新世紀(jì)以來我國(guó)中學(xué)物理教育研究的熱點(diǎn)分布與前沿演進(jìn)
——基于高被引文獻(xiàn)的知識(shí)圖譜分析

李雅蘭 張 靜* 姚建欣

(1. 長(zhǎng)江大學(xué)物理與光電工程學(xué)院物理教育研究所,湖北 荊州 434023; 2. 北京師范大學(xué)物理學(xué)系,北京 100875)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)教育課程改革的不斷深入,中學(xué)物理教育研究領(lǐng)域涌現(xiàn)出豐碩的研究成果.相關(guān)研究的聚焦于何處,研究的重點(diǎn)主題是否發(fā)生變化,在未來哪些主題具有進(jìn)一步研究的價(jià)值?這些問題被研究者和教師普遍關(guān)注.為得到這些問題的答案,本研究采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法,探討我國(guó)新世紀(jì)以來中學(xué)物理教育研究的熱點(diǎn)分布與前沿演進(jìn).

1 研究數(shù)據(jù)與工具

1.1 研究數(shù)據(jù)

本研究以2000—2019年中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)中的高被引期刊文獻(xiàn)為研究對(duì)象,采用普賴斯定律作為高被引文獻(xiàn)界定標(biāo)準(zhǔn),[1，2]其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中，nmax為被引頻次最高的論文的被引頻次，m為確定的高被引論文的最低被引頻次.為同時(shí)保證數(shù)據(jù)的查準(zhǔn)與查全，選用較為寬泛的檢索條件：“主題=物理”在社會(huì)科學(xué)Ⅱ輯下的“教育理論與教育管理”“中等教育”分類中進(jìn)行檢索，隨后人工閱讀標(biāo)題和摘要?jiǎng)h除無關(guān)文獻(xiàn).考慮到文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)間會(huì)影響其被引頻次，因此采用歷時(shí)法來確定高被引文獻(xiàn)，[3]確定3362篇高被引文獻(xiàn)為作者深入分析的對(duì)象.

1.2 研究方法

本研究使用的統(tǒng)計(jì)分析工具Citespace是一款由美國(guó)德雷塞爾大學(xué)計(jì)算機(jī)與情報(bào)學(xué)教授陳超美開發(fā)的，著眼于分析科學(xué)文獻(xiàn)中蘊(yùn)含的潛在知識(shí)的信息可視化軟件.利用Citespace軟件的共詞分析技術(shù)繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，閾值設(shè)定c、cc、ccv為(3，2，10)、(4，3，15)、(3，2，10)，相應(yīng)指標(biāo)低于閾值設(shè)置的關(guān)鍵詞則不出現(xiàn)在圖譜中，關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜(如圖1)中圓形節(jié)點(diǎn)越大，表示出現(xiàn)的頻次越高；中心性不小于0.1的詞為重要關(guān)鍵詞，導(dǎo)出出現(xiàn)頻次為前20的關(guān)鍵詞得表1(中心性小于0.1的已刪除).

表1 高頻關(guān)鍵詞表格

圖1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

為研究熱點(diǎn)所分布的領(lǐng)域在研究方法上的特點(diǎn)，分別統(tǒng)計(jì)了相應(yīng)領(lǐng)域在中文核心和CSSCI數(shù)據(jù)庫中，被引排名前100位的文獻(xiàn)所用研究方法的分布情況(如表2).對(duì)研究方法的分析采用內(nèi)容分析法，分析類目采用Halverson等(2014)提出的研究方法編碼體系，[4]并根據(jù)國(guó)內(nèi)研究情況，在非實(shí)證研究方法中添加“經(jīng)驗(yàn)”一類，[5]每篇文獻(xiàn)只標(biāo)注一種研究方法.信度方面，研究過程中本文的兩位作者分別獨(dú)立編碼，利用SPSS軟件計(jì)算兩研究者一致性系數(shù)為0.979(斯皮爾曼系數(shù))，表明統(tǒng)計(jì)結(jié)果具有良好的內(nèi)部一致性.

表2 各領(lǐng)域被引排名前100位文獻(xiàn)的研究方法統(tǒng)計(jì)

2 研究熱點(diǎn)分布及特點(diǎn)

通過文獻(xiàn)檢索結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，新世紀(jì)以來，研究熱點(diǎn)按總頻率高低依次分布在物理教學(xué)、課程改革和學(xué)生學(xué)習(xí)3個(gè)領(lǐng)域中.

2.1 物理教學(xué)

從高頻關(guān)鍵詞表格可以看出，物理教學(xué)相關(guān)研究熱度最高，其頻次高達(dá)643次(見表1).其中研究者對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)注最多，相關(guān)研究非常全面和深入，指導(dǎo)思想、目標(biāo)、內(nèi)容、手段、技術(shù)和評(píng)價(jià)等都得到重視.此外，物理概念、翻轉(zhuǎn)課堂、探究教學(xué)等也頗受關(guān)注.譬如，張玉峰和郭玉英提出圍繞學(xué)科核心概念構(gòu)建物理概念，并分別從意義、內(nèi)涵、外延、關(guān)聯(lián)4個(gè)方面探討了圍繞學(xué)科核心概念進(jìn)行物理概念建構(gòu)的主要內(nèi)容.[6]鄭淵方和廖伯琴等結(jié)合教學(xué)實(shí)踐與課程標(biāo)準(zhǔn)，以探究問題的來源進(jìn)行區(qū)分，得到兩種基本探究教學(xué)模式.[7]薛義榮將問題導(dǎo)學(xué)策略應(yīng)用到翻轉(zhuǎn)課堂中，構(gòu)建了適合中學(xué)物理的翻轉(zhuǎn)課堂“四化”教學(xué)模式.[8]在研究方法方面，物理教學(xué)研究非實(shí)證研究方法占比為78%，且經(jīng)驗(yàn)研究為48%，占比最高.

2.2 課程改革

基礎(chǔ)教育課程改革是我國(guó)教育事業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略決策，課程改革和課程標(biāo)準(zhǔn)受到研究者的重點(diǎn)關(guān)注.二次文獻(xiàn)查閱發(fā)現(xiàn)，中學(xué)物理教育課程改革相關(guān)研究可分為以下3方面： (1) 課程改革僅作為研究背景出現(xiàn)，如新課程背景下某課題的教學(xué)思考或高考題目賞析等.[9](2) 以課程標(biāo)準(zhǔn)為理論指導(dǎo)，進(jìn)行課程標(biāo)準(zhǔn)理念的解讀與推廣及相應(yīng)的教學(xué)、評(píng)價(jià)研究，如核心素養(yǎng)視角下，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)表現(xiàn)性評(píng)價(jià).[10](3) 以評(píng)價(jià)反思的視角，對(duì)課程改革或標(biāo)準(zhǔn)的理論建構(gòu)或?qū)嵺`實(shí)施進(jìn)行回顧、反思、比較、評(píng)價(jià)等.如：黃曉、高培杰、胡炳元采用問卷與深度訪談法調(diào)查了我國(guó)8省課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施情況，得出高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中存在的三維目標(biāo)理解偏差、模塊可選擇性缺失、課程內(nèi)容多維銜接不足、科學(xué)探究無法有效實(shí)施等困境.[11]課程改革的研究方法以實(shí)證研究為主，非實(shí)證研究(41%)相較教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)研究占比最低，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)方法僅為10%.另一方面，課程改革34篇質(zhì)性研究中，有25篇為國(guó)內(nèi)外課程標(biāo)準(zhǔn)的文本分析.

2.3 學(xué)生學(xué)習(xí)

受建構(gòu)主義思潮的影響，學(xué)生在教育中的地位日益受到重視，相關(guān)關(guān)鍵詞物理學(xué)習(xí)、中學(xué)生與合作學(xué)習(xí)均有較高的頻次，且物理學(xué)習(xí)的中心性達(dá)到0.87(見表1).探究學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的影響成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)，研究者對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)困難成因、前概念及學(xué)習(xí)興趣、自我效能感、自我監(jiān)控、學(xué)業(yè)成就歸因和目標(biāo)定向的關(guān)系進(jìn)行了系列研究.[12]新千年之初，受三維目標(biāo)影響，概念學(xué)習(xí)及學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能、科學(xué)探究能力倍受關(guān)注.[13]隨著物理教育走進(jìn)核心素養(yǎng)時(shí)代，學(xué)生思維能力的研究也正受到研究者重視，譬如：科學(xué)建模、科學(xué)論證、科學(xué)推理能力.[14]學(xué)生學(xué)習(xí)研究具有代表性的理論為概念轉(zhuǎn)變與學(xué)習(xí)進(jìn)階理論.相較教學(xué)研究，學(xué)生研究使用的非實(shí)證及其中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)方法有所下降，占比為55%和29%.

3 研究前沿演進(jìn)趨勢(shì)

利用Citespace的導(dǎo)出功能，將突現(xiàn)詞的突現(xiàn)強(qiáng)度、突現(xiàn)開始與結(jié)束時(shí)間導(dǎo)出(如圖2)，圖中時(shí)間線中加粗部分表示該突現(xiàn)詞的研究持續(xù)火熱的時(shí)間段.利用Citespace的引證歷史功能，并且結(jié)合文獻(xiàn)的內(nèi)容分析，探測(cè)到漸增型、趨弱型和平穩(wěn)型3種典型前沿.

圖2 關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜

3.1 漸增型前沿

漸增型前沿指突現(xiàn)率很高，且近期研究熱度較高的主題.本研究發(fā)現(xiàn)核心素養(yǎng)、物理觀念、科學(xué)思維為漸增型前沿.從時(shí)間上看，核心素養(yǎng)、物理觀念和科學(xué)思維研究興起的時(shí)間相近，皆在2015年左右.從數(shù)量上看，核心素養(yǎng)綜合類研究最多，各維度研究較少.例如，梁佳欣以2015～2018年《物理教師》中涉及物理學(xué)科核心素養(yǎng)的論文為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn)，綜合研究類論文占比高達(dá)52.9%，針對(duì)某具體維度的研究較少，尤其是關(guān)于科學(xué)態(tài)度與責(zé)任維度的研究?jī)H占1%.[15]核心素養(yǎng)中的物理觀念與科學(xué)思維成為前沿的時(shí)間并不長(zhǎng)，尚未在國(guó)內(nèi)形成深厚根基，其相關(guān)研究或?qū)⑦M(jìn)一步深化、細(xì)化，其包含的物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、能量觀、科學(xué)推理、科學(xué)論證等有望成為未來研究熱點(diǎn).

(a) 核心素養(yǎng)

3.2 趨弱型前沿

趨弱型前沿指曾經(jīng)突現(xiàn)率很高，但近期研究熱度趨向弱化的主題.根據(jù)突現(xiàn)詞的引證歷史，挖掘出兩個(gè)趨弱型前沿：科學(xué)探究與科學(xué)方法.2001年，教育部頒布的《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》體現(xiàn)了以人為本的發(fā)展目標(biāo)，增加了過程與方法維度的教學(xué)目標(biāo)，并且不僅把科學(xué)探究作為教學(xué)內(nèi)容，更作為課程目標(biāo)，[16]科學(xué)探究與科學(xué)方法研究熱度隨之攀升.科學(xué)探究出現(xiàn)頻次在2007年達(dá)到最高峰，隨后下降.科學(xué)方法出現(xiàn)頻次在2011年達(dá)到最高峰，隨后有小幅波動(dòng)，在2017年后未見高被引文獻(xiàn)發(fā)表.

(a) 科學(xué)探究

3.3 平穩(wěn)型前沿

平穩(wěn)型前沿指突現(xiàn)率很高，近期研究熱度穩(wěn)定且較高的主題，包括：信息技術(shù)與翻轉(zhuǎn)課堂.現(xiàn)代信息技術(shù)尤其是多媒體與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展極大地促進(jìn)了教育變革,信息技術(shù)與學(xué)科課程融合成為一個(gè)蓬勃發(fā)展的研究領(lǐng)域.自2003年始，除2014年的小幅增加外，信息技術(shù)出現(xiàn)頻次較為穩(wěn)定.翻轉(zhuǎn)課堂自2014年出現(xiàn)后，出現(xiàn)頻次在小范圍內(nèi)起伏.但有學(xué)者指出，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用卻成效不顯——大多數(shù)仍是只停留在手段、方法的應(yīng)用.[17]在物理教育中，信息技術(shù)的相關(guān)研究多為DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)、Tracker軟件、虛擬仿真在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用、電子交互式白板和多媒體等.《美國(guó) 2010 國(guó)家教育技術(shù)計(jì)劃》指出：“如果想要看到教育生產(chǎn)力的顯著提高，就需要進(jìn)行由技術(shù)支持的重大結(jié)構(gòu)性變革而不是漸進(jìn)式的修修補(bǔ)補(bǔ)”.[18]翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)表明信息技術(shù)與教育正在深度整合，信息技術(shù)不再僅僅作為輔助教學(xué)的工具，而逐漸成為解放教育生產(chǎn)力的“基礎(chǔ)設(shè)施”，甚至是進(jìn)行教育重大結(jié)構(gòu)性變革的推動(dòng)力.

(a) 信息技術(shù)

4 結(jié)論與反思

回眸新世紀(jì)以來我國(guó)物理教育研究的成果，從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)結(jié)合文本分析的角度發(fā)現(xiàn)：物理教學(xué)、課程改革和學(xué)生學(xué)習(xí)是物理教育研究的重要關(guān)注點(diǎn)，信息技術(shù)與物理教學(xué)的深度融合、核心素養(yǎng)的具體化是未來物理教育研究亟待深入研究的內(nèi)容.以對(duì)熱點(diǎn)和前沿的梳理結(jié)果為依托，未來中學(xué)物理教育研究擬呈現(xiàn)以下趨勢(shì).

(1) 推進(jìn)研究均衡化.我國(guó)基于標(biāo)準(zhǔn)的課程改革正式啟動(dòng)于2001年，彼時(shí)尚未建立核心要素：課程、教材、教學(xué)、評(píng)價(jià)、績(jī)效問責(zé)、教師教育等與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性.隨著改革進(jìn)入深水區(qū)，系統(tǒng)思維以及一致性策略開始影響我國(guó)的基于標(biāo)準(zhǔn)的課程改革.[19]物理教育研究傳達(dá)著廣大物理教育工作者對(duì)物理課程標(biāo)準(zhǔn)與課程改革的解讀、評(píng)價(jià)、經(jīng)驗(yàn)、思考，是推進(jìn)與完善課程改革的重要力量.物理教育研究者可秉持系統(tǒng)性與一致性思維，在發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的新理念指導(dǎo)下，在繼續(xù)深入教學(xué)、學(xué)生和課程改革研究之時(shí)，增加對(duì)教材、評(píng)價(jià)、物理教師等改革核心要素的研究，以增加改革的整體協(xié)調(diào)性，其中學(xué)生教材使用研究、物理教學(xué)與學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建、物理師范生培養(yǎng)等問題值得繼續(xù)關(guān)注.

(2) 促進(jìn)研究實(shí)證化.基于我國(guó)非實(shí)證研究占比多數(shù)的現(xiàn)狀，廣泛開展實(shí)證研究有助于提升我國(guó)物理教育研究的規(guī)范性和縮小教學(xué)實(shí)踐與教育理論的鴻溝.基于事實(shí)的實(shí)證教育研究可為科學(xué)的教育決策提供必需的證據(jù)，[20]這為我國(guó)以課程標(biāo)準(zhǔn)為核心的自上而下的課程改革方式，提供了自下而上的反饋修正機(jī)制，有助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)、研究、課程改革、教學(xué)改革、進(jìn)一步研究的良性循環(huán).據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)表在國(guó)際科學(xué)教育研究期刊IJSE、JRST和SE上的文章，88%以上都是實(shí)證研究.[21]在美國(guó)，實(shí)證研究方法占比七成，其中量化方法(一般評(píng)測(cè)+工具評(píng)測(cè))，又是實(shí)證方法的主流.使用最多的幾種一般評(píng)測(cè)方法有：頻數(shù)分析、相關(guān)分析、回歸分析、因子分析、方差分析、配對(duì)樣本和獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)等方法，也有少數(shù)研究者在開發(fā)評(píng)測(cè)工具時(shí)采用結(jié)構(gòu)方程模型、拉西模型分析等方法.[22]在推進(jìn)實(shí)證研究的道路上，應(yīng)注意提升所收集數(shù)據(jù)的信、效度，并加強(qiáng)結(jié)構(gòu)方程、分層線性模型、路徑分析、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、甄別分析等統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用.

(3) 重視研究繼承性.從研究前沿的更迭中可以看出，我國(guó)中學(xué)物理教育研究既具廣闊國(guó)際視野，也有鮮明時(shí)代特色.尤其注重與國(guó)際接軌，持續(xù)引入新理念為我國(guó)中學(xué)物理教育注入生機(jī).與此同時(shí)，我國(guó)學(xué)者對(duì)一些主題進(jìn)行了持續(xù)深入的研究，譬如：郭玉英等學(xué)者對(duì)核心素養(yǎng)、學(xué)習(xí)進(jìn)階及二者的整合進(jìn)行了系列研究，[23]李春密等學(xué)者不斷探索學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臉?gòu)成與評(píng)價(jià)，[24]胡象嶺等學(xué)者對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的學(xué)習(xí)興趣、自我效能感、自我監(jiān)控、成就目標(biāo)定向與學(xué)業(yè)成就歸因進(jìn)行了系列實(shí)證探索.[12]一方面，這些系列化的研究積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)和豐富成果，激勵(lì)后來者在各自的特色領(lǐng)域深耕.另一方面，我國(guó)中學(xué)物理教育研究在繼承中進(jìn)行借鑒創(chuàng)新.正如核心素養(yǎng)，既是對(duì)國(guó)際教育思想的借鑒，也是對(duì)三維課程目標(biāo)的繼承與創(chuàng)新.[25]但如何從科學(xué)方法轉(zhuǎn)為科學(xué)思維教育，教學(xué)、教材編寫過程中如何處理傳統(tǒng)邏輯實(shí)證主義和后現(xiàn)代主義科學(xué)本質(zhì)觀的關(guān)系等問題，還需結(jié)合教育理論、科學(xué)哲學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的已有研究和我國(guó)教學(xué)實(shí)際進(jìn)行解答.