社會責任素養融入中學化學實驗的可行性研究
——基于CiteSpace的知識圖譜可視化分析

汪自真,任洪臣,欒 芳**

(1.佳木斯大學藥學院，黑龍江 佳木斯 154007；2.黑龍江省佳木斯市第一中學,黑龍江 佳木斯 154002)

黨的十九大將“綠水青山就是金山銀山”寫入黨章，中國的發展要走以綠色為底色的高質量發展之路，走人與自然和諧共生的發展之路[1]。在第七十五屆聯合國大會上，中國代表提出，綠色發展成為中國的時代主題[2]。為落實黨的“立德樹人”的根本任務，中國核心素養課題組發布了中國學生發展核心素養的總體框架和基本內涵。其中，社會參與是核心素養的三大方面之一，提出中國學生要具有社會責任素養[3]。《普通高中化學課程標準》(2017年版2020年修訂)(以下簡稱“新課標”)明確提出，要以發展學生化學學科核心素養為主旨，開展“素養為本”的教學[4]。化學學科核心素養包括5個方面，其中，素養5“科學態度與社會責任”要求學生具有安全意識，節約資源、保護環境的綠色可持續發展的意識。社會責任素養，作為學生必須發展的素養之一，為學生更好的適應社會起到了奠定基礎的作用，也是落實黨的立德樹人根本任務的重要途徑。

化學是一門由實驗組成的學科，實驗對于化學的學習至關重要，通過融合化學學科核心素養，改進中學化學實驗，以培養學生的化學實驗能力和綠色發展意識，承擔起社會責任。雖然目前國內對于核心素養的相關研究較多，但從研究深度來說，仍略顯薄弱，對具體的某一素養的研究較少，且深度不夠。為進一步把握近十年來中學化學實驗改進與社會責任素養的國內研究現狀，本文利用CiteSpace可視化圖譜對兩個主題相關文獻進行可視化分析，在基本把握國內研究現狀的基礎上，分析國內研究的不足，提出相關建議，旨在推進社會責任在中學化學實驗中的滲透。

1 數據來源與研究方法

本文數據來自CNKI中國知網學術期刊數據庫，分別以“中學化學實驗改進”和“社會責任素養”為主題對2012—2021年的論文進行檢索，將檢索到的文獻按Refworks格式導出并進行樣本分析。同時，對數據進行處理，按年份對兩者進行統計，繪制折線圖，分析兩個主題的國內研究趨勢。

采用CiteSpace信息可視化軟件[5]，時間跨度按2012—2021設置，時間分區設置為1年，共劃分為10個時區，節點類型為關鍵詞，方便后續提取進行知識共現分析，篩選共現性較高、較有影響力的文獻。關鍵詞是對相關研究文獻的高度凝練，所繪制出的關鍵詞共現知識圖譜能直接反映出兩個研究主題的研究熱點。CiteSpace中關鍵詞的重要性與其節點大小有關，節點越大，關鍵詞出現的頻次越高，其位置越傾向于圖譜的中心[6]。

2 研究現狀

2.1 中學化學實驗改進研究現狀

2.1.1 2012—2021年文獻統計

以“中學化學實驗改進”為主題檢索詞，設置時間區間為2012—2021年，共檢索到241篇。2012年至2017年，國內化學教育工作者的相關研究文獻總體上穩中有增，2018年文獻增長量達到頂峰，但2021年論文數量大幅減少，具體見圖1。

圖1 2012—2021年CNKI收集的以“中學化學實驗改進”為主題的文獻統計

中學化學實驗是中學化學的重要組成部分，實驗也是化學科學賴以產生和發展的基礎。作為化學課程教與學的重要內容和途徑，化學實驗對于提高化學教學質量、發展學生學科核心素養，起著決定性作用。時至今日，我國一些中學受升學率的影響，化學實驗教學多采用“多媒體實驗”“講實驗”的“虛擬平面實驗”模式代替了親自“做化學實驗”[7]。因此，對中學化學實驗進行改革刻不容緩，新課標中鼓勵學生進行綠色化實驗設計、開展微型實驗等，強調注重發揮現代信息技術的作用，通過化學實驗培養學生的社會責任素養[3]。

2.1.2 知識圖譜分析

經CiteSpace運算得到的“關鍵字”聚類可視化分析知識圖譜見圖2。由圖2可得“實驗改進”“化學實驗”“中學化學”“實驗教學”等高頻次、高中心性詞語，具體見表1。排除與檢索詞有關的關鍵詞，我們可以發現，中學化學實驗改進近十年的研究主要集中在實驗教學、綠色化學和實驗裝置。在中學化學實驗改進知識圖譜中“實驗教學”關鍵詞的中心性為0.23，“綠色化學”的中心性為0.06，“實驗裝置”的中心性為0.04。通過對文獻的梳理，發現以下2個特點。

圖2 2012—2021年CNKI收集的以“中學化學實驗改進”為主題的文獻關鍵詞圖譜

表1 2012-2021年以“中學化學實驗改進”為主題文獻分析高頻詞和高中心詞

1)中學化學改進實驗主要集中在高中，初中應用研究較少。

從表1看出，以“高中化學”為關鍵詞的文獻數較“初中化學”的文獻數更多，且中介中心性也更大。化學實驗改進在中學當中的研究，在高中階段的研究較初中更活躍。經過思考，筆者認為造成這種情況的主要原因是由于高中有三年時間學習化學，而初中僅有一年，初高中的課程性質存在一定差異。初中化學體現的是知識的基礎性和啟蒙性，主要教會學生最基礎的化學知識與技能[8]。高中化學課程對于學科知識和技能的培養要求更高，化學知識也更龐雜，學生對化學實驗的認識也有一定的知識和技能基礎。

2)結合表1和圖2看出，無論是高中還是初中，化學實驗改進在中學階段大都集中在實驗教學、綠色化學、實驗裝置等。通常對化學實驗的改進，可以通過對化學實驗的教學過程、化學實驗教學理念、化學實驗裝置等進行改進。例如，葛湘祎[9]對翻轉課堂的實驗教學效果進行實踐研究發現，能促進學生的發散思維、加強學生的實驗探究能力；李志風等[10]通過將綠色化學理念滲透到氯氣制取的實驗來對實驗進行微型化改進，通過實驗裝置微型化、簡易化或創新化來改進化學實驗。

這表明通過對化學的教學過程進行改進，或通過教學理念的滲透來對實驗進行改進，以及直接對實驗裝置進行改進，是當前中學化學實驗改進的趨勢。

2.2 社會責任素養國內研究現狀

2.2.1 研究文獻統計

由于社會責任的相關研究涉及領域較為廣泛，為使檢索更為準確，筆者以“化學社會責任”為主題在中國知網進行檢索，共檢索到808篇文獻，篩選出2012—2021年的文獻數為710篇。由圖3可知，從整體趨勢來看，化學社會責任素養相關研究論文呈不斷上升的趨勢，2017年開始漲幅顯著，2015—2021年處于穩步增長狀態，只有2015年發文量最少。

圖3 2012—2021年CNKI收集的以“社會責任素養”為主題的文獻統計

2.2.2 知識圖譜分析

經CiteSpace運算得到的可視化分析知識圖譜見圖4。由圖4可知，除去與檢索主題相關的關鍵詞“社會責任”“核心素養”，可以發現相關研究主要體現在“高中化學”“化學教學”及“教學策略”等。表1和表2中都有涉及到“綠色化學”這一關鍵詞。結合表1和表2可知，在這其中所涉及到的交叉內容可從“社會責任”“實驗改進”“綠色化學”等來進行相關研究，我們可以總結為以下2個特點。

圖4 2012—2021年CNKI收集的以“社會責任素養”為主題的文獻關鍵詞知識圖譜

表2 2012—2021年以“社會責任素養”為主題文獻分析高頻詞和高中心詞

1)社會責任素養的培養主要是在高中，初中階段的研究文獻較少。其中，最重要的原因是學科核心素養在高中化學課程標準中明確提出。

2)社會責任素養的培養主要通過化學教學設計、教學策略的提出，以及教學實踐來開展。

2.3 研究趨勢可行性分析

2.3.1 研究文獻統計

通過以上分別對“中學化學實驗改進”和“社會責任素養”進行統計分析、CiteSpace科學知識圖譜分析，可知兩者可通過綠色化學理念在化學實驗教學中的滲透融合起來。因以“中學化學實驗改進”和“社會責任素養”為主題檢索到的文獻數太少，不足以支撐可視化分析。為檢索到更多文獻的同時還不影響研究的情況下，以“社會責任”和“化學實驗”為主題進行檢索所得的可視化分析統計圖，進行線性擬合分析發現，兩者融合的研究趨勢十分可觀，如圖5所示。

圖5 2012—2021年CNKI收集的以“社會責任”和“化學實驗”為主題的文獻統計

2.3.2 知識圖譜分析

結合表1、表2和表3數據，社會責任素養在高中化學理論教學過程中的應用研究更為活躍，在實驗教學和教學設計等也有較多的應用。本文相關統計高頻詞和高中心詞中最為突出的是“核心素養”(圖6)，說明目前化學教育工作者對于落實新課標提出的化學學科核心素養相關研究是時下熱點。

表3 2012—2021年以“社會責任”和“化學實驗”為主題文獻分析高頻詞和高中心詞

圖6 2012—2021年CNKI收集的以“社會責任”和“實驗”為主題的文獻關鍵詞知識圖譜

經過以上統計分析，筆者認為，造成這種研究現狀的原因是國家對人才提出了更高的要求，對人才的核心素養，在化學實驗方法的研究不好開展，而改進最需要的便是創新，如何改進、如何創新成為最大的難題。

3 總結與展望

近十年來，化學實驗研究領域成果豐碩，以“化學實驗”為主題在中國知網上檢索，截至2022年3月16日，共檢索出72537條文獻。這些研究為中學化學實驗改進的方法、實踐等提供了系統化的理論基礎。通過CiteSpace可視化知識圖譜的分析，剔除掉與主題相關的關鍵詞，我們發現“中學化學實驗改進”在高中化學中的應用最多，其中還包括實驗教學、綠色化學等領域，但至2018年研究達到頂峰后，相關研究就開始不斷減少。而以“科學態度與社會責任”等核心素養為主題的相關研究內容不斷增多，這為化學實驗改進研究提供了新的研究方向。

目前，中學化學實驗改進相關研究正處于轉型時期，尤其是新課程改革和新高考背景下，原有的人教版教材內容的改變對中學化學實驗的改進具有一定的沖擊。梳理當下中學化學實驗改進相關研究熱點，找出對當下中學化學實驗改進具有深刻研究意義的內容。我們將圍繞以核心素養為主題的研究范圍，將其融入中學化學實驗，對實驗進行綠色、安全化改進，同時在實驗中將研究內容與研究實例進一步豐富，進一步延伸深化研究深度和廣度。讓學生在動手做實驗的過程中，培養學生的核心素養。通過以上分析可見，將社會責任素養融入中學化學實驗改進中具有一定的可行性和研究意義，這為突破中學化學實驗改進的研究瓶頸提供了新思路，同時也進一步響應了新課標關于立德樹人的要求。