孫美勤　陳凱　林佳依

摘要： 借助CiteSpace從研究熱點和研究前沿兩個方面對英國《化學教育研究與實踐》期刊上刊載的2008～2018年的561篇文獻進行分析，繪制了關鍵詞聚類知識圖譜以及關鍵詞突現(xiàn)分析圖，直觀地展現(xiàn)了這一時間段內(nèi)國際化學教育的研究熱點與研究前沿。研究結果表明熱點主要集中于教師專業(yè)發(fā)展、教學范式、概念教學以及科學思維培養(yǎng)，評價在國際化學教育領域處于重要的研究地位，關注學生學習技能的培養(yǎng)將是未來研究的重點內(nèi)容。

關鍵詞： 國際化學教育; CiteSpace; 知識圖譜; 研究熱點; 化學教育研究與實踐

文章編號： 1005-6629（2020）03-0011-07

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1? 研究背景

化學教育是一個位于教育科學和化學之間的交叉領域，其研究涉及教育學、心理學、社會學等多個視角?，F(xiàn)如今，化學教育已發(fā)展成一個越來越受關注的獨立、成熟的學術研究領域[1]。

化學教育領域最有影響力的國際期刊是美國化學會出版的《化學教育》（Journal of Chemical Education，以下簡稱JCE）和英國皇家化學學會出版的《化學教育研究與實踐》（Chemistry Education Research and Practice，以下簡稱CERP）[2]。國內(nèi)學者對美國JCE期刊研究較多，如王敏、馬宏佳[3]，徐泓[4]研究了JCE上化學實驗活動專欄，王學坦[5]研究了JCE上與中學化學有關的生活化實驗。但是關注CERP期刊的文獻目前只有兩篇： 朱玉軍、王磊[6]對CERP上2010～2014年有關大學化學教育的20篇論文從研究范式、研究主題、理論基礎、研究方法、研究對象等方面做元分析，歸納出國外大學化學教育的研究特點，為我國高等教育領域的學科教育實證研究提供指引。袁寧[7]從發(fā)文數(shù)量、作者區(qū)域、作者單位、作者合作程度以及論文內(nèi)容五個角度對2009～2018年CERP期刊上中國作者發(fā)表的論文進行統(tǒng)計分析，展現(xiàn)我國化學教育的國際化程度及其特點。

相比較而言，JCE屬于SCI收錄期刊，論文多以學科研究為背景的教學應用;CERP是SSCI收錄期刊，教育研究特色更加濃郁，尤其注重基于證據(jù)的化學教育研究。CERP每一期刊發(fā)文章數(shù)量較少，單篇論文篇幅較長，能夠較為全面系統(tǒng)地展現(xiàn)研究細節(jié)。因此，本文借助CiteSpace軟件分析CERP文獻，從研究熱點和研究前沿兩個方面考察2008～2018年期間英國《化學教育研究與實踐》的研究近況，試圖揭示該期刊文獻的知識圖譜，以此彰顯國際化的化學教育研究特點，為我國的化學教育研究提供新思路、新視角與新方法。

2? 研究設計

本研究的框架如圖1所示，首先將WOS核心合集中2008～2018年Chemistry Education Research and Practice期刊上經(jīng)過篩選與去重得到的561篇文獻作為研究樣本，然后運行Citespace5.3R3進行國家分析、機構分析、文獻共被引分析、關鍵詞聚類分析以及關鍵詞

圖1? 研究實施框架

突現(xiàn)性分析，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)與圖譜，有針對性地選擇經(jīng)典文獻進行閱讀，對結果進行詳細的解讀與分析。

3? 結果與分析

3.1? 研究熱點分析

關鍵詞分析可以用來研究領域的發(fā)展動向和研究熱點，出現(xiàn)頻率較高或者中介中心度較高的關鍵詞代表研究者在一段時間內(nèi)共同關注的話題，即研究熱點[8]。運用CiteSpace軟件繪制關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡。采用普賴斯公式M=0.749（Nmax）1/2（M為高頻關鍵詞最低頻次，Nmax為研究主題關鍵詞頻次最高值）確定高頻關鍵詞的閾值。在本研究中，最高詞頻為科學（science），Nmax=164，則M≈10，將高頻關鍵詞最低頻次確定為10，凡詞頻大于等于10次的關鍵詞均確定為高頻關鍵詞，據(jù)此共獲得53個高頻關鍵詞，如表1所示。

頻次在40次及以上的關鍵詞共計16個。除去科學、化學以及科學教育這三個意義比較寬泛的關鍵詞，我們可以初步認為國際化學教育主要圍繞“化學三重表征”“概念教學”和“教師教育”幾個熱點展開。

僅靠高頻關鍵詞無法揭示各個研究熱點之間的聯(lián)系，因此在關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡基礎上采用對數(shù)似然率算法進行關鍵詞聚類分析，得到關鍵詞聚類知識圖譜如圖2所示。模塊值（Q）和平均輪廓值（S）是評判圖譜繪制效果的兩個重要指標，Q=0.476（>0.3），意味著劃分出來的社團結構是顯著的;S=0.5688（>0.5），意味著聚類是合理的。最大的聚類以#0標注，共有11個聚類，代表著11種國際化學教育研究主題，包括教師賦權增能（聚類#0 teacher empowerment）、物質(zhì)（聚類#1 matter）、教學預測（聚類#2 predictor）、教學實施（聚類#3 implementation）、電化學（聚類#4 electrochemistry）、教師教育（聚類#5 teacher education）、學習（聚類#6 learn）、思考（聚類#7 thinking）、高中化學教師（聚類#8 high school chemistry teachers）、兒童教育（聚類#9 childhood education）、自信（#10 confidence）。

圖2? 關鍵詞聚類知識圖譜

從圖2可以看出，2008～2018年國際化學教育研究文獻豐富，但研究主題相對比較分散。結合可視化分析結果、表1的高頻關鍵詞的統(tǒng)計以及對已有文獻的系統(tǒng)化閱讀與梳理，可以將國際化學教育研究熱點概括為以下4個方面。

3.1.1? 教師專業(yè)發(fā)展

教師專業(yè)發(fā)展包括聚類#0教師賦權增能、聚類#5教師教育、聚類#8高中化學教師和#10自信。教師的專業(yè)化發(fā)展日漸成為世界各國的關注熱點，芬蘭赫爾辛基大學的化學教師教育項目實施了一種新穎的專業(yè)發(fā)展課程模式，強調(diào)以證據(jù)為基礎的教師教育，目標是培養(yǎng)熟練掌握各自領域教學技能，了解自己作為教育者的責任以及始終保持其專業(yè)能力的教師。模式一共分為三個階段，分別是五年的職前教育、三年教師教育以及在職的終身化學教師教育[9]。邁阿密大學和大峽谷州立大學設計了針對高中化學教師專業(yè)發(fā)展的目標探究（TI）模型——以化學研究經(jīng)驗、探究材料改編和行動研究作為三項核心經(jīng)驗，試圖將專業(yè)發(fā)展的研究驅(qū)動特征納入到一個連貫、嚴謹、深入的項目中，并對該模型進行了為期2.5年的試點研究，研究結果表明TI模型提高了高中化學教師的探究教學質(zhì)量，促進了教師的專業(yè)化發(fā)展[10]。

然而在這個多元化的時代，教師的發(fā)展僅依靠外在力量是遠遠不夠的，促進教師自身主動的發(fā)展成為教師專業(yè)發(fā)展的新方向。教師賦權增能是通過賦予教師權力，讓教師在實踐中發(fā)現(xiàn)自己的潛力與局限性，更好地發(fā)展自己的專業(yè)能力，是教師專業(yè)快速發(fā)展的重要途徑。弗拉赫蒂（A. Flaherty）等開展了研究生教學助理項目，探索了增加研究生的心理授權感是否會影響他們對自我教學形象和教學行為的感知程度。研究結果表明，研究生所經(jīng)歷的心理授權水平為他們感知自我教學形象和行為帶來了相當大的積極貢獻[11]。教師對專業(yè)的認同以及對自己能力的肯定無疑能夠增強自主發(fā)展的動機，幫助教師培養(yǎng)自我效能也是促進教師專業(yè)發(fā)展的有效途徑之一。羅恩·布朗德（Ron Blonder）等開設了一門專業(yè)發(fā)展的課程，教授高中化學教師使用免費的Movie Maker視頻編輯軟件，增強教師現(xiàn)代技術的使用能力，幫助教師樹立應對信息化潮流帶來的教學形式改革的信心[12]。

3.1.2? 教學范式研究

教學范式包括聚類#2教學預測和聚類#3教學實施。教學范式是對教學這一復雜活動的概括性解釋，是某個時期或階段教學綜合特征的體現(xiàn)，它既包含了教學理論與研究方法，也包含了教學模式、學習策略以及教學評價方式等[13]。格雷戈里烏斯（R. Ma. Gregorius）研究了學生在傳統(tǒng)課堂和基于動畫的學科知識開發(fā)系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)課堂下表現(xiàn)的差異。結果表明，總體來看處于翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)境下學生表現(xiàn)得更加優(yōu)異，但是也有一部分學生并不適合翻轉(zhuǎn)課堂的教學方法，這值得研究者的深思，不應該對新的教學方法趨之若鶩，而要結合學生的具體情況優(yōu)化自己的教學方法。同時研究也發(fā)現(xiàn)如果長時間采用新的教學方法后又采用傳統(tǒng)的講授型教學方法則不利于學生的學習[14]。圖格斯·甘特（Tugˇe Günter）等研究了在基于問題學習的教學方法和講授式教學方法下，學生學習“電化學”知識的差異。采用測試與訪談的方法發(fā)現(xiàn)學生對基于問題學習的教學方法具有明顯的傾向性，學習效果更好[15]。此外情境教學、技術增強學習等教學模式也是國際化學教育研究的關注視角。

3.1.3? 概念教學研究

概念教學包括聚類#1物質(zhì)和聚類#4電化學。化學概念是化學現(xiàn)象和化學事實的概括化與抽象化的思維形式，建構主義理論認為教師只有了解各階段學生的概念結構，才能夠幫助學生形成合理的化學知識結構[16]。學生在學習新知識前頭腦中往往存在前概念，這些前概念可能是正確的，也可能是錯誤的。概念轉(zhuǎn)變文本是一種基于概念轉(zhuǎn)變途徑的教學材料，確定了特定主題常見的迷思概念，解釋了產(chǎn)生迷思概念的原因并提供了科學概念，能夠很好地消除學生的迷思概念。格魯特·森德（Gulten Sendur）等開發(fā)了9個概念轉(zhuǎn)變文本，采用實驗組與對照組進行對比研究，發(fā)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變文本能夠有效地幫助學生理解烯烴的概念[17]。羅恩·布朗德（Ron Blonder）等采用了一系列的教學方法，如基于游戲的教學、多媒體輔助教學、模型輔助學習、基于項目的學習、故事敘述法來幫助學生理解與納米技術有關的兩個概念，并通過訪談試圖找出更有利于教授納米技術這一主題的教學方法，研究結果表明絕大多數(shù)教學方法都有良好的教學效果，“納米效應模擬”和“立方體游戲”兩種教學方法在學生看來不具體，不利于納米概念的理解[18]。

3.1.4? 科學思維培養(yǎng)

科學思維包括聚類#6學習、聚類#7思考和聚類#9兒童教育?？茖W教育改革的一個主要目標是培養(yǎng)學生的批判性思維、提問能力、系統(tǒng)性思考、決策與問題解決能力[19]，試圖改變以往重視基礎知識和基本技能的傳授，著力于培養(yǎng)建立在證據(jù)與邏輯推理基礎上的科學理性思維。科學寫作啟發(fā)式教學是一種結合了寫作、探究、協(xié)作和反思的教學方法，斯蒂芬森（N. S. Stephenson）等利用加州批判性思維技能測試研究學習普通化學的大一新生在科學寫作啟發(fā)式教學與傳統(tǒng)教學兩種方法下批判性思維的差異，研究結果表明，科學寫作啟發(fā)式教學更有利于培養(yǎng)學生的批判性思維能力[20]?；趩栴}的學習方式在若干實踐中被證明有利于提高學生的高階認知、問題解決能力以及合作能力，帕查瑞·瓊坤（Patcharee Chonkaew）等利用思維能力測試、科學學習態(tài)度測試、課堂觀察和半結構化訪談工具研究了基于問題學習的STEM教育在培養(yǎng)學生分析思維能力上的成效，研究結果表明，該教學方法有利于培養(yǎng)學生的分析思維能力[21]。

3.2? 研究前沿分析

關鍵詞分析只能分析出一段時間內(nèi)主導的研究內(nèi)容，往往會忽視一些正在興起的研究領域。Citespace中提供的突現(xiàn)檢測算法，能夠完全識別出突然涌現(xiàn)的關鍵詞，挖掘更深層次的變化。突現(xiàn)性關鍵詞（Burst Detection）指短時間內(nèi)發(fā)生躍遷現(xiàn)象的關鍵詞，突現(xiàn)性的數(shù)值越高，說明該關鍵詞在該時間段內(nèi)出現(xiàn)的頻次變化率越高，反映了研究領域的轉(zhuǎn)變方向[22]。對關鍵詞做突現(xiàn)性檢測（結果如圖3所示），有18個關鍵詞有很強的突現(xiàn)性，在一定程度上代表了國際化學教育的研究前沿。

圖3? 關鍵詞突現(xiàn)分析

圖3中，黑色線段代表突現(xiàn)詞的突現(xiàn)年段，表示特定年份研究的增長點。評價（assessment）是18個關鍵詞中突現(xiàn)強度最高的，達到6.8722，在2008～2011年間使用頻次驟增。學習（learn）和技能（skill）兩個關鍵詞出現(xiàn)時間最晚，從2016年開始引起化學教育工作者的廣泛關注，反映了教學理念從關注教師的教向?qū)W生的學的轉(zhuǎn)變，是未來化學教育研究的重點。

3.2.1? 強度最強的突現(xiàn)詞： 評價

評價可分為診斷性評價、形成性評價以及總結性評價。傳統(tǒng)的教學過于注重學生學習結果，傾向于總結性評價，忽視了學生是發(fā)展中的個體。在為學生發(fā)展而教的教育理念下，診斷性評價和形成性評價越來越受到教育者的關注。診斷性評價也稱教學前評價，是教師在教育活動開始前或教育活動進行中，通過一定方式發(fā)現(xiàn)學生學習中存在的問題，分析問題產(chǎn)生的原因，從而改進并調(diào)整教學[23]。詹姆斯·尼亞奇瓦亞（James M. Nyachwaya）等利用開放式繪圖工具對110名大一新生進行有關物質(zhì)微粒性質(zhì)概念調(diào)查，發(fā)現(xiàn)幾乎所有學生都可以正確配平化學方程式，但是大多數(shù)學生在繪制概念圖時出現(xiàn)問題，尤其是離子方程式[24]。形成性評價又稱過程性評價，是在教學過程中即時、動態(tài)、多次對學生實施的評價，注重及時反饋，用以強化和改進學生的學習[25]。例如翻譯為課堂交流系統(tǒng)、個人響應系統(tǒng)的Clickers就是一種形成性評價工具，教師應用這種工具促進學生合作，學生可以通過Clickers技術提供即時反饋。教師根據(jù)學生反饋，選擇顯示學生反應的直方圖，及時給予學生評價。研究表明，要使Clickers輔助教學效果良好，教師的側(cè)重點不在于技術，而應該放在學生對技術的使用和接受上[26]。

3.2.2? 出現(xiàn)時間最晚的突現(xiàn)詞： 學習技能

近年來，“以學生為中心的學習”是教育教學改革的重要趨勢，強調(diào)學生在教學過程中的主體地位，以發(fā)展學生的可遷移技能為重要的導向，培養(yǎng)有效學習者?？蛇w移技能通常包括解決問題、批判性思維交流、團隊合作、時間管理、獨立學習、計算能力和信息技術等[27]。奧巴馬簽署的《每一個學生成功法案》（Every Student Succeeds Act）提出要面向每一個學生培養(yǎng)高階技能[28]，高階技能是一種知識基礎之上的、超越知識的能力，是實現(xiàn)學生自主發(fā)展的前提。伽尼（Ghani）以概念圖作為評估工具，借助實驗室學習活動對電解概念的理解進行教學干預，通過前測和后測這一定量的研究方法，結合出聲思維報告定性研究方法，發(fā)現(xiàn)該教學對學生理解電解概念有積極的影響，并能提高學生的高階思維技能[29]。學習方式與學生技能的培養(yǎng)有著密不可分的聯(lián)系，同伴學習可以用作增強團隊合作、培養(yǎng)批判性思維交流和改善學生學習態(tài)度的有用且易于實施的工具。同伴學習中存在話語論證，運用圖爾敏論證模式，研究者可以觀察到學生在協(xié)作學習模式下的論證結構模型。雷皮徹（Repice）通過分析學生如何進行對話以及在同伴主導的小組環(huán)境中共同解決問題的方式，發(fā)現(xiàn)學生在小組中使用調(diào)節(jié)性語言來促進討論，交換信息并管理自己和其他小組成員的學習;由同伴主導的小型學習小組的參與者彼此之間練習“對話科學”，以揭示對化學知識和詞匯的共同理解的發(fā)展;學生的交流方式可以揭示他們對復雜問題解決過程的關注，從而共同解決問題;學生很少進行更深層的意義討論，但在公開提問和概念性解釋時學生的參與性明顯提高[30]。

4? 結論與啟示

4.1? 主要結論

從高頻關鍵詞、關鍵詞聚類知識圖譜可以看出CERP研究熱點主要集中于教師專業(yè)發(fā)展、教學范式、概念教學以及對學生科學思維的培養(yǎng)。從關鍵詞的突現(xiàn)性檢測得到的18個突現(xiàn)關鍵詞來看，評價在國際化學教育領域處于重要的研究地位，而學生學習技能的培養(yǎng)作為最晚出現(xiàn)的突現(xiàn)關鍵詞將是未來研究者關注的重點。

4.2? 研究啟示

4.2.1? 對于國內(nèi)化學課程教學啟示

基于CERP的實證研究成果，國際化學教育很注重教師的專業(yè)發(fā)展，以學生的思維培養(yǎng)和可遷移技能的獲得作為重心，概念教學為著眼點，通過教學方法的改革與創(chuàng)新，融入多元化的評價方式，不斷促進學生在知識和能力層面上最大化發(fā)展。在教師教育上，除了長期的專業(yè)課程培訓以及不定期的研討會，還通過賦予教師權力，充分挖掘教師的潛力，增強自我效能感，促進教師自主性的專業(yè)發(fā)展。教師專業(yè)素養(yǎng)得到提升，才能推動整個教學質(zhì)量的提升。在教學觀念上，概念轉(zhuǎn)變始終是化學教學的著力點，發(fā)現(xiàn)和澄清迷思概念，跳出化學學科關注“大概念”和實施“跨學科觀念”教學，都有利于指導未來化學教學的重要方向。在教學方法上，要充分認識化學學科知識三重表征特色，教師基于問題開展教學，以訓練學科思維為目標，突出學生的主動學習，有助于學科核心素養(yǎng)構建。在教育評價上，改變傳統(tǒng)單一的總結性評價方式，關注學生發(fā)展的動態(tài)性，采用診斷性評價、形成性評價以及總結性評價相結合的多元化評價手段，進行科學合理的評價。

4.2.2? 對于國內(nèi)化學教育研究啟示

研究對象上，既要關注學生的學，也要關注教師自身的專業(yè)發(fā)展。教育大計，教師為本，促進教師的專業(yè)化發(fā)展，是實現(xiàn)學生能力培養(yǎng)的必要途徑。學生作為學習的主體，發(fā)現(xiàn)并掌握學生化學學習的認知過程，是優(yōu)化學生化學學習的重要手段。研究內(nèi)容上，重視對概念教學的研究，發(fā)現(xiàn)學生學習化學的迷思概念，幫助學生厘清概念，形成清晰的化學知識結構。教學不單單是知識的傳授，更要采取有效的教學手段幫助學生獲得可遷移技能。研究方法上，我國化學教育亟需大力推動實證研究，應用具有一定信效度的研究工具，用數(shù)據(jù)或者實驗事實說話，使研究結果更具有說服力，也更具備推廣價值。此外，學習CERP，注意定量與定性研究相結合，對研究問題進行多方面的解讀，形成更全面的理解。

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