的活動(dòng)大致可以分成實(shí)驗(yàn)與操作、技術(shù)與設(shè)計(jì)、技能與應(yīng)用以及圖像演示四種類型?！皩?shí)驗(yàn)與操作”主要是強(qiáng)調(diào)引發(fā)學(xué)生課前思考進(jìn)行課堂強(qiáng)化及課后鞏固的一系列活動(dòng)。“技術(shù)與設(shè)計(jì)”強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的每一環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力?！凹寄芘c應(yīng)用”就是對(duì)一些技能的鞏固訓(xùn)練及一些數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用。“圖像演示”是實(shí)驗(yàn)以及活動(dòng)的視頻或模擬動(dòng)畫的展示，具有具體、形象的特點(diǎn)，幫助學(xué)生理解和記憶所學(xué)知識(shí)[3]。

教材活動(dòng)形式多樣，全書共有81個(gè)活動(dòng)，其中“實(shí)驗(yàn)與操作”類36個(gè)，“技能與應(yīng)用”類36個(gè)，“技術(shù)與設(shè)計(jì)”類5個(gè)，“圖像演示”類4個(gè)?！皩?shí)驗(yàn)與操作”和“技能與應(yīng)用”均占44.4%，注重對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力以及技能水平的訓(xùn)練，注重實(shí)驗(yàn)思考和探究能力、綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

4.插圖設(shè)計(jì)分析。插圖是化學(xué)教科書的一種重要的表達(dá)形式，圖文并茂是《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》的重要特點(diǎn)之一。

全書共有圖片178幅，其中實(shí)驗(yàn)儀器、裝置、現(xiàn)象等實(shí)物插圖占比較大，指導(dǎo)學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng);分子模型、“NaCl在水中的溶解與電離”等示意圖占比也比較大，借助示意圖幫助學(xué)生理解化學(xué)基本概念、化學(xué)反應(yīng)過程、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系等;化學(xué)是一門與生活密切相關(guān)的科學(xué)，科技生活類、物質(zhì)用途類的插圖也是必不可少的，“化學(xué)反應(yīng)”分冊(cè)中的插圖都來(lái)源于真實(shí)拍攝的照片，更能反映事物的真實(shí)面貌， 便于學(xué)生對(duì)事物的感知和記憶，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用，認(rèn)識(shí)到化學(xué)在社會(huì)生活中的重要地位和作用。同樣，為了更加直觀、準(zhǔn)確地表意，把握化學(xué)概念的關(guān)鍵，理解知識(shí)間的區(qū)別和聯(lián)系，圖表表格成為化學(xué)教科書中重要的表達(dá)方式。

三、啟示與思考

通過對(duì)美國(guó)《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》教材的分析，對(duì)我國(guó)初中化學(xué)教材開發(fā)提出以下幾點(diǎn)建議。

（一）增加STEM跨學(xué)科融合

STEM教育是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的有機(jī)融合，《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》的跨學(xué)科內(nèi)容就是STEM學(xué)習(xí)的一個(gè)范例，注重了化學(xué)與不同學(xué)科知識(shí)之間的融合。我國(guó)化學(xué)教材的編寫也應(yīng)體現(xiàn)跨學(xué)科整合趨勢(shì)，注重STEM知識(shí)的融合，突出化學(xué)知識(shí)的主導(dǎo)地位，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科特征的同時(shí)，有意識(shí)的整合其它學(xué)科內(nèi)容。

（二）強(qiáng)化與學(xué)生生活世界的關(guān)聯(lián)性

教材中出現(xiàn)了很多生活化實(shí)驗(yàn)，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)課題還是實(shí)驗(yàn)用品，都與學(xué)生的生活息息相關(guān)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)于生活的作用。我國(guó)初中化學(xué)教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇，應(yīng)該注重聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際，增加與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的參與度，讓化學(xué)知識(shí)更容易被學(xué)生接受，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)在生產(chǎn)生活中的重要作用。

（三）促進(jìn)學(xué)生項(xiàng)目式探究學(xué)習(xí)的開展

教材在每節(jié)課中設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，注重學(xué)生自己去探索和發(fā)現(xiàn)知識(shí)。我國(guó)初中化學(xué)教材，也可以安排項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)，開發(fā)化學(xué)與社會(huì)生活聯(lián)系的項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生以項(xiàng)目的形式進(jìn)行科學(xué)探究，不斷積累解決問題的經(jīng)驗(yàn)，不斷提高自主合作探究的能力。通過完成項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，推進(jìn)學(xué)生開展真正的探究，體會(huì)學(xué)以致用的成就感。

課題項(xiàng)目：2018年度江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究基金項(xiàng)目 “基于德爾菲法的STEM課程特征建構(gòu)研究”（2018SJA0425）;南京曉莊學(xué)院科研項(xiàng)目高層次培育項(xiàng)目“STEM素養(yǎng)視域下的科學(xué)教學(xué)重構(gòu)”（2017NXY04）階段性成果

參考文獻(xiàn)：

[1]龔偉，傅權(quán)嵚.強(qiáng)化整體設(shè)計(jì)凸顯習(xí)題功能——《科學(xué)探索者·化學(xué)反應(yīng)》習(xí)題特色分析[J]化學(xué)教學(xué)，2017（2）：21-26

[2]唐燁偉，樊雅琴，龐敬文，etal.基于內(nèi)容分析法的微課研究綜述[J]中國(guó)電化教育，2015（4）：74-80

[3]李宛鴿，董玉芝.美國(guó)初中科學(xué)教科書《科學(xué)探索者》“探索活動(dòng)”體例特色[J]教育教學(xué)論壇，2016（43）：210-211