生物學教育研究10年：基于CiteSpace的知識圖譜分析

司風玲 朱萬莉

生物學教育作為科學教育的重要組成部分，其教育研究的發(fā)展水平影響著課程標準的制定、教學的實施以及學生科學素養(yǎng)的發(fā)展。2018年2月，教育部正式印發(fā)新版高中生物學課程標準，這標志著我國生物學教育的課程改革進入了核心素養(yǎng)時代。在新版課程標準頒布的前10年中，我國生物學教育研究發(fā)生了怎樣的變化，其研究內(nèi)容與主題呈現(xiàn)出了哪些熱點內(nèi)容，且經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展過程？諸如以上問題的解答，需要對這10年間生物學教育研究的成果進行梳理分析。與此同時，知識圖譜以可視化的圖譜展示學科的發(fā)展狀況、研究熱點和前沿領域等。CiteSpace軟件一方面可以用于了解研究領域前沿及重要的文獻、作者及機構(gòu)等，另一方面還能通過樹形圖及連線粗細表示的知識之間的共引聚類、關鍵節(jié)點和研究熱點，從而追蹤研究領域的相關熱點和發(fā)展趨勢。因而，研究者應用CiteSpace軟件對2008—2017年間生物教育研究的成果進行了知識圖譜分析。

一、研究設計

本研究選擇了2008—2017年間生物教育研究發(fā)表的相關論文進行知識圖譜分析。文獻來源于中國知網(wǎng)（CNKI）的生物學教育四大期刊，即《生物學通報》《中學生物教學》《生物學教學》《中學生物學》，共得到

1 3240篇文獻。為了確保數(shù)據(jù)的準確性，研究者根據(jù)檢出論文的題目與內(nèi)容，篩選保留其中與生物教育研究相關的文獻，刪除無關文獻，得到有效文獻1 0194篇。然后將樣本文獻以Refworks文獻題錄格式下載保存，保存為txt文本格式。之后導入CiteSpace進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)再次導入CiteSpace進行可視化分析。

具體分析內(nèi)容如下：1.采用CiteSpace軟件對10年來研究人員的地域、機構(gòu)等基本情況進行了分析。2.為了探尋生物學教育研究的交流合作情況，將節(jié)點選擇為機構(gòu)，切片長度（Slice Length）設置為1，選擇標準設置為Top20，從而提取了排名前20位的數(shù)據(jù)來生成機構(gòu)合作圖譜。3.繪制關鍵詞共現(xiàn)圖譜與突變圖譜，用來展示明確一段時間內(nèi)的生物學教育研究熱點。將數(shù)據(jù)樣本導入CiteSpace軟件，將節(jié)點設置為關鍵詞，數(shù)據(jù)閾值設置為Top20，并以Cosine算法執(zhí)行運算，范圍Scope設定為Within Slices進行分析。對數(shù)據(jù)結(jié)果整理后，將前15個高頻詞整理以及出現(xiàn)的突變詞整理成表格，以便清晰地觀察結(jié)果。

二、研究結(jié)果與分析

（一）分布格局：以中學研究為主，且江蘇體現(xiàn)絕對優(yōu)勢

根據(jù)知識圖譜分析統(tǒng)計得出研究生物教學的機構(gòu)大致可分為五類，即中學65%、師范類大學25%、地方教育科學研究院（或研究所）6%、教育或科技類出版社3%、其他1%。從這樣占比的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)上不難發(fā)現(xiàn)，一線教師仍然是過去10年里面生物學教育研究的主力軍。這與其數(shù)量眾多，且時常面臨著生物學教育實踐的相關問題，更能夠基于此進行相關的思考密不可分。而在師范類大學的生命科學學院或教師教育學院中，雖然此類機構(gòu)的發(fā)文量少于初高中，但在生物學教育論文前10的單位中、高等師范院校卻占據(jù)絕大多數(shù)。該現(xiàn)象的產(chǎn)生一方面受四大期刊主辦單位為高師院校的影響，另一方面也恰恰說明了高師院校的專家教授引領著生物學教育的研究方向與變革。因為我國有著世界上較為完備的教研系統(tǒng)，所以地方教育科學研究院也占據(jù)了一定的比例。而類似于人民教育出版社等出版單位則一直進行著教科書研究與教材解讀工作。

從研究成果分布的地域上來看，江蘇作為我國基礎教育的強省，以417篇論文的總量體現(xiàn)出了絕對優(yōu)勢，甚至比第二名北京（144）與第三名廣東（126）的總和還要多。該現(xiàn)象的發(fā)生不僅與江蘇省擁有全國首屈一指的生物學名師隊伍有關，還與江蘇省強有力的教研保障制度密切相關。而接下來上海（103）、浙江（68）等沿海發(fā)達省市更憑借著教育經(jīng)費的投入、高考評價的導向塑造了良好的生物學教育研究優(yōu)勢。此外，四川省和河南省雖然不是沿海省市，但是都是人口大省，其對生物教學的研究也頗為重視。綜上所述，我國生物學教育研究的分布并不均衡，呈現(xiàn)了以中學研究為主，且江蘇省體現(xiàn)了絕對優(yōu)勢的格局。

（二）合作交流：以各單位自主研究為主，缺乏跨機構(gòu)研究

再從成果產(chǎn)出的合作交流來看，圖1為各機構(gòu)合作生物學教育研究的圖譜。其中的節(jié)點代表機構(gòu)名稱，節(jié)點大小代表發(fā)文量，標簽字體大小代表中心性。圖中共有節(jié)點196個，連線16條，網(wǎng)絡的整體密度僅為0.000 8。進而可言，生物教學研究領域機構(gòu)合作的整體密度比較低，機構(gòu)之間的合作交流比較少。其中，北京師范大學生命科學學院的合作交流最為活躍突出，其與多所高校和中學開展合作（如陜西師范大學生命科學學院、首都師范大學生命科學學院、北京市十一學校、北京市第八中學以及北京市東城區(qū)教師研修中心）。這實則與北師大劉恩山教授為我國生物學教育培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的生物教學論博士與名師等密切相關。此外，福建師范大學生命科學學院與福建省普通教育教學研究室有過合作研究。綜上所述，2008—2017年10年間生物學教育研究呈現(xiàn)出了以各單位自主研究為主，缺乏跨機構(gòu)研究的特征。

（三）內(nèi)容主題：以教學設計為主，且圍繞課改不斷深化

由于中學一線教師是生物學教育研究的主力，不難發(fā)現(xiàn)10年間研究內(nèi)容以教學設計為主。教師雖然不具備系統(tǒng)、完整的教育學理論知識，但更加注重對教學經(jīng)驗的探討，更加注重如何上好一堂生物課。正因如此，教學設計依舊是這10年間頻次最高的關鍵詞，具體高頻詞如下表1所示。其次，高中生物的出現(xiàn)頻次要大于初中生物，這應當與高考生物學的地位要高于中考的地位相關。與此同時，實驗教學作為高頻詞的發(fā)生僅略低于課堂教學，這恰恰凸顯了生物學是一門以實驗為基礎的科學課程。此點也印證了眾多學者呼吁在生物學課程的教學中，注重對理科屬性與科學本質(zhì)的回歸。此外，“概念教學”作為生物學教學的基本路徑，“科學探究”“理性思維”作為學科核心素養(yǎng)的重要組成部分，其也成了生物學教育研究的熱點話題。

從生物學教育研究主題突變詞中可以看出生物教育研究圍繞課改不斷深化。圖2中Strength表示突變強度，數(shù)值越高表示短時間內(nèi)該關鍵詞出現(xiàn)的頻次越多，且Begin代表該關鍵詞成為熱點前沿的時間，End表示該關鍵詞成為熱點前沿結(jié)束的時間。詳細說來，在2008—2017年生物學教育研究的早期，實驗教學是研究的熱點。而隨著時間推移，科學探究、概念教學的研究逐漸興起。這與2012年教育部頒布的《義務教育生物學課程標準（2011年版）》中強調(diào)了50個重要概念，凸顯科學探究能力等密切相關。相信隨著科學教育大概念的提出，其突變熱點將有增無減，處于持續(xù)狀態(tài)。由于教育部當時即將發(fā)布《普通高中生物學課程標準（2017年版）》，且征求意見稿中已經(jīng)在2017年前透露要以學科核心素養(yǎng)作為生物學課程的宗旨，以核心概念（或稱大概念）為課程組織的形式。因而，在這10年的后期，高中生物學教學與核心概念成為研究的重要主題。

三、研究建議

（一）注重生物學教育的理論研究

以教師為主體的研究現(xiàn)狀一方面增加了生物學教育研究落地實踐的可能，但另一方面卻忽略了生物學教育理論的研究完善。教師考慮更多的是“怎么教”，而非“教什么”。某種程度上來看，“教什么”的問題是生物學課程內(nèi)容的知識篩選過程，其往往比“怎么教”更為重要。生物學什么知識最具價值，誰的知識最具價值，這些問題更能夠幫助各類生物學教育的研究者思考生物學科的邏輯思維、思想體系與學科本質(zhì)。然而，上文研究發(fā)現(xiàn)關于生物學教育理論的研究少之又少?？梢?，未來的生物學教育應當注重理論研究。一方面要注重國際科學教育理念、課程改革與教學創(chuàng)新的相關動態(tài)，進行理論譯介與國內(nèi)實踐;另一方面要加強從教育學、心理學角度等完成對生物學教育本質(zhì)的思考，去深化學科的育人價值。此外，理論的研究也來源于實踐經(jīng)驗的抽離與思辨，可見還應當加強對教學案例中典型經(jīng)驗的理論提煉。

（二）加強地域交流與機構(gòu)合作

從上文的研究可以發(fā)現(xiàn)，當下生物學教育研究的交流互動并不頻繁。學術領域的進步在于學者的思維碰撞、合作交流，乃至觀點爭鳴。如果某學科領域寂靜無聲、一團和氣、各自為戰(zhàn)，必然不利于不同背景的學者對領域內(nèi)重要問題進行深入、持續(xù)的探討。久而久之，生物學教育研究的理論與實踐也將難以彌合，因而未來生物學教育研究應當加強地域交流與機構(gòu)合作。地域交流可以是不同地區(qū)生物學教師的相互取經(jīng)，也可以是相關研究成果的實踐再探討。而機構(gòu)合作的加強應該一方面注重高師院校、出版社對課程體系的完善、對教材編寫思想的解讀、對一線教學的引領;另一方面教師可以通過學習共同體的形式，與高校等機構(gòu)的生物教育研究者形成聯(lián)動的研究機制，促進理論與實踐的雙向反饋。此外，還應當注重教研部門的中介作用，可以讓教研員作為中介橋梁溝通雙方的生物學教育研究。

（三）深化生物學教師教育研究

早在20世紀末，素質(zhì)教育呼喚高素質(zhì)生物學教師、加強教師教育研究的觀點就已經(jīng)被相關學者提出?？苫谘芯空邔ι飳W教育研究主體的分析，2008—2017年間關于生物學教師專業(yè)發(fā)展的研究幾乎無人問津。實則，任何一個學科教育的發(fā)展都依賴于專業(yè)師資。綜觀當下的實踐經(jīng)驗，名師成長共同體、名師工作室、正高級教師評選等各類活動均為當下生物學教育的研究塑造了專業(yè)性的師資隊伍。然而，其中的經(jīng)驗梳理、理論探討相比于教學設計與課程內(nèi)容的研究卻寥寥無幾。因此，我們要深化生物學教師教育研究，一方面注重職前生物學科（師范）專業(yè)本科生、生物學教學論碩博士的培養(yǎng)，從完善課程體系、強化教學實操、嘗試教育科研等多方面入手;另一方面需要對職后教師專業(yè)成長的經(jīng)驗進行審視與研究，總結(jié)制度保障、活動機制等方面，為生物學名師的成長奠基。

[本文系重慶市教育科學“十三五”規(guī)劃2018年度課題“高中生物教學中生命觀念核心素養(yǎng)的培育路徑探析”（項目編號：2018-03-502）階段性研究成果]