基于高被引文献的近十年中学化学教育研究热点分布及演进分析

王焕宇 郑柳萍

摘要：对高被引文献进行界定和筛选，以中国知网数据库2011-2020年中学化学教育研究领域内的高被引文献为研究对象，基于Citespace可视化知识图谱和量化数据分析，发现高被引文献较多关注化学学习、教师教学策略、化学实验创新及课标与教材、试题命制与评价等领域;通过对关键词突现情况和出现率的整合，发现核心素养、深度学习等是近年来持续发展的活跃热点，从素养角度诠释教材编写理念，对新教材的解读、对比和使用的研究是周期型研究热点，而针对“证据推理和模型认知”等化学学科核心素养具体要素的深入研究可能是未来持续研究的热点。

关键词：中学化学教育;高被引文献;知识图谱;Citespace;研究热点

文章编号：1008-0546（2022）10-0017-05中图分类号：G632.41文献标识码：B

随着新课改深入发展，我国中学化学教育研究领域发展迅速，每年见刊文献数量可观，但大量文献在提供了海量研究资源的同时，亦导致本领域内的热点与前沿更难以把握，关于研究热点的量化分析对研究者有针对性地提升文献向成果的转化有较好的指导意义。文献的引用频次体现了文献在该领域内的影响力大小，是高水平研究成果的核心指标。[1]更高的被引频次说明领域内认同该文献观点的研究者较多，高被引文献的研究方向能够直观反映领域内热点分布情况，是为研究者指明方向的重要风向标。

本研究聚焦于中学化学教育研究领域的高被引文献，运用Citespace软件绘制2011-2020年间的高被引文献知识图谱，对近十年来高被引文献所关注的领域热点进行梳理，结合定性和定量的分析手段对热点进行归类并讨论其研究趋势发展情况，以期对相关研究提供参考。

一、数据采集及研究方法

研究中选取中国知网（CNKI）数据库为数据来源。考虑到文献从发表到被引用的时间滞后性，2021、2022年发表的文献被引频次差异不显著，故研究中仅检索来源时间为“2011.1-2020.12”的文献，检索范围为总库，检索条件为“主题=化学，专题=中等教育”，高被引文献的界定标准参考文献计量学中的普赖斯定律，[2]公式为

m为界定高被引文献的最低被引频次，向上取整;nmax为该段时间内最高被引文献的被引频次。

为了避免文献由于发表时间先后而导致的被引频次差异，使用历时法[2]统计高被引文献，即根据普赖斯定律分别确定每一年的高被引文献，并将10年中每一年的高被引文献集合起来确定为研究对象，最后手动清理重复及与中学化学教育无关的其他文献后，共得到高被引文献3029篇。

Citespace是由美国雷德赛尔大学的陈超美开发的一款科学文献分析软件。[3]本研究中使用CitespaceR5.8.3来绘制知识图谱，设置时间切片长度为1年，之后提取2011-2020年间每个时间切片内出现频次前20位的关键词绘制中学化学教育领域研究热点知识图谱。为提高知识图谱的可读性，使用寻径算法对生成的知识网络进行剪枝，生成的知识图谱如图2。

二、研究结果分析

1.2011-2020年高被引文献发表情况统计及分析

对近十年来中学化学教育领域发表文献总数和高被引文献数进行统计，以探究中学化学教育研究基于时间维度的发展动态。图1反映了2011-2020年期间中学化学教育领域文献发表量变动情况，可以看出其整体呈波动上升趋势，文献数量的波动与新课改过程中各个重要文件的颁布存在相关性，如文献总数在《普通高中化学课程标准（实验）（2003年版）》《义务教育化学课程标准（2011年版）》《普通高中化学课程标准（2017年版）》等文件頒布后的时间区间内均出现了较高增长点。2019年数据的突增是由于该年内最高被引文献的被引频次较低，导致高被引文献阈值低于往年。而2020年文献发表总数和高被引文献发表数量均出现了明显降幅，但是高被引文献占全部发表文献的比例未有显著降低，说明其诱因并非整体研究热度下降，或是由于受到疫情等外部因素冲击所致。

总体来看，近十年国内中学化学教育领域内研究成果产出稳定，研究者对新政策导向关切积极，高被引文献数量相对平稳。

2.研究热点分析

（1）关键词图谱及统计分析

图2表示所有高被引文献中关键词的共现网络，图中关键词的节点越大代表该关键词的词频越高。词频是关键词出现在高被引文献中的次数统计，是各关键词研究热度的最直观体现，统计情况如表1。其中高中化学、核心素养、初中化学、化学教学、教学策略、教学设计、实验教学等关键词的出现频率均在100次以上，这些高频关键词构成了知识图谱网络的核心，体现了该阶段中学化学教育领域内研究的主体内容。

关键词的中心性量化描述了该关键词中介不同节点的能力，体现了该词在构建知识网络结构中的重要程度，中心性大于0.1的关键词可视为关键节点。由表1可以看出，整体上关键词的词频和中心性有正相关关系，核心素养等高中心性关键词的研究相对成熟，而模型认知等低中心性关键词的研究模式更为单一和固定。部分高中心性的节点词频较低，提示其已经在两个领域间建立了较为显著的联系，在知识图谱上表现为向中心移动，如学习进阶、课程标准、微课等，这些关键词有潜力成为中介不同研究领域的枢纽。

（2）研究热点领域分类

结合Citespace聚类信息和对文献的二次阅读，将高被引文献所聚焦的中学化学研究热点进行归纳，为了更清晰地把握其研究脉络，选择了部分最高被引区域内的文献加以进一步阐述。

①化学学习研究

化学学习研究聚焦化学素养和能力在学习行为中落实情况的系统探究，其显著的特点为研究更多地以实证的方式开展。领域内有两个实证研究集中的区域，其一是学生化学学习情况，如皇甫倩等在行为参与、认知参与和情感参与三个维度上对高中生化学课堂参与度进行的实证研究，[4]其提出的合作式学习、思维导图、差异教学、正面教育等策略对提高学生课堂参与度的实践意义获得了学界的广泛认可。其二是化学学科能力的解读及测评开发，如杨玉琴基于Rasch模型[5]以及王磊基于二阶要素模型[6]所开发的化学学科能力测验工具。而随着课程改革进一步深化，素养取向的教学相较知识取向的教学更加强调学生的主体性，更多基于逻辑思辨的理论文章开始出现。如科学论证、学习进阶和概念转变等促进学生化学学科核心素养发展思路下的新方向，在近来的高被引文献中频繁出现，表现出了较高的研究潜力。

②教师教学研究

表1中频次数据表明高被引文献中的教学研究更多地集中在教学设计、教学策略和教学模式上，而其中以教学策略最为突出。无论是教学设计、策略还是模式，都是基于对化学教学所具备的观念功能和操作功能的有机组合，即化学教学中所必需的课堂教学组织、实施、管理方法和模式。教学领域的高被引研究网络较发散，被引频次前1%的前沿课题包含微课、[7]项目式学习、[8]深度学习、[9]大概念教学[10]等，而徐妲等基于教学设计、教学评价和支撑系统开发的化学实验翻转课堂教学模式研究[11]为领域内近十年的最高被引，说明教学改革受到学生学习、教学模式、教学实践和教育理念等因素的多重影响，提示这一领域的热点可以中介不同方向的交叉研究。

③化学实验研究

化学实验是提升学生化学学科核心素养的关键路径，是素养为本理念教学情景的集中体现。实验创新研究是领域内长期保持较高被引的内容，包括对实验仪器、装置和药品以及对实验思路和手段的改进，趣味实验设计等，这类文献所具有的实践意义较能得到一线教师的认可。实验教学改革的研究路径愈发清晰，如吴晗清基于11省市不同学校高中化学教师开展的实证研究，对教师的实验价值认识、探究性实验的开展等问题给出了广泛的改革建议，[12]类似的早期研究更多地着眼于实验教学实践从设计到实施的各个环节本身。在2017版课程标准发布后，化学实验的开展对学生化学学科核心素养发展的促进和通过化学实验活动来进行化学学科核心素养的显性化评价[13]等诸多研究强调了化学实验在学生科学本质观、科学实践观和科学价值观形成过程中的重要作用。

④化学教育其他领域研究

化学教育其他领域的研究包括对课程标准、课程改革、教材编写及试题命制和评价等研究。较早期的研究多聚焦于《义务教育化学课程标准（2011年版）》以及《普通高中化学课程标准（实验）》，包括由此衍生出的课本、试题与考试标准的一致性分析。《普通高中化学课程标准（2017年版）》发布后，对课程标准及化学学科核心素养的解读研究经历了从“三维目标”到“核心素养”的转变，基于化学学科核心素养的教学设计、教学实践和对化学学科核心素养的评价研究占据主流并持续至今。

（3）关键词突现分析及热点演进

研究热点的出现一般会引起其领域内核心关键词使用频率陡增，突现强度量化地描述了关键词在突现时段内的活跃程度，通过Citespace绘制部分重点关键词突现图谱如表2。定义某关键词出现频次和高被引文献数目的比为当年该关键词出现率，结合突现图谱和出现率归纳得到持续型、周期型和潜伏型研究热点。

①持续型研究热点

在表2的突现图谱中，持续型研究热点于近几年内表现为突现活跃状态，如核心素养、深度学习等，持续型热点的形成常伴随出现率的攀升，如图3所示。在知识网络图中核心素养与教学实践、信息技术和培养策略等较晚出现的节点联系密切，形成的知识网络凝聚力较强，说明其对后续研究提供了较高的解释度。基于新课程改革背景下诞生的概念赋予了之前的研究热点新的内涵，如化学学科核心素养语境下的翻转课堂、学习进阶、项目式学习的新路径研究等。但是有研究进行了相关文献分析后指出化学学科核心素养研究的主要向度为内涵阐释与要素解读，理论层面的探讨仍需进一步深入，[14]同时化学学科核心素养在操作层面的实现和评价需要更多的实证研究。

②周期型研究热点

周期型热点的活跃情况随时间存在规律的波动，在表2中表现为过往的突现，如图4中“化学教材”的研究，自2014年教育部开展对课程标准的修订工作之后，从素养角度诠释教材编写理念迅速成为新的研究中心，高被引的代表性成果开始形成。2019年，根据新的课程标准所编写的教材正式发行，对新教材的解读、对比和使用的研究体系已初具规模，“一标多本”的政策下，化学学科核心素养如何指导新教材的编写和修订，不同版本教材在落实化学学科核心素养的手段上有何区别等问题产生了广泛的讨论，其中涌现了较多高被引文献。

③潜伏型研究热点

潜伏型研究热点在初期已经具有了较为显著的突现率，如图5中的“模型认知”和“证据推理”，有研究者指出针对化学学科核心素养要素剖析的文献更多地在“模型认知和证据推理”角度上展开分析，[10]最高被引文献同样出现在该区域。随着研究者对化学学科核心素养的认识逐渐深化，关于化学学科核心素养的研究逐渐从对其要素的解读转向微观研究，如对其发展水平的监测和学习活动过程模型的研究等，针对化学学科核心素养各个要素的深入研究突现率和出现频次均高于同期出现的关键词，预示其可能在未来的中学化学教育的研究中引发更多讨论。

三、结论

从高被引文献发表情况分析，2011-2020年期间中学化学教育研究领域发展健康，高被引研究呈现逐年上升态势，并在理论和实践层面为中学化学教育领域的发展指明了方向，但实证研究在高被引文献中的比例偏低。因此，开展更加广泛的实证研究对于一线教育者有针对性地优化教学实践有重要的指导作用。

从热点知识图谱和关键词共现情况分析，不同研究热点正在进一步融合均衡，发展学生化学学科核心素养的研究思维作为新的内核全面融入了中学化学教育研究的各个领域，能够对教学现象进行基于化学学科核心素养视角的解读和评价成为了研究者的必需素质，这就要求研究者能够在化学学科核心素养理念的指导下，对教学、教材、评价和教师发展等课程改革的核心要素进行更深入的探索。

从突现情况及热点演进图谱分析，可以发现不同活跃形式的热点，持续型热点提示研究者需要以素养导向的思维模式对目前的教学设计、教学模式、教学策略进行重新思考和规划。周期型研究热点受到政策的导向较强，新的政策出现往往带动一批周期型研究热点的复苏。潜伏型热点则需要研究者以更加具体的视角对课程标准、核心素养展开论证和剖析。总体来说，目前活跃的研究大多围绕化学学科核心素养来开展，化学学科核心素养背后蕴含的巨大价值仍需要研究者不懈地挖掘和讨论。

参考文献

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