楊季冬 徐文婷 王后雄

摘要：高中化學(xué)教材作為促進課程實施的重要文本材料，其課后習(xí)題既是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)的工具，也是促進學(xué)生發(fā)展的重要材料。我國人教版高中化學(xué)教材與美國高中化學(xué)教材《化學(xué)：概念與應(yīng)用》完成更新，以高中化學(xué)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”主題為例，比較了兩套教程相關(guān)課后習(xí)題。分別從素養(yǎng)導(dǎo)向和開放性兩個角度比較了兩國高中化學(xué)教材中相關(guān)課后習(xí)題的異同。根據(jù)比較結(jié)果，獲得相關(guān)啟示，以期為我國化學(xué)教材習(xí)題編制提供參考。

關(guān)鍵詞：中美高中化學(xué)教材;課后習(xí)題;物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ);素養(yǎng)為本;比較研究

文章編號：1008-0546（2022）09-0088-04中圖分類號：G632.41文獻標(biāo)識碼：B

一、引言

《深化新時代教育評價改革總體方案》指出，構(gòu)建引導(dǎo)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展的考試內(nèi)容體系，改變相對固化的試題形式，增強試題開放性，減少死記硬背和“機械刷題”現(xiàn)象?！蛾P(guān)于做好2021年普通高校招生工作的通知》同樣指出，要優(yōu)化試題情境設(shè)計，增強試題開放性、靈活性，充分發(fā)揮高考命題的育人功能和積極導(dǎo)向作用，引導(dǎo)減少死記硬背和“機械刷題”現(xiàn)象。由此可見，國家積極倡導(dǎo)試題的素養(yǎng)導(dǎo)向以及開放性。

我國人教版高中化學(xué)教材完成更新并正式使用，而美國的主流化學(xué)教材《Chemistry：ConceptsandAp-plications》同樣完成修訂，王祖浩教授翻譯并由浙江教育出版社出版了中譯本《化學(xué)：概念與應(yīng)用》[1]（以下簡稱“美版教材”）?！拔镔|(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”是兩國高中化學(xué)教材中重要內(nèi)容。人教版教材中相關(guān)內(nèi)容位于《化學(xué)》必修第一冊第四章[2]以及《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)》（選擇性必修1），[3]美版教材中相關(guān)內(nèi)容位于上、中兩冊中，即第2、5、7、9章。筆者根據(jù)政策文件要求，以“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”主題為例，對中美高中化學(xué)教材中相關(guān)課后習(xí)題的素養(yǎng)導(dǎo)向和開放性進行比較研究，旨在了解中美高中化學(xué)教材的習(xí)題現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)中美教材習(xí)題編寫的差異，以期獲得對我國中學(xué)化學(xué)教材習(xí)題編制的啟示。

二、中美高中化學(xué)教材“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”主題課后習(xí)題素養(yǎng)導(dǎo)向比較

2017版課程標(biāo)準中的命題建議指出了素養(yǎng)為本的命題框架，[4]如圖1所示。作為習(xí)題分析，“實際問題”“化學(xué)知識”一般不會缺失，因此，在課后習(xí)題的素養(yǎng)導(dǎo)向比較中，主要關(guān)注了真實情境和核心素養(yǎng)兩個方面。

1.課后習(xí)題中情境題的比較

中華人民共和國普通高中化學(xué)課程標(biāo)準（2017版）明確指出，真實的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要條件。[4]因此，“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)倡導(dǎo)創(chuàng)造問題情境，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和實踐精神，以便學(xué)生形成和發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在課后習(xí)題中，題目內(nèi)容也應(yīng)當(dāng)賦予問題相應(yīng)的情境，讓學(xué)生在真實情境中遷移應(yīng)用知識，從而展現(xiàn)素養(yǎng)。

有學(xué)者撰文寫到，試題的情境可以分為日常生活情境、生產(chǎn)環(huán)保情境、學(xué)術(shù)探索情境、實驗探究情境、化學(xué)史料情境，據(jù)此研究分析了兩國教材中習(xí)題的情境情況，結(jié)果如表1所示。

總體來看，中美高中化學(xué)教材中有關(guān)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”部分的習(xí)題中，情境題所占比例約為習(xí)題總數(shù)的一半。兩版教材注重對元素周期表模型情境的設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生能夠從原子和分子層面了解物質(zhì)構(gòu)成的規(guī)律，以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，從而進一步豐富學(xué)生有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本認識。除此之外，兩版教材均在物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展史、自然現(xiàn)象、環(huán)境問題等方面創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生能在現(xiàn)實生活中感知化學(xué)問題。但具體而言，兩版教材中有關(guān)情境的設(shè)置仍存在著一定的差異。

第一，問題情境與其他學(xué)科的關(guān)聯(lián)度有所不同。2017年版課程標(biāo)準的實施建議中提出，要加強化學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。但是通過對人教版相關(guān)習(xí)題的分析發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)設(shè)的問題情境與其他學(xué)科較少存在著直接聯(lián)系。而美國教材中，部分習(xí)題創(chuàng)設(shè)了與其他學(xué)科領(lǐng)域的真實情境，加強了化學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科之間的相互作用。在美國教材章習(xí)題的應(yīng)用概念板塊中，一般設(shè)置1～2道與學(xué)科鏈接相關(guān)的習(xí)題，例如“藝術(shù)鏈接：假如一名工藝師希望給一個黏土器皿上一層淺紅色的釉，那么他應(yīng)該在透明的釉中添加什么材料”，直接帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識時走入藝術(shù)學(xué)的領(lǐng)域，讓學(xué)生處于藝術(shù)情境中感知信息并解決問題，體現(xiàn)了STEAM理念。

第二，問題情境在習(xí)題中的融合程度有所差別。按照趙雪等人的觀點，[5]“背景”與其他要素的融合程度由淺到深可以分為：①背景與其他要素關(guān)聯(lián)度不大，可以避開背景直接識別問題，運用已有知識解決問題;②考查內(nèi)容與背景互相融合，需從背景中獲取已知條件或問題信息，再運用已有知識解決問題;③需將背景信息進行內(nèi)化，并與已有知識進行重組形成新的知識，才能實現(xiàn)問題解決。國內(nèi)教材更為注重對重要概念、模型等特定知識點的考查，一些課后習(xí)題的情境編制較為簡單。部分習(xí)題學(xué)生可以避開問題情境后，直接識別問題得出正確答案。例如，國內(nèi)教材“考古學(xué)上常用1C來測定文物的年代C的原子核內(nèi)中子數(shù)是（）”。美國教材中也恰巧創(chuàng)設(shè)了相同問題情境的問答題，即科學(xué)家常用碳的同位素（6個質(zhì)子，8個中子）來測定史前化石的年代，要求學(xué)生寫出該同位素的原子序數(shù)、電子個數(shù)和質(zhì)量數(shù)。雖然兩版教材對情境的創(chuàng)設(shè)較為一致，但是在國內(nèi)教材的習(xí)題中，題干問題直接給出了此種同位素的質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)，而美國教材只是將此已知條件設(shè)置在問題情境中。雖然正確答案只需要學(xué)生進行簡單運算，但在此種情況下，習(xí)題本質(zhì)仍然為一種直接考查特定概念的化學(xué)基礎(chǔ)知識題，真實問題情境在此類習(xí)題中的價值得不到體現(xiàn)。周青等人在研究“化學(xué)反應(yīng)原理”主題時也有類似的發(fā)現(xiàn)。[6]但是不能否認的是，國內(nèi)教材對創(chuàng)設(shè)問題情境的重視。同時，國內(nèi)教材課后習(xí)題也在積極引導(dǎo)學(xué)生走入情境，在與情境的互動中發(fā)現(xiàn)并解決問題。

2.化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的比較

高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括五個方面：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任，依次為素養(yǎng)1～5?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)雖然是我國本土化概念，但其具體的表述卻立足于化學(xué)思維和方法、鼓勵學(xué)生創(chuàng)新和價值追求，是國際化學(xué)教育的重要導(dǎo)向。因此，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的描述以及水平劃分能作為兩國化學(xué)教材課后習(xí)題的分析依據(jù)。將中美高中化學(xué)教材課后習(xí)題按照課程標(biāo)準中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)相關(guān)描述分類并統(tǒng)計，結(jié)果如圖2、圖3所示。

中美兩版高中化學(xué)教材相關(guān)習(xí)題所側(cè)重的素養(yǎng)具有一致性。素養(yǎng)1、素養(yǎng)3占據(jù)了重要地位，其次是素養(yǎng)5、素養(yǎng)4，這與“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”主題的內(nèi)容有直接關(guān)系。物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)討論物質(zhì)在原子和分子層面上的組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系，探究模型的局限性和進步性，并加以解釋等，這與宏微探析、證據(jù)推理、模型認知緊密相連。中美兩版教材強調(diào)學(xué)生將宏、微觀相結(jié)合的能力，引導(dǎo)學(xué)生更深入地了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生能夠從宏觀現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題，并從微觀層面進行解釋的能力，重點突出了化學(xué)學(xué)科關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。其次，兩版教材均重視鍛煉學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維，重視培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識、推理意識、模型意識，以及認識、運用和構(gòu)建模型的能力。同時，兩版教材均在一定程度上將化學(xué)學(xué)科與社會生活相聯(lián)系，體現(xiàn)了學(xué)科的社會意識。

從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)所考查的水平來看，中美兩版教材對水平層次的設(shè)置有所差異。對于“證據(jù)推理與模型認知”，人教版教材80%左右的習(xí)題所考查居于水平2，其余習(xí)題考查了水平1和水平3。這說明了國內(nèi)教材較為重視根據(jù)證據(jù)和規(guī)律來分析和解決問題，能夠通過認知模型來推測物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。雖然人教版教材考查了該素養(yǎng)的前三個水平層次，但符合課標(biāo)中命題框架的習(xí)題占比較少，且沒有習(xí)題能達到水平4。而美國教材中則涉及到了對該素養(yǎng)水平4的考查，例如“描述并比較足球、穹頂建筑和‘巴基球的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。它們的相似性是不是一種巧合？”此題讓學(xué)生描述足球和穹頂建筑與“巴基球”的形態(tài)，帶領(lǐng)學(xué)生進入了想象真實生活中足球的形狀和穹頂建筑構(gòu)造的真實情境，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)它們的形狀即12個五邊形和20個六邊形為半圓形的結(jié)構(gòu)形式這種關(guān)鍵要素進行分析，以構(gòu)建相應(yīng)的模型，從而解釋三者的相似性，進而進一步討論模型的先進性局限性和體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中“證據(jù)推理與模型認知”的第4水平層次。

對于“宏觀辨識與微觀探析”，兩版教材中的大部分習(xí)題主要考查水平1和水平2層次，要求學(xué)生能夠運用化學(xué)符號描述常見的物質(zhì)，解釋物質(zhì)之間的共性、差異性以及變化的規(guī)律。少部分習(xí)題考查了水平3，并且兩版教材均涉及到了水平4層次的習(xí)題。因此，中美教材設(shè)置的關(guān)于“宏觀辨識與微觀探析”水平層次的習(xí)題數(shù)量較為均衡。這是因為“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”課程的模塊旨在讓學(xué)生了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子層面和分子層面的規(guī)律，側(cè)重提高學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本認識，加深學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的掌握。而該核心素養(yǎng)旨在帶領(lǐng)學(xué)生從原子、分子水平認識物質(zhì)，領(lǐng)悟物質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性。

三、中美高中化學(xué)教材“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”主題課后習(xí)題開放性比較

高校招生考試將優(yōu)化情境設(shè)計、增強試題的開放性和靈活性納入改革范疇，以此充分發(fā)揮高考命題的育人功能和積極導(dǎo)向作用。同時，開放題型也是普通高中化學(xué)課程標(biāo)準大力倡導(dǎo)的題型之一。

1.開放性習(xí)題的數(shù)量比較

開放題是具有結(jié)論的開放性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性以及情境真實性的題目。[7]將課后習(xí)題中答案或結(jié)論不固定的、思考過程具有多元性的習(xí)題與問題答案唯一的常規(guī)、封閉式的習(xí)題進行區(qū)分，分別進行數(shù)量統(tǒng)計，結(jié)果如表2所示。

中美兩版教材中有關(guān)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”部分的課后習(xí)題中均設(shè)置有開放型習(xí)題，但其所占習(xí)題比例存在著明顯的差異。國內(nèi)教材開放型習(xí)題數(shù)量較少，所占比例較美國教材相比偏低，約為美國教材開放型習(xí)題所占比例的二分之一。美國教材課后習(xí)題中注重將理論與模型相結(jié)合，要求學(xué)生進行各理論之間的說理比對。而國內(nèi)教材中大部分習(xí)題仍為填空題、判斷題等封閉題型，以及常規(guī)題型，如已知條件，需要學(xué)生填補正確結(jié)論的填空題、簡單型問答題等。這與國內(nèi)常采用這類題型作為高考題型相適應(yīng)。

2.開放性習(xí)題分類比較

開放型習(xí)題具體可分為四類：考查學(xué)生的實踐能力，考查學(xué)生的口頭表達與溝通能力，考查學(xué)生的信息處理和書面表達能力，考查學(xué)生的綜合運用和解決問題能力，依次命名為操作型開放題、表現(xiàn)型開放題、論文型開放題、問題解決型開放題。[7]并根據(jù)分類，將開放題考查的具體類別進行數(shù)量統(tǒng)計，結(jié)果如圖4、圖5所示。

問題解決型的開放題為中美教材中主要的開放題型，大多為說理題、論述題和與生活實際相聯(lián)系的題目。例如：人教版教材中，有的習(xí)題要求學(xué)生通過查閱資料，獲取題目所給相關(guān)元素在人體內(nèi)主要功能的信息，考查了學(xué)生查找并綜合運用信息的能力。而在美國教材中，大多開放型習(xí)題為答案不固定的解釋型說理題。例如：解釋廢舊玻璃對環(huán)境造成的危害比落葉和食品殘渣更為嚴重。此題融合化學(xué)學(xué)科內(nèi)容與環(huán)境問題，使學(xué)生在真實的生活情境中解釋。論文型的開放題具體指撰寫調(diào)研報告。雖然人教版教材中，論文型的開放題比美國教材占比大，但是其習(xí)題數(shù)量基數(shù)較少，所以實際題數(shù)并沒有美版教材多。美國教材一般保持著每章一題科技寫作的頻率，且只存在于章習(xí)題中。實驗探究以及制作原子結(jié)構(gòu)模型是國內(nèi)教材操作型開放題的主要表現(xiàn)形式。而在美國教材中大多為與繪畫技能有關(guān)的測驗，例如：畫出原子結(jié)構(gòu)式、圖標(biāo)趨勢線等。表現(xiàn)型的開放題在國內(nèi)教材中展現(xiàn)為訪談、交流等形式，而在美國教材中則很少出現(xiàn)直接考查學(xué)生口頭表達能力的題目。

四、研究結(jié)論與啟示

通過對中美高中化學(xué)教材中有關(guān)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”課后習(xí)題的素養(yǎng)導(dǎo)向以及開放程度對比分析，可以得出如下結(jié)論：（1）兩版高中化學(xué)教材均重視問題情境的創(chuàng)設(shè)，但美國教材更加突出問題情境的必要性和與其他學(xué)科的聯(lián)系。（2）兩版高中化學(xué)教材均在培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面，把“宏觀辨識與微觀探析”與“證據(jù)推理與模型認知”放在首要地位，凸顯了“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”的本質(zhì)。（3）人教版教材大多以選擇題、填空題、問答題為主，更加適應(yīng)我國化學(xué)學(xué)科學(xué)業(yè)水平考核的模式，而美國教材更加注重說理解釋，開放題的數(shù)量、比例、開放程度均高于人教版教材。

基于上述結(jié)論，對人教版教材課后習(xí)題的編制可以得到以下啟示：（1）適當(dāng)設(shè)置高水平的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)考查題。人教版教材中習(xí)題在各素養(yǎng)維度上大多居水平2，直觀感覺這是合理的，難度適中。但仍可以在習(xí)題設(shè)計時由淺入深、由簡到繁，層次分明，適度設(shè)計水平3、水平4的習(xí)題，以拓寬視野、開闊思路。[8]（2）對于問題情境的創(chuàng)設(shè)，應(yīng)當(dāng)重視情境在問題中的真實性以及情境與習(xí)題的緊密聯(lián)系，強調(diào)情境在問題解決中的必要性。盡可能地保障學(xué)生內(nèi)化背景信息，在真實情境中遷移應(yīng)用知識，實現(xiàn)問題解決，從而提升素養(yǎng)。（3）習(xí)題設(shè)計可以加強與其他學(xué)科的聯(lián)系?；瘜W(xué)學(xué)科與社會生產(chǎn)、其他學(xué)科均有緊密聯(lián)系，為了全面發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)，應(yīng)注重學(xué)科之間相互聯(lián)系。美國《下一代科學(xué)課程標(biāo)準》中就強調(diào)交叉概念的重要性，因此在編制習(xí)題時可以充分考慮科學(xué)認識規(guī)律、研究方法上的相通之處，充分體現(xiàn)學(xué)科交叉，尤其是理科知識的綜合滲透，提高學(xué)生的綜合能力。

除此以外，過去做試題分析時常用布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)、SOLO分類等國外理論。而本次研究中發(fā)現(xiàn)我國提出的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)理論體系不僅適用于我國教材習(xí)題分析，同時對美國教材中的習(xí)題分析也有一定適切性，因此認為該體系有推廣的可能。不過還需討論學(xué)科核心素養(yǎng)的操作性定義，進一步開展實證研究。

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