高中化学新教材(必修1)中“物质的量”内容的难度分析.doc

“物质的量”内容的难度分析闫蒙钢 陈英 安徽师范大学化学与材料科学学院 芜湖 241000摘 要：以2003版高一化学教材为参照,对化学新教材必修1中“物质的量”内容的难度作了定量分析与定性分析,以期对教材的修订及教师的教学提供思考与启示。1、问题的提出“物质的量”有关内容是本次教材改革变动幅度较大的知识点之一。为了了解教师和学生对2种版本(必修1:宋心琦主编、人民教育出版社2006年6月第2版,下文简称“人教版”;王磊主编、山东科学技术出版社2006年7月第2版,下文简称“山东科技版”)中“物质的量”知识的适应性情况,笔者走访了本省实验区的几所有代表性的学校,并对部分教师和学生进行了访谈,从中获悉:“物质的量”再次成了教与学的难点。新教材有关知识点数量的减少,教学要求的降低,内容呈现的图文并茂以及习题设计的精致多样,都应该是更有利于学生的学习。但是学生为何还是感觉那样难?是“物质的量”有关内容的绝对难度没有实质性的降低?是教材编写得不够科学造成了学生学习的困难?还是教师的教学行为加大了“物质的量”的学习难度?本文试图通过定量统计和定性分析的方法寻找问题的症结。2、新教材“物质的量”内容难度的定量分析与人民教育出版社2003年6月第1版高一化学教材(下文简称“2003版”)相比,新教材对“物质的量”有关内容的编排和要求都做了大幅度的调整,为此我们选用2003版教材作参照,并以东北师大史宁中教授构建的课程难度定量模型1,来分析新教材中有关内容的难度变化情况。2.1 课程难度的定量模型课程难度的定量模型如下1,2:N (S/T)+(1-)G/TN课程难度,是指绝对的课程难度,亦即不考虑课程实施中的教师、学生等复杂因素,仅仅从文本角度对教科书进行的分析评价,且N值越大课程难度越大。S课程深度,泛指课程内容所需要的思维深度。我们可以用大纲中知识点的要求或课程标准中关于认知性学习目标、技能性学习目标和体验性学习目标赋值的加权平均数来量化。G课程广度,是指课程内容所涉及的范围和领域的广泛程度,我们可以用有关内容所涉及的“知识点”的多少来量化。T课程时间,是指课程内容的完成所需要的时间,因此可以用通常所说的“课时数”来量化。我们可以用各版教材的教师用书中所规定的课时数来代替。S/T可比深度;G/T可比广度;加权系数,且满足01,它反映了课程对于“可比深度”或者“可比广度”的侧重程度。2.2 3种版本有关内容难度的定量分析2.2.1 课程广度根据上文的说明,我们以各版教科书围绕大纲或课标的要求所设计的知识点数量的多少来量化。2003版:摩尔;摩尔质量;气体摩尔体积;关于气体摩尔体积的计算;物质的量浓度;一定物质的量浓度溶液的配制;关于物质的量浓度的计算;物质的量在化学方程式计算中的应用。知识点数量为8,因此根据上文的规定,2003版课程广度G1=8。人教版:物质的量的单位摩尔;气体摩尔体积;物质的量在化学实验中的应用；物质的量在化学方程式计算中的应用。知识点数量为4,课程广度G2=4。山东科技版:物质的量及其单位摩尔；摩尔质量和气体摩尔体积;物质的量浓度。知识点数量为3,课程广度G3=3。2.2.2 课程深度鉴于大纲或课标对课程内容都有较为明确的要求,并把教学目标分为不同的种类和层次,因此,我们可以对不同层次的教学目标进行赋值,用它们的加权平均来刻画课程的深度。在2003版对应的大纲中,把教学要求分为2种:“知识的教学要求”和“使用仪器的技能和实验操作的技能的教学要求”。其中,前者分为4个层次,从低到高依次是:对所学知识有大致的印象(A)、知道“是什么”(B)、懂得“为什么”(C)和能够“应用”(D)。分别赋值1、2、3、4;后者分为3个层次,从低到高依次是:“在教师的指导下,学习实验操作(a)”、“在教师的指导下,能够正确地进行实验操作(b)”和“能够独立、正确地进行实验操作(c)”。分别赋值1、2、3。新课标把教学目标要求分为3种:认知性学习目标、技能性学习目标和体验性学习目标。其中认知性目标从低到高分为4个等级水平,分别赋值1、2、3、4;后2种目标从低到高分为3个等级水平,分别赋值1、2、3。基于以上赋值,3种版本“物质的量”有关内容的课程深度可计算如下各表:表1 2003版“物质的量”有关内容课程深度统计知识点名称教学要求CBBBCaCC赋值情况32223133课程深度S1=(23+34+1)/819/8各序号代表上文中各序号的知识点，下同，表2 人教版“物质的量”有关内容的深度统计知识点目标要求认知性认识认识技能性初步学会初步学会体验性体会体会体会体会赋值情况（2+2）/22（2+2）/22（2+2）/22（2+2）/22（2+2）/22课程深度S224/4=2表3 山东科技版“物质的量”有关内容的深度统计知识点目标要求认知性认识认识初步学会技能性初步学会体验性体会体会体会赋值情况（2+2）/22（2+2）/22（2+2）/22（2+2）/22课程深度S323/322.2.3 课程时间3种版本教科书“物质的量”有关内容课程时间统计见表4。表4 3种版 本教科书有关内容的深度统计版本名称2003版人教版山东科技版课时数122/84+3/7+1/83+3/8 5课程时间T1=49/4T2=255/56T3=57/172.2.4 课程难度通过以上分析,3种版本“物质的量”课程难度的相关数据如表5。表5 3种版本“物质的量”订程难度的相关数统计版本名称课程深度S课程广度G课程时间T可比深度S/T可比广度2003版S1=19/8G1=8T1=49/4S1/T2=0.194G1/T1=0.653人教版S2=2G2=4T2=255/56S2/T2=0.439G2/T2=0.878山科版S3=2G3=3T3=57/17S3/T3=0.596G3/T3=0.895将表5中相关数据带入课程难度模型:N=(S/T)+(1-)G/T,可得3种版本有关内容的课程难度。表6 3种版本“物质的量”内容的课程难度统计版本名称N=(aS/TA)+(1-a)G/Ta=0.52003版0.653-0.459a0.424人教版0.878-0.439a0.659山东科技版0.895-0.299a0.746由表6可见,尽管新课程标准减少了“物质的量”有关内容的知识点数量,降低了知识点的教学要求,但2种版本中有关内容的课程难度却不但没有降低,反而增大了不少。其中山东科技版有关内容的难度还略高于人教版。新教材中“物质的量”有关内容课程难度的增大,在同等条件下,无疑加大了学生学习的难度。3、新教材“物质的量”内容难度的定性分析“物质的量”有关内容的难度,还可以从学生、教材和教师3个方面做定性分析。3.1 学生刚刚进入高中阶段的高一学生,尽管“抽象思维逐渐占主导地位,但在很大程度上还属于经验型,他们的逻辑思维需要感性经验的直接支持3”。他们中的大多数身心、智力水平不高,抽象逻辑思维和演绎能力不强,善于从宏观的角度思考所要解决的问题,习惯于用“千克”“克”等来衡量周围物体所含物质的多少;习惯于用“小时”“分钟”等来衡量经历时间的长短。而“物质的量”是一个远离人们日常生活经验的抽象难懂的概念,是用来计量原子、离子、分子等微观粒子的物理量,也是一套全新的度量物体所含物质量多量少的系统。“物质的量”把人们的研究视野,从宏观引入微观。在微观的世界里,需要人们更多地使用发达的抽象逻辑思维来重新认识事物的本质。可见,高中伊始,“物质的量”概念的引入,对于抽象逻辑思维能力欠发达的学生来说,无疑是一个新的挑战。学生思维水平的欠缺与“物质的量”本身的抽象难懂,形成了一组较难调节的矛盾。同时,以“物质的量”为基础,又导出了“阿伏加德罗常数”“摩尔质量”“气体摩尔体积”“物质的量浓度”“阿伏加德罗定律”等一些重要的概念和公式,这些全新的抽象难懂的概念和公式聚集在一起,对他们来说具有高密度的认知陌生性,而且还要在3个课时左右的时间内学完,这是对学生认知的又一挑战。3.2 教材学生认知水平的欠缺是造成“物质的量”有关概念学习困难的客观因素,教材的编写者应该充分认识这一点,并注意从教材的编写上弥补学生思维和认知上的不足。但是,从上文课程难度的定量分析中可以看出,新教材中“物质的量”内容的课程难度却比2003版增大了,而且新教材在有关内容的编写上也有一些不足之处,这些都为学生的学习带来了一定的困难。3.2.1 山东科技版山东科技版把“物质的量”系统的知识点放在了第1章的第3节中,课后习题普遍反映较难。山东科技版“物质的量”课后习题基本都与计算有关,化学计算本身就是学生学习化学的一大难点,因此,为学生提供一定的解题范例,不仅是必要的也是降低学习难度的较好方式。但是,在山东科技版新教材的正文中,“物质的量”有关内容却没有一个例题,仅有的解题范例却出现在课后的“练习与活动”及“本章自我评价”中。这不能不说正文和课后习题出现了“油水分离”的现象。高一学生的自学能力较低,逻辑思维能力不强,看懂这些较为复杂的解题示范并不是一件简单的事,更何况还有更多的习题需要他们能够灵活运用这些解题方法才能解答出来。另外,山东科技版把“物质的量”的所有知识点集中在一节内学习,抽象难懂知识的高度密集,也是造成学生学习困难的重要因素。3.2.2 人教版人教版“物质的量”系统的知识点分布在第一章的第二节与第三章“金属及其化合物”的第一节中,有效地分散了难点。而且,正文提供了2个例题,课后习题与山东科技版相比也较容易。但是,“物质的量在化学方程式计算中的应用”知识的编排却不易为学生所接受。教材在没有解释“物质的量”为何能用于化学方程式计算、没有说明何谓“化学计量数”的情况下,就唐突地得出“化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比”,接着就是对结论进行应用举例。“认知同化学习理论”告诉我们,如果学生认知结构中起固定作用的观念不够清晰,则难以建起新旧知识之间的桥梁,新知识将难以纳入学生的认知体系之中。尽管人教版设置了2个解题的范例,但还是不能满足解答课后习题的需求。在第18页的课后习题中出现了体积有关的计算题,但正文中却没有相应的解题示范,学生由于没有可供模仿和启发的范例而出现了解题的困难。3.3 教师学生的认知欠缺及教材的编写不足,迫切需要一线教师对教材中“物质的量”有关内容进行科学的“二次开发”。但是教师的“经验错觉”与“课程共建”意识不够又一次加大了学生学习的难度。3.3.1 经验错觉经验错觉通常是指经验的缺乏或服从于过时的经验。由于以物质的量为中心的基本概念和有关计算,贯穿于高中化学的始终,是化学计算的基础和核心,是高考的重点和热点,一些教师就试图通过计算强行将概念传授给学生,片面地以过去的考试为指南,而让学生在枯燥无味的题海中泛舟。这也许确实对应付过去的考试效果甚佳,但是,没有科学的“过程与方法”及学生“情感、态度与价值观”的参与,着实让学生感到学习“物质的量”的艰难。3.3.2 共建不足鉴于“物质的量”本身的特点以及学生、教材的原因,探寻符合学生认知特点的教学方法,整合和开发更为合理的知识呈现方式,是化解上述矛盾的理想出路。这就需要一线教师拥有强烈的课程共建意识,而一些教师却存在畏难情绪,创新精神不够,没能让学生理解“物质的量”系列概念引入的必要性;没能为跳跃性过大的内容设计“先行组织者”;没能对教材中不合理的知识呈现、有所缺失的例题、难度过高的习题等进行科学的“二次开发”,从而导致学生学习难度的增大。4、启示与思考“物质的量”是国际单位制中7个基本物理量之一,是中学化学教学内容的重要组成部分,是化学计算的基础,是学生思维转变的重要支撑点,对高中阶段的化学学习起着重要的作用。新教材减少了“物质的量”知识点的数量,降低了教学要求,但由于课程难度受课程深度(S)、课程广度(G)和课程时间(T)3个变量的制约,新教材由于“物质的量”教学时间的缩短幅度较大,导致课程静态难度的增大。教材是学生知识的主要来源,教科书的编制,不能因要压缩篇幅、降低售价而略去那些可以为学生理解知识提供重要帮助的、必要的内容。新课程强调课程的共建,如何真正降低课程的难度?如何平衡教材难度与学生认知之间的矛盾?如何架起学生心中宏观与微观的桥梁?还有待于教材的编写者与广大一线教师在实践中不断地探索。参考文献：1 孔凡哲,史宁中.教育科学,2006,(3):40432 杨承印,韩俊卿.教育科学,2007,(1):32353 李秉德,李定仁.教学论.北京:人民教育出版社,1991:1174 人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书(必修)化学(第一册).北京:人民教育出版社,20035 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学1(必修).第2版,北京:人民教育出版社,20066 王磊.普通高中课程标准实验教科书化学1(必修).第2版济南:山东科学技术出版社,20057 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准(实验).北京:人民教育出版社,20038 中华人民共和国教育部制订.全日制普通高级中学化学教学大纲北京:人民教育出版社,2002