中美初中科学课程深层组织量化研究
2018-02-22陆雪闻马敏娜杨荣榛
陆雪闻+马敏娜+杨荣榛
摘要：运用课程深层组织量化工具对中美初中科学课程组织进行研究，发现中美初中科学课程在编排方式和整合方式上差异明显：编排方式上，中美初中科学课程均以压缩型和标准型螺旋式上升编排为主，但不同知识点在两国教材组织的方式上存在不同；整合方式上，中美外部整合广度差异显著。
关键词：科学课程；课程组织；课程要素；量化研究；中美比较
文章编号：1005 - 6629（2017）8 - 0015 - 06
中图分类号：C633.8
文献标识码：B
1研究背景
美国课程专家认为课程深层组织是课程垂直组织和水平组织统称，垂直组织强调编排方式，水平组织强调整合方式。因此，笔者将课程深层组织定义为课程编排方式和整合方式。
课程编排方式主要分为螺旋式和直线式。布鲁纳明确地提出螺旋式课程，所谓螺旋式编排是指课程要素组织要以与儿童的思维方式相符合的形式，尽可能早地将学科基本结构置于课程中心地位，随着年级的提升，使学科基本结构不断拓展与加深。
崔英梅研究结果表明，合理的编排课程要素有助于降低学生因课程要素组织“跨度”过大而造成学习困难。美国学者对高三无显著性差异的两个班学生采用普通课程和整合課程进行教学。普通课程即将几何和代数课程分开教学；整合课程即将几何和代数按照一定的组织顺序进行整合之后进行教学。一年之后对学生进行测验，发现高三学生学习整合课程之后的成绩明显高于普通课程，即有效地对课程进行整合有助于提高学生学习成绩。同时笔者对二十名浙江某初中科学教师和学生关于科学学习难度、教学难度和教师教学处理方式等访谈，访谈结果显示教师合理的处理方式在一定程度上能降低学生学习难度。
美国作为发达国家，其教育方面的研究成果值得我国借鉴。之所以对中美初中科学课程深层组织进行对比研究，主要是中美初中科学课程内容相似，而编排方式不同，对于课程内容相同而因组织方式不同，造成学生学习困难的内容进行中美教材对比研究，为教材内容的重新编排提供借鉴或教师对教材的处理提供理论依据。对比研究中美初中科学课程深层组织，旨在降低学生因课程深层组织不当而造成的困难，同时对造成学生学习难度的课程要素重新合理地组织，为教师对教材的处理方式提供参考。
2研究工具设计
2.1编排方式量化工具
杨智和塔布库等人认为具体的课程要素在编排过程中均涉及五大要素。崔英梅对五大要素进行量化，量化方法具体如下：设一个知识团（G），有n个知识子团（s）。
频度（ Frequency）：指某一知识块中所有知识子块在课程前进过程中出现的总次数。用字母F表示，用知识子团数量（S）量化，描述G的课程前进次数。
起点（Origin）：指某一个知识块的第1个知识子块出现的时间。用字母0表示，用某一知识团的第一个知识子团的坐标量化SE1（XE1，YE1），描述G的开始。
终点（End）：指某一个知识块最后1个知识子块出现的时间。用字母E表示，用某一知识团的最后一个知识子团的坐标量化SEn（XEn，YEn），描述G的结束。
节奏（ Rhyrhm）：指某一知识块中相邻知识子块随学年变化的课程前进量。用字母R表示，用m/n量化，即设G的课程前进总量为1，那么每个S的课程前进量是l/n，m是每学年出现的S的数量，刻画G的每学年课程前进量。
坡度（Slope）：坡度分为知识块坡度和知识子块坡度。知识块坡度是指从起点到终点的学年变化量与课程前进量的比（某一知识块中第一个知识子块与最后一个知识子块的斜率）；知识子块坡度是指相邻两个知识子块学年变化量与课程前进量的比。用（YEn-YEl）/（XEn-XEl）斜率来刻画，当XEn=XEl时表示只有一个知识子团，不涉及课程前进的问题，知识团坡度用字母K表示，用经过起点与终点的直线的斜率量化，刻画从起点到终点的学年变化量与课程前进量的比。知识子团坡度用字母KEs表示，用经过相邻两个知识子团的直线的斜率量化，刻画相邻两个知识子团的学年变化量与课程前进量的比。
崔英梅在量化课程前进过程中五大要素的基础上，总结了课程前进过程中的几种编排形式，结果如图1所示。
螺旋式上升编排：分为标准型螺旋上升、伸展型螺旋式上升和压缩型螺旋式上升编排。螺旋式上升编排的主要特点是F=n（n>1），O 直线式上升编排的特点是：F=n（n>1），R=1，G坡度K=O，S坡度相同，KEs=0，表示学年变化量为0，说明知识团的不同知识子团在同一学年内反复出现。 单点式编排，其主要特点是：F=l，O=E，R=l，G坡度K=φ（不形成坡度），仅有一个知识子团且只出现一次。 编排方式量化工具分析步骤为： （1）确定课程顺序性和连续性量化工具的基本单位一一知识块。 （2）确定课程编排方式量化工具的层级结构。 （3）量化课程前进过程中的五大要素。根据知识块和知识子块划分结果，整理中美两国教材中的知识块和知识子块，根据量化方法分别量化知识块的五大要素。
（4）课程编排方式量化结果分析。
2.2课程整合方式量化工具
课程整合性是指对所选出的各种课程要素，在尊重差异的前提下，找出彼此的内在联系，然后整合为有机整体，使学习者的学习产生最大限度的累积效应。本研究用课程整合率和课程整合广度为指标来表征课程整合程度。课程整合率是以知识点为中心，整合知识点所占比重为指标。根据课程整合方式将其分为内部整合率和外部整合率，内部整合率是指某一知识块中实现内部整合知识点所占比重，用（IEd）表示；外部整合率是指实现外部整合知识点所占比重，用（EEd）表示。具体量化方法如下：
假设一个知识块总共用n个知识点，其中m个知识点进行学科内部整合，b个知识点进行学科外部整合，那么学科内部整合率IEd=（m/n）×100%，学科外部整合率EEd=（b/n） xl00%。
课程整合广度是指知识块整合的范围领域，课程整合广度越大，说明课程整合范围越大，同样课程整合广度按照整合维度可以划分为学科内部整合广度和学科外部整合广度。学科内部整合广度表示一个知识块与学科内部知识块建立联系的范围，用整合知识点数量量化，学科内部整合广度用符号（IEg）表示；学科外部整合广度是指由知识点与其他学科建立联系的范围，用形成学科外部整合的数量来量化，学科外部整合广度用符号（EEg）表示。具体量化方法如下：
假设某一个具体的知识块，与内部知识块整合数量为m，整合学科的数量为n，那么该知识块课程内部整合广度为m，课程外部整合广度为n。
受到已有研究和美国初中科学教材的启发，并结合已有研究和科学教材特点，将学科课程外部整合领域分为物理学、数学、天文学知识、技术与设计、健康学科、医疗、化学史、生命学科和生活与生产九大学科的整合。
整合方式量化工具步骤为：
（1）确定课程整合的量化单位：知识点。课程整合率和课程整合广度是以知识点为中心，整理所有知识块包含的知识点。
（2）以知识块为中心，根据知识点的概念整理、总结知识块所包含的所有知识点，并分析每一知识点内、外整合情况，再根据内外整合情况分别统计内、外整合知识点数量。
（3）分析知识块中所包含知识点与知识点间整合的数量和知识点与其他学科整合的学科数量。
（4）计算课程整合的量化指标：课程内部整合率、课程外部整合率、课程内部整合广度和课程外部整合广度。
3研究过程
3.1研究对象与专家选择
我国仅浙江省初中学段使用科学教材，学生基本年龄在13～16岁.美国初中阶段普遍包括两年，均使用科学教材，年龄在12～15岁。深入研究中美初中科学教材，发现中美两国科学课程内容相似，课程编排方式不同，如：美国“有机化合物”采取标准型螺旋式编排，中国采用单点式编排，但其主旨相似，主要是提高学生的科学素养。
本研究选择的教材为华东师范大学出版社出版的义务教育科学教科书和浙江教育出版社翻译的美国《科学探索者》为研究对象；选取五位浙江省初中科学专家型教师为分析专家。
3.2专家分析过程
专家根据《中学百科全书·化学卷》目录将中美初中科学教材中的知识块划分为：
物质构成：物质特性、物质构成微粒、元素周期表、单质和无机化合物、溶液、有机化合物
化学反应规律：化学键、化学反应与能量、化学平衡、电离理论
《中學百科全书·化学卷》中知识块均包含一定数量的知识点，对照初中科学教材和《中学百科全书·化学卷》中知识块所包含知识点归纳、总结初中所包含知识点，对于教材中包含而《中学百科全书·化学卷》中不包含知识点，五位专家型初中科学教师根据自己经验归纳、总结。
3.3评定者之间的一致性
为了检验对知识子块和知识点划分的一致性程度，分别计算浙江省五位初中科学教师肯德尔和谐系数。结果显示，借助SPSS13.0进行一致性分析，得到肯德尔和谐函数为0.878，显著性水平小于0.05，说明评定者之间的一致性良好。
3.4具体案例分析
3.4.1编排方式量化案例分析
案例1物质构成微粒
分析专家根据知识块和知识块层级结构对中美科学教材“物质构成微粒”知识块进行划分。发现两国教材在“物质构成微粒”知识子块学年分布和数量上相差不大。中国科学教材“物质构成微粒”知识块中包含“物质构成”、“原子微观模型”和“原子符号”三个知识子块；美国科学教材在“物质构成微粒”知识块中包含“原子概述”和“元素与原子”两个知识子块。根据课程前进过程中五大要素量化方法对中美科学教材中的“物质构成微粒”前进过程进行量化，量化结构如图所示：
经量化可知，中美“物质构成微粒”课程前进过程5要素如表1所示，由此可以看出中国初中科学教材中“物质构成微粒”的F=3，O
根据上述对知识点的概念界定和已有研究对中国科学教材中关于“物质特性”的所有知识点进行总结。结合教材对所有知识点内部整合情况进行分析，并列举内部整合事例。“物质特性”知识块包含5个知识点，其中“化学性质”与“溶液”知识块内部整合，“分子”和“物理变化”与物理和生活两个学科外部整合。经量化知，中国科学材料中“物质特性”知识块领域学科内部整合率IEj=（m/n）xl00% =（l/5）xl00% =20%，内部整合广度IEg=1；外部整合率EEd=（b/n）xl00% =（2/5）xl00%=40%，学科外部整合广度EEg=2。
美国科学教材中“物质特性”知识点学科外部整合情况如表3所示。
用同样的方法分析、计算中国科学教材中“物质特性”知识点学科外部整合和美国内部整合情况，对中美科学教材“物质特性”整合率和整合广度结果汇总，如表4所示。
4结果统计
4.1编排方式量化结果
用同样的方法对中美初中科学教材相同知识块的课程前进过程中的五大要素进行量化，量化结果如表5所示。
从总体来说，中美初中课程螺旋式上升编排的共同特点是中美初中科学课程知识块编排均没有伸展型螺旋式上升编排，不同之处在于中国初中科学课程知识螺旋式上升排布中，偏向于标准型和压缩型，而美国初中科学课程以压缩型为主。两国直线式和单点式编排知识块数量相同。这说明中美两国在课程的集中和分散程度的选择取向上存在差异，中国偏向于集中式前进，而美国趋向于分散式前进。
4.2整合方式量化结果
基于以上量化结果，对中美初中科学课程整合结果进行整理，结果如表6所示。
基于以上量化结果比较可知，中国初中科学课程内部整合率大多数小于50%，课程外部整合广度大于50%，而“单质和无机化合物”、“溶液”和“化学反应与能量”两个知识块课程内、外整合率均小于50%。
综上所述，课程编排和整合方式是课程深层组织的两个向度，其共同表征课程深层组织。本研究中将“知识块”作为编排方式和整合方式的基本量化单位，增加了课程组织的可比性，知识块层级结构的建立使得课程深层组织呈现出明显逻辑性。
5结果分析
本研究通过文献资料法、量化分析法和比较研究法对中美初中科学教材中课程要素编排方式进行研究，结果如表7所示。
中美初中科学课程组织相同点是：整体上以螺旋式上升编排为主，不涉及伸展型螺旋式上升编排；不同点是：中国初中科学课程组织以标准型和压缩型螺旋上升编排为主，美國初中科学教材以压缩型螺旋上升为主。这意味着中国课程组织前进“坡度”大于美国，即中国课程学年变化量大于课程前进量，美国课程则相反；也就是说中国教材难度高于美国科学教材。就中美相同知识块而言，仅有“物质特性”知识块编排方式相同，表明相同知识块在不同国家教材中的集散程度各不相同。
就课程整合方式而言，以“知识块”为基本量化单位，课程整合率和整合广度为课程整合程度的量化指标，不仅有助于量化知识块与知识块之间的联系，也有助于量化本学科知识块与其他学科之间的联系范围。研究结果表明，中美课程外部整合学科以化学和生产、生物和数学为主，美国教材同时也注重学科与天文学和科学技术的整合。
对比中美初中科学编排特征，发现我国初中科学课程的优点有：（1）我国课程编排“跨度”相对恰当；（2）大多数知识点在初中每一学年均匀分布。不足之处在于我国有些初中科学知识块编排属于分散编排，这种编排会造成知识点分散，不利于知识框架或者知识体系形成和构建；外部整合学科范围较少，如未涉及到天文学知识整合。
就我国初中科学教材的研究方向而言，收集教学过程中的因课程编排方式而造成的教学难点和学生学习难点，借鉴美国初中科学教材相同内容组织方式，并对我国科学教材内容难度进行重新组织，结合教学实践验证新编排方式和整合方式降低教学和学习难点的效果，探究课程内容编排恰当方式，为教材的重新编写提供支撑和理论依据。endprint
