《義務教育化學課程標準（2022年版）》的文本挖掘

林佳依 趙涔辰 陳凱

摘要： ?采用教育數(shù)據(jù)挖掘法，利用NLPIR軟件對《義務教育化學課程標準（2022年版）》進行文本挖掘。結果發(fā)現(xiàn)新課標中最關注與化學學科特色相關詞，注重中學知識內(nèi)容的銜接;“學習主題”“學習任務”“學業(yè)質(zhì)量”的內(nèi)容發(fā)生變化，學習方式從“探究”逐步向“實踐”轉(zhuǎn)變，其中“跨學科實踐”是改革的亮點;與此同時，體現(xiàn)了化學課程的社會性與個體性的統(tǒng)一。從詞頻篩選結果也可發(fā)現(xiàn)多維度的學科素養(yǎng)相互聯(lián)系，其中大概念引導化學觀念建構，科學思維和科學探究與實踐相互促進，科學態(tài)度與責任素養(yǎng)需要在教學情境中潛移默化。

關鍵詞： ?義務教育化學課程標準; 文本挖掘; 關鍵詞提取; 詞頻統(tǒng)計; 核心素養(yǎng)

文章編號： ?1005 6629（2022）08 0014 06

中圖分類號： ?G633.8

文獻標識碼： ?B

1 研究背景

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（簡稱新課標）發(fā)布，定義了新時代的教育標準，規(guī)定化學學科的目標、內(nèi)容和評價策略[1]，建立以核心素養(yǎng)為導向的課程目標，并多維度圍繞大概念組織課程內(nèi)容，倡導實施促進發(fā)展的評價。那么，新課標文本具體是如何承載這些任務和功能的呢？本文主要研究以下兩個問題：

第一，新課標最關注哪些詞？這些詞能給予化學教學怎樣的啟示？

第二，新課標體現(xiàn)化學學科核心素養(yǎng)特色的關鍵詞有哪些？

2 研究方法

本文采用教育數(shù)據(jù)挖掘法，新課標為總的數(shù)據(jù)來源，基于NLPIR軟件自動對中文信息進行分詞和詞性標注的功能進行文本分析。具體研究步驟如下：

（1） 將新課標pdf文件轉(zhuǎn)錄為txt純文本文件，刪除文本中無法識別成文字的圖片，并對轉(zhuǎn)錄出現(xiàn)誤差的文字和格式問題進行手動的修改;

（2） 運用軟件對新課標全文進行關鍵詞提取，結合權重和詞頻對高權重關鍵詞及其相關詞分析以回答第一個研究問題;

（3） 為探究第二個研究問題，本文將新課標文本分模塊進行關鍵詞提取、人工篩選和分析。

3 結果分析

3.1 新課標中最關注的詞

NLPIR軟件對照中科院的標準漢語詞性表進行詞性劃分，包括動詞（v）、名詞（n）、動名詞（vn）和新詞（n_new）。對新課標進行“關鍵詞提取”，排除無實際意義的連詞、嘆詞、虛詞等后，結果按照權重排序。詞頻表示一個詞在新課標文本中出現(xiàn)的次數(shù)，反映文本的研究熱點和趨勢，關鍵詞權重則能體現(xiàn)“機器”視角下分析出的某一詞對文本的重要程度，表1所示排序前50的高權重關鍵詞。

本次改革試圖解決過去學者提出的不同學段科學課程標準和教材銜接缺失等問題[2， 3]，開始關注學習進階[4]，注重初高中化學知識的銜接。對比團隊曾經(jīng)對高中 化學新課標中高權重詞的統(tǒng)計結果[5]，可以看 出，在學科內(nèi)容上，“物質(zhì)”“元素”“化學 反應”是初高中 化學學習的共同重點，初中學習為高中打下基礎;而跨學科實踐活動案例、 評價案例中的高頻詞“供氧器”“金屬”“鋁制易拉罐”所蘊含的初中化學知識仍然接軌高中課標提供的課例，被升華為更抽象概念—— “氧化還原反應”。教學層面，以“學生”為中心的教學理念和以“實驗”活動為主要教學方式仍是中學階段化學教學的特點。

“學習”作為排名第三高的權重詞，對比新舊義務教育化學課程標準，變化如下： 第一，“學習主題”發(fā)生了改變，由過去碎片化地強調(diào)知識的掌握和技能的機械學習，到現(xiàn)在的以核心素養(yǎng)為導向、大概念統(tǒng)領的學習內(nèi)容;二級學習主題都圍繞素養(yǎng)導向設計內(nèi)容框架，整合刪減碎片化的具體知識點，強化內(nèi)容的結構化和功能化。第二，“學習任務”的轉(zhuǎn)變，義務教育階段的學習方式倡導合作學習，學生要在相對獨立但又相互聯(lián)系的主題中學習并完成學習任務，新課標指出教師要提出多樣化、 有挑戰(zhàn)的學習任務，并提供學習任務案例。例如，在案例“核心素養(yǎng)導向的物質(zhì)成分的探究”中，提出從不同視角探究物質(zhì)成分的學習任務，并舉例說明每個學習任務下教學流程和知識建構過程，通過學習任務實現(xiàn)核心知識與具體知識點連接。同時，學習過程中強調(diào)信息意識，需要運用“信息技術”挖掘需要的“信息”以完成學習任務。第三，新增“學業(yè)質(zhì)量”部分，著眼于學生在完成課程學習后的學業(yè)成就表現(xiàn)，新課標明確了在不同維度（物質(zhì)的認識、化學變化規(guī)律的探索、實驗操作、實際問題情境、生產(chǎn)生活和社會情境）中的學業(yè)要求。從這個層面看，新課標突出了“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”體系中的“學會學習”。

新課標非常關注“探究”一詞，強調(diào)通過實驗探究收獲知識，糾正錯誤的化學觀點，培養(yǎng)科學精神。教師要給學生提供充分的動手實踐和動腦思考的機會，促使他們體驗完整的、真正的探究過程;并引導學生在反思和交流的基礎上，提煉出問題解決的一般思路與方法。國際科學教育已從對科學探究的關注轉(zhuǎn)變?yōu)閷茖W實踐的強調(diào)，因為按部就班的探究活動會使學生陷入機械化的學習狀態(tài)，忽視從實際出發(fā)和自主學習的重要性[6]。新課標中“實踐”一詞出現(xiàn)128次，體現(xiàn)與國際接軌的教育理念，突出“跨學科實踐活動”“項目學習”“社會性科學議題”等高權重詞，也體現(xiàn)了新課標的另一鮮明特點是跨學科實踐。新課標第五個學習主題，由舊版的“化學與社會”變?yōu)椤盎瘜W與社會·跨學科實踐”，并設計了10個跨學科實踐活動，將化學與社會的認知鮮明轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造和探索的實踐視角。跨學科實踐思想還落實到每個學習主題中，具體表現(xiàn)為每個學習主題下新增“學習活動建議”板塊，提供多個實驗探究活動、調(diào)查與交流活動、項目式學習活動參考。從這個層面看，新課標很好地強化了“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”體系中的“科學精神”和“實踐創(chuàng)新”，尤其突出“勇于探究”這一特征。高頻詞“技術”（46）作為化學課程中“實踐創(chuàng)新”素養(yǎng)培養(yǎng)的重要工具，在新課標中包括了信息技術、科學技術[例如，傳感器等多種技術、掃描隧道顯微鏡（STM）與原子操縱技術、海水淡化技術]。

STSE一直是我國化學課程改革的重要理念，“資源”“解決實際問題”“社會性科學議題”等高權重詞折射出化學課程對“社會”問題的關注。本次化學課程改革更加著眼于培養(yǎng)學生對化學促進社會可持續(xù)發(fā)展的正確認識以及所承擔的社會責任，指出培養(yǎng)學生社會責任感的途徑之一是學生對化學史、化學家事例的了解，特別新增“社會性議題”“社會倫理”“國家認同”“社會問題”等主題，強調(diào)學生要對“社會價值”的反思及對“社會發(fā)展”的貢獻，從而彰顯化學學習需要擔負的“責任擔當”——這也是“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”體系中的重要維度。

事實上，“安全”問題也與社會問題息息相關，新課標非常關注“安全”視角下的“健康生活”，“安全”詞頻高達41次，相關內(nèi)容分布在各個欄目或環(huán)節(jié)中，尤其體現(xiàn)在學科核心素養(yǎng)兩個層面的目標要求中： “科學探究與實踐”明確“能進行安全、規(guī)范的實驗基本操作”，“科學態(tài)度與責任”強調(diào)“具有安全意識和合理選用化學品的觀念，提高應對意外傷害事故的意識”。此外，科學風險的視角跨越了學生發(fā)展核心素養(yǎng)的“健康生活”和“責任擔當”，且首次出現(xiàn)在化學課程標準的描述中，一處是“知道化學實驗存在安全風險”，另一處在案例3“為我的易拉罐材料代言”中指出“過多使用鋁制易拉罐存在健康風險”。

3.2 ?學科核心素養(yǎng)支撐“新課標”修訂的關鍵詞

由上節(jié)可見，學生發(fā)展核心素養(yǎng)滲透在各個學科課程標準中，學生的化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)也支持學生發(fā)展核心素養(yǎng)形成。 化學核心素養(yǎng)則更關注學科特色和本質(zhì)[7， 8]，義務教育化學核心素養(yǎng)在新課標文本的不同部分均有體現(xiàn)且描述。本文按照對化學核心素養(yǎng)的理解，將文本分成了四個部分， 分別是核心素養(yǎng)內(nèi)涵（簡稱內(nèi)涵）、核心素養(yǎng)載體（簡稱載體）、核心素養(yǎng)評價（簡稱評價）與核心素養(yǎng)的課程實施建議（簡稱課程實施建議）。

其中，在“課程目標”第一部分中明確了“內(nèi)涵”內(nèi)容，指出了化學核心素養(yǎng)包含化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態(tài)度與責任四個維度;“載體”即文本中的“課程內(nèi)容”和附錄1（跨學科實踐活動案例）;“評價”主要體現(xiàn)在文本中的“學業(yè)質(zhì)量”模塊;“課程實施建議”由文本中的“實施建議”、附錄2（教學案例）和附錄3（評價案例）三部分組成[9]。

本文先對涉及“內(nèi)涵”和“評價”的文本挖掘，再基于義務教育化學核心素養(yǎng)的四個維度分類，結果如表2所示。以表2每個維度的所有關鍵詞為檢索詞，在涉及“載體”和“課程實施建議”文本中進行關鍵詞統(tǒng)計，結果如表3所示。為了避免機器挖掘的局限，也考慮到某些部分文本較短，所以筆者追溯內(nèi)容本意，聯(lián)系前后文，人工篩選出個別意義聯(lián)系緊密但詞頻不高的關鍵詞作為補充。

由表2可見，內(nèi)涵和評價都涉及到“物質(zhì)”“變化”“性質(zhì)”“組成”“原子”“化學反應”等化學觀念;“解決”“能力”“實踐”“實踐活動”“問題”“運用”等能體現(xiàn)“科學思維”和“科學探究與實踐”的詞共同出現(xiàn)在內(nèi)涵和評價部分;內(nèi)涵和評價都要求樹立關系“發(fā)展”“環(huán)境”“社會”的“科學態(tài)度與責任”。但通過表2的整理也可以發(fā)現(xiàn)并沒有出現(xiàn)“跨學科實踐”此類關鍵詞，同時也缺少“創(chuàng)新” 等能反映學生科學探究與實踐過程中應具備的能力的詞，考慮到可能是頻次太低，工具未將其列于前排，故將“跨學科”“創(chuàng)新”等相關詞一并作為檢索詞源進行人工檢索，以便于理解新課標對于素養(yǎng)體現(xiàn)的具體量化描述。

通過表3的整理可以發(fā)現(xiàn)新課標中化學核心素養(yǎng)存在以下特點：

3.2.1 大概念引導化學觀念建構

針對載體而言，在“化學觀念”維度層面，“物質(zhì)”“實驗”“變化”“反應”和“性質(zhì)”五個詞的詞頻均超過70次。初中化學探討的物質(zhì)和化學反應，物質(zhì)是構成物質(zhì)世界的基礎，不斷進行的反應形成豐富多彩的世界;認識世界的途徑是實驗。 因此，在新課標的課程實施建議文本片段中，“實驗”也是“化學觀念”維度下的最高頻詞，從教學、評價、教材編寫和課程資源開發(fā)與利用四個方面提供實例說明實驗如何促進核心素養(yǎng)的發(fā)展。

同時，在“科學探究與實踐”維度下，“實驗”也是“載體”和“課程實施建議”文本中的高頻詞。新課標明確提出了8個必做實驗活動，其中舊課標的“溶液酸堿性的檢驗”實驗變成了“水的組成及變化的探究”，新增了10個跨學科實踐活動。實驗既是觀念也需要付諸實踐，例如，新課標建議“質(zhì)量守恒定律”單元的涉及實驗的教學目標可設計如下： 通過實驗探究認識化學反應前后物質(zhì)之間的質(zhì)量關系，體現(xiàn)了實驗有助于培養(yǎng)學生科學探究與實踐素養(yǎng);收集和梳理“拉瓦錫與質(zhì)量守恒定律”的化學史實，體會定量實驗研究和基于實驗事實的科學推理對化學科學發(fā)展的重要性，體現(xiàn)了實驗能促進學生形成化學觀念。需要說明的是，作為重要的化學觀念“能量”，以及相匹配的“吸熱”“放熱”“加熱”等相關詞在新課標的文本出現(xiàn)頻次極低，沒有列于上表[10]。但是能量作為科學領域大概念，仍然是義務教育化學課程實施跨學科實踐的重要落腳點。

3.2.2 科學思維和科學探究與實踐相互促進

化學知識的發(fā)現(xiàn)和學習離不開科學思維，它是在探究實踐中不斷緩慢形成的，并伴隨終身的[11]。雖然在“科學思維”層面的關鍵詞較少，但這些關鍵詞“方法”“解決”“分析”“能力”“思維”“質(zhì)疑”“批判”都代表了學生應具備的能力。例如，“質(zhì)疑”“批判”表明了學生要在“科學探究與實踐”階段，能在“活動”“探究”“實踐”“跨學科實踐”中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題;“分析”“方法”表明了學生在實踐過程中能分析問題、合理利用“技術手段”探究原因、解決問題。

3.2.3 科學態(tài)度與責任素養(yǎng)需要在教學情境中潛移默化

在“科學態(tài)度與責任”層面，“科學態(tài)度”“發(fā)展”“生活”“社會”“技術”“環(huán)境”“資源”都是出現(xiàn)超過20次以上的高頻詞?？萍嫉难杆侔l(fā)展，也隱含著風險，社會、技術、環(huán)境、科學四者間的關系和諧發(fā)展是值得長期探討的話題。學生作為未來重要的社會建設者，從形成節(jié)能低碳、節(jié)約資源、保護環(huán)境的態(tài)度和健康的生活方式開始，正確認識四者的相互關系，遵守與化學、技術相關的倫理道德及法律法規(guī)，能積極參加與化學有關的社會熱點問題的討論并作出合理的價值判斷，從而形成主動參與社會決策的意識?！扒榫场弊鳛樵搶用嬖凇罢n程實施建議”文本中的最高頻關鍵詞，不止限于素材和導入，更加強調(diào)教學全過程融入情感態(tài)度與價值觀的潛移默化，實現(xiàn)學科德育效果。

4 研究結論與啟示

本研究從語言學和統(tǒng)計學的角度對課標文本進行解讀，得出以下結論：

（1） 新課標中最關注的詞化學學科特色明顯，包括“物質(zhì)”“元素”“化學反應”“供氧器”“金屬”“鋁制易拉罐”，且學科相關詞與高中化學課程標準聯(lián)系，表現(xiàn)出學習進階的關系。“學習”作為高權重詞，從“學習主題”“學習任務”“學業(yè)質(zhì)量”進行了改革。從“探究”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱鐚W科實踐”也是本次課標改革的亮點詞，凸顯了核心素養(yǎng)的關鍵是從探究與實踐中培養(yǎng)。同時，強調(diào)“解決實際問題”也體現(xiàn)了新課程改革注重課程的社會性與個體性的統(tǒng)一，關注社會、科學、技術、環(huán)境的平衡問題和安全問題，強調(diào)樹立學生的正確的“社會價值觀”和“健康生活觀”。

（2） 新課標明確了化學核心素養(yǎng)的定義，并且指出“化學核心素養(yǎng)”是在“學生發(fā)展素養(yǎng)”的前提下，根據(jù)學科特色賦予新的含義?！拔镔|(zhì)”“實驗”“變化”“反應”和“性質(zhì)”這五個大概念高頻詞引導“化學觀念”的觀念建構。高頻詞“安全”一詞在新課標中的出現(xiàn)次數(shù)大幅增加，充分聯(lián)系“科學探究與實踐”和“科學態(tài)度與責任”兩大素養(yǎng)。此外科學思維和科學探究與實踐相互促進，科學態(tài)度與責任素養(yǎng)需要教學情境潛移默化，聚焦于化學核心素養(yǎng)的教學手段相互交融、共同作用實現(xiàn)學科育人。

本研究可供化學教育研究者和一線教師作從實證數(shù)據(jù)的角度發(fā)現(xiàn)新課標改革的特色，但對課程標準更深入的解讀還需通過課標制訂者訪談、配套教科書的內(nèi)容分析以及具體的教學活動實施進行探討，有待于挖掘出更豐富的證據(jù)。

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