构建青少年化学科普活动内容分级素材库

李丽萍，李雪丽，刘文皓，杜泽朔

1首都师范大学化学系，北京 100080

2首都师范大学教师教育学院，北京 100080

最新印发的《全民科学素质行动规划纲要(2021-2035)》(以下简称《纲要》)中，习近平总书记指出“要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质的普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化”。《纲要》列举了5项科学素质提升行动，其中青少年科学素质提升行动居首，提升科学教育水平和推进科学普及工作成为重要的“行动双翼”,二者协同发展的重要性不言而喻。

化学被誉为自然科学的中心学科，不仅与上游的物理学、下游的生命科学组成连续的链条，还与环境科学、地质科学、考古学等关联密切[1]。因此，化学类科普活动的主题来源相当广泛；另外，作为以实验为基础的学科，化学现象和化学实验的展示也成为科普活动最常见、最重要的组织形式。对于青少年化学科普活动，除了博物馆、科技馆等社会资源，高校和科研院所中化学类相关专业的师生、科研人员和技术人员，正在成为越来越重要的参与者。

本研究旨在通过广泛收集化学类科普活动的素材进行系统整理和分析，以化学教育和科学普及的双重视角进行整合和分级，为化学教育工作者和科普工作者建立可供参考的素材资源库。

1 青少年科普活动的主要问题

尽管化学类科普活动在青少年中已经较为常见，但具体实践中长期面临如下突出的问题和挑战：

(1) 内容难度缺乏分级框架参考，欠缺对青少年受众群体不同知识背景的层次设计研究。

首先，从科普活动的接收端而言，青少年受众的知识基础呈现有规律、有层次的梯度是科普活动必须着重考虑的客观情况。依从基础教育的体系，青少年一般以科学课为基础，在初中阶段开始正式接受化学学科教育，在高中阶段化学教育更为全面、系统和深入。因此，不同教育背景的青少年其科普接受能力是有显著阶梯型差异的，而科普主办方如果缺乏对青少年受众群体及其知识背景梯度的充分了解，必将影响活动效果。这一点也可以结合教育中“最近发展区”的概念加以理解。青少年化学类科普活动需要分层次加以考虑的问题早有提倡[2]，但尚未有充分的研究和实践。

其次，从科普活动的发起端而言，高校和科研院所主导的科普活动虽然容易生成较为前沿和新颖的内容设计，但活动的设计者和执行者大多数是高等教育背景和科学研究背景，更倾向于“由里及表”的设计思路，即侧重从自己的科学研究兴趣出发形成科普活动，容易偏离科普的群众性原则。与之相对，基础教育工作者在设计化学科普活动时虽然对青少年受众群体较为了解，却常常受限于学科视野和专业经验，缺乏层次清晰、可供参考的素材资源。

(2) 内容同质化程度高，组织不系统。缺乏连续的系统设计、长远的科学布局和整体规划。

目前化学科普活动大多零星散发，常见“任务式科普”“临时性科普”。更多情况下，科普活动是在特定情况下出现的短期任务或临时任务，如儿童节、科普日等特定活动，定时或不定时举办的科技节、文化节等[3]。虽然部分高校和科研院所依托实验室、通识课程等作为平台实现部分科普功能[4-6]，能够在一定程度上稳定和规律地输出科普活动，但是活动资源同质化程度较高、内容规模也乏于扩增和更新。总的来说，现阶段青少年科普活动并没有连续的系统设计和整体规划可供参考，内容上也还需要进一步丰富。

2 青少年化学科普活动素材收集

本研究通过化学类和科普类公众号、各大高校或科研院所的化学学院或相关单位官方网站，以及新闻、微博、视频网站、公开发表的文献等渠道，尽可能广泛地收集公开举办的、有据可查的已经开发成为青少年化学科普活动的素材，并从内容出发对这些素材进行整理和分析，形成青少年化学科普活动的资源库。

从科学上说，收集全部完整的科普素材在客观上是不可能的。为此我们借鉴社会科学的研究方法，采用如下两种思路进行数据收集：(1) 滚动样本：4位具有青少年科普设计经验和实践经验的研究者分别独立收集样本，同时在这些样本信息基础上继续发散检索渠道和关键词；(2) 先决样本：根据先前的同类素材库研究工作经验，我们预设合并同类项(相同化学问题、相似科学原理的素材不再重复登记)后达到100个左右的素材即可成为具有相当的概括性和代表性的范例，素材收集后期通过信息重复的情况和程度验证先决样本数是否合理。

3 青少年化学科普活动素材整理与分析

按照上述样本收集的方法和原则，经过合并同类项本研究汇总得到具有代表性的青少年科普活动内容素材范例100条，分类登记于表1中。从表1可以看出，青少年科普活动内容分布特征显著：一类是由表及里的内容设计思路，即从人们关心的现实主题出发去探寻和剖析其背后的化学问题和科学原理，这一类主要集中于化学与食品、化学与日用化学品、化学与文化艺术(涵盖古诗词、古代典籍、文学作品、工艺品、影视和动漫作品等)[7-12]；另一类是由里及表的内容设计思路，即从内在的化学知识和科学原理出发，通过设计展示外显的现象或者应用实现科普内容的传播，这一类主要集中于趣味现象或趣味实验、大型现代仪器[13-15]。

表1 常见的青少年化学科普活动素材汇总

(续表1)

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(续表1)

(续表1)

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(续表1)

除了青少年科普活动素材的主题和内容，我们还整理了素材背后的化学问题与科学原理，并以化学教材为参考(基础教育阶段主要参考应用广泛的人教版教材；高等教育阶段参考教材详见表1内容)，建立其与科学教育体系中化学教材的对应关系。亦即，将所有素材进行化学知识背景的层次区分，具体如表1所示。为了便于针对特定科普对象快速定位科普难度层次，我们将内容分级与目标受众的简要关系列举在表2中。

表2 内容分级和对应受众描述

需要额外阐释的是，某一主题内容的科普活动并非只能对应固定一个层级的受众，因为同一素材的科普活动可以根据不同受众的特点来具体设计不同的层次和深度，这在表1中也有直接的体现。我们可以取层次覆盖最宽泛的23号题材“垃圾分类”为例进行说明。

在垃圾分类主题科普活动[7]中，不具备化学知识基础的少年儿童，可以从日常概念的物质分类(如金属、塑料、纸制品等)出发；具备初级化学知识基础的，可以从化学专业概念的物质分类出发，并着重围绕无机物(如金属与非金属材料)展开，还可以从元素守恒的角度介绍垃圾的后续处理和循环利用，将化学知识与化学原理系统地融入垃圾分类的环保理念；具备高级化学基础的，则可以酌情选择深入的专题科普，例如塑料高分子材料的处理、有害垃圾的来龙去脉和前世今生等；具备近专业化学基础的，可以在专题科普的基础上深入了解垃圾分类和回收领域具体的专业技术方法和前沿科技进展，例如塑料中提取回收对苯二甲酸等目标化合物、废弃塑料转化为氨基酸[16]的最新科研动态等等。

基于上述讨论，读者不难理解大部分素材都能进行不少于一个层级的科普设计。尽管如此，素材分级整理仍是重要和必要的，因为它为科普活动设计者和组织者提供可参考的指导性框架。而且应当注意，一些科普内容对专业知识基础要求相对明确，忽视受众具体知识背景的科普难以达成科普目标。例如，60号素材中，要想以量子点颜色为切入点进行纳米材料光学性质的科普，受众应具有较高层次的物理基础和化学基础，否则科普过程容易变成走马观花地欣赏纳米材料的颜色，只见热闹难见门道，只有临场效果难有长期成效，这同时也是各类科普活动报道和论文的高频问题。

4 总结与展望

基于笔者团队在化学科普方面的经验积累和实践工作中存在的现实问题，本文立足面向青少年的化学类科普活动，在收集和分析常见化学类科普素材的基础上，通过整合其与科学教育体系的对应关系，搭建了一个有参考价值的分级素材库。本项研究工作旨在做出如下有实践意义的贡献：(1) 建立一种化学类科普素材内容分级的简易框架，同时也为新素材的收集、整理、开发、创新提供一种实用思路；(2) 为高校和科研院所等高等教育领域师生和专业技术人士参与科普工作提供一种能够快速定位受众的知识背景层次的便捷方法；(3) 为基础教育领域教师和工作人员拓展科学教育边界、参与科普工作提供一套可查阅和借鉴的素材资源；(4) 启发科普工作者重视对青少年化学科普进行更系统的连续设计、更长远的科学布局和更全面的整体规划。

在本文取得的初步框架性和建设性成果基础上，化学类科普素材库还有很多值得充实和改进的方向，也是本文团队后续的努力方向。例如：(1) 批判性吸收和参考其他学科领域的分级理论和方法，将粗略的分级框架进一步完善和细化；(2) 选择性吸收和参考教育学领域的研究成果，在内容分级思想的基础上，从化学学科视角完善科普活动效果的设计框架和评价视角；(3) 从素材数据中凝练抽象框架，来获取开发新科普素材、设计新科普活动的指导思路，从而提高青少年化学类科普的创新效率和实践效率。