基于内容分析法的美国《科学探索者·化学反应》教材分析

李苏贵 葛彦君 宋怡

摘 要：《科学探索者·化学反应》是美国初中主流理科教材《科學探索者》中与化学联系最紧密的一个分册。本文尝试用内容分析法从教材内容、体系结构、案例与活动以及插图设计四个方面分析教材，结合其特点对我国初中化学教材开发提出建议，增加STEM跨学科融合，强化与学生生活世界的关联性，促进学生项目式探究学习的开展。

关键词：科学探索者; 化学反应; 内容分析法; 教材分析

中图分类号：G633.8           文献标识码：A       文章编号：1006-3315（2020）1-000-002

《科学探索者》系列教材是美国初中阶段的主流理科教材，《科学探索者·化学反应》分册包括原子和化学键，化学反应，酸、碱和溶液，碳化学四章内容[1]。本研究运用内容分析法，对所涉及的教材内容进行编码、统计和分析，探讨教材特点，以期为我国初中化学教材开发提供借鉴。

一、研究方法与过程

（一）内容分析法

内容分析法是一种对明显的传播内容进行客观、系统、定量描述的研究方法。该方法通常旨在对研究对象的本质性事实和发展趋势进行清晰的梳理和了解，以此对其中所蕴含的深层次内容进行进一步的揭示和挖掘[2]。

（二）研究过程

借鉴已有研究，结合化学学科特点，从教材内容、体系结构、案例与活动以及插图设计四个分析类目，对教材中所涉及的概念、探究活动、图像等内容进行量化分析。

1.类目Ⅰ：教材内容。教材内容，即教材的正文部分，是教材系统中最根本的要素，按知识类型来划分，结合布鲁姆教育目标分类和加涅学习结果分类中关于知识的分类，以及化学学科自身特点，分为以下几种类型：事实性知识、理论性知识、技能性知识以及情意类知识。

2.类目Ⅱ：体系结构。体系结构，指教材的结构安排、组织方式等，研究变量为“栏目”，即教材非正文部分的各个板块，如本章课题、探索活动等。

3.类目Ⅲ：案例与活动。教材中所涉及的案例与活动，分解为“数量”和“类型”两个变量研究。“数量”指教材中案例活动的数量，活动大致可以分成实验与操作、技术与设计、技能与应用以及图像演示四种类型。

4.类目Ⅳ：插图设计。教材中的插图，包括教材中出现的所有图像、漫画、表格等，分解为“数量”、“类型”两个变量。“数量”指教材中所有图像、表格等的数量;“类别”指图像、表格等的类型，结合化学学科特点，主要分为实物图、示意图、漫画插图以及图表表格四种类型。

二、《科学探索者·化学反应》内容分析

（一）信度分析

为了确保研究结果的说服力，对内容编码进行了信度检验，由两名编码者分别对分析单元进行分类，共对74个知识点进行编码（编码总数m1，m2），其中相同的编码（m）有70个，利用霍斯提公式（2m/m1+m2）计算评分者的一致性，得到一致性水平为94.6%（大于90%），说明编码者之间的一致性很高。

（二）分析结果

1.教材内容分析。

（1）主体内容分析。在已建立的类目的基础上进行内容编码，将所选取的研究单元分别归类到不同的知识类型，结果如表1所示。共涉及74个分析单元，其中事实性知识和理论性知识比重较大，分别有27个和36个，技能性知识的比重较小（7个），情意类知识的比重最少（4个）;为了更具体地了解知识类型的分配情况，对每一章的内容分别进行了内容编码，第一章中涉及的事实性知识和理论性知识比重都较大，第二章以及第三章中涉及的理论性知识较多，第四章涉及的事实性知识的比重最大。教材在内容的选择上注重化学知识与日常生活的联系，知识体系完整，侧重对学生学习方法、探究能力以及情感教育的培养。

（2）跨学科内容分析。教材中除了第1-4章的内容之外，还有“跨学科探索”，这部分内容的主题是“肥皂——去除污渍的清道夫”。

“跨学科探索”包括科学、社会研究、语言艺术、数学四个分板块，每个板块分别附有一个相应的活动，科学板块介绍了肥皂的去污原理，通过“科学活动”的生活小实验，进一步锻炼学生的动手操作能力，培养学生的学科核心素养。社会研究介绍了肥皂的来源、制作、工业化的历程，讲述了高露洁公司创办和第一瓶清洁剂诞生的历史;化学史的渗透，增加了教材的可读性，对学生情感、态度和价值观方面起到很好的塑造作用。语言艺术要求学生阅读并提炼材料关键信息，有效锻炼和提高了学生的科学阅读和科学写作能力。跨学科探索中明确地以“数学”板块的形式，让学生清楚地知道是什么科目之间的相互渗透。将肥皂制作这一化学问题和数学计算巧妙结合，解决生活实际问题，训练学生数学计算的能力。这一系列的活动，有助于培养学生核心素养，引导学生打破学科界限，综合应用科学知识解决问题。

2.体系结构分析。教材设置了各具特色的栏目，正文内容和栏目活动相辅相成，教材体系结构清晰，培养学生自学能力和探究能力;其中“探索活动”和“科学写作”是出现次数最多的栏目，详见表2。

“探索活动”是设置在课前的思考与探究活动。“离子是怎样形成的？”“怎样配制出混合溶液？”以问句的形式呈现，学生经过观察、思考、推理、提出假设、建立模型等一系列操作，完成探索活动中的实验或者问题，鼓励学生动手实践，动脑思考，培养学生解决问题的能力。

教材中的“科学写作”是一大特色，全书共有15个科学写作活动，以说服信、解释数据、新闻报道等多种形式呈现，大体可以分为说明性写作、解释性写作、报告性写作等类型，每个科学写作叙述生动、目的明确，提高学生科学写作能力，建立科学思维。

3.案例与活动分析。教材的活动大致可以分成实验与操作、技术与设计、技能与应用以及图像演示四种类型。“实验与操作”主要是强调引发学生课前思考进行课堂强化及课后巩固的一系列活动。“技术与设计”强调实验进行的每一环节，旨在培养学生解决问题的能力。“技能与应用”就是对一些技能的巩固训练及一些数学方法的应用。“图像演示”是实验以及活动的视频或模拟动画的展示，具有具体、形象的特点，帮助学生理解和记忆所学知识[3]。

教材活动形式多样，全书共有81个活动，其中“实验与操作”类36个，“技能与应用”类36个，“技术与设计”类5个，“图像演示”类4个。“实验与操作”和“技能与应用”均占44.4%，注重对学生的实验操作能力以及技能水平的训练，注重实验思考和探究能力、综合应用能力的培养。

4.插图设计分析。插图是化学教科书的一种重要的表达形式，图文并茂是《科学探索者·化学反应》的重要特点之一。

全书共有图片178幅，其中实验仪器、装置、现象等实物插图占比较大，指导学生更好地进行实验探究活动;分子模型、“NaCl在水中的溶解与电离”等示意图占比也比较大，借助示意图帮助学生理解化学基本概念、化学反应过程、物质的转化关系等;化学是一门与生活密切相关的科学，科技生活类、物质用途类的插图也是必不可少的，“化学反应”分册中的插图都来源于真实拍摄的照片，更能反映事物的真实面貌， 便于学生对事物的感知和记忆，帮助学生认识化学对社会发展的促进作用，认识到化学在社会生活中的重要地位和作用。同样，为了更加直观、准确地表意，把握化学概念的关键，理解知识间的区别和联系，图表表格成为化学教科书中重要的表达方式。

三、启示与思考

通过对美国《科学探索者·化学反应》教材的分析，对我国初中化学教材开发提出以下几点建议。

（一）增加STEM跨学科融合

STEM教育是科学、技术、工程和数学的有机融合，《科学探索者·化学反应》的跨学科内容就是STEM学习的一个范例，注重了化学与不同学科知识之间的融合。我国化学教材的编写也应体现跨学科整合趋势，注重STEM知识的融合，突出化学知识的主导地位，体现化学学科特征的同时，有意识的整合其它学科内容。

（二）强化与学生生活世界的关联性

教材中出现了很多生活化实验，无论是实验课题还是实验用品，都与学生的生活息息相关，帮助学生认识化学对于生活的作用。我国初中化学教材实验内容的选择，应该注重联系学生生活实际，增加与生产生活密切相关的实验，提高学生对于化学实验的参与度，让化学知识更容易被学生接受，帮助学生认识化学在生产生活中的重要作用。

（三）促进学生项目式探究学习的开展

教材在每节课中设计探究活动，注重学生自己去探索和发现知识。我国初中化学教材，也可以安排项目式学习任务，开发化学与社会生活联系的项目，鼓励学生以项目的形式进行科学探究，不断积累解决问题的经验，不断提高自主合作探究的能力。通过完成项目式学习，推进学生开展真正的探究，体会学以致用的成就感。

课题项目：2018年度江苏高校哲学社会科学研究基金项目 “基于德尔菲法的STEM课程特征建构研究”（2018SJA0425）;南京晓庄学院科研項目高层次培育项目“STEM素养视域下的科学教学重构”（2017NXY04）阶段性成果

参考文献：

[1]龚伟，傅权嵚.强化整体设计凸显习题功能——《科学探索者·化学反应》习题特色分析[J]化学教学，2017（2）：21-26

[2]唐烨伟，樊雅琴，庞敬文，etal.基于内容分析法的微课研究综述[J]中国电化教育，2015（4）：74-80

[3]李宛鸽，董玉芝.美国初中科学教科书《科学探索者》“探索活动”体例特色[J]教育教学论坛，2016（43）：210-211