基于“Citespace”的中学生物学实验教学研究现状分析

唐金凤

(上海师范大学生命与环境科学学院 200234)

近年来，在新课程理念的驱动下，中学生物实验教学领域的研究是多方向、多层次、多维度的，相关文献数量也是巨大的，对中学一线教师以及部分研究者而言，该领域的研究重点、热点、前沿发展趋势是比较模糊的。本研究主要是通过对中国知网数据库2001—2016年以中学生物学实验教学为主题的论文题录信息进行统计与可视化分析，揭示中学生物实验教学的研究现状以及研究趋势，为广大生物教师和研究学者提供参考。

1 研究内容与方法

1.1 数据来源 本研究以中国知网数据库核心数据库为文献来源，主题检索条件为“中学生物实验教学”或“中学生命科学实验教学”，限定时间为2001—2016年，总文献量合计2999条检索结果，经去重、关键词规范、删除无关文献等筛选处理，最终以其中1575条为本研究的数据来源。

1.2 研究工具选择 采用由陈超美教授开发的Citespace知识可视化软件，它能将某一知识领域的演进历程集中于一幅引文网络图谱中，并由共引聚类和引文节点文献以及关键词聚类、突变词探测等方式表征出该领域的研究热点和研究趋势。除此之外，该软件还能进行多种分析：关键词共现、作者合作、作者共被引、机构合作、文献共被引等[1]。

1.3 研究内容及方法 本文从量化的角度，借助于信息可视化软件Citespace，对论文基本特征、研究热点、研究前沿进行分析，绘制中学生物实验教学相关文献相关的科学知识图谱，揭示中学生物实验教学研究的发展规律。

2 研究结果

2.1 年度收录文献量分析 如图1所示，自2001年起，以“中学生物实验教学、中学生命科学实验教学”为主题的文献收录量呈现出逐渐增大的趋势，虽然在近几年有轻微的波动，但近年的年收录量依然可观。由此可以看出，在课程改革的推动下，中学生物实验教学越来越被重视，已经成为教育研究领域的重要组成部分。

图1 2001—2016年收录文献量统计

2.2 发文机构分析 通过对发文机构进行分析，绘制出发文量靠前的一些机构的网络关系图谱(图略)。统计发现：①高校发文量所占比重较高，而中学发文量较低。在各大高校中，华东师范大学生命科学学院、华中师范大学生命科学学院和广西师范大学生命科学学院发文量较多。各大高校是学术研究的主力军，但在教学领域，一线教师的研究成果也尤为重要。湖南省武冈市第一中学是发文量最多的中学(主要研究实验教学课程资源的优化)，湖南省长沙市市一中(主要研究实验教学在考试评价中的现状)和江苏省扬中高级中学(主要研究实验教学策略)次之。②机构之间的合作情况不明显。首先，发文量较高的高校之间的合作不明显。为了在实验教学领域能有更大的突破，高校之间应更加紧密的合作，及时沟通，拓展研究新思路；其次，高校与中学之间缺乏联系。中学课堂是践行实验教学的主要场所，在中学反映出的实验教学问题才具有更高的实践性。高校的研究归根到底是为了解决中学所反应的问题。所以高校与中学之间应保持紧密的联系，相互合作。

2.3 中学生物实验教学研究热点 绘制知识图谱的具体操作过程：①转换数据文献的格式。首先，将从中国知网获取的最终数据文献导出为Refworks格式，然后将Refworks格式文件转换为该软件可处理的格式。②设定参数。间跨度(time slicing)设置为2001年至2016年；时间分区(years per slice)设置为2年；节点类型(nodetypes)设为关键词(keyword)；阈值(c,cc,ccv)分别设为(3,3,20)、(3,3,20)、(3,3,20)。③生成关键词共引知识图谱(图2)。

关键词共现分析是对一个学术研究领域较长时域内的大量学术研究成果的关键词进行合计分析的一种技术，可以揭示此领域研究成果的总体内容特征、研究内容之间的内在联系、学术研究热点等。中介中心度(中心性)可以量化某节点在网络中重要性的概念，其值与其在网络中的重要性成正比，其值越高，说明点在网络中的重要性越高，与其他关键词同时出现的几率越高，反之越低[2]。关键词的频度和中心性均能体现该领域的演进历程和研究热点。

图2 关键词共引知识图谱

图2中每个圆形节点代表一个关键词，节点环的大小表示频次高低，且两者成正比关系。高频关键词与其他节点之间也联系紧密；圆形节点外部的深色光圈表示该节点具有较高的中心性，即该节点在网络中较重要。引文年环代表这篇文章的引文历史，不同的颜色代表各自相应的引文时间;每圈年轮的厚度与对应时间分区内引文的数量成比例。

表1 中学生物实验教学相关文献共引关键词

通过关键词频度和中心性的分析，并去除“中学生物实验教学”等相关意义主题词，制作出高频关键词(频次高于30次)三线表，如表1。通过对历年高被引文献的研读，结合表1可看出，从2001年新课改以来，我国在中学生物实验教学领域的研究热点有以下几个方面：

2.3.1 对中学生物学教材及课程标准及其相关内容的研究 其中包括生物学知识、教材、课程标准、新课程等内容的研究。自2001年我国颁布《义务教育生物课程标准(实验)》以来，全国各地的生物选修、必修教材发生了重大改变，相应地，基于中学生物实验教学的生物课程标准和教材的研究也越来越多。

2.3.2 对生物学教师和学生能力的研究 对生物学教师的研究主要集中于对实验教学能力提升的研究，主要集中于高校师范生的在校教育和教育部门对在职教师的培训；对学生的研究主要集中于培养学生的思维能力。

2.3.3 对教学效果的研究 教学效果出现的频次较高，这也是教育者和研究者们最为关注的。为提高教学效果，研究的主要方向集中于对探究性实验、教学策略和课外实验的研究。生物课程改革是全国第八次课程改革的重要组成部分，生物学教学的核心从“双基”导向转向“生物科学素养”导向，生物学教学也逐渐开始向探究性教学过渡。教学策略的正确应用，探究性实验和课外实验的有效开展都与这一趋势一致。

2.4 中学生物实验教学研究前沿 通过对关键词突变的年份以及强度的分析(图3)，可以看出，自2001年第八次课程改革以来，中学生物实验教学研究领域重视素质教育和创造性思维。近几年的关键词集中于农村中学、探究性教学、师范生。

2.4.1 农村中学生物实验教学现状 由图3可以看出，2011年至2013年，农村中学是突变关键词，表示农村中学的实验教学现状研究是当时的前沿和热点领域。通过对2011至2013年间发表的有关农村中学生物的实验教学现状的论文的研读，笔者总结了研究的几个热点问题：①多数研究者、专家以及教育工作者研究的首要问题是中学生物课程不受重视；②其次，教师资源配置不合理、教师实验技能等专业素养不够高等问题；③农村中学生物实验教学的教育资源不足的问题；④中学生物实验教学的课堂教学过程中的突出问题；⑤教学评价体系、评价方式等问题。

图3 2001—2016年关键词突变知识图谱

2.4.2 探究性教学 从文献发表时间看，探究性实验教学自2001年课程改革以来就已经进入了研究领域，经图3关键词突变分析发现，探究性实验教学至2012年才成为近年来的研究热点且其发文量呈上升趋势。分析近几年的高被引文献可以发现，研究者的研究主题主要集中对探究性实验的教学设计、教学策略和探究性实验教学的意义的研究。

2.4.3 生物学教师实验教学能力的培养 从突变情况可以看出，生物学教师为近年的主要研究对象之一，其中师范生的教育问题更为突出。经分析高被引文献，笔者发现这一领域的研究问题包括以下几点：①师范生在高校的实验教学课程中表现出的不良问题；②培育和提高师范生实验教学技能的策略；③新入职教师的职前职后的一体化培训问题；④在职教师的生物实验技能培训和专业素养的提高等问题。

3 结论

经分析，目前中学生物学实验教学的研究热度逐步上升，研究的主要问题集中在实验教学中起引导作用的教材、课标以及新课改等内容，能提高实验教学效果的教学策略和教学设计，以及对生物学教师的实验教学能力和学生科学素养的培养的研究。通过对研究前沿的分析，笔者建议，在未来的一段时间，面对教育资源分布不均等问题，研究者仍需要继续关注如何改善农村中学生物实验教学、如何更有效地优化生物学教师资源、提高生物学教师实验教学能力。并且，从各研究机构的发文量和合作情况可以看出，为了全国范围内中学生物实验教学能共同进步，各机构应开展更广泛的合作。