我国中学化学课程的百年进程：阶段演进与发展趋势

2021-11-15王晶莹李佳陈怡宋倩茹

化学教学 2021年9期

王晶莹李佳陈怡宋倩茹

摘要：为厘清我国中学化学课程的发展脉络，对百年来我国39份中学化学课程标准进行了二阶段文本分析：采用共现知识图谱梳理化学课程标准在各发展时期课程内核的演变规律，利用TFIDF数据挖掘方法深度揭示化学课程标准的纵向发展历程。我国中学化学课程历经百年嬗变，可以分为基础和发展两大阶段，初创、成长、发展和创新四个时期，从聚焦单维学生到兼顾学科内建制，再从多维化学教学与知识体系回归学生主体。化学课程要形成多元包容的课程创生体系，关注素养时代化学教师队伍的建设，践行可持续发展的育人观。

关键词：中学化学课程; 课程标准; 文本分析; 课程发展

文章编号： 1005-6629（2021）09-0015-06

中圖分类号： G633.8

文献标识码： B

课程标准规定了课程的性质、理念、目标、内容和实施建议等，是指导课程教学的纲领性文件，是研究课程发展的重要文本材料。从1902年清政府颁布《钦定中学堂章程》到《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》的实施，我国中学化学课程标准历经百年沿革，系统映射化学课程发展历程。我国中学化学课程经历了“模仿西方与苏联”“在自主探索中构建本土化的学科体系”“与时俱进地吸纳当前国际科学教育的先进思想，突出化学核心观念、重视化学思维方式、增进科学本质理解”三大阶段[1]。为厘清我国中学化学课程的历史演变与发展逻辑，选取1902～2017年间颁布的39份化学课程标准，采用Python编程和Gephi软件进行共现知识图谱分析，借助TFIDF建模深度挖掘中学化学课程的纵向发展进程，以期对我国中学化学课程改革提供循证决策依据。

1 研究背景与研究方法

化学以物质的组成、性质、结构和变化规律为主要研究对象，帮助人类认识和改造物质世界，对社会的发展与文明起到至关重要的推动作用，中学化学课程的百年演变路径反映了我国对科技后备人才培养的需求。

1.1 研究背景

1840年后，大量化学译著出版促进了化学知识的传播，国内兴起了“西学东渐”的浪潮并持续了近一个世纪。1871年，京师同文馆内正式开设化学课程[2]。

20世纪二三十年代，化学在我国得到了迅猛发展，1923年由任鸿隽起草的《新学制课程纲要高级中学公共必修的科学概论课程纲要》正式颁布，较为详细地介绍了化学课程的授课时间、学分、目的、内容，并将实验内容单独列出，已具备现代化学课程标准的雏形。建国之后，我国化学课程经历了“师学苏联”“课程大革命”等一系列探索，初步建立中学化学课程体系，统一了教学计划、教学大纲和通用教材[3]，无机、有机、化学原理等课程内容得到极大丰富。21世纪初是我国中学化学课程的转型期，受国际“终身学习”和“学习化社会”浪潮的影响，我国基础教育从重基础、重知识转向重素质、重能力，2003年颁布的《普通高中化学课程标准（实验）》中提出的三维目标体系兼顾知识、能力与价值观，着重强调21世纪公民科学素养的培养[4]。2017年再次进行修订，提出了“全面发展学生化学学科核心素养”的课程理念[5]，在课程内容方面进行了主题的整合删减，采取“主题-核心概念-内容要求”的组织形式，增加“学业要求”板块[6]，促进学生化学观念的形成，更注重个性发展、自主探究和发展性培育[7]，使得多元融合的化学课程格局逐渐形成。

1.2 研究方法

以1902～2017年颁布的中学化学课程标准为研究对象，通过文本分析法对39部课程标准进行系统的文本分析，厘清我国中学化学课程的百年发展。1902年《钦定中学堂章程（摘录）》中首次明确开设化学课程，1912年国家统一使用“课程标准”，1956年，受苏联教育模式影响，“课程标准”全部改为“教学大纲”，并沿用至2000年，为研究一致性和便利性，本文中的教学大纲统一为“课程标准”。

本文对我国中学化学课程标准开展两个阶段的研究：

在第一阶段，按照如下操作获得共现知识图谱：（1）将39部课程标准的pdf转换成txt格式保存;（2）在样本数据中取出包括空白、无意义的数据，利用Python环境下安装的jieba中文分词包，在此基础上引入中文停用词，最终得到预处理文本;（3）将得到的预处理文本向量化表示，随后采用TFIDF加权算法提取文本关键词;（4）将上一步得到的关键词进行统计筛选，依据关键词频数进行排序;（5）分析高频关键词，辨析课程标准中高频词所代表的研究热点;（6）利用Python编程计算每一阶段课程标准的核心共现词，形成共现词矩阵，在阈值选择上搜索词频最高的两组词，规定该组词出现10次即在图谱中标记一次，选排名前100的共现词绘制图谱，力求图谱在具有充分代表性的前提下简洁概括，通过Gephi软件绘制核心词的共现网络。图谱中节点大小代表该词的权重中心度，连线反映各个节点之间的关系，同一节点颜色代表主题相同，图谱反映了该课程标准关注的核心要素、类属关系，从中梳理化学课程标准在各发展时期课程内核的演变规律。

第二阶段的研究基于百年中学化学课程标准的阶段性演变特征进行更深层研究，借助TFIDF模型进行课程标准文本的数据挖掘分析。TFIDF模型主要用于信息检索，属于经典的词语权重算法，可以筛选出对研究分析具有重要意义的关键词汇，并用来做分类标签，使得研究过程聚焦于主要特征分析。其中词频（Term Frequency， TF）表示给定词语在检索文本中出现的频次，逆向文件频率（Inverse Document Frequency， IDF）则用于计算在文本集中包含某指定词的文本数量，数量越小代表这个词语越能代表指定的文本，整体上在于衡量给定词语在文本中的普遍价值性。TF-IDF函数为：

将研究文本以每年的课程标准为一个单位进行关键词TFIDF值计算，i代表假设特征词，i在文本d中出现的词频为tfi（d）表示，ni为含有特征词i的文本数。选择共现频次、TFIDF值和主题关联度三个指标筛选出课程标准文本中最具代表性的十个关键词，绘制年度TFIDF值折线图，探索百年中学化学课程的逻辑演进与变革特征。

2 中学化学课程的基础阶段：从聚焦单维学生到兼顾学科内建制

根据课程内容和结构演变及其所处社会背景的发展，我国百年中学化学课程标准可以分为四个发展阶段，即清末民初至建国前（1902～1948年），建国初期至改革开放初期（1949～1986年），改革开放十年至20世纪末（1987～2000年），新课程改革至今（2001年至今）。

2.1 中学化学课程的初创期

中学化学课程初创期以学生和化学为核心关键词，其中学生的词频和中心性都高于化学，且位于共现知识图谱的核心位置，学生、化学、兴趣、养成、浓厚、现象、教材、教授、教师等处于第一圈，注意、方法、关系、国防、物理、问题处于第二圈且频次较多（见图1），该阶段主要以学生为核心向周围辐射。首先，关注学生学习化学的兴趣、方法和习惯的养成，强调观察和实验能力，要求学生能够从日常现象入手，将化学知识应用于实际。其次，化学学科内部建制尚未完成，没有明确的课程结构，教材版本众多，课程内容重实践轻理论，且琐碎繁杂，更关注化工和实验内容，尤其重视国防教育，这与当时中国政治局面混乱、教育事业在夹缝中求

生的社会环境有关，同时，五四运动崇尚科学与民主，中小学科学教育一重理论、知识、技能，二重态度、方法、精神的共识[8]，重视培养国防建设所需的化学人才。1936年起，中学化学课程标准在课程目标中明确提出了国防与化学的关系，如“使知化学与衣、食、住、行及国防之关系”[9]。1941颁布的《六年制中学化学课程标准草案》中详细规定了国防化学的学习内容，包括火药、毒剂、燃烧剂、照明剂、信号、防毒等。最后，教学方面主要采用讲授为主启发为辅的教学方法，要求教师从实验和生活的现象入手。

进一步突出表示第一阶段核心关键词，得到以学生和化学为中心的关键词图谱（见图2），分析发现，该阶段主要关注两大方面：一是学生情趣的陶冶，希望学生能够通过观察自然现象感知自然魅力，认识自然世界，养成学习化学的浓厚兴趣;1923年《新学制课程纲要初级中学自然课程纲要》提到要学习自然现象以及与人的关系，养成研究科学的兴趣，此后多个版本的课程标准均保留该目标并进一步丰富。二是关注生活教育，《学校系统改革令》中提出了“生活教育”，教育源于生活而归于生活，化学课程要求学生观察日常生活，注重课外知识，重视实验教学，加强化学与工农业、医学卫生等的联系。

2.2 中学化学课程的成长期

中学化学课程成长期仍然以学生和化学为核心关键词，但与初创期相比，化学的频次和中心性都大幅度提高。学生、化学、知识、基础、教学等处于第一圈，物质、周期表、周期律、原子、讲授、理解、演示等处于第二圈且频次较多（见图3）。一方面，从单维聚焦学生过渡到兼顾学科内建制。建国初期，教育事业百废待兴，“物质结构”“电化学”等基础理论性知识被纳入课程标准中，对化学学科建制起到一定作用。1956年，我国开始探索符合国情的化学课程，颁布了《中学化学教学大纲（修订草案）》，首次按照年级设置学习内容，精简了化学教学内容[10]，直到19世纪70年代之后，中学化学课程的重点转向双基，至此，我国中学化学课程体系基本建立。另一方面，开始强调教师、教学、教材在化学课程中的地位。讲授和演示为主要教学方法。化学教材交替变化，一直到1978年开始使用统一版本，并加入了化学基本理论，但课程内容偏深偏难[11]。

成长期与初创期最大的区别在于逐渐有了化学学科自身建制的意识。重视基础知识学习是这一阶段的主要特点，化学课程设置从笼统走向明确，化学课程按照无机化学、有机化学和实验化学等板块分阶段教学，并删减了部分“繁难偏旧”的内容，如“铬和锰”“无机酸酯”等，增强了化学理论知识以及元素化合物知识的学习。其次，突出实验教学，重视技能提升。

3 中学化学课程的繁荣阶段：从多维化学教学与知识体系回归学生为主体

1987年开始，中学化学课程进入繁荣阶段，从重视化学教学与知识体系的多维主体回归学生单一主体。

3.1 中学化学课程的发展期

中學化学课程的发展期始于1987年，学生、化学、教学是核心关键词，各关键词间联系错综复杂。学生、化学、教学、知识、技能、能力、教师等处于第一圈，问题、联系、计算、概念等处于第二圈（见图4），经过长达一个世纪的探索，我国中学化学课程逐渐形成了学生-课程-教学三管齐下的发展模式。学生方面继续强调双基，并渗透爱国教育和品德培养。如1996年版的《全日制普通高级中学化学教学大纲（供试验用）》明确提出要对学生进行辩证唯物主义、爱国教育，以及社会责任感、勤奋坚毅等品格的培养[12]。课程结构进一步完善，先后提出必修课程、限选课程、活动课程和研究性课程。此外，1996年颁布的《全日制普通高级中学化学教学大纲（供试验用）》首次提出教师可根据学生能力差异、兴趣特长和职业倾向分类教学[13]。

强调教学是发展期区别于基础阶段的最大特征，总体上要求教师采取分类教学，加强德育，重视能力培养。在具体教学中不断优化教学过程，如根据学生认知规律，将知识体系转化为教学顺序，教师要引导学生对化学现象做深入观察，并进行分析、概括、抽象等思维活动，教学过程要有理论指导，在直观教学的基础上丰富实验、讨论、启发等教学方法，并提出了介绍、了解、理解、掌握四层次教学要求。

3.2 中学化学课程的创新期

中学化学课程的创新期始于2001年，化学、学生、学习、发展、探究、科学等处于第一圈，素养、能力、研究、评价等位于第二圈（见图5）。该阶段从“全面推进素质教育”走向“面向核心素养”，立足学生未来发展需要，在人类文化背景下重构化学教育体系[14]。一是化学课程逐渐形成多元格局：课程结构优化至“必修+选择性必修+选修”，综合性增强;课程内容强调学科核心概念，如“元素周期律”“化学反应与能量转化”等，助力化学基本观念的形成[15]。二是化学课程重新回归学生主体：《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出要“充分反映学生的成长需要，促进每个学生主动地、生动活泼地发展”[16]。三是教学模式包容并兼：直观教学结合讲授法是应用最广泛的教学方法，此外，“先行组织者”教学模式在化学教学中也比较

常见，翻转课堂等新兴教学模式初现[17]。四是评价体系与时俱进：评价首次出现在共现图谱中，化学课程评价体系从注重甄别性功能向发展性功能转型，课标（2017年版2020年修订）中提出了新型评价方式，要求“教学目标与评价目标、学习任务与评价任务、学习方式与评价方式一致性设计”[18]。

创新期凸显探究、科学和学习三大关键词。一是科学的本质在于探究的过程，这一阶段开始重视学生的探究能力与探究意识;二是首次聚焦跨学科科学教育，我国跨学科科学教育的种子已在中学化学课程中萌芽;三是素养时代倡导基于真实情境的深度学习以促进学生学习的内在性和过程性。可以看出，以学生和化学学科为中心是现阶段化学课程发展的方向。

4 中学化学课程百年发展趋势回顾与展望

4.1 中学化学课程内核的百年发展反思

中学化学课程始终关注学生基础知识和基本技能的养成，但探究和素养分别在2000年、2017年兴起（见图6）。初创期颁布了21份课程标准，1923年《新学制课程纲要高级中学第二组必修的化学课程纲要》首次明确了化学教学内容，强调通过讲授法向学生传授化学知识。在成长期，演示和讲授是该阶段区别于其他时期最具代表性的特征热词，二者呈此起彼伏的态势。教学内容和科学技术也是主要的特征词，说明化学学科的教学体系正在完善。基础知识和基本技能处于相对稳定的发展态势，体现了中学化学课程夯实学生科学学科基础的主要目标。在发展期，教学内容占据主要地位，基础知识成为主流教学内容，讲授法和演示法始终相辅相成。探究崭露头角，科学态度也开始凸显，课程标准内容逐渐多元化。在创新期，探究和素养独占鳌头，而查阅则关注了学生化学学习的循证意义和科学阅读的价值，标志着中学化学教育指向21世纪技能与核心素养导向的课程改革，注重学生关键能力和必备品格的养成。

4.2 启示与展望

中学化学课程正在探索形成多元融合的课程创生体系。近年来，化学课程目标经历了由“双基”到“化学学科核心素养”的嬗变，课程内容几经精简，教学方法日趋多元。STEM课程的提出标志着从交叉学科发展成为更加综合的跨学科范式，旨在将批判性思维、问题解决等显性技能与合作、适应等隐性技能结合。而化学学科与物理、生物、农业、材料、医学等联系密切，是一门中心学科。在尊重化学学科特点基础上应该尝试打破学科壁垒，形成动态包容的课程体系，引导学生解决社会问题，形成从化学、技术、社会等多角度综合考虑问题的化学意识。

中学化学课程的发展应关注素养时代化学教师队伍的建设。教师在落实化学课程理念、目标和内容等方面起到关键性作用。核心素养时代要求化学教师要树立面向未来可持续发展的教育观，不仅体现在学生必备能力和关键品格的培养上，还包括对自我专业素质的连贯性进阶;要从本质上转变重知识、轻实践的教学理念，使学生深度参与科学实践并发展连贯的学习经验，促进化学思维的形成，增进对科学本质的理解;开展“素养为本”的化学课程评价，促进“教—学—评”的一体化。因此，需要实现高质量的教师专业发展，打造U-G-S协同的教师教育平台，健全职前职后一体化的教师培养培训机制和动态培训模式。

中学化学课程应践行可持续发展的育人观。我国中学化学课程孕育于高举“科学”“民主”两大旗帜的五四运动时代，“民主”意味着人的主体性被重视，因此当时的课程目标强调学生兴趣的培养和对自然世界的感知。建国之后，国家需要为共和国培养技术型人才，侧重学生专业知识与技能的培养，21世纪，化学课程从多维知识回归学生主体，其中蕴含的育人观从知识的传授转向能力和品格的养成。今天的化学课程学习希望带给学生什么？一是具备学科意义、解释力、生成性、社会性和可发展性的化学学科观念;二是理解、应用、实践、迁移、创新、批判、合作与交流等化学学科关键能力;三是严谨求实的科学态度、探索真知的科学意识，以及家国情怀和社会担当等必备品格。在课程教学中落实可持续发展的育人观，应是未来化学课程发展的焦点之一。

参考文献：

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