構(gòu)建青少年化學(xué)科普活動內(nèi)容分級素材庫

李麗萍，李雪麗，劉文皓，杜澤朔

1首都師范大學(xué)化學(xué)系，北京 100080

2首都師范大學(xué)教師教育學(xué)院，北京 100080

最新印發(fā)的《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要(2021-2035)》(以下簡稱《綱要》)中，習(xí)近平總書記指出“要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置。沒有全民科學(xué)素質(zhì)的普遍提高，就難以建立起宏大的高素質(zhì)創(chuàng)新大軍，難以實現(xiàn)科技成果快速轉(zhuǎn)化”?！毒V要》列舉了5項科學(xué)素質(zhì)提升行動，其中青少年科學(xué)素質(zhì)提升行動居首，提升科學(xué)教育水平和推進科學(xué)普及工作成為重要的“行動雙翼”,二者協(xié)同發(fā)展的重要性不言而喻。

化學(xué)被譽為自然科學(xué)的中心學(xué)科，不僅與上游的物理學(xué)、下游的生命科學(xué)組成連續(xù)的鏈條，還與環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)、考古學(xué)等關(guān)聯(lián)密切[1]。因此，化學(xué)類科普活動的主題來源相當(dāng)廣泛；另外，作為以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)實驗的展示也成為科普活動最常見、最重要的組織形式。對于青少年化學(xué)科普活動，除了博物館、科技館等社會資源，高校和科研院所中化學(xué)類相關(guān)專業(yè)的師生、科研人員和技術(shù)人員，正在成為越來越重要的參與者。

本研究旨在通過廣泛收集化學(xué)類科普活動的素材進行系統(tǒng)整理和分析，以化學(xué)教育和科學(xué)普及的雙重視角進行整合和分級，為化學(xué)教育工作者和科普工作者建立可供參考的素材資源庫。

1 青少年科普活動的主要問題

盡管化學(xué)類科普活動在青少年中已經(jīng)較為常見，但具體實踐中長期面臨如下突出的問題和挑戰(zhàn)：

(1) 內(nèi)容難度缺乏分級框架參考，欠缺對青少年受眾群體不同知識背景的層次設(shè)計研究。

首先，從科普活動的接收端而言，青少年受眾的知識基礎(chǔ)呈現(xiàn)有規(guī)律、有層次的梯度是科普活動必須著重考慮的客觀情況。依從基礎(chǔ)教育的體系，青少年一般以科學(xué)課為基礎(chǔ)，在初中階段開始正式接受化學(xué)學(xué)科教育，在高中階段化學(xué)教育更為全面、系統(tǒng)和深入。因此，不同教育背景的青少年其科普接受能力是有顯著階梯型差異的，而科普主辦方如果缺乏對青少年受眾群體及其知識背景梯度的充分了解，必將影響活動效果。這一點也可以結(jié)合教育中“最近發(fā)展區(qū)”的概念加以理解。青少年化學(xué)類科普活動需要分層次加以考慮的問題早有提倡[2]，但尚未有充分的研究和實踐。

其次，從科普活動的發(fā)起端而言，高校和科研院所主導(dǎo)的科普活動雖然容易生成較為前沿和新穎的內(nèi)容設(shè)計，但活動的設(shè)計者和執(zhí)行者大多數(shù)是高等教育背景和科學(xué)研究背景，更傾向于“由里及表”的設(shè)計思路，即側(cè)重從自己的科學(xué)研究興趣出發(fā)形成科普活動，容易偏離科普的群眾性原則。與之相對，基礎(chǔ)教育工作者在設(shè)計化學(xué)科普活動時雖然對青少年受眾群體較為了解，卻常常受限于學(xué)科視野和專業(yè)經(jīng)驗，缺乏層次清晰、可供參考的素材資源。

(2) 內(nèi)容同質(zhì)化程度高，組織不系統(tǒng)。缺乏連續(xù)的系統(tǒng)設(shè)計、長遠(yuǎn)的科學(xué)布局和整體規(guī)劃。

目前化學(xué)科普活動大多零星散發(fā)，常見“任務(wù)式科普”“臨時性科普”。更多情況下，科普活動是在特定情況下出現(xiàn)的短期任務(wù)或臨時任務(wù)，如兒童節(jié)、科普日等特定活動，定時或不定時舉辦的科技節(jié)、文化節(jié)等[3]。雖然部分高校和科研院所依托實驗室、通識課程等作為平臺實現(xiàn)部分科普功能[4-6]，能夠在一定程度上穩(wěn)定和規(guī)律地輸出科普活動，但是活動資源同質(zhì)化程度較高、內(nèi)容規(guī)模也乏于擴增和更新?？偟膩碚f，現(xiàn)階段青少年科普活動并沒有連續(xù)的系統(tǒng)設(shè)計和整體規(guī)劃可供參考，內(nèi)容上也還需要進一步豐富。

2 青少年化學(xué)科普活動素材收集

本研究通過化學(xué)類和科普類公眾號、各大高?；蚩蒲性核幕瘜W(xué)學(xué)院或相關(guān)單位官方網(wǎng)站，以及新聞、微博、視頻網(wǎng)站、公開發(fā)表的文獻(xiàn)等渠道，盡可能廣泛地收集公開舉辦的、有據(jù)可查的已經(jīng)開發(fā)成為青少年化學(xué)科普活動的素材，并從內(nèi)容出發(fā)對這些素材進行整理和分析，形成青少年化學(xué)科普活動的資源庫。

從科學(xué)上說，收集全部完整的科普素材在客觀上是不可能的。為此我們借鑒社會科學(xué)的研究方法，采用如下兩種思路進行數(shù)據(jù)收集：(1) 滾動樣本：4位具有青少年科普設(shè)計經(jīng)驗和實踐經(jīng)驗的研究者分別獨立收集樣本，同時在這些樣本信息基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)散檢索渠道和關(guān)鍵詞；(2) 先決樣本：根據(jù)先前的同類素材庫研究工作經(jīng)驗，我們預(yù)設(shè)合并同類項(相同化學(xué)問題、相似科學(xué)原理的素材不再重復(fù)登記)后達(dá)到100個左右的素材即可成為具有相當(dāng)?shù)母爬ㄐ院痛硇缘姆独?，素材收集后期通過信息重復(fù)的情況和程度驗證先決樣本數(shù)是否合理。

3 青少年化學(xué)科普活動素材整理與分析

按照上述樣本收集的方法和原則，經(jīng)過合并同類項本研究匯總得到具有代表性的青少年科普活動內(nèi)容素材范例100條，分類登記于表1中。從表1可以看出，青少年科普活動內(nèi)容分布特征顯著：一類是由表及里的內(nèi)容設(shè)計思路，即從人們關(guān)心的現(xiàn)實主題出發(fā)去探尋和剖析其背后的化學(xué)問題和科學(xué)原理，這一類主要集中于化學(xué)與食品、化學(xué)與日用化學(xué)品、化學(xué)與文化藝術(shù)(涵蓋古詩詞、古代典籍、文學(xué)作品、工藝品、影視和動漫作品等)[7-12]；另一類是由里及表的內(nèi)容設(shè)計思路，即從內(nèi)在的化學(xué)知識和科學(xué)原理出發(fā)，通過設(shè)計展示外顯的現(xiàn)象或者應(yīng)用實現(xiàn)科普內(nèi)容的傳播，這一類主要集中于趣味現(xiàn)象或趣味實驗、大型現(xiàn)代儀器[13-15]。

表1 常見的青少年化學(xué)科普活動素材匯總

(續(xù)表1)

(續(xù)表1)

(續(xù)表1)

(續(xù)表1)

(續(xù)表1)

(續(xù)表1)

除了青少年科普活動素材的主題和內(nèi)容，我們還整理了素材背后的化學(xué)問題與科學(xué)原理，并以化學(xué)教材為參考(基礎(chǔ)教育階段主要參考應(yīng)用廣泛的人教版教材；高等教育階段參考教材詳見表1內(nèi)容)，建立其與科學(xué)教育體系中化學(xué)教材的對應(yīng)關(guān)系。亦即，將所有素材進行化學(xué)知識背景的層次區(qū)分，具體如表1所示。為了便于針對特定科普對象快速定位科普難度層次，我們將內(nèi)容分級與目標(biāo)受眾的簡要關(guān)系列舉在表2中。

表2 內(nèi)容分級和對應(yīng)受眾描述

需要額外闡釋的是，某一主題內(nèi)容的科普活動并非只能對應(yīng)固定一個層級的受眾，因為同一素材的科普活動可以根據(jù)不同受眾的特點來具體設(shè)計不同的層次和深度，這在表1中也有直接的體現(xiàn)。我們可以取層次覆蓋最寬泛的23號題材“垃圾分類”為例進行說明。

在垃圾分類主題科普活動[7]中，不具備化學(xué)知識基礎(chǔ)的少年兒童，可以從日常概念的物質(zhì)分類(如金屬、塑料、紙制品等)出發(fā)；具備初級化學(xué)知識基礎(chǔ)的，可以從化學(xué)專業(yè)概念的物質(zhì)分類出發(fā)，并著重圍繞無機物(如金屬與非金屬材料)展開，還可以從元素守恒的角度介紹垃圾的后續(xù)處理和循環(huán)利用，將化學(xué)知識與化學(xué)原理系統(tǒng)地融入垃圾分類的環(huán)保理念；具備高級化學(xué)基礎(chǔ)的，則可以酌情選擇深入的專題科普，例如塑料高分子材料的處理、有害垃圾的來龍去脈和前世今生等；具備近專業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)的，可以在專題科普的基礎(chǔ)上深入了解垃圾分類和回收領(lǐng)域具體的專業(yè)技術(shù)方法和前沿科技進展，例如塑料中提取回收對苯二甲酸等目標(biāo)化合物、廢棄塑料轉(zhuǎn)化為氨基酸[16]的最新科研動態(tài)等等。

基于上述討論，讀者不難理解大部分素材都能進行不少于一個層級的科普設(shè)計。盡管如此，素材分級整理仍是重要和必要的，因為它為科普活動設(shè)計者和組織者提供可參考的指導(dǎo)性框架。而且應(yīng)當(dāng)注意，一些科普內(nèi)容對專業(yè)知識基礎(chǔ)要求相對明確，忽視受眾具體知識背景的科普難以達(dá)成科普目標(biāo)。例如，60號素材中，要想以量子點顏色為切入點進行納米材料光學(xué)性質(zhì)的科普，受眾應(yīng)具有較高層次的物理基礎(chǔ)和化學(xué)基礎(chǔ)，否則科普過程容易變成走馬觀花地欣賞納米材料的顏色，只見熱鬧難見門道，只有臨場效果難有長期成效，這同時也是各類科普活動報道和論文的高頻問題。

4 總結(jié)與展望

基于筆者團隊在化學(xué)科普方面的經(jīng)驗積累和實踐工作中存在的現(xiàn)實問題，本文立足面向青少年的化學(xué)類科普活動，在收集和分析常見化學(xué)類科普素材的基礎(chǔ)上，通過整合其與科學(xué)教育體系的對應(yīng)關(guān)系，搭建了一個有參考價值的分級素材庫。本項研究工作旨在做出如下有實踐意義的貢獻(xiàn)：(1) 建立一種化學(xué)類科普素材內(nèi)容分級的簡易框架，同時也為新素材的收集、整理、開發(fā)、創(chuàng)新提供一種實用思路；(2) 為高校和科研院所等高等教育領(lǐng)域師生和專業(yè)技術(shù)人士參與科普工作提供一種能夠快速定位受眾的知識背景層次的便捷方法；(3) 為基礎(chǔ)教育領(lǐng)域教師和工作人員拓展科學(xué)教育邊界、參與科普工作提供一套可查閱和借鑒的素材資源；(4) 啟發(fā)科普工作者重視對青少年化學(xué)科普進行更系統(tǒng)的連續(xù)設(shè)計、更長遠(yuǎn)的科學(xué)布局和更全面的整體規(guī)劃。

在本文取得的初步框架性和建設(shè)性成果基礎(chǔ)上，化學(xué)類科普素材庫還有很多值得充實和改進的方向，也是本文團隊后續(xù)的努力方向。例如：(1) 批判性吸收和參考其他學(xué)科領(lǐng)域的分級理論和方法，將粗略的分級框架進一步完善和細(xì)化；(2) 選擇性吸收和參考教育學(xué)領(lǐng)域的研究成果，在內(nèi)容分級思想的基礎(chǔ)上，從化學(xué)學(xué)科視角完善科普活動效果的設(shè)計框架和評價視角；(3) 從素材數(shù)據(jù)中凝練抽象框架，來獲取開發(fā)新科普素材、設(shè)計新科普活動的指導(dǎo)思路，從而提高青少年化學(xué)類科普的創(chuàng)新效率和實踐效率。