王晶瑩 李佳 陳怡 宋倩茹

摘要：?為厘清我國中學化學課程的發(fā)展脈絡(luò)，對百年來我國39份中學化學課程標準進行了二階段文本分析：?采用共現(xiàn)知識圖譜梳理化學課程標準在各發(fā)展時期課程內(nèi)核的演變規(guī)律，利用TFIDF數(shù)據(jù)挖掘方法深度揭示化學課程標準的縱向發(fā)展歷程。我國中學化學課程歷經(jīng)百年嬗變，可以分為基礎(chǔ)和發(fā)展兩大階段，初創(chuàng)、成長、發(fā)展和創(chuàng)新四個時期，從聚焦單維學生到兼顧學科內(nèi)建制，再從多維化學教學與知識體系回歸學生主體?；瘜W課程要形成多元包容的課程創(chuàng)生體系，關(guān)注素養(yǎng)時代化學教師隊伍的建設(shè)，踐行可持續(xù)發(fā)展的育人觀。

關(guān)鍵詞：?中學化學課程;?課程標準;?文本分析;?課程發(fā)展

文章編號：?1005-6629（2021）09-0015-06

中圖分類號：?G633.8

文獻標識碼：?B

課程標準規(guī)定了課程的性質(zhì)、理念、目標、內(nèi)容和實施建議等，是指導(dǎo)課程教學的綱領(lǐng)性文件，是研究課程發(fā)展的重要文本材料。從1902年清政府頒布《欽定中學堂章程》到《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》的實施，我國中學化學課程標準歷經(jīng)百年沿革，系統(tǒng)映射化學課程發(fā)展歷程。我國中學化學課程經(jīng)歷了“模仿西方與蘇聯(lián)”“在自主探索中構(gòu)建本土化的學科體系”“與時俱進地吸納當前國際科學教育的先進思想，突出化學核心觀念、重視化學思維方式、增進科學本質(zhì)理解”三大階段[1]。為厘清我國中學化學課程的歷史演變與發(fā)展邏輯，選取1902～2017年間頒布的39份化學課程標準，采用Python編程和Gephi軟件進行共現(xiàn)知識圖譜分析，借助TFIDF建模深度挖掘中學化學課程的縱向發(fā)展進程，以期對我國中學化學課程改革提供循證決策依據(jù)。

1??研究背景與研究方法

化學以物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律為主要研究對象，幫助人類認識和改造物質(zhì)世界，對社會的發(fā)展與文明起到至關(guān)重要的推動作用，中學化學課程的百年演變路徑反映了我國對科技后備人才培養(yǎng)的需求。

1.1??研究背景

1840年后，大量化學譯著出版促進了化學知識的傳播，國內(nèi)興起了“西學東漸”的浪潮并持續(xù)了近一個世紀。1871年，京師同文館內(nèi)正式開設(shè)化學課程[2]。

20世紀二三十年代，化學在我國得到了迅猛發(fā)展，1923年由任鴻雋起草的《新學制課程綱要高級中學公共必修的科學概論課程綱要》正式頒布，較為詳細地介紹了化學課程的授課時間、學分、目的、內(nèi)容，并將實驗內(nèi)容單獨列出，已具備現(xiàn)代化學課程標準的雛形。建國之后，我國化學課程經(jīng)歷了“師學蘇聯(lián)”“課程大革命”等一系列探索，初步建立中學化學課程體系，統(tǒng)一了教學計劃、教學大綱和通用教材[3]，無機、有機、化學原理等課程內(nèi)容得到極大豐富。21世紀初是我國中學化學課程的轉(zhuǎn)型期，受國際“終身學習”和“學習化社會”浪潮的影響，我國基礎(chǔ)教育從重基礎(chǔ)、重知識轉(zhuǎn)向重素質(zhì)、重能力，2003年頒布的《普通高中化學課程標準（實驗）》中提出的三維目標體系兼顧知識、能力與價值觀，著重強調(diào)21世紀公民科學素養(yǎng)的培養(yǎng)[4]。2017年再次進行修訂，提出了“全面發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)”的課程理念[5]，在課程內(nèi)容方面進行了主題的整合刪減，采取“主題-核心概念-內(nèi)容要求”的組織形式，增加“學業(yè)要求”板塊[6]，促進學生化學觀念的形成，更注重個性發(fā)展、自主探究和發(fā)展性培育[7]，使得多元融合的化學課程格局逐漸形成。

1.2??研究方法

以1902～2017年頒布的中學化學課程標準為研究對象，通過文本分析法對39部課程標準進行系統(tǒng)的文本分析，厘清我國中學化學課程的百年發(fā)展。1902年《欽定中學堂章程（摘錄）》中首次明確開設(shè)化學課程，1912年國家統(tǒng)一使用“課程標準”，1956年，受蘇聯(lián)教育模式影響，“課程標準”全部改為“教學大綱”，并沿用至2000年，為研究一致性和便利性，本文中的教學大綱統(tǒng)一為“課程標準”。

本文對我國中學化學課程標準開展兩個階段的研究：

在第一階段，按照如下操作獲得共現(xiàn)知識圖譜：?（1）將39部課程標準的pdf轉(zhuǎn)換成txt格式保存;（2）在樣本數(shù)據(jù)中取出包括空白、無意義的數(shù)據(jù)，利用Python環(huán)境下安裝的jieba中文分詞包，在此基礎(chǔ)上引入中文停用詞，最終得到預(yù)處理文本;（3）將得到的預(yù)處理文本向量化表示，隨后采用TFIDF加權(quán)算法提取文本關(guān)鍵詞;（4）將上一步得到的關(guān)鍵詞進行統(tǒng)計篩選，依據(jù)關(guān)鍵詞頻數(shù)進行排序;（5）分析高頻關(guān)鍵詞，辨析課程標準中高頻詞所代表的研究熱點;（6）利用Python編程計算每一階段課程標準的核心共現(xiàn)詞，形成共現(xiàn)詞矩陣，在閾值選擇上搜索詞頻最高的兩組詞，規(guī)定該組詞出現(xiàn)10次即在圖譜中標記一次，選排名前100的共現(xiàn)詞繪制圖譜，力求圖譜在具有充分代表性的前提下簡潔概括，通過Gephi軟件繪制核心詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。圖譜中節(jié)點大小代表該詞的權(quán)重中心度，連線反映各個節(jié)點之間的關(guān)系，同一節(jié)點顏色代表主題相同，圖譜反映了該課程標準關(guān)注的核心要素、類屬關(guān)系，從中梳理化學課程標準在各發(fā)展時期課程內(nèi)核的演變規(guī)律。

第二階段的研究基于百年中學化學課程標準的階段性演變特征進行更深層研究，借助TFIDF模型進行課程標準文本的數(shù)據(jù)挖掘分析。TFIDF模型主要用于信息檢索，屬于經(jīng)典的詞語權(quán)重算法，可以篩選出對研究分析具有重要意義的關(guān)鍵詞匯，并用來做分類標簽，使得研究過程聚焦于主要特征分析。其中詞頻（Term?Frequency，?TF）表示給定詞語在檢索文本中出現(xiàn)的頻次，逆向文件頻率（Inverse?Document?Frequency，?IDF）則用于計算在文本集中包含某指定詞的文本數(shù)量，數(shù)量越小代表這個詞語越能代表指定的文本，整體上在于衡量給定詞語在文本中的普遍價值性。TF-IDF函數(shù)為：

將研究文本以每年的課程標準為一個單位進行關(guān)鍵詞TFIDF值計算，i代表假設(shè)特征詞，i在文本d中出現(xiàn)的詞頻為tfi（d）表示，ni為含有特征詞i的文本數(shù)。選擇共現(xiàn)頻次、TFIDF值和主題關(guān)聯(lián)度三個指標篩選出課程標準文本中最具代表性的十個關(guān)鍵詞，繪制年度TFIDF值折線圖，探索百年中學化學課程的邏輯演進與變革特征。

2??中學化學課程的基礎(chǔ)階段：?從聚焦單維學生到兼顧學科內(nèi)建制

根據(jù)課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)演變及其所處社會背景的發(fā)展，我國百年中學化學課程標準可以分為四個發(fā)展階段，即清末民初至建國前（1902～1948年），建國初期至改革開放初期（1949～1986年），改革開放十年至20世紀末（1987～2000年），新課程改革至今（2001年至今）。

2.1??中學化學課程的初創(chuàng)期

中學化學課程初創(chuàng)期以學生和化學為核心關(guān)鍵詞，其中學生的詞頻和中心性都高于化學，且位于共現(xiàn)知識圖譜的核心位置，學生、化學、興趣、養(yǎng)成、濃厚、現(xiàn)象、教材、教授、教師等處于第一圈，注意、方法、關(guān)系、國防、物理、問題處于第二圈且頻次較多（見圖1），該階段主要以學生為核心向周圍輻射。首先，關(guān)注學生學習化學的興趣、方法和習慣的養(yǎng)成，強調(diào)觀察和實驗?zāi)芰?，要求學生能夠從日常現(xiàn)象入手，將化學知識應(yīng)用于實際。其次，化學學科內(nèi)部建制尚未完成，沒有明確的課程結(jié)構(gòu)，教材版本眾多，課程內(nèi)容重實踐輕理論，且瑣碎繁雜，更關(guān)注化工和實驗內(nèi)容，尤其重視國防教育，這與當時中國政治局面混亂、教育事業(yè)在夾縫中求

生的社會環(huán)境有關(guān)，同時，五四運動崇尚科學與民主，中小學科學教育一重理論、知識、技能，二重態(tài)度、方法、精神的共識[8]，重視培養(yǎng)國防建設(shè)所需的化學人才。1936年起，中學化學課程標準在課程目標中明確提出了國防與化學的關(guān)系，如“使知化學與衣、食、住、行及國防之關(guān)系”[9]。1941頒布的《六年制中學化學課程標準草案》中詳細規(guī)定了國防化學的學習內(nèi)容，包括火藥、毒劑、燃燒劑、照明劑、信號、防毒等。最后，教學方面主要采用講授為主啟發(fā)為輔的教學方法，要求教師從實驗和生活的現(xiàn)象入手。

進一步突出表示第一階段核心關(guān)鍵詞，得到以學生和化學為中心的關(guān)鍵詞圖譜（見圖2），分析發(fā)現(xiàn)，該階段主要關(guān)注兩大方面：?一是學生情趣的陶冶，希望學生能夠通過觀察自然現(xiàn)象感知自然魅力，認識自然世界，養(yǎng)成學習化學的濃厚興趣;1923年《新學制課程綱要初級中學自然課程綱要》提到要學習自然現(xiàn)象以及與人的關(guān)系，養(yǎng)成研究科學的興趣，此后多個版本的課程標準均保留該目標并進一步豐富。二是關(guān)注生活教育，《學校系統(tǒng)改革令》中提出了“生活教育”，教育源于生活而歸于生活，化學課程要求學生觀察日常生活，注重課外知識，重視實驗教學，加強化學與工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學衛(wèi)生等的聯(lián)系。

2.2??中學化學課程的成長期

中學化學課程成長期仍然以學生和化學為核心關(guān)鍵詞，但與初創(chuàng)期相比，化學的頻次和中心性都大幅度提高。學生、化學、知識、基礎(chǔ)、教學等處于第一圈，物質(zhì)、周期表、周期律、原子、講授、理解、演示等處于第二圈且頻次較多（見圖3）。一方面，從單維聚焦學生過渡到兼顧學科內(nèi)建制。建國初期，教育事業(yè)百廢待興，“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”“電化學”等基礎(chǔ)理論性知識被納入課程標準中，對化學學科建制起到一定作用。1956年，我國開始探索符合國情的化學課程，頒布了《中學化學教學大綱（修訂草案）》，首次按照年級設(shè)置學習內(nèi)容，精簡了化學教學內(nèi)容[10]，直到19世紀70年代之后，中學化學課程的重點轉(zhuǎn)向雙基，至此，我國中學化學課程體系基本建立。另一方面，開始強調(diào)教師、教學、教材在化學課程中的地位。講授和演示為主要教學方法?；瘜W教材交替變化，一直到1978年開始使用統(tǒng)一版本，并加入了化學基本理論，但課程內(nèi)容偏深偏難[11]。

成長期與初創(chuàng)期最大的區(qū)別在于逐漸有了化學學科自身建制的意識。重視基礎(chǔ)知識學習是這一階段的主要特點，化學課程設(shè)置從籠統(tǒng)走向明確，化學課程按照無機化學、有機化學和實驗化學等板塊分階段教學，并刪減了部分“繁難偏舊”的內(nèi)容，如“鉻和錳”“無機酸酯”等，增強了化學理論知識以及元素化合物知識的學習。其次，突出實驗教學，重視技能提升。

3??中學化學課程的繁榮階段：?從多維化學教學與知識體系回歸學生為主體

1987年開始，中學化學課程進入繁榮階段，從重視化學教學與知識體系的多維主體回歸學生單一主體。

3.1??中學化學課程的發(fā)展期

中學化學課程的發(fā)展期始于1987年，學生、化學、教學是核心關(guān)鍵詞，各關(guān)鍵詞間聯(lián)系錯綜復(fù)雜。學生、化學、教學、知識、技能、能力、教師等處于第一圈，問題、聯(lián)系、計算、概念等處于第二圈（見圖4），經(jīng)過長達一個世紀的探索，我國中學化學課程逐漸形成了學生-課程-教學三管齊下的發(fā)展模式。學生方面繼續(xù)強調(diào)雙基，并滲透愛國教育和品德培養(yǎng)。如1996年版的《全日制普通高級中學化學教學大綱（供試驗用）》明確提出要對學生進行辯證唯物主義、愛國教育，以及社會責任感、勤奮堅毅等品格的培養(yǎng)[12]。課程結(jié)構(gòu)進一步完善，先后提出必修課程、限選課程、活動課程和研究性課程。此外，1996年頒布的《全日制普通高級中學化學教學大綱（供試驗用）》首次提出教師可根據(jù)學生能力差異、興趣特長和職業(yè)傾向分類教學[13]。

強調(diào)教學是發(fā)展期區(qū)別于基礎(chǔ)階段的最大特征，總體上要求教師采取分類教學，加強德育，重視能力培養(yǎng)。在具體教學中不斷優(yōu)化教學過程，如根據(jù)學生認知規(guī)律，將知識體系轉(zhuǎn)化為教學順序，教師要引導(dǎo)學生對化學現(xiàn)象做深入觀察，并進行分析、概括、抽象等思維活動，教學過程要有理論指導(dǎo)，在直觀教學的基礎(chǔ)上豐富實驗、討論、啟發(fā)等教學方法，并提出了介紹、了解、理解、掌握四層次教學要求。

3.2??中學化學課程的創(chuàng)新期

中學化學課程的創(chuàng)新期始于2001年，化學、學生、學習、發(fā)展、探究、科學等處于第一圈，素養(yǎng)、能力、研究、評價等位于第二圈（見圖5）。該階段從“全面推進素質(zhì)教育”走向“面向核心素養(yǎng)”，立足學生未來發(fā)展需要，在人類文化背景下重構(gòu)化學教育體系[14]。一是化學課程逐漸形成多元格局：?課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化至“必修+選擇性必修+選修”，綜合性增強;課程內(nèi)容強調(diào)學科核心概念，如“元素周期律”“化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化”等，助力化學基本觀念的形成[15]。二是化學課程重新回歸學生主體：?《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》明確指出要“充分反映學生的成長需要，促進每個學生主動地、生動活潑地發(fā)展”[16]。三是教學模式包容并兼：?直觀教學結(jié)合講授法是應(yīng)用最廣泛的教學方法，此外，“先行組織者”教學模式在化學教學中也比較

常見，翻轉(zhuǎn)課堂等新興教學模式初現(xiàn)[17]。四是評價體系與時俱進：?評價首次出現(xiàn)在共現(xiàn)圖譜中，化學課程評價體系從注重甄別性功能向發(fā)展性功能轉(zhuǎn)型，課標（2017年版2020年修訂）中提出了新型評價方式，要求“教學目標與評價目標、學習任務(wù)與評價任務(wù)、學習方式與評價方式一致性設(shè)計”[18]。

創(chuàng)新期凸顯探究、科學和學習三大關(guān)鍵詞。一是科學的本質(zhì)在于探究的過程，這一階段開始重視學生的探究能力與探究意識;二是首次聚焦跨學科科學教育，我國跨學科科學教育的種子已在中學化學課程中萌芽;三是素養(yǎng)時代倡導(dǎo)基于真實情境的深度學習以促進學生學習的內(nèi)在性和過程性?？梢钥闯?，以學生和化學學科為中心是現(xiàn)階段化學課程發(fā)展的方向。

4??中學化學課程百年發(fā)展趨勢回顧與展望

4.1??中學化學課程內(nèi)核的百年發(fā)展反思

中學化學課程始終關(guān)注學生基礎(chǔ)知識和基本技能的養(yǎng)成，但探究和素養(yǎng)分別在2000年、2017年興起（見圖6）。初創(chuàng)期頒布了21份課程標準，1923年《新學制課程綱要高級中學第二組必修的化學課程綱要》首次明確了化學教學內(nèi)容，強調(diào)通過講授法向?qū)W生傳授化學知識。在成長期，演示和講授是該階段區(qū)別于其他時期最具代表性的特征熱詞，二者呈此起彼伏的態(tài)勢。教學內(nèi)容和科學技術(shù)也是主要的特征詞，說明化學學科的教學體系正在完善?；A(chǔ)知識和基本技能處于相對穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢，體現(xiàn)了中學化學課程夯實學生科學學科基礎(chǔ)的主要目標。在發(fā)展期，教學內(nèi)容占據(jù)主要地位，基礎(chǔ)知識成為主流教學內(nèi)容，講授法和演示法始終相輔相成。探究嶄露頭角，科學態(tài)度也開始凸顯，課程標準內(nèi)容逐漸多元化。在創(chuàng)新期，探究和素養(yǎng)獨占鰲頭，而查閱則關(guān)注了學生化學學習的循證意義和科學閱讀的價值，標志著中學化學教育指向21世紀技能與核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課程改革，注重學生關(guān)鍵能力和必備品格的養(yǎng)成。

4.2??啟示與展望

中學化學課程正在探索形成多元融合的課程創(chuàng)生體系。近年來，化學課程目標經(jīng)歷了由“雙基”到“化學學科核心素養(yǎng)”的嬗變，課程內(nèi)容幾經(jīng)精簡，教學方法日趨多元。STEM課程的提出標志著從交叉學科發(fā)展成為更加綜合的跨學科范式，旨在將批判性思維、問題解決等顯性技能與合作、適應(yīng)等隱性技能結(jié)合。而化學學科與物理、生物、農(nóng)業(yè)、材料、醫(yī)學等聯(lián)系密切，是一門中心學科。在尊重化學學科特點基礎(chǔ)上應(yīng)該嘗試打破學科壁壘，形成動態(tài)包容的課程體系，引導(dǎo)學生解決社會問題，形成從化學、技術(shù)、社會等多角度綜合考慮問題的化學意識。

中學化學課程的發(fā)展應(yīng)關(guān)注素養(yǎng)時代化學教師隊伍的建設(shè)。教師在落實化學課程理念、目標和內(nèi)容等方面起到關(guān)鍵性作用。核心素養(yǎng)時代要求化學教師要樹立面向未來可持續(xù)發(fā)展的教育觀，不僅體現(xiàn)在學生必備能力和關(guān)鍵品格的培養(yǎng)上，還包括對自我專業(yè)素質(zhì)的連貫性進階;要從本質(zhì)上轉(zhuǎn)變重知識、輕實踐的教學理念，使學生深度參與科學實踐并發(fā)展連貫的學習經(jīng)驗，促進化學思維的形成，增進對科學本質(zhì)的理解;開展“素養(yǎng)為本”的化學課程評價，促進“教—學—評”的一體化。因此，需要實現(xiàn)高質(zhì)量的教師專業(yè)發(fā)展，打造U-G-S協(xié)同的教師教育平臺，健全職前職后一體化的教師培養(yǎng)培訓(xùn)機制和動態(tài)培訓(xùn)模式。

中學化學課程應(yīng)踐行可持續(xù)發(fā)展的育人觀。我國中學化學課程孕育于高舉“科學”“民主”兩大旗幟的五四運動時代，“民主”意味著人的主體性被重視，因此當時的課程目標強調(diào)學生興趣的培養(yǎng)和對自然世界的感知。建國之后，國家需要為共和國培養(yǎng)技術(shù)型人才，側(cè)重學生專業(yè)知識與技能的培養(yǎng)，21世紀，化學課程從多維知識回歸學生主體，其中蘊含的育人觀從知識的傳授轉(zhuǎn)向能力和品格的養(yǎng)成。今天的化學課程學習希望帶給學生什么？一是具備學科意義、解釋力、生成性、社會性和可發(fā)展性的化學學科觀念;二是理解、應(yīng)用、實踐、遷移、創(chuàng)新、批判、合作與交流等化學學科關(guān)鍵能力;三是嚴謹求實的科學態(tài)度、探索真知的科學意識，以及家國情懷和社會擔當?shù)缺貍淦犯瘛Ｔ谡n程教學中落實可持續(xù)發(fā)展的育人觀，應(yīng)是未來化學課程發(fā)展的焦點之一。

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