近年来我国生物学科核心素养研究综述——基于CiteSpace的可视化分析

赵 鹏

(上海师范大学生命科学学院，上海，200030)

2014年，我国正式提出核心素养的概念；《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称2017年版课标)和《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称2020年修订版课标)均以核心素养为宗旨，提出从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任方面发展学生的生物学科核心素养。清晰准确地把握各阶段生物学科核心素养的研究成果和趋势，对深化生物学课程教学改革、培养学生的生物学科核心素养具有重要意义。为了解生物学科核心素养研究的基本现状，总结归纳研究热点，提出未来研究的方向，本研究运用CiteSpace 5.8.R2从年发文量、发文作者、发文机构和关键词角度，对2015—2021年有关论文进行可视化分析。

一、数据来源及研究方法

(一)数据来源

在中国知网数据库中，本研究采用高级检索，将检索主题设置为“生物”并包含“核心素养”，检索时间设定为2015—2021年，文献来源类别为全部期刊，精确检索后共检索到603篇中文文献。检索发现，最早研究生物学科核心素养的是蒋桂林和李小朋，分别于2015年在《中学生物学》及《中学生物教学》上阐述生物学科核心价值内涵和培养路径。[1-2]剔除课堂实录、会议通知等关联性不强的文献后，最终得到有效文献581篇。

(二)研究方法

CiteSpace在文献计量可视化分析领域一直深受学界认可，能够清晰反映某一研究领域的研究现状、未来趋势等信息，且其可视化效果具有结构清晰、图谱丰富、分析精准等优势，可为纵向研究提供基础。本研究借助CiteSpace 5.8.R2对581篇文献进行可视化分析。

二、研究现状

(一)年发文量

年发文量分布图是指不同年份论文发表数量的分布情况，在一定程度上可以反映某一研究领域的发展历程。图1为2015—2021年生物学科核心素养研究年发文量分布图，从中可以看出，生物学科核心素养的研究历程先后经历了稳步增长、跃升发展、积淀沉寂三个阶段。

图1 年发文量分布

第一阶段：2015—2018年。此阶段我国生物学科核心素养的研究处于萌芽酝酿期，最早文献研究发表于2015年，在随后的3年内年发文量呈稳步增长的态势，由2015年的2篇增长至2018年的74篇。教育部于2014年明确提出核心素养的概念，并表示将组织专家对各学段学生应着重发展的核心素养体系进行研究，由此拉开了核心素养研究的序幕。2014年12月，教育部在全国范围内启动了基于核心素养修订高中各学科课程标准的工作，此时仍处于研究的起步阶段，因而2015年虽然有零星文献发表，但数量较少(2篇)。2016年，《中国学生发展核心素养》重磅发布，明确了核心素养的核心、内涵和体现，林德崇教授提出了核心素养的总体框架，为核心素养在我国的实践奠定了理论基础。[3-4]2017年版课标的颁布标志着我国中学生物学教育进入以核心素养为导向的教学改革新阶段，相关研究如雨后春笋般涌现，至2018年，年发文量已达到74篇。出现上述现象的原因与同步进行的课程改革和相关教育政策的颁布密切相关。

第二阶段：2018—2020年。该阶段是我国生物学科核心素养研究的蓬勃发展阶段，从2018年的74篇跃升至2019年的158篇和2020年的159篇。出现该迅猛发展态势的主要原因可能包括两方面。一是2017年版课标发布后，多个出版社和省市开启了基于课程标准的教材修订工作，如由人民教育出版社编写的高中生物学新教材于2019年正式投入使用，上海市教委组织主持编写了沪科版生物教材等，引发了包括教材比较分析在内的系列研究浪潮。[5]二是新时代对教育教学提出新要求，为了贯彻相关精神，教育部组织专家对2017年颁布的课程标准进行了修订，并于2020年修订普通高中课程标准，再次引发了学界对生物学科核心素养的高度关注。[6-7]在这些因素的助推下，2019年和2020年该领域的年发文量达到顶峰。

第三阶段：2021年至今。此阶段为我国生物学科核心素养研究进入积淀沉寂阶段，较之2020年，2021年发文量下降至126篇。虽然数量仍然可观，但随着生物学科核心素养内涵、价值的日益明晰，该领域的研究逐渐向纵深发展，如探讨如何实现课堂教学、考试评价、校本课程开发等与发展学生核心素养的有机融入、高效渗透。而此类研究需要精心设计、不断修缮，对时间和投入的努力提出了一定要求，使年发文量出现“少而精”的状况。[8-10]

(二)发文机构

发文机构是指学术论文发表作者(团体)所在的机构。通过对发文机构分析，可以重点把握该领域研究所涉机构及相互交流合作情况现状，对系统性地了解某一研究领域的研究现状具有重要意义。将统计类型设定为机构，时区切片跨度设为2015—2021，每一单位时间设置为1年，链接剔除选“pathfinder”，运算后生成发文机构共现图谱(图2)。图中共有152个节点、0个连接，网络密度为0，网络模块度值Q=0.5237>0.3，S=0.8825>0.5。由此可知，对生物学科核心素养开展研究的机构和单位呈各自为政的状态，缺乏交流与合作，联系不够密切，合作网络的覆盖率较低。

图2 发文机构共现图谱

根据生成的数据绘制发文量排名前8的机构(表1)。从发文数量来看，人民教育出版社以13篇遥遥领先于其他机构单位，延边第二中学以5篇的发文量居于第二，广西师范大学生命科学学院、北京教育科学研究院、福建师范大学生命科学学院、南通大学生命科学学院、临沂大学生命科学学院和泉州第十七中学均以发文量3篇紧随其后。由此可以看出，人民教育出版社对生物学科核心素养的研究更加深入全面，引领着我国生物学科核心素养的研究发展。从发文机构的层次来看，大多为高等院校的生命科学学院，这表明高校很好地承担了对教育教学开展研究的任务。同时，延边第二中学和泉州第十七中学作为中等学校，在发文量方面仍居于前列，表明这两所学校始终走在教育教学改革探索的一线。

表1 发文量排名前8的机构

(三)发文作者

对发文作者展开分析后得到如图3所示的发文作者图谱。图谱中共出现164个节点、41个连接，网络密度为0.0031，网络模块度值Q=0.5273>0.3，S=0.8825>0.5。这说明，当前我国对生物学科核心素养的研究呈现出整体分散、个别集中的特点。就整体而言，学者缺乏合作与交流，未形成稳定而持久的科研团队。但也存在联系较紧密的学者，如胡继飞和陈学梅着力于探讨中学生物教育课程群的建构，陈学梅和胡位荣对生物学实验教学及STEM课程开发做出了重要贡献，王海和荆永涛则对中学生物学实验提出了优化建议。

图3 发文作者图谱

三、研究热点及发展趋势

(一)研究热点

关键词是一篇学术论文核心要义的集中体现，关注学术论文的关键词，有利于精准把握该学科领域的研究热点。图4为我国生物学科核心素养研究的关键词共现图谱，图中共有节点289个，629条连线，网络密度为0.0151，网络模块度值Q=0.5273>0.3，S=0.8825>0.5。这表明我国生物学科核心素养的研究表现出研究范围宽泛、研究主题丰富、各研究内容间关联性强的特点。

图4 关键词共现图谱

对关键词进行进一步分析，在剔除“核心素养”“生物”“生物学”等与检索词相同或相近的关键词后，绘制得到如表2所示的位于前15的关键词词频及中心性一览表。由表2可知，学界极为关注生物学科核心素养在教育教学领域的实施与开展，其中对高中生物学教学研究最为集中(103次)；初中生是建立科学的世界观、价值观，培养关键能力和必备品格的关键期，因而初中生物教育紧随其后，居于第二(42次)；其他出现频率较高的关键词也与生物学教学紧密相关。进一步观察可发现，关键词词频与中心性整体上呈正相关，通常而言，中心性大于0.1，则被认为具有较高影响度，在该研究领域中起中介作用，贯通先前和后续的研究。

表2 位于前15的关键词词频及中心性一览表

为了进一步探究有关生物学科核心素养研究的热点内容，本研究通过LLR算法进行聚类分析，得到关键词聚类知识图谱。其中，网络模块度值Q=0.5273>0.3，S=0.8825>0.5。这表明581篇文献的关键词聚类效果良好，具有可信度。

在得到的关键词聚类知识图谱中，共有13个聚类标签，具体如下：#0核心素养、#1科学思维、#2初中生物、#3高中生物、#4生物教学、#5生物学科、#6教学设计、#7生物学、#8深度学习、#9磷酸基团、#10校本化、#11健康教育、#12种群密度。虽然聚类分析能反映出研究热点情况，但仍需要结合文献具体内容具体分析。在关键词聚类分析的基础上，结合具体文献，本研究归纳概括出当前生物学科核心素养领域研究的内容主要包括以下三个方面。

一是基于核心素养开展生物学教学设计。#1科学思维、#2初中生物、#3高中生物、#6教学设计、#9磷酸基团和#12种群密度，都体现出将生物学科核心素养融入初高中生物学教学。核心素养作为适应未来发展的必备品格和关键能力，需要与课堂教学有机融合，对学生进行潜移默化的熏陶。王江丽在“细胞器——系统内的分工合作”的教学中，通过教师引导、合作交流、模型建构、展示成果、联系生活等环节，将生命观念、科学思维与社会责任等核心素养要素的培养紧密渗透于教学中。[11]刘慧琪等人为“探究环境污染对生物的影响”制订教学设计时，兼顾课上与课下，创造性地将理论教学、实验教学和成立兴趣小组等统合在教学设计中，有助于高效培养学生的核心素养。[12]

二是基于生物学科核心素养开发校本课程。#10校本化、#11健康教育等则反映出基于核心素养的生物学校本课程开发，是当前众多教育工作者关注的焦点。在用好统编教材的基础上，要突出地域特色，核心素养的培养不应局限于教材规定的内容和范围。因此，因地制宜地开发具有地方特色且有利于培养学生核心素养的校本课程是必要和有价值的。李欢欢等人提出基于核心素养的校本课程开发应按照分析实施情境、明确课程目标、撰写课程方案、实施校本课程和评价校本课程五个环节进行。[13]周红则以校本选修课程“生命科学漫谈”为例，阐释了以生物科学史的形式培养学生的核心素养的思考。[14]杨菲菲以“转基因生物的安全”为主题开发校本课程，巧妙结合学科前沿和教材知识，让学生在思辨中实现社会责任的发展。[15]

三是探究旨在促进学生深度学习的教学策略和教学方法的研究。#8深度学习反映出当前生物学教学不仅关注教师的教，也强调学生在学习中的主体地位和参与性。曹秋菊在教授“基因突变和基因重组”时，采用问题串导学模式授课，以促进学生的深度学习。[16]张祥在对“遗传信息及其传递和表达的规律”进行单元教学设计时，从学习主题、单元学习目标、单元学习活动和单元学习评价四个方面进行精心设计，引导学生沉浸式参与，以期促进学生深度学习。[17]

(二)研究趋势

依托TimezoneView功能，绘制得到如图5所示的生物学科核心素养关键时区图谱。该图直观呈现了随时间演变，研究热点的演化进程，有利于明晰生物学科核心素养研究发展的整个脉络。由图5可知，继教育部2014年明确提出核心素养这一概念后，核心素养一词成为2015年研究的热点，随着对概念界定的日益清晰和相关文件的陆续发布，学者对核心素养的研究愈加深入，2015年便开始了以开发培养学生核心素养的校本课程的研究浪潮，并渗透到日常的教育教学领域。2017年版课标生命观念、科学思维、科学探究和社会责任进行了明确界定，于是，2017年开始一直到2018年，研究热点转向了如何培养学生的生物学科核心素养。至2019年，学者不再拘泥于形式上落实核心素养，深度学习、高效课堂、模型构建等切实提高课堂效率的举措，促进学生全面发展的系列领域成为学界的焦点。通过对关键词时区图谱的分析不难得出，生物学科核心素养的研究在不断由浅入深、由理解概念到实施落实、由关注形式到注重效率。

图5 关键词时区图谱

运用Buretness功能对关键词进行突现分析，得到如图6所示的关键词突现图谱。关键词突现是指某一关键词在一段时间内使用频次骤然升高，表明在该段时间内受到学者的广泛关注，分析突现词可以掌握该研究领域的研究热点、前沿以及发展趋势。

图6 关键词突现图谱

由图6可知，我国生物学科核心素养研究的演变进程主要分为三个阶段。

一是以探讨生物学教学基本理念和价值为主的初步探索期(2015—2017年)。在这一阶段，生物学科、高考改革及教育价值成为生物教学领域的热门词语，而2017年版课标尚未公布，因而更多是对生物教学理念和价值的初步探讨，以及希望通过高考改革促进生物教学改革。由于缺乏对生物学科核心素养的统一界定，此时生物学教学的研究还未形成体系。

二是基于核心素养对生物学教学、考试评价体系改革进行探讨的纵深发展期(2018—2019年)。在该阶段，有关概念教学、模型构建、科学史教学等新式教学方法的研究层出不穷，既有的考试评价体系和课程标准也不断突“新”，学者及教育工作者以核心素养为基点，不断开发新的模式和方法。

三是结合真实情境，旨在促进深度学习的创新发展期(2020—2021年)。继上一阶段，学界开始以真实情境、应用为出发点，以促进学生深度学习为目标开展教学研究，其中包括充分利用教学设计和课堂教学，让学生的主体地位得到充分彰显。

综上可知，我国生物学科核心素养研究领域已取得可观的成就，但未来仍需着重把握以下三个方面。

一是坚持高校理论引领，中学贯彻实践的联动合作模式。生物学科核心素养的研究主要是高校的生命科学学院，且缺乏足够的理论和实践沟通，整体过于分散。未来，高等院校与中等学校应开设多种合作交流平台，将理论研究与实践执行有机统一起来。

二是基于最新研究理论，转变研究范式。随着生物学科核心素养研究的不断深入，以及心理学在教育领域的不断渗透，教育工作者需要开发和探讨可促进学生深度学习的教学模式和方法，提高学生的课堂参与度，提升课堂教学效率。

三是充分运用现代化教学条件，顺应时代的发展。当今世界，科技不断革新，未来的研究应当汲取科技发展所带来的优势，进而用于教学实践，切实提高课堂效率。