社会责任素养融入中学化学实验的可行性研究——基于CiteSpace的知识图谱可视化分析

汪自真,任洪臣,栾 芳**

(1.佳木斯大学药学院，黑龙江 佳木斯 154007；2.黑龙江省佳木斯市第一中学,黑龙江 佳木斯 154002)

党的十九大将“绿水青山就是金山银山”写入党章，中国的发展要走以绿色为底色的高质量发展之路，走人与自然和谐共生的发展之路[1]。在第七十五届联合国大会上，中国代表提出，绿色发展成为中国的时代主题[2]。为落实党的“立德树人”的根本任务，中国核心素养课题组发布了中国学生发展核心素养的总体框架和基本内涵。其中，社会参与是核心素养的三大方面之一，提出中国学生要具有社会责任素养[3]。《普通高中化学课程标准》(2017年版2020年修订)(以下简称“新课标”)明确提出，要以发展学生化学学科核心素养为主旨，开展“素养为本”的教学[4]。化学学科核心素养包括5个方面，其中，素养5“科学态度与社会责任”要求学生具有安全意识，节约资源、保护环境的绿色可持续发展的意识。社会责任素养，作为学生必须发展的素养之一，为学生更好的适应社会起到了奠定基础的作用，也是落实党的立德树人根本任务的重要途径。

化学是一门由实验组成的学科，实验对于化学的学习至关重要，通过融合化学学科核心素养，改进中学化学实验，以培养学生的化学实验能力和绿色发展意识，承担起社会责任。虽然目前国内对于核心素养的相关研究较多，但从研究深度来说，仍略显薄弱，对具体的某一素养的研究较少，且深度不够。为进一步把握近十年来中学化学实验改进与社会责任素养的国内研究现状，本文利用CiteSpace可视化图谱对两个主题相关文献进行可视化分析，在基本把握国内研究现状的基础上，分析国内研究的不足，提出相关建议，旨在推进社会责任在中学化学实验中的渗透。

1 数据来源与研究方法

本文数据来自CNKI中国知网学术期刊数据库，分别以“中学化学实验改进”和“社会责任素养”为主题对2012—2021年的论文进行检索，将检索到的文献按Refworks格式导出并进行样本分析。同时，对数据进行处理，按年份对两者进行统计，绘制折线图，分析两个主题的国内研究趋势。

采用CiteSpace信息可视化软件[5]，时间跨度按2012—2021设置，时间分区设置为1年，共划分为10个时区，节点类型为关键词，方便后续提取进行知识共现分析，筛选共现性较高、较有影响力的文献。关键词是对相关研究文献的高度凝练，所绘制出的关键词共现知识图谱能直接反映出两个研究主题的研究热点。CiteSpace中关键词的重要性与其节点大小有关，节点越大，关键词出现的频次越高，其位置越倾向于图谱的中心[6]。

2 研究现状

2.1 中学化学实验改进研究现状

2.1.1 2012—2021年文献统计

以“中学化学实验改进”为主题检索词，设置时间区间为2012—2021年，共检索到241篇。2012年至2017年，国内化学教育工作者的相关研究文献总体上稳中有增，2018年文献增长量达到顶峰，但2021年论文数量大幅减少，具体见图1。

图1 2012—2021年CNKI收集的以“中学化学实验改进”为主题的文献统计

中学化学实验是中学化学的重要组成部分，实验也是化学科学赖以产生和发展的基础。作为化学课程教与学的重要内容和途径，化学实验对于提高化学教学质量、发展学生学科核心素养，起着决定性作用。时至今日，我国一些中学受升学率的影响，化学实验教学多采用“多媒体实验”“讲实验”的“虚拟平面实验”模式代替了亲自“做化学实验”[7]。因此，对中学化学实验进行改革刻不容缓，新课标中鼓励学生进行绿色化实验设计、开展微型实验等，强调注重发挥现代信息技术的作用，通过化学实验培养学生的社会责任素养[3]。

2.1.2 知识图谱分析

经CiteSpace运算得到的“关键字”聚类可视化分析知识图谱见图2。由图2可得“实验改进”“化学实验”“中学化学”“实验教学”等高频次、高中心性词语，具体见表1。排除与检索词有关的关键词，我们可以发现，中学化学实验改进近十年的研究主要集中在实验教学、绿色化学和实验装置。在中学化学实验改进知识图谱中“实验教学”关键词的中心性为0.23，“绿色化学”的中心性为0.06，“实验装置”的中心性为0.04。通过对文献的梳理，发现以下2个特点。

图2 2012—2021年CNKI收集的以“中学化学实验改进”为主题的文献关键词图谱

表1 2012-2021年以“中学化学实验改进”为主题文献分析高频词和高中心词

1)中学化学改进实验主要集中在高中，初中应用研究较少。

从表1看出，以“高中化学”为关键词的文献数较“初中化学”的文献数更多，且中介中心性也更大。化学实验改进在中学当中的研究，在高中阶段的研究较初中更活跃。经过思考，笔者认为造成这种情况的主要原因是由于高中有三年时间学习化学，而初中仅有一年，初高中的课程性质存在一定差异。初中化学体现的是知识的基础性和启蒙性，主要教会学生最基础的化学知识与技能[8]。高中化学课程对于学科知识和技能的培养要求更高，化学知识也更庞杂，学生对化学实验的认识也有一定的知识和技能基础。

2)结合表1和图2看出，无论是高中还是初中，化学实验改进在中学阶段大都集中在实验教学、绿色化学、实验装置等。通常对化学实验的改进，可以通过对化学实验的教学过程、化学实验教学理念、化学实验装置等进行改进。例如，葛湘祎[9]对翻转课堂的实验教学效果进行实践研究发现，能促进学生的发散思维、加强学生的实验探究能力；李志风等[10]通过将绿色化学理念渗透到氯气制取的实验来对实验进行微型化改进，通过实验装置微型化、简易化或创新化来改进化学实验。

这表明通过对化学的教学过程进行改进，或通过教学理念的渗透来对实验进行改进，以及直接对实验装置进行改进，是当前中学化学实验改进的趋势。

2.2 社会责任素养国内研究现状

2.2.1 研究文献统计

由于社会责任的相关研究涉及领域较为广泛，为使检索更为准确，笔者以“化学社会责任”为主题在中国知网进行检索，共检索到808篇文献，筛选出2012—2021年的文献数为710篇。由图3可知，从整体趋势来看，化学社会责任素养相关研究论文呈不断上升的趋势，2017年开始涨幅显著，2015—2021年处于稳步增长状态，只有2015年发文量最少。

图3 2012—2021年CNKI收集的以“社会责任素养”为主题的文献统计

2.2.2 知识图谱分析

经CiteSpace运算得到的可视化分析知识图谱见图4。由图4可知，除去与检索主题相关的关键词“社会责任”“核心素养”，可以发现相关研究主要体现在“高中化学”“化学教学”及“教学策略”等。表1和表2中都有涉及到“绿色化学”这一关键词。结合表1和表2可知，在这其中所涉及到的交叉内容可从“社会责任”“实验改进”“绿色化学”等来进行相关研究，我们可以总结为以下2个特点。

图4 2012—2021年CNKI收集的以“社会责任素养”为主题的文献关键词知识图谱

表2 2012—2021年以“社会责任素养”为主题文献分析高频词和高中心词

1)社会责任素养的培养主要是在高中，初中阶段的研究文献较少。其中，最重要的原因是学科核心素养在高中化学课程标准中明确提出。

2)社会责任素养的培养主要通过化学教学设计、教学策略的提出，以及教学实践来开展。

2.3 研究趋势可行性分析

2.3.1 研究文献统计

通过以上分别对“中学化学实验改进”和“社会责任素养”进行统计分析、CiteSpace科学知识图谱分析，可知两者可通过绿色化学理念在化学实验教学中的渗透融合起来。因以“中学化学实验改进”和“社会责任素养”为主题检索到的文献数太少，不足以支撑可视化分析。为检索到更多文献的同时还不影响研究的情况下，以“社会责任”和“化学实验”为主题进行检索所得的可视化分析统计图，进行线性拟合分析发现，两者融合的研究趋势十分可观，如图5所示。

图5 2012—2021年CNKI收集的以“社会责任”和“化学实验”为主题的文献统计

2.3.2 知识图谱分析

结合表1、表2和表3数据，社会责任素养在高中化学理论教学过程中的应用研究更为活跃，在实验教学和教学设计等也有较多的应用。本文相关统计高频词和高中心词中最为突出的是“核心素养”(图6)，说明目前化学教育工作者对于落实新课标提出的化学学科核心素养相关研究是时下热点。

表3 2012—2021年以“社会责任”和“化学实验”为主题文献分析高频词和高中心词

图6 2012—2021年CNKI收集的以“社会责任”和“实验”为主题的文献关键词知识图谱

经过以上统计分析，笔者认为，造成这种研究现状的原因是国家对人才提出了更高的要求，对人才的核心素养，在化学实验方法的研究不好开展，而改进最需要的便是创新，如何改进、如何创新成为最大的难题。

3 总结与展望

近十年来，化学实验研究领域成果丰硕，以“化学实验”为主题在中国知网上检索，截至2022年3月16日，共检索出72537条文献。这些研究为中学化学实验改进的方法、实践等提供了系统化的理论基础。通过CiteSpace可视化知识图谱的分析，剔除掉与主题相关的关键词，我们发现“中学化学实验改进”在高中化学中的应用最多，其中还包括实验教学、绿色化学等领域，但至2018年研究达到顶峰后，相关研究就开始不断减少。而以“科学态度与社会责任”等核心素养为主题的相关研究内容不断增多，这为化学实验改进研究提供了新的研究方向。

目前，中学化学实验改进相关研究正处于转型时期，尤其是新课程改革和新高考背景下，原有的人教版教材内容的改变对中学化学实验的改进具有一定的冲击。梳理当下中学化学实验改进相关研究热点，找出对当下中学化学实验改进具有深刻研究意义的内容。我们将围绕以核心素养为主题的研究范围，将其融入中学化学实验，对实验进行绿色、安全化改进，同时在实验中将研究内容与研究实例进一步丰富，进一步延伸深化研究深度和广度。让学生在动手做实验的过程中，培养学生的核心素养。通过以上分析可见，将社会责任素养融入中学化学实验改进中具有一定的可行性和研究意义，这为突破中学化学实验改进的研究瓶颈提供了新思路，同时也进一步响应了新课标关于立德树人的要求。