近20年我国高中数学教科书研究主题及趋势探析——基于CiteSpace知识图谱的分析

●温建红 李金煊

教科书是学生在学校获取系统知识、进行学习的主要材料，是教师进行教学的主要依据。 数学教科书是编写者经过艰苦的劳动，把一个个精确的概念和深刻的定理、一连串抽象的数学证明、许许多多的经典名题经过教学法加工，使其成为学生获取数学知识的重要载体。[1]高中数学教科书是实现数学课程目标、培养学生数学学科核心素养的重要教学资源。在我国课程改革的推动下，高中数学教科书从各方面发生了很大的变化，对高中数学教科书的研究也成为数学教育界的研究热点。为了提高我国高中数学教科书的编写水平，使高中数学新课改更好地实施，有必要对已有高中数学教科书的研究进行回顾和梳理，对研究的主题和趋势进行分析，以便今后有更加深入的研究。

一、研究的数据与方法

(一)研究数据

本研究数据来源均选自中国知网(CNKI)全文数据库，为了确保检索到的数据的准确性和可靠性，数据检索时在中国知网中选择高级检索，主题填写为“数学教科书”并含“高中”或者“数学教材”并含“高中”，发表时间设定为2000～2020年，共检索到“核心期刊”和“CSSCI”185篇文献，剔除与本研究不相关的文献，得到有效文献164篇，用refwork格式导出并转码，得到适合CiteSpace分析的数据，最后导入CiteSpace绘制知识图谱。

(二)研究方法

CiteSpace软件是在科学计量学、数据可视化背景下逐渐发展起来的一款引文可视化分析软件。由于是通过可视化的手段来呈现科学知识的结构、规律和分布情况，因此将通过此类方法分析得到的可视化图形称为“科学知识图谱”。[2]本研究借助CiteSpace可视化软件，从发文量、论文作者、研究机构、关键词等进行可视化图谱分析，在此基础上总结高中数学教科书研究的主题与趋势。

二、研究结果

(一)年度发文量分析

近20年我国高中数学教科书研究可以分为三个阶段。一是早期阶段(2000～2004年)，这是我国课程改革初期，有关高中数学教科书的研究处于初步发展时期，发文量总体较少，呈不断上升趋势。二是发展时期(2005～2014年)，这一时期是我国高中数学教科书研究快速增长阶段，发文量明显增多，研究内容也开始变得丰富。三是波动时期(2015～2020年)，这一时期的发文量与前一个时期相比有所减少，并在增长与下降之间波动。随着《普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)》的颁布以及各个版本高中数学教科书的修订，相信关于高中数学教科书的研究又会出现新的增长。

(二)研究作者分析

运行Citespace软件，把节点类型(Node types)设定为作者(Author)，时间跨度设定为2000～2020，时间切片设定为1年，得到节点数为188，连线数为132，密度为0.0075的高中数学教科书研究作者知识图谱(见图1)。从生成的图谱可以发现，关于高中数学教科书研究已经形成了几个作者子网络结构，较为突出的有章建跃、孔凡哲、胡典顺、汪晓勤、朱维宗等研究团队。从图谱来看，除了同一研究团队作者之间有连线，不同研究团队节点之间的连线很少，说明无论是核心作者还是不同研究团队的成员，他们彼此开展合作研究较少。除了一些研究团队，还有一些学者是独立开展研究，如王奋平、郭玉峰、张劲松等。

图1 研究作者共现图谱

(三)研究机构分析

运行Citespace，把节点类型(Node types)设定为机构(Institution)，时间跨度设定为2000～2020，时间切片设定为1年，得到节点数为143，连线数为76，密度为0.0075的高中数学教科书研究机构知识图谱(见图2)。从生成的图谱可以发现，高中数学教科书研究机构主要集中在高校，其中主要机构有华中师范大学、华东师范大学、东北师范大学等，这表明师范院校是高中数学教科书研究领域的主力，此外，还有人民教育出版社等教科书的出版机构。除了少部分研究机构节点之间有连线、相互之间有一定合作，还有相当多的研究机构是独立研究，不同机构之间的合作研究较少，这说明不同研究机构之间合作研究较少。

图2 研究机构共现图谱

(四)研究主题与趋势

1.研究主题

研究主题反映了某一研究领域的研究重点及方向，对深入了解及分析这一领域的研究内容具有十分重要的意义。关键词是文章核心观点和主要内容的高度概括和精炼性表达，体现了论文的研究价值和方向，某一领域关键词出现频率较高就反映了这一领域的研究热点。运行Citespace，把节点类型(Node types)设定为关键词(keyword)，时间跨度设定为2000～2020，时间切片设定为1年，得到节点数为293，连线数为682，密度为0.0159的高中数学教科书研究关键词聚类网络图谱(见图3)。

图3 研究关键词聚类网络图谱

通过对关键词分析和进一步研读相关文献，发现高中数学教科书的研究呈现出两大主题：一是对高中数学教科书编写中有关问题的研究；二是不同版本教科书的比较研究。

在高中数学教科书研究中，有很多研究是针对教科书编写中有关问题展开研究，这些研究主要有以下几个方面：一是对某一数学内容的处理或变迁进行研究。如有研究者从知识内容选择、知识结构的组织编排和知识表征方式三个方面，对教科书的变化和利弊做了研究。[3]有研究者对数学史融入高中数学教科书的编写进行研究。[4]二是针对教科书中某一专题内容或栏目进行研究。如有研究者对高中数学教科书中插图的分类、功能和运用策略等展开研究[5]，也有研究者对教科书中的习题功能进行分析。[6]三是从不同视角对教科书的编排体系进行研究。如有研究者从数学学科核心素养落地的视角，对高中数学教科书中概率内容的编写做了研究[7]，有研究者从学生终身发展视角出发，对高中数学教科书编写要给学生学习提供足够的空间提出了建议。[8]这些研究对改进我国高中数学教科书的编写体例，从不同视角思考高中数学教科书内容的选取，从各方面提高我国高中数学教科书编写质量有一定的指导意义。

从关键词频次和中心性统计可以看到，“比较研究”较为靠前，对不同版本高中数学教科书进行比较研究是另外一个研究主题。这其中既有对同一出版社不同时期新旧版本教科书的比较研究，如有研究者对北师大版新旧高中数学教科书中习题综合难度做了比较研究[9]，也有对我国不同地区不同版本高中数学教科书的比较研究，如有学者以平面向量为例，对我国大陆北师大版和台湾地区翰林版高中数学教科书进行比较研究[10]，还有一些学者对我国和其他国家高中数学教科书做比较研究，如对我国人教版高中数学教科书与美国UCSMP教科书中向量章节习题进行比较研究。[11]通过对高中数学教科书不同版本的纵向比较，可以看到某一内容随着时代发展在教科书中的变化；通过对不同版本教科书的横向比较，可以看到不同国家或地区在教科书编写上存在的共性与差异。

2.研究趋势

图4 关键词突现图

突现词是某一时间段内被引频次较为突出的关键词，可以用来反映某一时间段内的研究趋势。运行CiteSpace，参数设置“Burstness”，可得到关键词突现图(见图4)。另外，关键词时序图可以用来反映某一研究主题随时间变化的主要研究内容，也能在一定程度上反映某一时间段内的研究趋势，运行CiteSpace，可以按时间片段生成关键词时序图谱(见图5)。

图5 关键词时序图谱

从图4可以看到，在2014～2017年间突现的关键词为“高中数学”。对照图5的关键词时序图谱，可以看到高中数学教科书研究从早期聚焦某一数学内容，到近年来的数学学科核心素养，说明随着高中数学课程改革的不断深入，发展学生的数学核心素养已经成为高中数学课程的重要目标，在此背景下，高中数学教科书研究除了关注数学内容，还要思考如何编写教科书才能有助于学生数学核心素养的培养，这也会是未来较长一段时期高中数学教科书研究的趋势和热点。

三、讨论与建议

(一)加强高校教师与高中数学教师的合作研究

从前面的图谱分析发现，高中数学教科书的研究者主要是高校从事数学教师教育的教师，高中数学教师作为教科书的使用者，对教科书比较熟悉，但他们对于教科书的研究则非常少。在高中数学教科书研究中，也很少看到高校教师与高中数学教师合作开展研究。在高中数学教科书研究中，高校教师有较为扎实的理论，并掌握了各种教育科学研究方法，这使得他们的研究较为系统和规范。高中数学教师尽管在教科书使用的过程中有一些切身感受，但由于缺少有操作性的研究方法，致使对教科书的研究意识不强，研究兴趣不浓。高校教师与高中数学教师在高中数学教科书研究上各有优势，前者擅长理论，后者有丰富的实践经验，如果在研究过程中两方面能加强合作与交流，发挥各自的特长和优势，就会使高中数学教科书研究既有理论意义，又具实践价值。随着近年来国家对教师培训工作的重视，高校教师可以通过参与“国培计划”等机会，加强与高中数学教师的合作与交流，使我国高中数学教科书研究向更高水平发展。

(二)加强对高中数学教科书新增内容的研究

随着《普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)》的颁布，高中数学课程内容有了较大的变化。研究者除了关注数学必修课程教科书研究，还应重视对选修课程教科书的研究。在内容方面，除了重视对传统经典数学内容、如函数、立体几何、圆锥曲线等的研究，还应对一些新增内容加大研究。如必修课程中增加的预备知识、数学建模与数学探究活动等内容。预备知识是做好初中和高中数学教学衔接的重要内容，研究中教师可以广泛征求高中数学教师和学生的意见，使数学教科书中的预备知识能真正起到承前启后的作用。数学建模活动是对现实问题进行数学抽象，用数学语言表达问题、用数学方法构建模型解决问题的过程；数学探究活动是围绕某个具体数学问题，开展自主探究、合作研究并最终解决问题的过程。[12]这些内容综合性强，与“函数”“几何与代数”“概率与统计”主题有很大的不同，教科书编写的经验也比较缺乏，亟需更多研究在理论上给予指导。

(三)重视从学生的视角开展对高中数学教科书的研究

从已有高中数学教科书的研究来看，无论是对某一内容编写的研究，还是不同版本教科书的比较研究，基本都是从教师教的视角开展，从学生视角深入研究的较少。在数学学习中，学生是学习的主体，教师是主导，教科书的使用者不仅有教师，还有学生，教科书要为师生共同服务。因此，对高中数学教科书的研究，除了要从教师教的视角出发研究，还要从学生学的视角进行研究。在研究过程中，除了考虑数学学科特点，还要通过调研了解高中学生对数学教科书的需求，让教科书真正成为学生学习的重要资源。另外，从学生的视角出发研究教科书，除了聚焦教科书中内容的选取和编排，还可以对教科书的编写体例和呈现方式进行研究。如能否在纸质教科书中插入二维码，链接一些微视频或文本资源，以方便学生自主学习，让教科书在改变学生学习方式和促进学生数学核心素养发展方面发挥更大的作用。