吳曉紅 康志寧 馬英

摘要： 運用文獻計量學的方法，以新課改后中國學術期刊出版總庫（CNKI總庫）中有關科學探究研究的文獻為研究對象，對科學探究研究領域的發(fā)文量進行了統(tǒng)計分析，并利用CiteSpace可視化文獻分析工具，從關鍵詞共現網絡和研究前沿時序等方面繪制知識圖譜并進行可視化分析。以客觀數據和圖譜為依據，對化學科學探究研究的現狀、熱點及發(fā)展趨勢進行分析、總結和反思，以期為化學科學探究的后續(xù)研究提供參考。

關鍵詞： 科學探究研究； CiteSpace； 知識圖譜； 可視化

文章編號： 10056629（2018）9002304 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

1 引言

教育部于2001年頒布了《基礎教育課程改革綱要（試行）》，開始施行新一輪的基礎教育課程改革，在課程目標中明確提出了要改變傳統(tǒng)的教學模式，針對教材開發(fā)與管理、教師教學過程等提出了新的要求，尤其提出了要倡導學生自主學習、實踐探究，培養(yǎng)學生主動獲取知識、解決問題及合作交流的能力。伴隨著課改推進，《義務教育化學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“2011年版”）中明確提出“科學探究是一種重要而有效的學習方式”，“義務教育階段化學課程中的科學探究，是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動”。同樣在最新發(fā)布的《普通高中化學課程標準（2017年版）》中將“科學探究與創(chuàng)新意識”列為化學學科核心素養(yǎng)的五個素養(yǎng)之一[1]。

利用CiteSpace III提供的科學知識圖譜可視化分析技術，對新課改以來中國學術期刊出版總庫（CNKI總庫）中發(fā)表的有關化學科學探究的重要文獻進行計量分析，力求通過知識圖譜的形式展現化學科學探究研究的現狀、熱點及發(fā)展趨勢等問題，以期為后續(xù)研究提供參考。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

研究數據源自中國學術期刊出版總庫（CNKI總庫），檢索主題詞： 化學，關鍵詞： 科學探究，數據來源類別： 期刊論文、碩博論文、會議論文等，來源時間： 2001.6—2017.6，檢索條件： 精確。對有關化學科學探究主題的論文進行高級文獻檢索，刪去部分不符合要求的文獻，獲得自新課改以來發(fā)表有關科學探究的有效文獻共1010篇。本文還針對主題詞或關鍵詞中的近義詞、泛義詞進行合并刪除，以防其影響分析結果[2]。

2.2 研究方法

本研究運用計量學的方法，與早些年曾兵芳對《化學教學》和《中學化學教學參考》中1996—2005年十年內有關科學探究的文獻統(tǒng)計分析中用到的文獻研究方法稍有不同[3，4]，本文特點是采用逐漸興起的計算機輔助文獻信息計量分析法實現數據統(tǒng)計與分析，通過繪制科學圖譜來展示化學科學探究研究自新課改以來（2001—2017年）的發(fā)展歷程、研究熱點與前沿趨勢，用到的文獻分析工具是文獻計量工具（CiteSpace）軟件。

CiteSpace信息可視化軟件自引入到國內后，就廣泛用于基于知識圖譜的研究前沿與研究熱點分析、關鍵詞共現網絡分析、科學知識圖譜與引文分析學等[5]。

3 結果分析

3.1 文獻年發(fā)文量分析

圖1給出的是2001年至2017年期間各年關于科學探究研究的發(fā)文數量及發(fā)文趨勢，從圖中可以看出科學探究研究的發(fā)文數量經歷了“快速增加—波動—下降”3個階段。

2001年，教育部又印發(fā)了《義務教育化學課程標準（實驗稿）》（以下簡稱“實驗稿”），在實驗稿中確立了“化學課程改革的重點： 以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨；重視科學、技術與社會的相互聯(lián)系；倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式”，另一方面強調了“科學探究是一種重要而有效的學習方式”。因此自2001年起關于化學科學探究研究的發(fā)文量迅速上升，伴隨著新課改的推進，教育部組織專家對實驗稿進行了修訂，形成沿用至今的2011年版的義務教育課程標準，在新的課程標準中重點強調了科學探究在化學課程改革中的重要性。從發(fā)文量上看，2011年之后關于化學科學探究的研究熱度依舊平穩(wěn)增長，且在2013年時年發(fā)文量達到最大值。

但是自2014年之后，科學探究研究的發(fā)文數量突然呈下降趨勢，筆者分析這主要是因為基礎教育課程改革進入了新的階段，也是《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》（簡稱《綱要》）落實的最后階段。除此之外，教育部在2014年3月30日印發(fā)了《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》對教育行政部門和各級各類學校提出了新的要求，那就是要發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，改進學科教學的育人功能。尤其在2016年9月中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果正式發(fā)布后，教育的流行語排行榜中“核心素養(yǎng)”一直位列其中，也從一定程度上體現了研究的熱度與教育部文件導向的關系。

3.2 關鍵詞共現的研究熱點分析

在計量學中通過對某一領域文獻的高頻關鍵詞統(tǒng)計分析可以確定該領域的研究熱點[6]。本研究使用CiteSpace III4.0.R5.SE，以關鍵詞為節(jié)點，時間分區(qū)為1年，閥值為Top50perslice，采用最小生成樹算法，繪制高頻關鍵詞共現網絡，即科學探究研究熱點知識圖譜，結果如圖2所示。

圖中各個圓代表節(jié)點，共有關鍵詞節(jié)點374個，節(jié)點間的連線代表關鍵詞的關聯(lián)，共有連線1291條。節(jié)點的大小表示關鍵詞出現的頻數多少，圓越大表示關鍵詞出現頻次越多，也說明該領域備受學者關注，且研究較為成熟。由關鍵詞共現圖譜可知，科學探究研究領域的相關熱點關鍵詞包括： 科學探究、化學教學、化學實驗、初中化學、分科教學法、科學素養(yǎng)、實驗教學、高中化學、新課程、探究活動等。

根據關鍵詞共現圖譜可以分析出哪些關鍵詞在共現網絡圖中表現出較高的中心度，哪些關鍵詞表現出較低的中心度。不難發(fā)現2001年至2017年新課改實施的這十多年間，學者們針對科學探究的研究較為關注的是科學探究、化學教學、化學實驗、初中化學和分科教學法等較為基礎的領域，這與當時基礎教育課程的目標息息相關。除此之外，在2011年版的義務教育化學課程標準中提出化學課程中的科學探究是要求教師幫助學生“增進對科學探究的理解”“發(fā)展科學探究能力”“學習基本的實驗技能”和“完成基礎的化學實驗”，由此可見義務教育化學課程標準對科學探究的內容和學習目標的這四個方面要求也是比較基礎的。

但是，近幾年基礎教育課程改革進入了新的階段，同時也是《綱要》落實的最后階段，關于化學學科科學探究的研究也應該緊跟新課改、新時代的步伐，向著更深層次發(fā)展，2016年中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果的發(fā)布對新的社會背景下的人才培養(yǎng)提出了新的要求，與此同時黨和國家也呼吁要培養(yǎng)創(chuàng)新人才。然而，根據關鍵詞共現圖譜不難發(fā)現“科學素養(yǎng)”、“創(chuàng)新能力”和“自主學習”等關鍵詞表現出了較低的中心度，所以我們應該緊跟化學教育新時代發(fā)展的步伐，聚焦“核心素養(yǎng)”、“創(chuàng)新能力”、“數字化實驗”和“STEM”等前沿領域。

通過以上各方面的分析，可以看出有關化學科學探究的研究正在向著多元化、深層化的研究方向發(fā)展?？v觀新課改以來的十余年，我國的化學教育研究與教學一直保持著緊密的結合。許多優(yōu)秀的化學教育專家、教研員和教師植根于教學實踐研究，在借鑒外國學科教育的經驗和方法的同時積累了大量的本土化、原創(chuàng)性的研究成果，針對我國化學教育實踐中存在的各種各樣的問題，開展了多方面、多層次的深入研究，如圍繞新課改提倡的科學探究和探究式教學的研究，促進學生發(fā)展的教學模式研究，針對化學教育測量與評價的研究，化學教育與信息技術整合的研究，化學教學技能的研究，化學史與化學史教育等。當然在這樣的一個大背景下，圍繞化學科學探究的研究也經歷了觀念層面、思想方法層面及操作技能層面等多維度、多層面的發(fā)展過程。

3.3 研究前沿關鍵詞時序圖譜

在圖2的基礎上，利用CiteSpaceIII分析科學探究研究領域文獻的關鍵詞在不同時間出現的情況，設置每個時間片，按時間片關鍵詞TopN=50， TopN%=20%，統(tǒng)計了網絡學習研究前沿關鍵詞時序圖譜如圖3所示，從圖中可以發(fā)現，在2003年《普通高中化學課程標準（實驗稿）》發(fā)布前后，關于科學探究研究熱點主要集中在“科學探究”、“化學教學”、“實驗探究”和“探究活動”等。而在2011年《義務教育化學課程標準》發(fā)布之前，關于科學探究的研究熱點主要集中在“探究能力”、“探究教學”和“探究思維”等。在此之后關于“科學本質觀”、“創(chuàng)新實驗”、“化學素養(yǎng)”、“核心素養(yǎng)”、“手持技術”和“數字化實驗”等是近幾年該領域學者們較為關注的話題。換句話說，隨著化學課程與教學改革的推進，具有交互式、共享性、實時性和虛擬性等新特性的現代教學媒體的研發(fā)和推廣速度也日益加快，而且在此過程中也越來越注重學生科學素養(yǎng)的發(fā)展，早在國際科學教育改革之初，其出發(fā)點就在于培養(yǎng)現代社會所需要的有科學素養(yǎng)的公民。

可見，從2001年新課改開始實施以來，有關化學科學探究的研究大致可以分為從關注科學探究過程，到關注科學探究能力，最后到關注信息化的幾個階段。研究內容涵蓋了化學課程與教學論的各個分支領域，研究對象包含了課程、課堂、學生、教師、教材、試題，研究視角從哲學到化學、心理、技術，研究方法從定性到定量，呈現出多元化和多樣化的研究趨勢，拓寬了化學科學探究研究的視野和范圍，為我國化學教育理論與教學實踐提供了研究基礎和方法論指導。

上述分析可以幫助教育管理部門、教育專家、教研人員和一線教師等更便捷地查閱、收集那些對該領域的研究較為成熟的文獻，確定具有針對性的研究方向，或是制定相關理論在實踐中的實施方案，及時了解、捕捉該領域的前沿動態(tài)，提高科學探究研究信息服務的時效性。

4 結論

筆者利用CiteSpace信息可視化軟件，對新課改實施以來有關科學探究的文獻進行了分析，得到如下結論和反思：

第一，通過文獻年發(fā)文量分析，自2001年新課改實施以來，各級各類學校及教研室以教育部文件為導向，積極加入新課改的隊伍中，對培養(yǎng)學生科學探究能力做出了重大貢獻，無論是理論方面還是實踐方面均取得了重大的成果。

第二，通過關鍵詞共現的研究熱點分析，闡述了有關化學科學探究的研究經歷了從關注過程，到關注能力，最后到關注信息化的幾個階段。另外，在新的教育背景下，關于化學科學探究的研究應該從較為基礎的研究領域向著具有化學教育新時代特征的領域發(fā)展。就目前，隨著《普通高中化學課程標準（2017年版）》的發(fā)布，立足于發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的科學探究能力及其培養(yǎng)的研究和實踐有待加強，結合學生年齡特點和學科特征的中學化學科學探究學習評價模式有待落實。

第三，通過研究前沿關鍵詞時序圖譜分析，可以發(fā)現不同時期教育背景下科學探究研究的熱點，例如，隨著化學課程與教學改革的推進，諸如“科學本質觀”、“創(chuàng)新實驗”、“化學素養(yǎng)”、“核心素養(yǎng)”、“手持技術”和“數字化實驗”等成為了科學探究最新的研究領域。另外無論哪一個階段的研究，都在強調科學探究不僅是教師教學的一種方式，還是學生學習的內容和目標，在中學化學課程中實施科學探究，不僅能幫助學生理解化學知識，增強對科學本質的理解，還可以有效的培養(yǎng)中學生解決實際問題的能力，樹立科學的價值觀，從而提高中學生的科學素養(yǎng)水平和終身學習能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3～4.

[2]畢吉利， 吳曉紅. 新課改以來中學化學有效教學研究綜述[J]. 化學教學， 2017，（10）： 12～17.

[3]曾兵芳， 黃礫. 《中學化學教學參考》1996年～2005年科學探究研究文獻統(tǒng)計分析[J]. 中學化學教學參考， 2006，（6）： 5～7.

[4]曾兵芳. 《化學教學》1996～2005年有關科學探究的文獻統(tǒng)計分析[J]. 化學教學， 2006，（11）： 61～3.

[5]侯劍華， 胡志剛.CiteSpace軟件應用研究的回顧與展望[J]. 現代情報， 2013，（4）： 99～103.

[6]陳悅， 陳超美， 劉則淵， 等. CiteSpace知識圖譜的方法論功能[J]. 科學學研究， 2015，（2）： 242～253.