基于CiteSpace的物理教學(xué)中類比法應(yīng)用的可視化分析

邵華 閆薈 劉梅枝 張芳 邵渭泉

摘? 要 在CNKI中以“物理教學(xué)”和“類比法”為主題檢索相關(guān)文獻，應(yīng)用CiteSpace對其研究動態(tài)、研究熱點與趨勢進行可視化分析，結(jié)果表明：發(fā)文總量較少，各學(xué)者發(fā)文量較少，未做長期研究，作者間合作較少。對于關(guān)鍵詞的分析顯示，研究主要集中于“概念”“應(yīng)用”“教學(xué)”，并且不夠深入。建議增加物理類比法的相關(guān)研究，多進行長線研究，同時提出更加普適性的類比法教學(xué)模式，從而促進教學(xué)實踐，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 物理教學(xué);類比法;CiteSpace;可視化分析;核心素

養(yǎng);科學(xué)思維

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）24-0080-05

Visualization Analysis of Analogy Application in Physical Teaching based on Citespace//SHAO Hua， YAN Hui， LIU Meizhi， ZHANG Fang， SHAO Weiquan

Abstract In CNKI， “Physics Teaching” and “analogy” are used as the subjects to search relevant literature， and Cite Space is used to visually analyze its research trends， research hotpots and trends. The results show that： the total number of papers published is less， the number of papers published by scholars is less， there is no long-term research， and the cooperation between authors is less. The analysis of

keywords shows that the research mainly focuses on “concept”， “app-

lication” and “teaching”. It is suggested to increase the related re-search of physical analogy， carry out more long-term research， and put forward a more universal teaching mode of analogy， so as to pro-

mote the teaching practice and the development of students’ core literacy.

Key words physics teaching; analogy; CiteSpace; visualization ana-lysis; core literacy; scientific thinking

0? 前言

隨著教育改革的不斷推進，核心素養(yǎng)成為教育領(lǐng)域的關(guān)注重點。核心素養(yǎng)不僅要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，更要求培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、批判精神以及提升學(xué)生的思維，從而保證學(xué)生可以適應(yīng)時代的發(fā)展變化。高中物理核心素養(yǎng)能夠更好地幫助學(xué)生突破教學(xué)中的重難點，使學(xué)生將物理應(yīng)用于生活實際[1]。類比法可以促進學(xué)生物理科學(xué)思維的形成與發(fā)展。

類比法是指通過比較兩個不同的對象找出它們的相似點或相同點，把其中某一對象的某種特征遷移到另一對象中去，從而更好地理解和把握另一對象的特點、規(guī)律。類比法是中學(xué)物理教學(xué)的常用方法之一，對促進教師教學(xué)與學(xué)生理解具有重要意義。利用類比法進行教學(xué)，可以使抽象陌生的物理知識變得具體熟悉，有助于幫助學(xué)生搭建科學(xué)思維支架，降低認知難度[2]。

基于目前對于該研究的定量分析較少的狀況，本文分析過去類比法的發(fā)展歷程與研究成果，有利于學(xué)者了解物理類比法的研究現(xiàn)狀與趨勢;利用CiteSpace軟件繪制知識圖譜，挖掘分析研究熱點，有利于了解和預(yù)測該領(lǐng)域的前沿和動態(tài)，從而開辟新的研究領(lǐng)域，為后續(xù)研究提供參考與方向。

1? 數(shù)據(jù)收集與研究方法

1.1? 數(shù)據(jù)收集

在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中，設(shè)定主題為“物理教學(xué)”“類比法”，檢索時間不限，截至2021年1月27日，檢索結(jié)果共有中文文獻581篇。除去會議通知、會議紀要、報紙、碩士論文，共有541篇。將該部分文獻的標題、出版日期、關(guān)鍵詞、作者信息、摘要被引頻次、發(fā)文機構(gòu)導(dǎo)出為reforks

格式，導(dǎo)入CiteSpace，共有有效文獻541篇。

1.2? 研究方法

本文采用文獻計量法和知識圖譜分析法。采用文獻計量法對物理類比法每年的發(fā)文量進行統(tǒng)計，可以分析預(yù)測未來其研究趨勢及研究方向。知識圖譜分析法借助Cite- Space軟件繪制科學(xué)圖譜，對文獻的標題、作者、關(guān)鍵詞、摘要進行詞頻分析、聚類分析以及時間線分析[3]。

2? 數(shù)據(jù)分析

2.1? 物理類比法發(fā)表情況及分析

由圖1可以看到：從2005年開始，關(guān)于物理教學(xué)中類比法的研究呈不斷上升趨勢，說明相關(guān)課題越來越受到專家學(xué)者的關(guān)注;隨著專家學(xué)者對于物理教學(xué)中類比法的深入研究，發(fā)文量也在不斷增加，近五年發(fā)文量達到頂峰狀態(tài)。

2.2? 物理類比法研究作者及其機構(gòu)情況

作者群體的狀況集中體現(xiàn)了學(xué)科科研實踐的趨向，是某一學(xué)科領(lǐng)域科研活動的縮影之一。通過對作者群體進行研究，可以把握學(xué)科科研活動的深度和廣度，對于科研活動的管理、組織、協(xié)調(diào)和引導(dǎo)都有積極的意義[4]。統(tǒng)計每一位學(xué)者1999—2021年的發(fā)文量，結(jié)合表1、圖2可以發(fā)

現(xiàn)：各研究作者發(fā)文量較少，個體之間差異較小，各位專家學(xué)者多為獨立研究，發(fā)文年限較為集中，并沒有進行長期研究;并且學(xué)者之間的合作較少，多為師生、同事合作，很少出現(xiàn)跨地區(qū)跨學(xué)科合作。

2.3? 物理類比法研究熱點分析

詞頻分析法是利用能夠解釋或表達文獻核心內(nèi)容的關(guān)鍵詞或主題詞在某一研究領(lǐng)域文獻中出現(xiàn)的頻次高低，確定該領(lǐng)域研究熱點和發(fā)展動向的文獻計量方法[5]。中心度是指詞匯與其他詞匯之間的聯(lián)系程度，詞匯的中心度數(shù)值越大，則其承上啟下能力越強。若數(shù)值超過0.1，則說明該詞匯有較強的影響力，也證明研究熱點之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系越強[6]。表2為出現(xiàn)頻數(shù)大于10的關(guān)鍵詞，可以得出與類比法相關(guān)的物理教學(xué)、教學(xué)中的應(yīng)用、物理概念為研究的主要內(nèi)容。除以上研究熱點外，其他方向的研究有待提高。

對研究文章的關(guān)鍵詞進行共現(xiàn)，可以得到物理類比法研究熱點共現(xiàn)圖，如圖3所示。圖中節(jié)點表示物理類比法相關(guān)文獻中關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的多少，節(jié)點的位置與中心程度有關(guān)，越居中，中心度越高。如類比法節(jié)點最大且位于最中心，則出現(xiàn)頻次最高，中心度最高;其余依次為物理教學(xué)、初中物理、高中物理、教學(xué)中的應(yīng)用，表明對于該問題的研究主要集中在課程本身。節(jié)點圓環(huán)的顏色表示各個時間該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，顏色越深，出現(xiàn)頻次越高。

對所選文獻的關(guān)鍵詞進行聚類分析，結(jié)果如圖4所示。圖中數(shù)字為聚類，節(jié)點為關(guān)鍵詞，節(jié)點越大，關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次越高，相關(guān)研究越多。從圖中可知：初中物理、高中物理節(jié)點最大，研究最多。節(jié)點間的連線表示共現(xiàn)關(guān)系，連線的粗細程度反映出相關(guān)節(jié)點之間的共現(xiàn)強度[7]。剔除本次分析的檢索詞類比法，進行聚類分析后可知：聚類頻次較高、中心度較高的關(guān)鍵詞依次為高中物理、初中物理、物理教學(xué)、教學(xué)中的應(yīng)用、物理概念等，說明這些領(lǐng)域在某段時間內(nèi)受到較多的關(guān)注，是研究的重點。并且在核心素養(yǎng)提出的新教學(xué)環(huán)境中，物理教育更加注重培養(yǎng)學(xué)生的能力，能力的培養(yǎng)這一領(lǐng)域的研究也得到關(guān)注，后續(xù)可以針對這一重點進行創(chuàng)新研究。

2.4? 物理類比法研究時間線分析

時間線視圖主要側(cè)重于聚類之間的關(guān)系和單個聚類中文獻的歷史跨度[8]。為了更清晰地呈現(xiàn)物理類比法研究的最新趨勢，縮短文獻研究年代，對近五年的文獻進行聚類分析后得出時間線圖，如圖5所示。圖中橫坐標為收集文獻的發(fā)表時間，即2015—2020年;縱坐標表示物理演示實驗的聚類節(jié)點。由圖5可以發(fā)現(xiàn)，早期類比法關(guān)注的焦點主要是高中物理教學(xué)、應(yīng)用，中期主要為創(chuàng)新思維、教學(xué)方法、生活例子。近年來，問題意識、思政教育、物理情境、科學(xué)素養(yǎng)成為學(xué)者的關(guān)注領(lǐng)域，對于類比法的研究從課程本身轉(zhuǎn)變到學(xué)生發(fā)展以及生活層面。

3? 結(jié)論

通過繪制物理類比法可視化圖譜得出以下結(jié)論。

1）對于研究者以及機構(gòu)進行分析，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)者未進行長期研究，各作者、機構(gòu)之間合作較少，建議加強合作，進行跨學(xué)科交流合作。大多數(shù)研究機構(gòu)為高等師范類院校，建議中學(xué)教師積極參與研究。

2）通過關(guān)鍵詞、突現(xiàn)詞分析發(fā)現(xiàn)，頻次在10次以上的多為物理概念、物理教學(xué)，大多數(shù)研究比較籠統(tǒng)，對于具體案例的研究不夠深入，建議提出具體教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計，便于在中學(xué)課堂中實施，增強類比法的普適性。

3）分析物理類比法時間線視圖，可以了解對于物理類比法研究隨時間的變化趨勢。早期的研究主要集中在具體應(yīng)用、課程講解方面，現(xiàn)在逐漸發(fā)展為教學(xué)方法以及創(chuàng)設(shè)生活情境，這種趨勢符合新課程標準的要求，有利于促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

本研究仍然存在不足，主要為：研究數(shù)據(jù)多來源于中國知網(wǎng)，不夠全面，對于中國知網(wǎng)未收錄的數(shù)據(jù)未進行分析;采用CiteSpace進行數(shù)據(jù)分析具有一定的主觀性，主要體現(xiàn)在聚類方法、參量、閾值的選擇。■

參考文獻

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