《义务教育化学课程标准（2022年版）》的文本挖掘

林佳依 赵涔辰 陈凯

摘要：  采用教育数据挖掘法，利用NLPIR软件对《义务教育化学课程标准（2022年版）》进行文本挖掘。结果发现新课标中最关注与化学学科特色相关词，注重中学知识内容的衔接;“学习主题”“学习任务”“学业质量”的内容发生变化，学习方式从“探究”逐步向“实践”转变，其中“跨学科实践”是改革的亮点;与此同时，体现了化学课程的社会性与个体性的统一。从词频筛选结果也可发现多维度的学科素养相互联系，其中大概念引导化学观念建构，科学思维和科学探究与实践相互促进，科学态度与责任素养需要在教学情境中潜移默化。

关键词：  义务教育化学课程标准; 文本挖掘; 关键词提取; 词频统计; 核心素养

文章编号：  1005 6629（2022）08 0014 06

中图分类号：  G633.8

文献标识码：  B

1 研究背景

《义务教育化学课程标准（2022年版）》（简称新课标）发布，定义了新时代的教育标准，规定化学学科的目标、内容和评价策略[1]，建立以核心素养为导向的课程目标，并多维度围绕大概念组织课程内容，倡导实施促进发展的评价。那么，新课标文本具体是如何承载这些任务和功能的呢？本文主要研究以下两个问题：

第一，新课标最关注哪些词？这些词能给予化学教学怎样的启示？

第二，新课标体现化学学科核心素养特色的关键词有哪些？

2 研究方法

本文采用教育数据挖掘法，新课标为总的数据来源，基于NLPIR软件自动对中文信息进行分词和词性标注的功能进行文本分析。具体研究步骤如下：

（1） 将新课标pdf文件转录为txt纯文本文件，删除文本中无法识别成文字的图片，并对转录出现误差的文字和格式问题进行手动的修改;

（2） 运用软件对新课标全文进行关键词提取，结合权重和词频对高权重关键词及其相关词分析以回答第一个研究问题;

（3） 为探究第二个研究问题，本文将新课标文本分模块进行关键词提取、人工筛选和分析。

3 结果分析

3.1 新课标中最关注的词

NLPIR软件对照中科院的标准汉语词性表进行词性划分，包括动词（v）、名词（n）、动名词（vn）和新词（n_new）。对新课标进行“关键词提取”，排除无实际意义的连词、叹词、虚词等后，结果按照权重排序。词频表示一个词在新课标文本中出现的次数，反映文本的研究热点和趋势，关键词权重则能体现“机器”视角下分析出的某一词对文本的重要程度，表1所示排序前50的高权重关键词。

本次改革试图解决过去学者提出的不同学段科学课程标准和教材衔接缺失等问题[2， 3]，开始关注学习进阶[4]，注重初高中化学知识的衔接。对比团队曾经对高中 化学新课标中高权重词的统计结果[5]，可以看 出，在学科内容上，“物质”“元素”“化学 反应”是初高中 化学学习的共同重点，初中学习为高中打下基础;而跨学科实践活动案例、 评价案例中的高频词“供氧器”“金属”“铝制易拉罐”所蕴含的初中化学知识仍然接轨高中课标提供的课例，被升华为更抽象概念—— “氧化还原反应”。教学层面，以“学生”为中心的教学理念和以“实验”活动为主要教学方式仍是中学阶段化学教学的特点。

“学习”作为排名第三高的权重词，对比新旧义务教育化学课程标准，变化如下： 第一，“学习主题”发生了改变，由过去碎片化地强调知识的掌握和技能的机械学习，到现在的以核心素養为导向、大概念统领的学习内容;二级学习主题都围绕素养导向设计内容框架，整合删减碎片化的具体知识点，强化内容的结构化和功能化。第二，“学习任务”的转变，义务教育阶段的学习方式倡导合作学习，学生要在相对独立但又相互联系的主题中学习并完成学习任务，新课标指出教师要提出多样化、 有挑战的学习任务，并提供学习任务案例。例如，在案例“核心素养导向的物质成分的探究”中，提出从不同视角探究物质成分的学习任务，并举例说明每个学习任务下教学流程和知识建构过程，通过学习任务实现核心知识与具体知识点连接。同时，学习过程中强调信息意识，需要运用“信息技术”挖掘需要的“信息”以完成学习任务。第三，新增“学业质量”部分，着眼于学生在完成课程学习后的学业成就表现，新课标明确了在不同维度（物质的认识、化学变化规律的探索、实验操作、实际问题情境、生产生活和社会情境）中的学业要求。从这个层面看，新课标突出了“中国学生发展核心素养”体系中的“学会学习”。

新课标非常关注“探究”一词，强调通过实验探究收获知识，纠正错误的化学观点，培养科学精神。教师要给学生提供充分的动手实践和动脑思考的机会，促使他们体验完整的、真正的探究过程;并引导学生在反思和交流的基础上，提炼出问题解决的一般思路与方法。国际科学教育已从对科学探究的关注转变为对科学实践的强调，因为按部就班的探究活动会使学生陷入机械化的学习状态，忽视从实际出发和自主学习的重要性[6]。新课标中“实践”一词出现128次，体现与国际接轨的教育理念，突出“跨学科实践活动”“项目学习”“社会性科学议题”等高权重词，也体现了新课标的另一鲜明特点是跨学科实践。新课标第五个学习主题，由旧版的“化学与社会”变为“化学与社会·跨学科实践”，并设计了10个跨学科实践活动，将化学与社会的认知鲜明转变为创造和探索的实践视角。跨学科实践思想还落实到每个学习主题中，具体表现为每个学习主题下新增“学习活动建议”板块，提供多个实验探究活动、调查与交流活动、项目式学习活动参考。从这个层面看，新课标很好地强化了“中国学生发展核心素养”体系中的“科学精神”和“实践创新”，尤其突出“勇于探究”这一特征。高频词“技术”（46）作为化学课程中“实践创新”素养培养的重要工具，在新课标中包括了信息技术、科学技术[例如，传感器等多种技术、扫描隧道显微镜（STM）与原子操纵技术、海水淡化技术]。

STSE一直是我国化学课程改革的重要理念，“资源”“解决实际问题”“社会性科学议题”等高权重词折射出化学课程对“社会”问题的关注。本次化学课程改革更加着眼于培养学生对化学促进社会可持续发展的正确认识以及所承担的社会责任，指出培养学生社会责任感的途径之一是学生对化学史、化学家事例的了解，特别新增“社会性议题”“社会伦理”“国家认同”“社会问题”等主题，强调学生要对“社会价值”的反思及对“社会发展”的贡献，从而彰显化学学习需要担负的“责任担当”——这也是“中国学生发展核心素养”体系中的重要维度。

事实上，“安全”问题也与社会问题息息相关，新课标非常关注“安全”视角下的“健康生活”，“安全”词频高达41次，相关内容分布在各个栏目或环节中，尤其体现在学科核心素养两个层面的目标要求中： “科学探究与实践”明确“能进行安全、规范的实验基本操作”，“科学态度与责任”强调“具有安全意识和合理选用化学品的观念，提高应对意外伤害事故的意识”。此外，科学风险的视角跨越了学生发展核心素养的“健康生活”和“责任担当”，且首次出现在化学课程标准的描述中，一处是“知道化学实验存在安全风险”，另一处在案例3“为我的易拉罐材料代言”中指出“过多使用铝制易拉罐存在健康风险”。

3.2  学科核心素养支撑“新课标”修订的关键词

由上节可见，学生发展核心素养渗透在各个学科课程标准中，学生的化学核心素养培养也支持学生发展核心素养形成。 化学核心素养则更关注学科特色和本质[7， 8]，义务教育化學核心素养在新课标文本的不同部分均有体现且描述。本文按照对化学核心素养的理解，将文本分成了四个部分， 分别是核心素养内涵（简称内涵）、核心素养载体（简称载体）、核心素养评价（简称评价）与核心素养的课程实施建议（简称课程实施建议）。

其中，在“课程目标”第一部分中明确了“内涵”内容，指出了化学核心素养包含化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任四个维度;“载体”即文本中的“课程内容”和附录1（跨学科实践活动案例）;“评价”主要体现在文本中的“学业质量”模块;“课程实施建议”由文本中的“实施建议”、附录2（教学案例）和附录3（评价案例）三部分组成[9]。

本文先对涉及“内涵”和“评价”的文本挖掘，再基于义务教育化学核心素养的四个维度分类，结果如表2所示。以表2每个维度的所有关键词为检索词，在涉及“载体”和“课程实施建议”文本中进行关键词统计，结果如表3所示。为了避免机器挖掘的局限，也考虑到某些部分文本较短，所以笔者追溯内容本意，联系前后文，人工筛选出个别意义联系紧密但词频不高的关键词作为补充。

由表2可见，内涵和评价都涉及到“物质”“变化”“性质”“组成”“原子”“化学反应”等化学观念;“解决”“能力”“实践”“实践活动”“问题”“运用”等能体现“科学思维”和“科学探究与实践”的词共同出现在内涵和评价部分;内涵和评价都要求树立关系“发展”“环境”“社会”的“科学态度与责任”。但通过表2的整理也可以发现并没有出现“跨学科实践”此类关键词，同时也缺少“创新” 等能反映学生科学探究与实践过程中应具备的能力的词，考虑到可能是频次太低，工具未将其列于前排，故将“跨学科”“创新”等相关词一并作为检索词源进行人工检索，以便于理解新课标对于素养体现的具体量化描述。

通过表3的整理可以发现新课标中化学核心素养存在以下特点：

3.2.1 大概念引导化学观念建构

针对载体而言，在“化学观念”维度层面，“物质”“实验”“变化”“反应”和“性质”五个词的词频均超过70次。初中化学探讨的物质和化学反应，物质是构成物质世界的基础，不断进行的反应形成丰富多彩的世界;认识世界的途径是实验。 因此，在新课标的课程实施建议文本片段中，“实验”也是“化学观念”维度下的最高频词，从教学、评价、教材编写和课程资源开发与利用四个方面提供实例说明实验如何促进核心素养的发展。

同时，在“科学探究与实践”维度下，“实验”也是“载体”和“课程实施建议”文本中的高频词。新课标明确提出了8个必做实验活动，其中旧课标的“溶液酸碱性的检验”实验变成了“水的组成及变化的探究”，新增了10个跨学科实践活动。实验既是观念也需要付诸实践，例如，新课标建议“质量守恒定律”单元的涉及实验的教学目标可设计如下： 通过实验探究认识化学反应前后物质之间的质量关系，体现了实验有助于培养学生科学探究与实践素养;收集和梳理“拉瓦锡与质量守恒定律”的化学史实，体会定量实验研究和基于实验事实的科学推理对化学科学发展的重要性，体现了实验能促进学生形成化学观念。需要说明的是，作为重要的化学观念“能量”，以及相匹配的“吸热”“放热”“加热”等相关词在新课标的文本出现频次极低，没有列于上表[10]。但是能量作为科学领域大概念，仍然是义务教育化学课程实施跨学科实践的重要落脚点。

3.2.2 科学思维和科学探究与实践相互促进

化学知识的发现和学习离不开科学思维，它是在探究实践中不断缓慢形成的，并伴随终身的[11]。虽然在“科学思维”层面的关键词较少，但这些关键词“方法”“解决”“分析”“能力”“思维”“质疑”“批判”都代表了学生应具备的能力。例如，“质疑”“批判”表明了学生要在“科学探究与实践”阶段，能在“活动”“探究”“实践”“跨学科实践”中发现问题、提出问题;“分析”“方法”表明了学生在实践过程中能分析问题、合理利用“技术手段”探究原因、解决问题。

3.2.3 科学态度与责任素养需要在教学情境中潜移默化

在“科学态度与责任”层面，“科学态度”“发展”“生活”“社会”“技术”“环境”“资源”都是出现超过20次以上的高频词。科技的迅速发展，也隐含着风险，社会、技术、环境、科学四者间的关系和谐发展是值得长期探讨的话题。学生作为未来重要的社会建设者，从形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度和健康的生活方式开始，正确认识四者的相互关系，遵守与化学、技术相关的伦理道德及法律法规，能积极参加与化学有关的社会热点问题的讨论并作出合理的价值判断，从而形成主动参与社会决策的意识。“情境”作为该层面在“课程实施建议”文本中的最高频关键词，不止限于素材和导入，更加强调教学全过程融入情感态度与价值观的潜移默化，实现学科德育效果。

4 研究结论与启示

本研究从语言学和统计学的角度对课标文本进行解读，得出以下结论：

（1） 新课标中最关注的词化学学科特色明显，包括“物质”“元素”“化学反应”“供氧器”“金属”“铝制易拉罐”，且学科相关词与高中化学课程标准联系，表现出学习进阶的关系。“学习”作为高权重词，从“学习主题”“学习任务”“学业质量”进行了改革。从“探究”转变为“跨学科实践”也是本次课标改革的亮点词，凸显了核心素养的关键是从探究与实践中培养。同时，强调“解决实际问题”也体现了新课程改革注重课程的社会性与个体性的统一，关注社会、科学、技术、环境的平衡问题和安全问题，强调树立学生的正确的“社会价值观”和“健康生活观”。

（2） 新课标明确了化学核心素养的定义，并且指出“化学核心素养”是在“学生发展素养”的前提下，根据学科特色赋予新的含义。“物质”“实验”“变化”“反应”和“性质”这五个大概念高频词引导“化学观念”的观念建构。高频词“安全”一词在新课标中的出现次数大幅增加，充分联系“科学探究与实践”和“科学态度与责任”两大素养。此外科学思维和科学探究与实践相互促进，科学态度与责任素养需要教学情境潜移默化，聚焦于化学核心素养的教学手段相互交融、共同作用实现学科育人。

本研究可供化学教育研究者和一线教师作从实证数据的角度发现新课标改革的特色，但对课程标准更深入的解读还需通过课标制订者访谈、配套教科书的内容分析以及具体的教学活动实施进行探讨，有待于挖掘出更丰富的证据。

参考文献：

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