國(guó)際科學(xué)教育中的生物學(xué)教育研究進(jìn)展與啟示

郭舒晨　劉恩山

[摘 ? 要] 以Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集收錄的8種國(guó)際知名SSCI期刊論文為基礎(chǔ)，借助CiteSpace軟件對(duì)國(guó)際生物學(xué)教育研究領(lǐng)域2000—2019年的文獻(xiàn)進(jìn)行知識(shí)圖譜可視化分析，系統(tǒng)梳理近二十年來(lái)國(guó)際生物學(xué)教育研究領(lǐng)域的進(jìn)展和趨勢(shì)后發(fā)現(xiàn)：國(guó)際科學(xué)教育界對(duì)生物學(xué)教育的關(guān)注呈上升趨勢(shì);歐美國(guó)家在生物學(xué)教育研究領(lǐng)域占主導(dǎo)地位;國(guó)際生物學(xué)教育研究可歸類為六大熱點(diǎn)領(lǐng)域，體現(xiàn)出國(guó)際生物學(xué)教育研究重視科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)，注重情景化、時(shí)代性、現(xiàn)代化，并具有一定文化獨(dú)特性的特點(diǎn);最新的研究前沿主要圍繞學(xué)習(xí)進(jìn)階和生物進(jìn)化主題展開(kāi)，課程標(biāo)準(zhǔn)類文件的引用率最高。我國(guó)生物學(xué)和科學(xué)教育研究領(lǐng)域尚有很大的發(fā)展?jié)摿?，需關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng);加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外互通合作，鼓勵(lì)研究成果交流與轉(zhuǎn)化;把握國(guó)際研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)，關(guān)注現(xiàn)有研究中較為薄弱的領(lǐng)域，促進(jìn)本土科學(xué)教育發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 國(guó)際生物學(xué)教育 ? CiteSpace軟件 ? 研究熱點(diǎn) ? 研究前沿

[中圖分類號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ?A [ DOI ] 10.19293/j.cnki.1673-8357.2021.03.006

促進(jìn)科學(xué)教育發(fā)展對(duì)提升公民科學(xué)素養(yǎng)、加強(qiáng)科技人才培養(yǎng)儲(chǔ)備、建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)至關(guān)重要。生物學(xué)教育作為科學(xué)教育中不可或缺的部分，也受到相關(guān)研究者和教育者的重視。近年來(lái)，國(guó)際科學(xué)教育研究中的生物學(xué)領(lǐng)域教育研究與教學(xué)改革持續(xù)推進(jìn)，獲得了豐富的研究成果，也呈現(xiàn)出新的研究趨勢(shì)。在我國(guó)，最新頒布的2017年版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的課程目標(biāo)[1]，為我國(guó)的生物學(xué)教育研究和教學(xué)實(shí)踐指出了新的方向，提出了更高要求，也帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。為此，了解國(guó)際生物學(xué)教育研究的動(dòng)態(tài)與熱點(diǎn)，把握其演進(jìn)趨勢(shì)，對(duì)于發(fā)展我國(guó)生物學(xué)和科學(xué)教育研究、推動(dòng)生物學(xué)及其他科學(xué)學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐、改革與創(chuàng)新都具有重要意義。

鑒于此，本研究基于知識(shí)圖譜可視化的方法，運(yùn)用國(guó)際通用的CiteSpace軟件，對(duì)Web of Science核心數(shù)據(jù)集中8種國(guó)際知名SSCI期刊近二十年（2000—2019年）所收錄的生物學(xué)教育研究相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，以期在全面了解國(guó)際生物學(xué)教育研究成果主要來(lái)源和貢獻(xiàn)等情況的基礎(chǔ)上，把握國(guó)際生物學(xué)教育研究熱點(diǎn)及前沿趨勢(shì)，為我國(guó)生物學(xué)和科學(xué)教育研究發(fā)展提供參考與啟示，也為后續(xù)對(duì)該研究領(lǐng)域內(nèi)各子主題進(jìn)行深度研究的必要性和重要性提供依據(jù)。

1研究對(duì)象與方法

選取高質(zhì)量且具有代表性的生物學(xué)教育研究文獻(xiàn)作為研究對(duì)象，對(duì)獲取有效的研究結(jié)果而言非常重要。Journal of Research in Science Teaching， Science Education， Science & Education，International Journal of Science Education，Journal of Science Education and Technology，Journal of the Learning Sciences，Research in Science Education，Journal of Biological Teaching都是國(guó)際科學(xué)教育研究領(lǐng)域知名度和認(rèn)可度較高的SSCI期刊，其中所收錄的生物學(xué)教育研究論文涵蓋了不同國(guó)家/地區(qū)在生物學(xué)教育領(lǐng)域最為重要和優(yōu)秀的科研成果，能夠在一定程度上代表國(guó)際生物學(xué)教育研究在同時(shí)期內(nèi)的熱點(diǎn)和進(jìn)展。因此，本研究以Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)的核心合集作為期刊檢索的來(lái)源，檢索2000—2019年（直至12月前）收錄于此的8種期刊中的生物學(xué)教育研究文獻(xiàn)。其中，在國(guó)際生物學(xué)教育研究?？疛ournal of Biological Teaching中未設(shè)定主題詞，在另外7種國(guó)際科學(xué)教育研究期刊中，以主題詞“Biology”“Life Science”“Biological”“Evolution” “Genetics”等進(jìn)行搜索，以較為全面地收集生物學(xué)教育研究相關(guān)文獻(xiàn)。在剔除重復(fù)樣本和評(píng)議、快報(bào)等非研究性文章后，最終共收集到有效文獻(xiàn)1 738篇，并以此作為研究對(duì)象，利用CiteSpace進(jìn)行計(jì)量分析和結(jié)果可視化。

CiteSpace軟件是近年來(lái)最具特色和國(guó)際影響力的知識(shí)圖譜可視化分析軟件之一[2]。它由美國(guó)費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)（Drexel University）的學(xué)者陳超美開(kāi)發(fā)，適用于多元、分時(shí)、動(dòng)態(tài)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于探測(cè)學(xué)科研究前沿與知識(shí)基礎(chǔ)、研究熱點(diǎn)等信息。本研究主要采用CiteSpace進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析單元以兩年為一個(gè)時(shí)間分區(qū)，利用國(guó)家/地區(qū)合作圖譜分析國(guó)際生物學(xué)教育研究的時(shí)空分布情況，以了解該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)、關(guān)注度以及代表性學(xué)者與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu);利用關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與聚類分析功能，探測(cè)近二十年來(lái)國(guó)際生物學(xué)教育研究的熱點(diǎn)主體;利用文獻(xiàn)共被引分析探索國(guó)際生物學(xué)教育研究的最新前沿與文獻(xiàn)基礎(chǔ)。在各個(gè)分析功能中，均設(shè)置節(jié)點(diǎn)閾值“TopN=30”，代表在每個(gè)時(shí)間分區(qū)中選取出現(xiàn)頻率最高的30個(gè)單元，用于分析和生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖譜。采用尋徑網(wǎng)絡(luò)算法“Pathfinder”對(duì)生成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修剪。最終采用靜態(tài)的可視化方式呈現(xiàn)分析圖譜[3]。

2國(guó)際生物學(xué)教育研究成果的時(shí)空分布

某一領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表量的時(shí)空分布數(shù)據(jù)能為了解該領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)和發(fā)展提供有價(jià)值的信息。以下對(duì)國(guó)際生物學(xué)教育領(lǐng)域近二十年來(lái)的文獻(xiàn)發(fā)表情況在時(shí)間和空間上的分布做具體分析。

2.1年度發(fā)文量分布

某一領(lǐng)域文獻(xiàn)的發(fā)表量在年度上的增減變化可以在一定程度上反映研究者對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注度[4]。本文對(duì)近二十年國(guó)際生物學(xué)教育研究相關(guān)的文章按年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到年度發(fā)文量的分布圖（見(jiàn)圖1）。

圖1顯示，2000—2009年，生物學(xué)教育研究的發(fā)文量在年均50～60篇，整體處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。而從2010年開(kāi)始至2019年，生物學(xué)教育研究的發(fā)文量有了較為明顯的提升。近十年來(lái)的發(fā)文量波動(dòng)相對(duì)較大，但基本維持在100篇以上，且整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。可見(jiàn)自2010年以來(lái)，生物學(xué)教育研究在國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域開(kāi)始引起更多的關(guān)注，至今一直處于發(fā)展階段。

2.2 國(guó)家/地區(qū)科研成果及合作情況

對(duì)國(guó)家/地區(qū)合作圖譜進(jìn)行分析，可以了解生物學(xué)教育研究領(lǐng)域在關(guān)注度和成果產(chǎn)出方面的地域分布情況與國(guó)際學(xué)術(shù)合作情勢(shì)的現(xiàn)狀。為探索不同國(guó)家/地區(qū)對(duì)生物學(xué)教育研究的關(guān)注度及貢獻(xiàn)度，本文借助CiteSpaceV軟件形成生物學(xué)教育研究的國(guó)家/地區(qū)合作圖譜，結(jié)果見(jiàn)表1和圖2。

表1展示了近二十年在生物學(xué)教育研究領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量排名前10位的國(guó)家/地區(qū)。表1顯示，美國(guó)以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占據(jù)發(fā)文量首位，遠(yuǎn)超于其他國(guó)家，其次為英國(guó)、德國(guó)、以色列、澳大利亞和中國(guó)。

圖2是國(guó)際生物學(xué)教育研究領(lǐng)域國(guó)家/地區(qū)合作圖譜的分析結(jié)果。圖中一個(gè)圓圈代表一個(gè)國(guó)家/地區(qū)（節(jié)點(diǎn)），圓圈大小和發(fā)文量成正比。不同的色環(huán)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的發(fā)文歷史時(shí)間，由藍(lán)到紅年份依次增加，色環(huán)的厚度與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的發(fā)文量成正比。節(jié)點(diǎn)最外圈的紫環(huán)代表中心度信息。中心度是測(cè)度節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要性的指標(biāo)。具有較高的發(fā)文總量和中心度的國(guó)家/地區(qū)在該研究領(lǐng)域成果突出，貢獻(xiàn)較大。當(dāng)某一國(guó)家/地區(qū)的中心度達(dá)到0.1以上，則在最外側(cè)顯示紫環(huán)，且其厚度與該國(guó)家/地區(qū)中心度的大小成正比。節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽為相應(yīng)的國(guó)家/地區(qū)名稱，其大小與發(fā)文量亦成正比。節(jié)點(diǎn)間的連線代表國(guó)家/地區(qū)間的合作關(guān)系，連線的粗細(xì)和合作頻次成正比，顏色對(duì)應(yīng)合作首次發(fā)生的年份。

圖2中共包含45個(gè)國(guó)家/地區(qū)，連線85條，整個(gè)合作網(wǎng)絡(luò)的密度為0.0859。為了增強(qiáng)圖譜的可讀性，此圖只顯示了發(fā)文量前10位的國(guó)家/地區(qū)標(biāo)簽。從整體來(lái)看，近二十年來(lái)世界多個(gè)國(guó)家/地區(qū)在生物學(xué)教育研究上有所產(chǎn)出，表明生物學(xué)教育研究已在世界范圍內(nèi)引起普遍重視;合作網(wǎng)絡(luò)的整體密度較低，說(shuō)明在國(guó)際范圍內(nèi)，絕大多數(shù)國(guó)家/地區(qū)還未在生物學(xué)教育研究領(lǐng)域建立廣泛合作。從國(guó)家/地區(qū)的角度來(lái)看，節(jié)點(diǎn)最大即發(fā)文量最高的國(guó)家依次為美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、以色列和澳大利亞。其中，美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞和德國(guó)這4個(gè)國(guó)家中心度較高（>0.1），表明其科研成果具有較強(qiáng)的學(xué)術(shù)影響力。同時(shí)以這4個(gè)國(guó)家為中心的連線相對(duì)較多，說(shuō)明這些高產(chǎn)國(guó)家與其他國(guó)家/地區(qū)間的合作也更為頻繁。以上數(shù)據(jù)表明，歐美國(guó)家對(duì)生物學(xué)教育研究的關(guān)注度較高，形成了代表性的研究成果，且與其他國(guó)家/地區(qū)的交流合作更為緊密，在整個(gè)國(guó)際生物學(xué)教育研究領(lǐng)域處于重要地位。尤其是美國(guó)，其發(fā)文總量和中心度都高居榜首，且與許多其他國(guó)家/地區(qū)的合作頻繁，在全球生物學(xué)教育研究領(lǐng)域占據(jù)中心地位。

中國(guó)近二十年的國(guó)際發(fā)文量排在第6位，共發(fā)表83篇相關(guān)論文，中心度為0.05。其中，主要的成果產(chǎn)出集中在香港和臺(tái)灣地區(qū)，大陸（內(nèi)地）的發(fā)文量較少，僅為19篇，且其中相當(dāng)部分是與國(guó)外機(jī)構(gòu)合作的成果。從圖2中也可看出，中國(guó)和其他國(guó)家/地區(qū)間的連線相對(duì)較多，說(shuō)明我國(guó)也已和不少國(guó)家/地區(qū)就生物學(xué)教育研究開(kāi)展了合作，表明生物學(xué)教育研究已受到我國(guó)相關(guān)研究者的關(guān)注。但與此同時(shí)，相比于美國(guó)、英國(guó)等歐美國(guó)家，我國(guó)尤其是大陸（內(nèi)地）的發(fā)文量和成果的學(xué)術(shù)影響力都還相差甚遠(yuǎn)，說(shuō)明我國(guó)該領(lǐng)域發(fā)表研究的數(shù)量和質(zhì)量都有待進(jìn)一步提升。

2.3代表性研究機(jī)構(gòu)

了解研究領(lǐng)域內(nèi)的代表性機(jī)構(gòu)能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)借鑒、培養(yǎng)培訓(xùn)、人才引進(jìn)等提供參考依據(jù)[5]。表2呈現(xiàn)了在本研究中發(fā)文數(shù)量排名前10位的研究機(jī)構(gòu)情況。

由表2可知，排名前10的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)分布大多集中于美國(guó)。從發(fā)文量來(lái)看，以色列的魏茨曼科學(xué)研究院、美國(guó)的佛羅里達(dá)州立大學(xué)、荷蘭的烏得勒支大學(xué)、美國(guó)的亞利桑那州立大學(xué)和英國(guó)的利茲大學(xué)位列前茅。但從學(xué)術(shù)影響力來(lái)看，美國(guó)的佛羅里達(dá)州立大學(xué)、密蘇里大學(xué)、密歇根州立大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)的中心度較高。這些具有高學(xué)術(shù)影響力的研究機(jī)構(gòu)都屬于美國(guó)，再一次證明了美國(guó)在生物教育研究方面的強(qiáng)勢(shì)地位。而與此同時(shí)，我國(guó)大陸（內(nèi)地）相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的成果產(chǎn)出和影響力還均有待提升。這也表明，與代表性研究機(jī)構(gòu)建立學(xué)術(shù)聯(lián)系，積極組織學(xué)習(xí)交流，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外合作，對(duì)未來(lái)我國(guó)生物學(xué)教育和科學(xué)教育研究的發(fā)展而言十分重要。

3國(guó)際生物學(xué)教育研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域

關(guān)鍵詞是對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的高度提煉，能夠有效反映其涉及的領(lǐng)域、內(nèi)容和研究主題。對(duì)文獻(xiàn)中高頻關(guān)鍵詞的分析，有助于發(fā)現(xiàn)學(xué)科內(nèi)的研究熱點(diǎn)。關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析是通過(guò)分析文獻(xiàn)集中關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)的情況，來(lái)確定該文獻(xiàn)集所代表的學(xué)科中各主題間的關(guān)系，進(jìn)而幫助探索分析學(xué)科的發(fā)展 [5]。

3.1關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

頻次和中心度高的關(guān)鍵詞一般都是一段時(shí)間內(nèi)眾多研究者共同關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)CiteSpace生成的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜能夠得到關(guān)鍵詞的詞頻和中心度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在本研究中，對(duì)生成的原始關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜進(jìn)行了必要的處理。①對(duì)某些關(guān)鍵詞進(jìn)行合并，包括以下幾種情況：合并單復(fù)數(shù)（idea和ideas）、同義合并（science literacy 和scientific literacy）、統(tǒng)一連接符的使用情況（socio-scientific issue和socioscientific issue）;②由于本研究在檢索文獻(xiàn)資料時(shí)將檢索范圍限定于國(guó)際生物學(xué)教育研究?？涂茖W(xué)教育研究期刊，并以“biology”“l(fā)ife science”等主題詞進(jìn)行檢索，故在原始關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜中，出現(xiàn)了“生物學(xué)”“教育”“生物學(xué)教育”等幾個(gè)頻次很高、中心度很大的節(jié)點(diǎn)。而由于這些關(guān)鍵詞對(duì)探索生物學(xué)教育方向研究熱點(diǎn)沒(méi)有實(shí)際意義，故本研究將這些關(guān)鍵詞從數(shù)據(jù)中刪除，重新生成布局更為合理、結(jié)構(gòu)更為清晰的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。其中出現(xiàn)頻次在20次及以上的關(guān)鍵詞及其頻次、中心度信息共37條，見(jiàn)表3。

根據(jù)表3中呈現(xiàn)的信息，可以初步了解近二十年來(lái)國(guó)際生物學(xué)教育研究的關(guān)注點(diǎn)。從生物學(xué)學(xué)科內(nèi)容的角度來(lái)看，以進(jìn)化和遺傳學(xué)為代表的學(xué)科內(nèi)容受到了研究者的廣泛關(guān)注，其頻次和中心度均較高。從研究對(duì)象來(lái)看，學(xué)生群體和教師群體都受到研究者的普遍關(guān)注，而“學(xué)生”一詞的頻次和中心度都相對(duì)更高，表明關(guān)注學(xué)生的研究具有更高熱度。從教育目標(biāo)和研究主題來(lái)看，與科學(xué)知識(shí)和概念理解相關(guān)的詞匯出現(xiàn)頻次最高且中心度較大，包括“知識(shí)”“概念”“概念轉(zhuǎn)變”“迷思概念”等在內(nèi)，相關(guān)關(guān)鍵詞共出現(xiàn)592次。這表明與概念理解、概念轉(zhuǎn)變相關(guān)的主題是該領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容。此外，與情意類目標(biāo)相關(guān)的詞匯出現(xiàn)頻次和中心度都較高， 如 “態(tài)度”是所有高頻詞中中心度最高的關(guān)鍵詞。而其他相關(guān)詞匯，如“信念”“看法”“動(dòng)機(jī)”“感知”等，出現(xiàn)的總頻次高達(dá)301次，表明情感態(tài)度類相關(guān)研究受到了廣泛關(guān)注。與科學(xué)思維相關(guān)的詞匯，如“模型”“解釋”“思維”“論證”等，總出現(xiàn)頻次高達(dá)227次。而與探究相關(guān)的詞匯共出現(xiàn)115次。這些高頻關(guān)鍵詞的出現(xiàn)表明生物學(xué)教育重視概念理解、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度主題的研究，這也與提升學(xué)生和教師科學(xué)素養(yǎng)的教育目標(biāo)相一致。

3.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)的聚類結(jié)果

關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聚類能夠進(jìn)一步探測(cè)高頻關(guān)鍵詞間的遠(yuǎn)近和親疏聯(lián)系，發(fā)掘隱含信息，梳理并呈現(xiàn)國(guó)際生物學(xué)教育研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。采用CiteSpace的自動(dòng)聚類算法，本研究共產(chǎn)生七大類別，涵蓋了大部分的關(guān)鍵詞。聚類結(jié)果表明，用于標(biāo)記是否適合聚類的指標(biāo)Modularity Q=0.4191（一般認(rèn)為≥0.4較好），說(shuō)明聚類劃分出的結(jié)構(gòu)顯著，聚類效果較好;聚類內(nèi)部相似程度的指標(biāo)Silhouette在各聚類上均≥0.5，表明聚類結(jié)果合理。研究采用LLR算法，以基于關(guān)鍵詞的命名方式生成自動(dòng)命名的聚類標(biāo)簽，同時(shí)通過(guò)追溯和閱讀原始文獻(xiàn)對(duì)聚類進(jìn)行二次命名。最終聚類結(jié)果見(jiàn)表4。

在表4的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前國(guó)際生物學(xué)教育研究熱點(diǎn)進(jìn)行整合，歸納為以下6大類。

3.2.1 態(tài)度、動(dòng)機(jī)、興趣等情意類目標(biāo)受到持續(xù)關(guān)注（聚類0）

聚類0在所有結(jié)果中的規(guī)模最大，說(shuō)明該聚類包含的研究數(shù)量最多，即在生物學(xué)教育研究中獲得了研究者最多的關(guān)注。該類研究注重生物學(xué)教育中的情意類目標(biāo)，其中主要關(guān)鍵詞包括“動(dòng)機(jī)”“態(tài)度”“感知”等。結(jié)合文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間來(lái)看，動(dòng)機(jī)、態(tài)度、興趣等情意類目標(biāo)研究受到了生物教育領(lǐng)域研究者的持續(xù)關(guān)注。關(guān)于學(xué)生對(duì)于生物學(xué)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、態(tài)度、興趣等特質(zhì)的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、影響因素探究和教學(xué)干預(yù)研究一直方興未艾。而歐美國(guó)家由于文化傳統(tǒng)和宗教信仰方面的原因，還尤其關(guān)注學(xué)生與教師對(duì)“進(jìn)化論”“自然選擇”的態(tài)度。除了這些較為經(jīng)典的研究主題外，隨著科技所導(dǎo)致的全球性問(wèn)題加劇，學(xué)生對(duì)新型生物技術(shù)（如轉(zhuǎn)基因技術(shù)）的看法，對(duì)環(huán)境污染、生態(tài)保護(hù)等相關(guān)問(wèn)題的價(jià)值觀等，也成為國(guó)際生物教育研究中新的關(guān)注點(diǎn)。

3.2.2 重視概念理解（聚類1+聚類2）

聚類1和聚類2主要關(guān)注概念理解與概念轉(zhuǎn)變。主要關(guān)鍵詞包括“概念”“前概念”“概念轉(zhuǎn)變”“學(xué)生概念理解”等。從學(xué)科內(nèi)容來(lái)看，遺傳學(xué)相關(guān)知識(shí)在概念研究中受到了更多關(guān)注（聚類2）;從研究?jī)?nèi)容來(lái)看，關(guān)于概念理解的學(xué)習(xí)進(jìn)階、影響因素方面的研究更加受到重視，例如研究學(xué)生的認(rèn)識(shí)論信念與其概念形成間的關(guān)系，以及基于電腦或網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)學(xué)生或教師概念學(xué)習(xí)的影響等。

3.2.3 以情景化方式促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展（聚類3）

聚類3的特點(diǎn)在于以情景化的方式促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。主要關(guān)鍵詞包括“論證”“素養(yǎng)”“知識(shí)”“決策”等。這類研究主要通過(guò)情景設(shè)計(jì)，試圖為學(xué)習(xí)者提供更為有效的學(xué)習(xí)環(huán)境。在眾多的素養(yǎng)維度中，科學(xué)思維得到了最多的關(guān)注。不少研究通過(guò)將真實(shí)的社會(huì)性科學(xué)議題作為教學(xué)情境（如轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用），促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展。除了科學(xué)思維以外，還有部分研究將重點(diǎn)放在以情景化的形式幫助學(xué)生提升對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解或者對(duì)倫理道德等的思考。

3.2.4 整合新興技術(shù)和非正式學(xué)習(xí)環(huán)境資源（聚類4）

聚類4的主要關(guān)鍵詞包括“理解”“兒童”“非正式學(xué)習(xí)”“博物館”等。研究一方面關(guān)注校內(nèi)教育環(huán)境與資源的豐富和改善，例如整合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的效果;另一方面關(guān)注非正式學(xué)習(xí)環(huán)境下的生物教育資源，例如植物園、博物館等對(duì)生物學(xué)習(xí)的影響。從文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)間來(lái)看，聚類4中的文獻(xiàn)在2010年以后的產(chǎn)出較少，但值得注意的是，幾乎所有的聚類中在近年都出現(xiàn)了結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)展的研究。例如在關(guān)注態(tài)度、概念和思維能力培養(yǎng)的研究中，有基于數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)等開(kāi)展的研究;在評(píng)價(jià)相關(guān)的研究中，有基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的模擬評(píng)價(jià)工具和評(píng)分系統(tǒng)相關(guān)的研究;在探究相關(guān)的研究中，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助探究教學(xué)和評(píng)價(jià)探究能力的研究也有現(xiàn)?？梢?jiàn)，整合新興技術(shù)的教學(xué)在生物學(xué)教育研究中受到關(guān)注。

3.2.5 注重評(píng)價(jià)在生物學(xué)教育中的應(yīng)用（聚類5）

聚類5的主題是“評(píng)價(jià)”，主要關(guān)鍵詞包括“評(píng)價(jià)”“工具”“效度”等。就其中所包含的關(guān)鍵文獻(xiàn)來(lái)看，在評(píng)價(jià)理念上，研究更多地將重點(diǎn)放在以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為目的，注重形成性評(píng)價(jià)或形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合。在評(píng)價(jià)對(duì)象上，對(duì)項(xiàng)目、課程、教學(xué)方法等效果的評(píng)價(jià)不再只針對(duì)學(xué)生的概念理解，還關(guān)注學(xué)生在情意類等目標(biāo)上的發(fā)展，評(píng)價(jià)對(duì)象更加多元化。在評(píng)價(jià)手段上，除了開(kāi)發(fā)、應(yīng)用經(jīng)典的評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)工具（如概念圖、紙筆測(cè)試等）之外，還開(kāi)始結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，出現(xiàn)了關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)的電腦自動(dòng)診斷和評(píng)分系統(tǒng)，基于探究的“模擬科學(xué)家”電腦評(píng)價(jià)系統(tǒng)等研究成果，評(píng)價(jià)手段更加技術(shù)化和現(xiàn)代化。

3.2.6 強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究（聚類6）

該聚類的主題詞為“探究”，主要關(guān)鍵詞包括“探究”“真實(shí)探究”“技術(shù)”“改革”等。該聚類中的關(guān)鍵詞數(shù)量和文獻(xiàn)數(shù)量相對(duì)較少，可能是因?yàn)楹芏嘤嘘P(guān)探究教學(xué)效果的研究被分散包含在其他聚類中（如聚類0和聚類1中包含探究教學(xué)對(duì)學(xué)生生物學(xué)概念理解和態(tài)度影響的研究）?？梢?jiàn)，探究作為一種經(jīng)典的教學(xué)方法，依然受到生物學(xué)教育研究者的關(guān)注。而除了傳統(tǒng)的對(duì)探究課堂中教學(xué)策略（如有效提問(wèn)）、教學(xué)組織和教師素質(zhì)的研究外，新興技術(shù)支持下的探究教學(xué)研究也逐漸涌現(xiàn)，例如使用計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)展探究教學(xué)或評(píng)價(jià)探究能力等。

由上述聚類及其相關(guān)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)際生物學(xué)教育研究熱點(diǎn)領(lǐng)域及其發(fā)展呈現(xiàn)出一定特點(diǎn)。情意類目標(biāo)、概念理解、科學(xué)思維、科學(xué)探究等熱點(diǎn)主題體現(xiàn)了生物學(xué)教育研究以科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)的價(jià)值取向;西方學(xué)者對(duì)“進(jìn)化論”的特別關(guān)注則體現(xiàn)出生物學(xué)教育研究中文化的獨(dú)特性;對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展、全球性問(wèn)題和社會(huì)性科學(xué)議題的關(guān)注則展現(xiàn)出生物學(xué)教育研究注重情景化并緊密結(jié)合時(shí)代現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn);各個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域中對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)注和應(yīng)用關(guān)注則體現(xiàn)出生物學(xué)教育研究發(fā)展現(xiàn)代化的一面。

4國(guó)際生物學(xué)教育研究前沿

文獻(xiàn)共被引分析的結(jié)果形成了12個(gè)聚類及其時(shí)間線圖譜（見(jiàn)圖3）。圖譜中的節(jié)點(diǎn)代表被引文獻(xiàn)，節(jié)點(diǎn)之間的連線代表共被引情況。節(jié)點(diǎn)越大表示被引次數(shù)越多，外圈呈現(xiàn)的紫環(huán)厚度越大代表文獻(xiàn)的影響力越大。圖譜以時(shí)間為橫軸，聚類為縱軸，將同一聚類中的節(jié)點(diǎn)按照時(shí)間順序呈現(xiàn)在一條水平線上，且圖譜從上到下聚類的大小依次遞減 [6]。根據(jù)連線顏色、聚類的終結(jié)時(shí)間及其中的節(jié)點(diǎn)形態(tài)，可以判斷當(dāng)前國(guó)際生物學(xué)教育領(lǐng)域的研究前沿及其中的關(guān)鍵文獻(xiàn)。

由圖3可知，聚類1“進(jìn)化”和聚類6“學(xué)習(xí)進(jìn)階”是當(dāng)前國(guó)際生物學(xué)教育領(lǐng)域最新的研究前沿。在進(jìn)化相關(guān)主題的研究中，被引最多的文獻(xiàn)是美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)（National Research Council）于2012年出版的《K-12科學(xué)教育框架》（A Framework for K-12 Science Education）;而影響力最大的文獻(xiàn)是雅各布森（Jacobson）于2006年發(fā)表的《教育中的復(fù)雜系統(tǒng)：學(xué)習(xí)科學(xué)的科學(xué)及教育重要性與啟示》（Complex Systems in Education：Scientific and Educational Importance and Implications for the Learning Sciences）。在學(xué)習(xí)進(jìn)階相關(guān)研究中，被引最多的文獻(xiàn)是美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)于2013年頒布的《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（The Next Generation Science Standards），影響力最大的則是《學(xué)習(xí)進(jìn)階：校準(zhǔn)課程、教學(xué)與評(píng)價(jià)》（Learning Progressions： Aligning Curriculum，Instruction， and Assessment）。通過(guò)研究前沿中的關(guān)鍵文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)際上兩類最新的研究前沿都與美國(guó)最新頒布的課程標(biāo)準(zhǔn)類科學(xué)教育文件密切相關(guān)，這一方面再次說(shuō)明大量的研究成果來(lái)自美國(guó)，另一方面也表明國(guó)際科學(xué)教育前沿研究關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)、教育目標(biāo)和教育理念的落實(shí)。

聚類3“大學(xué)生”和聚類11“社會(huì)性科學(xué)議題”也是仍然具有較高熱度的研究前沿。與大學(xué)生相關(guān)的主題中，影響力較大的文獻(xiàn)包括布雷姆（Brem）于2003年發(fā)表的《進(jìn)化的感知后果：進(jìn)化論中大學(xué)生感知到負(fù)面的個(gè)人和社會(huì)影響》（Perceived Consequences of Evolution： College Students Perceive Negative Personal and Social Impact in Evolutionary Theory），辛納特拉（Sinatra）于2003年發(fā)表的《學(xué)生理解和接受生物進(jìn)化的意圖和信念》（Intentions and Beliefs in StudentsUnderstanding and Acceptance of Biological Evolution）和安德森（Anderson）于2002年發(fā)表的《自然選擇概念清單的開(kāi)發(fā)和評(píng)估》（Development and Evaluation of the Conceptual Inventory of Natural Selection）。在研究對(duì)象為大學(xué)生的基礎(chǔ)上，這三篇文章也同時(shí)關(guān)注了“進(jìn)化”相關(guān)的內(nèi)容，再次證明了國(guó)際生物學(xué)教育研究對(duì)該部分內(nèi)容的重視。在社會(huì)性科學(xué)議題主題中，影響力最高的文獻(xiàn)是薩德勒（Sadler）于2004年發(fā)表的《社會(huì)科學(xué)問(wèn)題中的非正式推理：一篇批判性研究綜述》（Informal Reasoning Regarding Socioscientific Issues：A Critical Review of Research），闡述了包括社會(huì)性科學(xué)論證、社會(huì)性科學(xué)決策與科學(xué)本質(zhì)的關(guān)系，社會(huì)性科學(xué)議題相關(guān)的信息評(píng)價(jià)，個(gè)人的概念理解對(duì)其非形式推理的影響等內(nèi)容;對(duì)早期的社會(huì)性科學(xué)議題研究進(jìn)行了較為全面的綜述，也為未來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)施社會(huì)性科學(xué)議題及開(kāi)展相關(guān)研究提供了方向。

5結(jié)論與啟示

本研究應(yīng)用知識(shí)圖譜可視化軟件CitesSpace，對(duì)2000—2019年收錄于的8種國(guó)際知名科學(xué)教育類SSCI期刊中的生物學(xué)教育研究文獻(xiàn)進(jìn)行分析，得到的結(jié)論和啟示如下。

5.1 結(jié)論

在國(guó)際科學(xué)教育研究領(lǐng)域，生物學(xué)教育研究的關(guān)注度自2010年以來(lái)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，世界范圍內(nèi)的合作網(wǎng)絡(luò)正在建設(shè)。歐美國(guó)家在生物學(xué)教育研究領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，發(fā)文量與學(xué)術(shù)影響力更高、代表性研究機(jī)構(gòu)數(shù)量更多。相比較而言，我國(guó)尤其是大陸（內(nèi)地）的成果數(shù)量和學(xué)術(shù)影響力仍有待提高。

關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，國(guó)際生物學(xué)教育以全面培養(yǎng)公民的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，更加重視遺傳和進(jìn)化相關(guān)內(nèi)容的研究。近二十年來(lái)國(guó)際生物學(xué)教育研究呈現(xiàn)六大熱點(diǎn)：①持續(xù)關(guān)注態(tài)度、動(dòng)機(jī)、興趣等情意類目標(biāo);②重視概念理解;③以情景化方式促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展;④整合新興技術(shù)和非正式學(xué)習(xí)環(huán)境資源;⑤注重評(píng)價(jià)在生物學(xué)教育中的應(yīng)用;⑥強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究。這六大熱點(diǎn)領(lǐng)域的內(nèi)容也體現(xiàn)出國(guó)際生物學(xué)教育研究重視科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)、注重情景化、時(shí)代性、現(xiàn)代化和具有一定文化獨(dú)特性的特點(diǎn)。

文獻(xiàn)共被引分析發(fā)現(xiàn)，“學(xué)習(xí)進(jìn)階”和“進(jìn)化”相關(guān)的主題是當(dāng)前生物學(xué)教育研究的最新前沿。此外，“大學(xué)生”和“社會(huì)性科學(xué)議題”相關(guān)的主題也依然受到廣泛關(guān)注。《K-12科學(xué)教育框架》《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》是研究前沿中被引量最高的文獻(xiàn)，表明國(guó)際生物學(xué)教育領(lǐng)域研究前沿關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)、教育目標(biāo)和教育理念及其落實(shí)。

5.2啟示

5.2.1關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)

本研究發(fā)現(xiàn)，《K-12科學(xué)教育框架》《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》在研究前沿中占據(jù)文獻(xiàn)被引量首位，這一結(jié)果以生物學(xué)教育研究領(lǐng)域的實(shí)證數(shù)據(jù)為依據(jù)，表明了國(guó)際科學(xué)教育研究關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)的特點(diǎn)，也體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)類文件在國(guó)際科學(xué)教育研究中的基礎(chǔ)性和重要性。在我國(guó)，課程標(biāo)準(zhǔn)同樣是學(xué)科教學(xué)研究與實(shí)踐的風(fēng)向標(biāo)，反映了相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的最新教育理念和研究成果，需要充分關(guān)注和落實(shí)。以生物學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)為例，2017年版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在近年來(lái)國(guó)內(nèi)外生物學(xué)教育研究與實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上，將課程目標(biāo)確定為培養(yǎng)學(xué)生的“生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”，包括“生命觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“社會(huì)責(zé)任”4個(gè)部分，同時(shí)將“核心素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念、教學(xué)過(guò)程重實(shí)踐、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展”作為4條課程基本理念 [1]。對(duì)比本研究中發(fā)現(xiàn)的國(guó)際生物學(xué)教育研究熱點(diǎn)領(lǐng)域可知，我國(guó)新版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物學(xué)教育的目標(biāo)劃定和價(jià)值追求與國(guó)際生物學(xué)教育研究的宗旨和趨勢(shì)基本一致。這表明，我國(guó)2017年版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)所提出的“生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”能夠得到國(guó)內(nèi)國(guó)際生物學(xué)教育研究成果的支持，國(guó)際生物學(xué)教育研究的已有經(jīng)驗(yàn)和未來(lái)成果也都能夠?yàn)槲覈?guó)新版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在未來(lái)的研究和實(shí)踐提供有價(jià)值的參考。這也意味著，我國(guó)生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)體系下的生物學(xué)教育研究具有較大的國(guó)際發(fā)展?jié)摿ΑＴ诮窈蟮纳飳W(xué)教育和其他學(xué)科科學(xué)教育研究和實(shí)踐中，應(yīng)充分關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容及其落實(shí)情況，注重發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。

5.2.2 加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外互通合作，鼓勵(lì)研究成果交流與轉(zhuǎn)化

我國(guó)尤其是大陸（內(nèi)地）與歐美國(guó)家相比，生物學(xué)教育研究的成果數(shù)量和學(xué)術(shù)影響力還較為薄弱。雖然生物學(xué)教育及其研究與實(shí)踐在國(guó)內(nèi)已引起一定程度的關(guān)注，但相關(guān)成果在數(shù)量和質(zhì)量上仍有很大的發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)外交流合作尚不充分的現(xiàn)狀，一定程度上限制了本土研究的國(guó)際對(duì)話與成果轉(zhuǎn)化。這一現(xiàn)狀不只限于生物學(xué)教育研究，對(duì)科學(xué)教育領(lǐng)域的其他學(xué)科而言也是類似?？梢?jiàn)，我國(guó)在科學(xué)教育研究領(lǐng)域的發(fā)展，應(yīng)注重加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外互通合作，積極與國(guó)際代表性研究機(jī)構(gòu)建立聯(lián)系，主動(dòng)參與國(guó)際會(huì)議等活動(dòng)，借鑒國(guó)際科學(xué)教育研究經(jīng)驗(yàn)，積極嘗試將本土研究轉(zhuǎn)化為國(guó)際高水平學(xué)術(shù)論文，促進(jìn)本土成果的交流展示。這對(duì)于建立并完善科學(xué)教育研究的國(guó)際合作體系、推動(dòng)我國(guó)的科學(xué)教育研究發(fā)展和提升我國(guó)在國(guó)際科學(xué)教育研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位而言都非常重要。

5.2.3 把握國(guó)際研究趨勢(shì)，助力發(fā)展本土科學(xué)教育

基于CiteSpace的知識(shí)圖譜可視化方法對(duì)于便捷、有效地了解國(guó)際生物學(xué)教育研究熱點(diǎn)與前沿主題具有不可忽視的價(jià)值。生物學(xué)教育研究作為科學(xué)教育中的重要組成部分，其國(guó)際研究熱點(diǎn)與前沿趨勢(shì)對(duì)我國(guó)科學(xué)教育的發(fā)展有一定啟示。通過(guò)對(duì)比國(guó)際研究前沿?zé)狳c(diǎn)與我國(guó)生物學(xué)教育研究現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，一些國(guó)際關(guān)注度較高的研究主題在我國(guó)還沒(méi)有得到足夠重視。例如，國(guó)際生物學(xué)教育研究關(guān)注態(tài)度、動(dòng)機(jī)等情感類目標(biāo)，而我國(guó)大陸（內(nèi)地）關(guān)于這方面的實(shí)證研究成果卻數(shù)量寥寥。再如，受考試影響，我國(guó)生物學(xué)教育研究多關(guān)注中學(xué)生的生物學(xué)習(xí)與教學(xué) [7]，與其他群體相關(guān)的研究成果相對(duì)缺乏。這些研究的薄弱領(lǐng)域有必要在未來(lái)的生物學(xué)教育和科學(xué)教育研究中引起關(guān)注。與此同時(shí)，國(guó)際生物學(xué)教育研究熱點(diǎn)所體現(xiàn)出的文化獨(dú)特性、時(shí)代性和現(xiàn)代化的特點(diǎn)也啟示我們，生物學(xué)教育和科學(xué)教育研究實(shí)踐需立足本國(guó)文化和教育背景，同時(shí)借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，探尋我國(guó)生物學(xué)教育和科學(xué)教育相關(guān)問(wèn)題的解決之道。同時(shí)，應(yīng)重視學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)和創(chuàng)建，為學(xué)生提供更有意義、更有效的學(xué)習(xí)情景和學(xué)習(xí)經(jīng)歷。還應(yīng)關(guān)注并探尋現(xiàn)代化技術(shù)在生物學(xué)教育及科學(xué)教育研究與實(shí)踐中的潛力和作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M]. 北京：人民教育出版社，2018.

[2] 郭秀晶，房宏君. 北京市教育科學(xué)研究熱點(diǎn)、前沿及其演進(jìn)可視化探析[J]. 清華大學(xué)教育研究，2019（3）：126-132.

[3] 陳悅. 引文空間分析原理與應(yīng)用：CiteSpace 實(shí)用指南[M]. 北京：科學(xué)出版社，2004.

[4] 魏亞麗，宋秋前. STEM教育研究：熱點(diǎn)、分布及趨勢(shì)[J]. 外國(guó)中小學(xué)教育，2019（1）：10-19.

[5] 王晶瑩，張宇，王念. 國(guó)際多元文化教育的研究進(jìn)展與趨勢(shì)：基于WOS數(shù)據(jù)庫(kù)SSCI論文的可視化分析[J]. 全球教育展望，2017（3）：83-94.

[6] Chen C. Science Mapping：A Systematic Review of the Literature[J]. Journal of Data & Information Science，2017，2（2）：1-40.

[7] 王柳媚，王更強(qiáng). 我國(guó)近十年生物教學(xué)研究熱點(diǎn)與分析[J]. 中學(xué)生物教學(xué)，2018（6）：4-6.

收稿日期：2020-09-08

作者簡(jiǎn)介：劉恩山，北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授，研究方向：生物教育、科學(xué)教育，E-mail：82007@bnu.edu.cn。