摘要：情境性問題是學生學習水平的評價載體，也是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的現(xiàn)實要求。情境的構(gòu)成和情境化的程度對問題的解決有著重要影響。文章基SOLO分類理論，按照情境構(gòu)成和情境化程度對化學問題進行層級結(jié)構(gòu)的劃分和建構(gòu)，分析美國、英國、新加坡普通高中化學教材電化學內(nèi)容課后情境性問題的層級結(jié)構(gòu)，探索問題情境對化學教材習題建設(shè)的價值，為深化情境性問題的理論和應(yīng)用研究提供參考。

　　關(guān)鍵詞：情境;問題;結(jié)構(gòu);教材習題

　　《化學教育》Journal of Chemical Education(半月刊)1980年創(chuàng)刊，是國家級化學教育類學術(shù)月刊。

　　《普通高中化學課程標準(2017年版)》在實施建議中明確提出“以真實情境為測試載體”的命題原則。情境的真實度越高越能反映學生的核心素養(yǎng)水平，情境設(shè)計應(yīng)注重針對性、啟發(fā)性、過程性和科學性，為學生解決真實情境下不同復(fù)雜程度化學問題提供素養(yǎng)表現(xiàn)的機會。國際大型測評項目(National Assess-ment of Educational Progress，NAEP)研究發(fā)現(xiàn)，學生回答具有特定情境的題目的不專注率和漏答率較回答不包含情境的題目時均明顯降低。因此，題干中的真實情境能夠提升學生的動機和參與作答水平。事實上，情境性試題增加了試題的信息量，使問題結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，從而會影響學生對問題的解讀過程，因此，問題腈境的結(jié)構(gòu)對問題本身的影響是值得研究的。以往對情境性問題的研究均集中在情境性問題的分類、價值以及情境對問題難度的影響等宏觀層面的敘述上，沒有深入地探討情境性問題的層級結(jié)構(gòu)，情境的哪些維度對問題的難度和學生解決問題造成影響。因此，構(gòu)建化學情境性問題的層級結(jié)構(gòu)可以更加清晰地把握問題情境對問題本身的影響，研究問題情境的價值。

　　一、問題情境的結(jié)構(gòu)組成及其關(guān)系

　　Gilbert依據(jù)建構(gòu)主義理論、情境學習理論和活動理論分析研究化學教育中情境的本質(zhì)，得出化學教育中構(gòu)成情境的四項基本標準，體現(xiàn)了化學學習中情境的構(gòu)成成分主要有實際背景和時間構(gòu)架、行為環(huán)境、化學概念和背景知識。侯燕通過分析教學案例指出實際教學中的情境是一個由“需要一動機圈”“任務(wù)一案例圈”“條件—信息圈”和“認知一實踐圈”有機結(jié)合而成的四重結(jié)構(gòu)。張小菊、王祖浩研究化學優(yōu)質(zhì)教學情境時從情境的構(gòu)成和功能兩個維度建立評價標準。田潤總結(jié)出的教科書中情境構(gòu)成特征評價工具，分別以背景事件、主題知識、信息支持和活動過程組成四維度三水平的評價指標。PISA是由OECD(經(jīng)濟合作與發(fā)展組織)組織的“國際學生評估項目”。PISA認為在處理科學問題時，方法的選擇以及表現(xiàn)通常與問題所置的情境相關(guān)，PISA2015中對基于真實情境展現(xiàn)的知識發(fā)展做出具體的解釋。其中，知識包括內(nèi)容性知識、程序性知識和認知性知識。依據(jù)以上對情境的本質(zhì)、構(gòu)成、特征、價值等因素的分析確定化學情境性問題的結(jié)構(gòu)(如圖1)，分別為事件、知識、過程和價值。事件、知識、過程和價值之間的關(guān)系如圖2所示，情境事件是問題的前提，將知識融入到解決問題的過程中，最終發(fā)揮問題情境的價值和作用，從而掌握所學知識。

　　二、情境性問題的層級結(jié)構(gòu)構(gòu)建

　　情境性問題是指以社會、生活、科學、技術(shù)、環(huán)境、最新科技成果等作為知識的載體，是化學知識和真實情境問題的結(jié)合，置知識的考查于實際的問題解決之中，有助于學生發(fā)展和創(chuàng)造性地解決問題，使學生的創(chuàng)新意識和實踐能力得到應(yīng)用，學生的興趣、態(tài)度、情感等得到潛移默化的培養(yǎng)。上文分析得到化學情境性問題的結(jié)構(gòu)組成分別是事件、知識、過程和價值，在此基礎(chǔ)上依據(jù)sOL0分類理論劃分層級。情境與問題相脫離時屬于前結(jié)構(gòu)，即情境與問題無聯(lián)系，此類問題不屬于情境性問題，其余情境結(jié)構(gòu)可分為四種層級：(1)單點結(jié)構(gòu)：根據(jù)問題線索對單個素材或知識進行運用，即“點對點”解決問題。(2)多點結(jié)構(gòu)：需根據(jù)問題線索，對多個相互獨立的相關(guān)信息和知識進行應(yīng)用。(3)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)：需根據(jù)問題線索，在經(jīng)驗范圍內(nèi)利用不同素材或知識的邏輯關(guān)聯(lián)進行推導(dǎo)及應(yīng)用。(4)抽象擴展：需根據(jù)問題線索，對未經(jīng)歷過的情景進行信息挖掘和拓展，并應(yīng)用聯(lián)想、預(yù)測、假設(shè)等方式實現(xiàn)“超越經(jīng)驗”的遷移。

　　三、美、英、新三國教材電化學內(nèi)容的情境性問題分析

　　本文選取美洲、歐洲、亞洲主流英文教材美國高中教材《化學概念與應(yīng)用》(Chemistry：Conceptionsand Application)、英國高中教材《chemistry》(Pear-son education 2007年出版，2010年再版)、新加坡高中教材《cHEMISTRY INSIGHTS(O-Level)》中的電化學內(nèi)容作為研究對象，研究者依據(jù)上述情境性問題的層級結(jié)構(gòu)評價工具對三國教材習題中的情境性問題進行獨立測評，對存在爭議的問題討論并統(tǒng)一意見，利用SPSS19.0軟件分析評價標準各維度之間的相關(guān)性，進而探索情境構(gòu)成對問題的影響。

　　1.美國高中教材電化學內(nèi)容課后測試中情境性問題的情境結(jié)構(gòu)水平分析

　　美國教材電化學內(nèi)容課后測試題中的情境性問題共13題，占總數(shù)比為35.14%，情境結(jié)構(gòu)水平分布如表2。情境全部選取學生日常生活中所熟知的事件，學生沒有陌生感，其中61.54%的習題均只解決一個問題，突出問題解決的針對性;在知識維度考查較為全面，考查水平也集中在低水平階段，考查學生需掌握的內(nèi)容性知識，占整體的69.24%;在過程維度，習題的情境設(shè)置注重問題的理解、解決和探索，沒有對記憶過程的考查，整體水平較高，充分體現(xiàn)了對真實問題的解決過程;價值維度水平二占比最高，達76.92%，原因主要在于事件維度主要集中在水平一，即只考查一個與學生日常生活有關(guān)或?qū)W生在學習過程中熟知的事件，考查較為簡單，因此習題多數(shù)涉及單個化學知識，不存在多個要點，但值得一提的是，考查的化學知識均可遷移到情境上，學生能夠有效地通過化學知識解決實際問題，實現(xiàn)化學知識和實際情境的結(jié)合，進而發(fā)展學生解決問題的能力。總體來看，美國教材中電化學部分課后情境性習題都是選自貼近生活的實際問題，知識考察全面，注重對問題的理解和解決，能將化學知識融入到情境之中，但是習題中一個情境對應(yīng)一個問題，沒有在情境中將化學知識連接起來，形成多個知識點的有機結(jié)合，從而更好地解決現(xiàn)實問題，習題難度較小。例如：以下用途選擇電池考慮哪些因素：①手電筒;②起搏器;③助聽器;④玩具汽車。題中情境事件選取4件日常生活熟知的事件，分別分析考查4個內(nèi)容性知識，要求學生運用所學知識分析并應(yīng)用到情境事件中，但是四個情境互相獨立，沒有形成一個整體。

　　2.英國高中教材電化學內(nèi)容課后測試中情境性問題的情境結(jié)構(gòu)水平分析

　　英國教材電化學內(nèi)容課后測試題中的情境性問題共4題，占總數(shù)比為11.76%，情境結(jié)構(gòu)水平分布如表3。情境事件的選擇分為兩類，一類是接近學生日常生活的事件，另一類是時間跨度大的遠離日常生活的事件，這一點，同樣也體現(xiàn)在知識維度和過程維度，統(tǒng)計過程也顯示說明在考查高水平的事件時對應(yīng)考查高水平的知識和認知過程，都是一一對應(yīng)的。最后，在價值維度，英國教材中的情境性問題都達到了對考查的化學知識的聯(lián)結(jié)和整合，形成一個有機體，能夠?qū)W生所學化學知識與解決實際問題緊密地結(jié)合在一起，問題具有較高的價值。因此，英國高中教材電化學內(nèi)容的課后情境性習題的特點鮮明，主要分為兩類，一類是與學生日常生活貼近的事件，考查簡單的內(nèi)容性知識和對知識的理解過程。例如：說出與汽油或柴油等傳統(tǒng)燃料相比，使用氫氧燃料電池為汽車提供動力的兩個優(yōu)點。習題選用近期發(fā)生的貼近生活的情境事件，考查對內(nèi)容性知識的理解。另一類是遠離學生日常生活，綜合性較高的事件背景下，考查認知性知識和對知識的探索過程。例如：已知深藍色溶液中含有下列離子的組合之一，A.[cu(NH3)4(H2O)：]2+(aq)和sO42-(aq)，B.2H+(aq)和[COCl4]2-(aq)，描述如何使用電池、連接線和一張濾紙找出離子的組合。情境事件是學生相對較陌生的實驗設(shè)計，且需要運用到認知性知識，即電解理論為依據(jù)，考查學生設(shè)計探究實驗的能力。值得關(guān)注的是，包括上述兩題在內(nèi)的所有習題均有效地將知識與情境結(jié)合，解決綜合性問題，是三國教材中情境與知識融合度最高的，全部處于水平四，習題難度較大。

　　3.新加坡高中教材電化學內(nèi)容課后測試中情境性問題的情境結(jié)構(gòu)水平分析

　　新加坡教材電化學內(nèi)容課后測試題中的情境性問題共22題，占總數(shù)比為35.59%，情境結(jié)構(gòu)水平分布如表4。情境的內(nèi)容廣泛，從學生能夠接觸到的日常生活事件到時間跨度較大的化學史，從日常實驗到工廠生產(chǎn)，均有涉獵，全方位展示化學對生產(chǎn)生活發(fā)展的作用和意義;知識維度考查較為基礎(chǔ)，集中在水平一和水平二，即內(nèi)容性知識，對理論和科學依據(jù)推論的認知性知識的考查為0，說明教材中的情境性問題注重對學生基礎(chǔ)知識的考查;過程維度四個水平均有分布，說明新加坡教材中對問題情境的剖析較為全面，原因主要是情境的內(nèi)容廣泛，可以實現(xiàn)對從基礎(chǔ)的識記練習到高水平的問題探索活動的考查，培養(yǎng)學生對化學知識的掌握和應(yīng)用，由于事件和過程維度的分布廣泛，因此，新加坡教材的情境性問題在價值維度呈現(xiàn)較高水平，雖然大部分習題考查單個知識點，但是仍然有部分實現(xiàn)對多個知識點的考查，同時實現(xiàn)對化學知識的整體把握和遷移。綜上所述，新加坡高中教材電化學內(nèi)容的課后情境性習題的特點是情境廣度大，有部分對學生陌生的事件的習題，注重內(nèi)容型知識的考查，注重對問題的理解，化學知識均可以遷移到情境中，有部分習題實現(xiàn)了化學知識的有機結(jié)合并合理遷移到了情境當中，習題難度適中。例如：電池發(fā)明于1800年，由多個金屬盤(鋅、銀或銅)組成，中間用浸泡在鹽溶液中的布，如圖3顯示的一個連接有燈泡的電池，要求在圖中標記出正極、負極和電子流動的方向。習題以化學史為情境事件，時間跨度較大，學生不熟知，但是考查的知識和解答過程都較簡單，是學生對內(nèi)容性知識的理解過程，重點是這道題同時考查正極、負極和電子流動的方向，將考查的內(nèi)容聯(lián)結(jié)起來，互相影響，形成對電解池的整體概念。

　　四、情境性問題的結(jié)構(gòu)組成的相關(guān)性分析

　　對情境性問題的結(jié)構(gòu)組成事件、知識、過程和價值進行相關(guān)性分析(如表5)，分析發(fā)現(xiàn)事件與價值、知識與過程、知識與價值、過程與價值之間存在不同程度的顯著相關(guān)。結(jié)合對美、英、新三國高中教材電化學內(nèi)容課后情境性習題的內(nèi)容分析，得到以下四點：(1)情境陌生程度對知識考查和問題解答過程的影響。在對美、英、新三國教材的研究中發(fā)現(xiàn)，情境的陌生程度與各知識水平的相關(guān)度很小，說明情境的陌生與否與所要考查的知識的水平無太大關(guān)系，任何情境均可對應(yīng)不同的知識水平，另一方面，情境陌生程度與習題解答過程呈負相關(guān)，說明三國教材對情境較陌生習題的解決過程都相對簡單。(2)情境陌生程度與情境價值顯著正相關(guān)。也就是說情境越陌生，情境與化學知識的融合度越高，陌生情境事件背景下的問題更能將化學知識體現(xiàn)到情境中，問題的綜合性越強。(3)知識水平對問題解決過程和情境價值體現(xiàn)的影響。知識水平對問題解決過程和情境價值均呈顯著正相關(guān)，考查的知識水平越高，就需要越復(fù)雜的解題過程，越容易將化學知識運用到背景事件中，體現(xiàn)情境的價值。(4)情境價值對問題解決過程有顯著影響。習題解答過程的復(fù)雜程度受情境與知識的融合度的影響，情境價值越高則越需要高水平的認知過程。

　　五、結(jié)論和啟發(fā)

　　研究美、英、新三國高中化學教材電化學內(nèi)容的課后情境性習題發(fā)現(xiàn)：所有情境性問題中的情境均與知識緊密結(jié)合，不存在情境與知識相脫離的情況。美國習題貼近生活、針對性強，新加坡習題內(nèi)容廣泛、考查全面，英國習題層級分明、綜合性強。問題情境的結(jié)構(gòu)維度對問題的解決具有不同程度影響，知識、過程和價值三者聯(lián)系緊密，不同知識水平對應(yīng)不同的問題解決過程，同時體現(xiàn)相應(yīng)的問題價值和功能。陌生的情境事件背景下對于知識的運用更加綜合，知識和情境的關(guān)聯(lián)更加緊密，突出情境的價值和功能。對問題情境進行結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)層級的劃分可以進一步從細節(jié)上了解情境對問題解決過程的影響，發(fā)掘情境在問題中的價值，通過解答情境性問題培養(yǎng)學生問題解決能力。