我國(guó)科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)透視與趨勢(shì)分析
——基于CiteSpace 的可視化分析*

彭 昊 唐智松

（西南大學(xué) 教育學(xué)部，重慶 400715）

一、前言

科學(xué)教育作為提高全民科學(xué)素質(zhì)最關(guān)鍵與最基礎(chǔ)的工作，它始終受到國(guó)內(nèi)外教育研究者的高度關(guān)注［1］。 在科學(xué)教育研究之研究的視角上，國(guó)外與我國(guó)存在顯著的差異。 具體而言，截至目前，已有諸多學(xué)者利用多種文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法與工具圍繞國(guó)際科學(xué)教育研究的現(xiàn)狀、特點(diǎn)與趨勢(shì)進(jìn)行了相關(guān)的述評(píng)。 如張宇等［2］基于SSCI 中具有國(guó)際影響力的五大科學(xué)教育期刊的分析，揭示了國(guó)際科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)；劉晟等［3］利用R 軟件對(duì)全美科學(xué)教學(xué)研究學(xué)會(huì)（NARST）2018 年學(xué)術(shù)年會(huì)上的572 項(xiàng)研究題目進(jìn)行了可視化分析；張沖等［4］68對(duì)國(guó)際科學(xué)教育研究概貌進(jìn)行了綜合分析；周丐曉等［5］基于NARST 的研究主題分類等文獻(xiàn)分析揭示了國(guó)際科學(xué)教育研究的主題分類?？梢?，學(xué)者們十分關(guān)注國(guó)際科學(xué)教育研究的前沿動(dòng)態(tài)，而且取得了一些重要的認(rèn)識(shí)。 另一方面，學(xué)者對(duì)我國(guó)科學(xué)教育研究之研究略顯不足，目前僅有的如葉劍強(qiáng)與畢華林［6］則基于2370 篇碩士、博士學(xué)位論文的知識(shí)圖譜分析結(jié)果指出近15 年我國(guó)科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)，胡華［7］以綜合性科學(xué)課程研究為視點(diǎn)利用Nvivo11.0 軟件對(duì)我國(guó)近10年來中小學(xué)科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)主題與核心關(guān)注進(jìn)行了透視與剖析。 但是，無論是研究對(duì)象、研究工具或是研究方法都難以比肩對(duì)國(guó)外科學(xué)教育研究的關(guān)注。 總的來看，已有的科學(xué)教育研究述評(píng)還主要聚焦于對(duì)西方科學(xué)教育研究熱點(diǎn)的透視剖析與發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的概括總結(jié)，而少有對(duì)國(guó)內(nèi)科學(xué)教育研究的回顧與反思，尤其缺乏對(duì)最能反映學(xué)科研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)的期刊文獻(xiàn)的相關(guān)研究。 這導(dǎo)致已有的相關(guān)述評(píng)未能全面地揭示國(guó)內(nèi)科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)主題，不能系統(tǒng)地反映國(guó)內(nèi)科學(xué)教育研究的發(fā)展趨勢(shì)。 因此本文以2009—2019 年中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)期刊文獻(xiàn)為樣本，通過可視化分析軟件CiteSpace 和文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)我國(guó)科學(xué)教育研究近年來的研究熱點(diǎn)進(jìn)行透視，對(duì)其近年來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行把握，以期能夠?qū)ξ覈?guó)科學(xué)教育研究概況進(jìn)行總結(jié)與概括，對(duì)存在的問題進(jìn)行澄清，并以此為基礎(chǔ)對(duì)我國(guó)科學(xué)教育研究的未來發(fā)展進(jìn)行展望。

二、數(shù)據(jù)來源與處理方法

通過高級(jí)檢索功能搜索“中國(guó)知網(wǎng)”期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，以“教育”為主題，并以“科學(xué)教育”為關(guān)鍵詞，檢索時(shí)間為2009—2019 年，選擇“期刊來源”為核心期刊和CSSCI，最后得到核心期刊文獻(xiàn)432篇作為本研究的樣本文獻(xiàn)。

本研究通過利用CiteSpace 5.5 可視化文獻(xiàn)分析軟件，對(duì)國(guó)內(nèi)科學(xué)教育研究近年來的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析。 具體的處理操作包括三項(xiàng)：第一，利用關(guān)鍵詞的圖譜分析把握我國(guó)科學(xué)教育研究的熱門主題。 第二，進(jìn)行關(guān)鍵詞的聚類分析，厘清我國(guó)科學(xué)教育研究的主要內(nèi)容。 第三，通過關(guān)鍵詞的突變分析明晰我國(guó)科學(xué)教育研究的發(fā)展趨勢(shì)。 通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)上述三個(gè)方面的發(fā)展脈絡(luò)，可以較為清楚地呈現(xiàn)出我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域近年來的概貌和圖景。

（一）文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析

為從整體上對(duì)我國(guó)科學(xué)教育研究的情況進(jìn)行把握，需要首先對(duì)期刊文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量及其變化趨勢(shì)進(jìn)行整理與分析。 通過中國(guó)知網(wǎng)搜索2009—2019 年我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域的相關(guān)期刊文獻(xiàn)，并對(duì)每一年份的發(fā)刊數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1. 相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2009—2019 年我國(guó)科學(xué)教育研究相關(guān)期刊文獻(xiàn)數(shù)量分布如表1 所示。

表1 我國(guó)科學(xué)教育研究文獻(xiàn)數(shù)量分布（2009—2019 年）

2. 相關(guān)文獻(xiàn)年度變化分析

根據(jù)上述科學(xué)教育研究文獻(xiàn)發(fā)表年度數(shù)量，可以繪制出我國(guó)科學(xué)教育研究文獻(xiàn)數(shù)量年度變化曲線圖，如圖1 所示。

圖1 科學(xué)教育研究文獻(xiàn)數(shù)量年度變化曲線（2009—2019 年）

由圖1 可知，我國(guó)科學(xué)教育研究相關(guān)期刊文獻(xiàn)的數(shù)量變化曲線呈現(xiàn)出先增高后降低，最后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，并且出現(xiàn)了3 個(gè)明顯的波峰。 文獻(xiàn)數(shù)量在2010 年達(dá)到49 篇的巔峰，且在2012 年和2016 年也出現(xiàn)波峰。 首先，2010 年峰值現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與國(guó)外STEM 教育的勃興有關(guān)。STEM 教育勃興于二十一世紀(jì)初，并在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域掀起了改革的浪潮，尤其是2010 年前后在美國(guó)和英國(guó)基礎(chǔ)教育領(lǐng)域率先崛起，開始引領(lǐng)國(guó)際科學(xué)教育實(shí)踐的改革與發(fā)展［8］。 美國(guó)于2010 年先后出臺(tái)了以《準(zhǔn)備與激勵(lì)：為了美國(guó)未來的K-12 科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育》為代表的一系列指導(dǎo)本國(guó)科學(xué)教育發(fā)展的重要政策文本［9］。 西方社會(huì)和學(xué)術(shù)界對(duì)于科學(xué)教育的高度重視引起了我國(guó)教育研究者的高度關(guān)注，掀起了我國(guó)學(xué)者對(duì)于科學(xué)教育研究的高潮。 其次，2012 年峰值現(xiàn)象的出現(xiàn)則可能與2011 年下半年國(guó)務(wù)院頒布的《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案（2011—2015年）》和教育部頒布的《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》以及據(jù)此頒布的《全日制義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（3—6 年級(jí)）》（實(shí)驗(yàn)稿）有關(guān)。 因?yàn)檫@一系列文件的頒布實(shí)際上標(biāo)志著我國(guó)以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)養(yǎng)成為核心的科學(xué)教育改革正式啟動(dòng)，科學(xué)教育成為學(xué)者競(jìng)相關(guān)注的研究對(duì)象自然也就不足為奇。 最后，2016 年峰值的出現(xiàn)可能與美國(guó)政府發(fā)布的《STEM 教育2016》與國(guó)務(wù)院頒布的《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案（2016—2020 年）》不無關(guān)系。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各國(guó)政府都將重心從加大對(duì)科技研究的投入轉(zhuǎn)為增強(qiáng)對(duì)科學(xué)教育的重視上來，全世界都達(dá)成了一種共識(shí)——提升全體公民的科學(xué)素養(yǎng)已經(jīng)刻不容緩。 誠(chéng)如有學(xué)者［10］所指出的，公民科學(xué)素養(yǎng)（scientific literacy）已經(jīng)成為各國(guó)科學(xué)教育的核心關(guān)注與共同追求。 作為提升全體公民科學(xué)素養(yǎng)的主要渠道與有效手段，科學(xué)教育自然成為備受矚目的研究領(lǐng)域。

（二）關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析——研究熱點(diǎn)

文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞是對(duì)文本內(nèi)容進(jìn)行的高度總結(jié)與概括凝練，它是文本內(nèi)容構(gòu)成的邏輯起點(diǎn)，可以集中反映研究的主要內(nèi)容，具有“一葉知秋”的作用。 總之，通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞的出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以較為有效地呈現(xiàn)出當(dāng)前科學(xué)教育研究領(lǐng)域的主流方向和熱點(diǎn)趨勢(shì)。

1. 關(guān)鍵詞的次序分析

首先，向CiteSpace 軟件中輸入2009—2019年科學(xué)教育研究領(lǐng)域期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，可以獲得我國(guó)科學(xué)教育研究2009—2019 年文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的共現(xiàn)知識(shí)圖譜（如圖2）。 其次，通過對(duì)圖2 我國(guó)科學(xué)教育研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜的圖像進(jìn)行解讀，可將我國(guó)科學(xué)教育研究的關(guān)鍵詞進(jìn)行降序排列，依次為科學(xué)教育、人文教育、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)課程、科學(xué)精神、美國(guó)、學(xué)習(xí)進(jìn)階、教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)等。 通過分析圖2 中關(guān)鍵詞的聚集情況，可以得知：第一，關(guān)于科學(xué)教育與人文教育的融合研究占據(jù)了我國(guó)科學(xué)教育研究的主要部分。 第二，有關(guān)我國(guó)科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)主要集中在科學(xué)素養(yǎng)培育、科學(xué)課程開發(fā)以及科學(xué)精神養(yǎng)成等方面。 第三，當(dāng)前我國(guó)的科學(xué)教育研究更多地聚焦于科學(xué)教育相關(guān)概念的辨析以及科學(xué)教育實(shí)踐中具體操作層面的問題研究，而鮮有針對(duì)科學(xué)教育本身的上位研究。

圖2 我國(guó)科學(xué)教育研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（2009—2019 年）

2. 研究熱點(diǎn)的歸類解讀

對(duì)2009—2019 年我國(guó)科學(xué)教育研究相關(guān)期刊中關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和梳理，有助于研究者捕捉科學(xué)教育研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，把握科學(xué)教育研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。 我國(guó)科學(xué)教育研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻次及其中心性的具體情況如表2所示。

表2 我國(guó)科學(xué)教育研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻次及其中心性

表2 通過對(duì)關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻次和中心性的高低排序，將近10 年來我國(guó)科學(xué)教育研究相關(guān)文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行排列，通過分析可以進(jìn)一步明確哪些研究主題正在成為研究熱點(diǎn)。 統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，科學(xué)教育、人文教育和科學(xué)素養(yǎng)3 個(gè)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次躍居前三，明顯高于其他關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次。 由表2 可知，科學(xué)教育的中心性最高，達(dá)到0.42。 而其他關(guān)鍵詞的中心性明顯低于科學(xué)教育。 由此可見，我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域的研究主題還比較單一，主要集中在科學(xué)素養(yǎng)研究和科學(xué)教育與人文教育融合研究?jī)蓚€(gè)方面，而其他方向和主題的研究成果還不顯著，有待加強(qiáng)。 總體來說，當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育研究還沒有進(jìn)入多方向獨(dú)立與多主題并行的多樣化發(fā)展階段。

同時(shí)結(jié)合對(duì)文獻(xiàn)資料的閱讀分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育研究還停留在向國(guó)際科學(xué)教育經(jīng)驗(yàn)借鑒和模仿的初級(jí)階段，我國(guó)科學(xué)教育研究的自主性和話語(yǔ)權(quán)有待增強(qiáng)。 科學(xué)教育的研究熱點(diǎn)主要表現(xiàn)為：（1）關(guān)注國(guó)際科學(xué)教育的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并強(qiáng)調(diào)借鑒與學(xué)習(xí)，具體包括對(duì)國(guó)際上流行的HPS 教育、STS 教育和STEAM 教育等先進(jìn)教育模式與理念的學(xué)習(xí)以及對(duì)國(guó)際科學(xué)教育政策文件的借鑒，如《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》《（K-12）科學(xué)教育框架》等［11］。 （2）從課程和教學(xué)入手，在具體操作層面探討如何發(fā)展科學(xué)教育。 如陶藝活動(dòng)對(duì)幼兒科學(xué)品質(zhì)的培養(yǎng)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)在科學(xué)教育課程上的運(yùn)用等［12-13］。 （3）重視跨學(xué)科視角下對(duì)科學(xué)教育的反思。 如從科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)文化和科學(xué)史等角度對(duì)我國(guó)科學(xué)教育進(jìn)行分析和反思［14］。值得一提的是，聚焦于科學(xué)教育研究的專門期刊在我國(guó)還比較缺乏，科學(xué)教育的相關(guān)研究大都發(fā)表在教育綜合類的期刊上，但在國(guó)際科學(xué)教育研究領(lǐng)域中已經(jīng)形成了以《國(guó)際科學(xué)教育雜志》（International Journal of Science Education）、《科學(xué)教育》（Science Education）、《科學(xué)與教育》（Science ＆Education）、《科學(xué)教學(xué)研究雜志》（Journal of Research in Science Teaching）和《科學(xué)教育研究》（Research in Science Education）等為代表的一系列專門以“科學(xué)教育”命名的綜合性科學(xué)教育研究期刊。 毋庸置疑，國(guó)內(nèi)科學(xué)教育研究專門平臺(tái)的缺乏成為了阻礙我國(guó)科學(xué)教育和科學(xué)教育研究發(fā)展的重要原因。

（三）關(guān)鍵詞聚類分析——內(nèi)容與特點(diǎn)

1. 研究?jī)?nèi)容的梳理

通過關(guān)鍵詞可以了解文章的研究方向和主題，而對(duì)關(guān)鍵詞的聚類分析則能夠明晰該研究領(lǐng)域研究主題的相關(guān)性，揭示研究主題之間的邊界關(guān)系。 換言之，通過對(duì)相關(guān)研究的主要關(guān)鍵詞進(jìn)行梳理和分析可以更好地把握當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育研究的發(fā)展趨向。 具體而言，使用CiteSpace 對(duì)近年來科學(xué)教育研究相關(guān)的期刊文獻(xiàn)進(jìn)行聚類分析，可進(jìn)一步明確當(dāng)前科學(xué)教育研究領(lǐng)域的熱門詞語(yǔ)，幫助研究者了解相關(guān)研究主題的演變。 具體操作步驟如下，利用CiteSpace 5.5 軟件對(duì)有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行如下操作設(shè)置，時(shí)間切片設(shè)置為1 年，節(jié)點(diǎn)類型選擇“keyword”，Top N=50，即保留每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)頻次前50 的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，最后可以得到我國(guó)科學(xué)教育研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，該圖譜具有60 個(gè)節(jié)點(diǎn)和49 條連線，其網(wǎng)絡(luò)密度（Density）為0.0277，其中圖譜分析模塊值Q=0.6722＞0.4000，說明劃分的關(guān)鍵詞結(jié)構(gòu)具有顯著性；平均輪廓值S=0.3107＞0.0500，表明該聚類分析具有較高的信度，具體分析結(jié)果如圖3 所示。

圖3 我國(guó)科學(xué)教育研究關(guān)鍵詞聚類圖譜（2009—2019 年）

通過分析圖3 所呈現(xiàn)出的關(guān)鍵詞聚類知識(shí)圖譜可知，我國(guó)科學(xué)教育研究近年來的研究?jī)?nèi)容主要包括科學(xué)課程、科學(xué)素養(yǎng)、人文教育、科學(xué)本質(zhì)等方面。 我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域中的研究主題還比較單一，主要集中在科學(xué)課程研究、科學(xué)素養(yǎng)研究以及科學(xué)教育與人文教育的融合研究等方面。其他研究方向的成果還不太顯著，有待加強(qiáng)。 結(jié)合對(duì)文獻(xiàn)的閱讀分析得出：（1）從時(shí)間維度來講，研究?jī)?nèi)容涉及科學(xué)教育發(fā)展史的研究，但其主要聚焦于近現(xiàn)代科學(xué)教育的發(fā)展，缺乏對(duì)于古代科學(xué)教育發(fā)展脈絡(luò)的系統(tǒng)梳理，尤其是古代科學(xué)教育的發(fā)展階段及其特征還缺乏系統(tǒng)性的研究。（2）從研究對(duì)象來說，研究?jī)?nèi)容不僅關(guān)注基礎(chǔ)教育，還涉及高等教育，但更多的還是聚焦于基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，高等教育領(lǐng)域中科學(xué)教育相關(guān)問題的探討還比較缺乏。 （3）從理論維度來看，研究?jī)?nèi)容涉及對(duì)科學(xué)教育頂層設(shè)計(jì)的規(guī)劃構(gòu)想、對(duì)科學(xué)教育中相關(guān)概念的界定與闡釋、對(duì)科學(xué)教育中課程與教學(xué)問題的研究等，但對(duì)于科學(xué)教育和社會(huì)系統(tǒng)以及人類個(gè)體與群體發(fā)展之間的相關(guān)問題還鮮有研究。

2. 研究特點(diǎn)的演變

通過對(duì)我國(guó)科學(xué)教育研究關(guān)鍵詞聚類圖譜的進(jìn)一步解讀，可以明晰我國(guó)科學(xué)教育研究趨勢(shì)的變化與發(fā)展情況。 通過結(jié)合對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的研讀，當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育研究呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：（1）愈加注重科學(xué)教育的實(shí)踐探索，積極探討科學(xué)教育課程和教學(xué)中的具體問題。 尤其是STEM 課程從國(guó)外引入我國(guó)后，關(guān)于科學(xué)教育課程的開發(fā)、設(shè)計(jì)與實(shí)施就成為了科學(xué)教育研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)問題。（2）愈加注重跨學(xué)科視角。 基于科學(xué)教育本身的跨學(xué)科性，圍繞學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成與培育，不斷開展跨學(xué)科視域下的交叉研究，正在成為我國(guó)科學(xué)教育研究的趨勢(shì)。 （3）愈加注重研究方法的多樣化，定量和定性方法的結(jié)合成為潮流，基于實(shí)證證據(jù)的研究正在成為科學(xué)教育研究的發(fā)展方向。正如E.W.Jenkins［15］所指出的，在科學(xué)教育研究中存在著兩種質(zhì)的研究傳統(tǒng)——“教育性的”（pedagogical）和“實(shí)證性的”（empirical），教育性的傳統(tǒng)強(qiáng)調(diào)研究對(duì)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐的促進(jìn)，實(shí)證性的傳統(tǒng)則聚焦于通過搜集客觀證據(jù)來幫助人們理解教育現(xiàn)象中的因果關(guān)系。 當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育研究正在從聚焦教育性走向強(qiáng)調(diào)實(shí)證性，不僅基于理論視角，還依賴現(xiàn)實(shí)證據(jù)，力求從多個(gè)維度與層次對(duì)當(dāng)前科學(xué)教育的現(xiàn)狀進(jìn)行分析與反思，從而更加全面和系統(tǒng)地揭示當(dāng)前科學(xué)教育存在的問題，進(jìn)而有效地指導(dǎo)我國(guó)科學(xué)教育改革。

（四）關(guān)鍵詞突變分析——趨勢(shì)與階段

1. 突現(xiàn)關(guān)鍵詞的趨勢(shì)分析

通過利用CiteSpace 軟件中的突變監(jiān)測(cè)功能對(duì)關(guān)鍵詞的突變情況進(jìn)行分析，能夠進(jìn)一步揭示我國(guó)科學(xué)教育研究的發(fā)展趨勢(shì)。 具體而言，需要將“突現(xiàn)詞”標(biāo)示出來，進(jìn)而顯示出我國(guó)科學(xué)教育研究高頻關(guān)鍵詞突變的情況，如表3 所示。 表3中線段的深色部分表明該關(guān)鍵詞在不同年份的“突現(xiàn)”狀況，即在該時(shí)間段內(nèi)有相當(dāng)?shù)难芯績(jī)r(jià)值和關(guān)注熱度。

表3 我國(guó)科學(xué)教育研究高頻關(guān)鍵詞突現(xiàn)情況

由表3 可知，一方面，這些高頻關(guān)鍵詞分別反映了與科學(xué)教育相關(guān)的人文教育、學(xué)習(xí)進(jìn)階、科學(xué)素養(yǎng)、STEM 教育、核心素養(yǎng)等方面的內(nèi)容，表明眾多教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)都涉及科學(xué)教育中的相關(guān)問題，即科學(xué)教育研究也受到國(guó)內(nèi)其他教育領(lǐng)域研究者的關(guān)注；另一方面，深色部分所顯示的頻率突現(xiàn)情況可以反映出關(guān)鍵詞在不同年份間的變化情況。 由此可知，隨著年份的增加，科學(xué)教育的研究熱點(diǎn)逐漸從人文教育轉(zhuǎn)向了學(xué)習(xí)進(jìn)階，之后再逐漸轉(zhuǎn)向了科學(xué)素養(yǎng)、STEM 教育和核心素養(yǎng)等主題。

2. 關(guān)鍵詞突現(xiàn)的階段判斷

通過對(duì)表3 我國(guó)科學(xué)教育研究高頻關(guān)鍵詞突現(xiàn)的分析并結(jié)合對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀分析，可以將我國(guó)科學(xué)教育研究從整體上劃分為3 個(gè)階段。

第一階段：2009—2011 年，以科學(xué)教育與人文教育融合研究為主的階段。 該階段的研究主要集中于科學(xué)教育的人文轉(zhuǎn)向和跨學(xué)科融合研究，并且在研究方法上以思辨研究與質(zhì)性研究為主?？茖W(xué)教育的歷史研究、融合研究及比較研究等內(nèi)容構(gòu)成了該階段科學(xué)教育研究的主要內(nèi)容。 這一階段我國(guó)科學(xué)教育研究主要受到HPS 教育模式的影響。 作為國(guó)外科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)之一，HPS 教育成為了我國(guó)模仿和借鑒的主要對(duì)象，它將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)融于一體，不僅在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀、提高學(xué)生的批判性思維上有重要價(jià)值，而且在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升上也發(fā)揮著重要功能。

第二階段：2012—2015 年，以學(xué)習(xí)進(jìn)階與科學(xué)素養(yǎng)研究為主的階段。 該階段的研究主要集中于對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的比較研究和科學(xué)素養(yǎng)的思辨與實(shí)證研究，對(duì)科學(xué)教育研究的反思逐漸增多，實(shí)證研究逐漸興起。 該階段的科學(xué)教育研究包括了學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義、模式及應(yīng)用研究、美國(guó)K-12 科學(xué)教育框架等國(guó)際科學(xué)教育政策的比較研究以及對(duì)科學(xué)教育中相關(guān)概念的界定與辨析等。 這一階段我國(guó)科學(xué)教育研究受到西方STS 教育的重要影響。STS 被美國(guó)國(guó)家科學(xué)教師協(xié)會(huì)（NSTA）定義為在“人類社會(huì)經(jīng)驗(yàn)背景下的科學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)”［16］。STS 是基于社會(huì)環(huán)境與現(xiàn)實(shí)技術(shù)而進(jìn)行的科學(xué)教育活動(dòng)，它試圖將科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)聯(lián)系起來，將學(xué)生對(duì)自然界的理解與科學(xué)技術(shù)的使用以及日常生活的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)一起來，從而為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培育與養(yǎng)成提供有效的途徑。

第三階段：2016—2019 年，以核心素養(yǎng)與STEM 教育研究為主的階段。 該階段的研究主要集中于科學(xué)教育中學(xué)生核心素養(yǎng)的培育以及STEM 教育的比較、開發(fā)和應(yīng)用研究，對(duì)科學(xué)教育理論的構(gòu)建研究開始不斷增多，實(shí)證研究開始成為主流方向。 該階段的科學(xué)教育研究包括了基于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的科學(xué)教育理論建構(gòu)、國(guó)際STEM 教育的比較研究以及科學(xué)教育中的大概念等相關(guān)研究。 這一階段我國(guó)科學(xué)教育研究受到西方STEAM 教育的沖擊。 以STS 教育的理念、框架與基礎(chǔ)來開展STEAM 教育，以期培養(yǎng)學(xué)生乃至全社會(huì)公民對(duì)社會(huì)的責(zé)任感，將科學(xué)技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)與社會(huì)生活緊密聯(lián)系起來，在龐大而復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)中認(rèn)識(shí)到科學(xué)、技術(shù)、工程對(duì)社會(huì)生活的影響，逐漸成為國(guó)際科學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)［17］。

根據(jù)上述關(guān)鍵詞突變情況和相關(guān)文獻(xiàn)的分析，并結(jié)合國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與我國(guó)科學(xué)教育領(lǐng)域相關(guān)的政策文件，可以預(yù)測(cè)今后我國(guó)科學(xué)教育研究今后的發(fā)展趨勢(shì)。

第一，國(guó)際科學(xué)教育的比較研究。 我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域中相當(dāng)一部分的研究都是基于西方發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，從而對(duì)我國(guó)科學(xué)教育發(fā)展所提出的意見與建議。 毫無疑問，西方發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)階段的科學(xué)教育研究明顯領(lǐng)先于我國(guó)，并且在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)科學(xué)教育的發(fā)展都離不開對(duì)西方發(fā)達(dá)國(guó)家的模仿與借鑒。 但必須注意的是，在吸收西方國(guó)家先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，我國(guó)科學(xué)教育研究者也應(yīng)該注意對(duì)其進(jìn)行本土化，必須立足于我國(guó)教育的實(shí)際情況，利用好我國(guó)教育的本土優(yōu)勢(shì)，只有這樣才能更好地指導(dǎo)我國(guó)科學(xué)教育的改革與發(fā)展。

第二，基于實(shí)證證據(jù)的科學(xué)教育研究。 教育改革必須基于實(shí)證性的研究，科學(xué)教育的革新更應(yīng)該基于科學(xué)教育研究的實(shí)證證據(jù)［18］。 尤其是在以美國(guó)為代表的西方發(fā)達(dá)國(guó)家不斷推進(jìn)以證據(jù)為本（evidenced-based）科學(xué)研究的背景下，我國(guó)教育研究領(lǐng)域?yàn)榱烁玫嘏c國(guó)際教育研究接軌，也開始逐漸重視實(shí)證研究，并以期能夠推動(dòng)我國(guó)教育研究的規(guī)范化發(fā)展進(jìn)程［19］。 可以預(yù)見，我國(guó)科學(xué)教育研究今后也將不斷重視基于證據(jù)的實(shí)證研究，以期為解決科學(xué)教育中的現(xiàn)實(shí)問題、推動(dòng)科學(xué)教育的持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力源泉。

第三，具備跨學(xué)科性的交叉研究。 在科學(xué)教育話語(yǔ)體系中，“科學(xué)”一詞本身就具有被理解為物理、化學(xué)、生物、地理以及生命科學(xué)等自然科學(xué)學(xué)科體系的傾向，因此研究者在探討科學(xué)教育相關(guān)問題時(shí)，其前提假設(shè)就是科學(xué)教育本身就是一門具有跨學(xué)科（inter-disciplinary）性質(zhì)的學(xué)科［20］。并且國(guó)際科學(xué)教育研究也始終堅(jiān)持以哲學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)、自然科學(xué)等多學(xué)科為支撐，朝著交叉研究的方向發(fā)展。 尤其是當(dāng)下關(guān)于我國(guó)教育研究范式的不斷爭(zhēng)論，我國(guó)科學(xué)教育研究的范式也悄然發(fā)生著變化。 誠(chéng)如曾榮光等［21］指出的，社會(huì)科學(xué)發(fā)展到今天，早已沒有任何一種研究方法或范式專屬于某一個(gè)學(xué)科，更多的是交叉融合與共享。簡(jiǎn)言之，科學(xué)教育研究作為融自然科學(xué)研究與人文社會(huì)科學(xué)研究為一體的代表，可以預(yù)見，基于跨學(xué)科視域與多種研究范式互相融合的交叉研究將會(huì)是我國(guó)科學(xué)教育研究今后的發(fā)展趨勢(shì)之一。

三、現(xiàn)狀總結(jié)與未來展望

（一）現(xiàn)狀總結(jié)

1. 科學(xué)教育學(xué)科的學(xué)理有待梳理

作為一門學(xué)科或科學(xué)之“學(xué)理”，是指任何一門學(xué)科和科學(xué)都有自己的邏輯起點(diǎn)，及其所衍生的有內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)的基本范疇、學(xué)理體系［22］。 我國(guó)科學(xué)教育研究相對(duì)于教育領(lǐng)域的其他研究方向來講，其文獻(xiàn)的數(shù)量嚴(yán)重不足。 究其原因，當(dāng)前關(guān)于科學(xué)教育的相關(guān)概念雖已有界定，但尚不十分明晰。 并且對(duì)科學(xué)教育研究領(lǐng)域的劃分缺乏系統(tǒng)性和整合性，造成了科學(xué)教育研究中出現(xiàn)概念模糊與問題混淆的現(xiàn)象。 哪些概念是科學(xué)教育的下位概念？ 哪些研究屬于科學(xué)教育研究？ 還有待進(jìn)一步梳理。 進(jìn)而言之，研究者在開展科學(xué)教育研究時(shí)應(yīng)當(dāng)具有“學(xué)理”意識(shí)：尋找科學(xué)教育的邏輯起點(diǎn)，明晰科學(xué)教育的研究對(duì)象，指出科學(xué)教育的基本問題，歸納科學(xué)教育的學(xué)科內(nèi)容，推導(dǎo)科學(xué)教育內(nèi)容范疇的邏輯關(guān)系，構(gòu)建科學(xué)教育的學(xué)理體系。 唯有如此，作為一門新興的研究領(lǐng)域，科學(xué)教育與科學(xué)教育學(xué)才能不斷走向成熟。

2. 科學(xué)教育研究的視域不斷拓展

當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域中不僅包括科學(xué)教育的課程研究、教學(xué)研究，而且還包括科學(xué)教育的教育史研究、教育哲學(xué)研究乃至神經(jīng)教育學(xué)研究。 基于不同學(xué)科視域下對(duì)科學(xué)教育的研究勃然興起，并逐漸形成了多方位的科學(xué)教育研究視域。對(duì)教育問題的研究可以從理論和實(shí)踐兩個(gè)不同的層面出發(fā)，科學(xué)教育也是如此。 就目前科學(xué)教育的研究現(xiàn)狀來看，對(duì)于實(shí)踐問題的關(guān)注遠(yuǎn)多于對(duì)理論問題的探討，然而隨著科學(xué)教育實(shí)踐的不斷推進(jìn)，對(duì)科學(xué)教育理論提出了更高的要求。 雖然近年來我國(guó)科學(xué)教育研究的視域不斷拓寬，并開展了多方位的探討，但應(yīng)該看到的是我國(guó)科學(xué)教育研究的發(fā)展歷程相較西方發(fā)達(dá)國(guó)家還很短，我國(guó)科學(xué)教育的相關(guān)理論還缺乏創(chuàng)新性與系統(tǒng)性，我國(guó)科學(xué)教育的理論體系還有待進(jìn)一步建構(gòu)與發(fā)展。

3. 科學(xué)教育研究的系統(tǒng)性不斷增強(qiáng)

隨著我國(guó)科學(xué)教育的蓬勃發(fā)展，我國(guó)科學(xué)教育研究已經(jīng)逐步形成了一系列有關(guān)科學(xué)教育問題的研究文獻(xiàn)。 這些文獻(xiàn)不僅關(guān)注科學(xué)教育相關(guān)概念的界定與闡釋，更加關(guān)注科學(xué)教育實(shí)踐中呈現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，并以此為基礎(chǔ)指出原因與提出對(duì)策，進(jìn)而形成了一系列引領(lǐng)科學(xué)教育改革的發(fā)展性理念。 此外，我國(guó)科學(xué)教育研究的方法也不斷多樣化，因?yàn)閮H靠教育學(xué)的傳統(tǒng)研究方法已經(jīng)難以滿足時(shí)代發(fā)展的需要，科學(xué)教育研究的發(fā)展必須突破單一學(xué)科的理論視角，積極推動(dòng)多元學(xué)科理論進(jìn)行對(duì)話，拓寬原有研究領(lǐng)域。 當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育研究也正在逐漸從傳統(tǒng)的以價(jià)值判斷和概念闡釋為主的思辨性研究轉(zhuǎn)向基于實(shí)證的質(zhì)性和量化研究，包括從科學(xué)教育課堂教學(xué)實(shí)踐出發(fā)的行動(dòng)研究、案例研究和敘事研究等。 并且隨著科學(xué)教育的發(fā)展，其他學(xué)科的不同研究方法也正在成為具有跨學(xué)科性的科學(xué)教育研究的新選擇。 更有學(xué)者指出，我國(guó)科學(xué)教育應(yīng)該朝著實(shí)踐轉(zhuǎn)向。因?yàn)檫M(jìn)入二十一世紀(jì)，科學(xué)不只是單純作為知識(shí)，而是加入社會(huì)和文化因素成為人類實(shí)踐本身。 科學(xué)教育也應(yīng)該回歸其本身的實(shí)踐向度，堅(jiān)持以實(shí)踐為導(dǎo)向，解決現(xiàn)實(shí)問題［23］。

（二）未來展望

1. 科學(xué)教育學(xué)科的制度建構(gòu)

丁邦平和羅星凱［24］早在2008 年就指出科學(xué)教育學(xué)科的制度建構(gòu)對(duì)于我國(guó)科學(xué)教育理論研究和實(shí)踐改革的重要作用，不僅應(yīng)當(dāng)給予科學(xué)教育學(xué)獨(dú)立的學(xué)科地位，更要培養(yǎng)專業(yè)化的科學(xué)教育領(lǐng)域人才，進(jìn)而加快我國(guó)科學(xué)教育學(xué)學(xué)科建制的形成。 可以這樣說，沒有相關(guān)學(xué)科強(qiáng)有力的支撐，就難有相關(guān)研究持續(xù)而深入地開展。 就目前的情況來看，我國(guó)科學(xué)教育和科學(xué)教育研究已經(jīng)勃然興起。 首先，有部分高校開始自主設(shè)置科學(xué)教育學(xué)二級(jí)學(xué)科或按二級(jí)學(xué)科管理的交叉學(xué)科，如西南大學(xué)和陜西師范大學(xué)等高校設(shè)置的科學(xué)教育學(xué)專業(yè)以及華中師范大學(xué)設(shè)置的科學(xué)傳播與科學(xué)教育專業(yè)等。 其次，已經(jīng)建成了一批專門的科學(xué)教育研究中心，如北京師范大學(xué)的科學(xué)教育研究所、西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心以及東南大學(xué)學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心等。 最后，中國(guó)教育學(xué)會(huì)下屬的科學(xué)教育分會(huì)已經(jīng)成為了我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域強(qiáng)有力的學(xué)術(shù)交流平臺(tái)。 毋庸諱言，我國(guó)科學(xué)教育要形成完整和系統(tǒng)的學(xué)科建制還有很長(zhǎng)的一段路要走。 科學(xué)教育學(xué)科的制度建構(gòu)不僅能夠進(jìn)一步澄清科學(xué)教育研究的基本問題，明晰科學(xué)教育研究的對(duì)象界限，推進(jìn)科學(xué)教育基本理論的構(gòu)建，更能夠使得科學(xué)教育研究有“法”可依，有“理”可循，持續(xù)推動(dòng)科學(xué)教育理論與實(shí)踐的不斷革新。 換言之，科學(xué)教育研究不僅應(yīng)該以提升公民的科學(xué)素養(yǎng)為核心議題，更要重視科學(xué)教育研究模型的重構(gòu)，尤其要聚焦科學(xué)教育研究?jī)?nèi)部標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的確立［4］69。

2. 科學(xué)教育研究的實(shí)證取向

二十一世紀(jì)初期我國(guó)科學(xué)教育研究鮮有能夠“頂天立地”的研究。 所謂“頂天”的研究，即研究充分借助理論的視角與框架來對(duì)問題進(jìn)行審思和剖析，試圖遵循理論的思路指出問題產(chǎn)生的原因與解決的方法。 這類研究需要從宏觀上對(duì)問題進(jìn)行把握，借助于學(xué)科已有的理論視角對(duì)問題進(jìn)行進(jìn)一步的分析。 但是這類研究很大程度上有賴于研究者個(gè)人的理論造詣，并且往往因?yàn)椴煌瑢W(xué)者所持有的價(jià)值取向不同，最終導(dǎo)致在觀點(diǎn)上爭(zhēng)論不休，有時(shí)甚至還會(huì)引發(fā)實(shí)踐當(dāng)中的矛盾與沖突。因此，在科學(xué)教育自身理論建構(gòu)還不太成熟的情況下，科學(xué)教育研究更應(yīng)該重視“立地”的研究，即基于實(shí)踐證據(jù)對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的思考與分析。 一方面，“實(shí)證研究是教育學(xué)走向科學(xué)的必要途徑”，缺乏實(shí)證支持的教育研究往往令人難以信服［25］。另一方面，作為一種基于事實(shí)和證據(jù)的研究，實(shí)證研究對(duì)于科學(xué)教育研究有著獨(dú)特的價(jià)值與意義。因?yàn)椋瑢?shí)證方法不僅能使科學(xué)教育研究更具科學(xué)性與說服力，并且系統(tǒng)性的實(shí)證研究更能匯聚為一種“通則”，即普遍意義上的理論解釋，這將為科學(xué)教育的理論創(chuàng)新提供重要?jiǎng)恿Γ?6］。

3. 科學(xué)教育經(jīng)驗(yàn)的本土創(chuàng)新

誠(chéng)如有學(xué)者指出的那樣，我國(guó)科學(xué)教育的研究還主要是對(duì)國(guó)際科學(xué)教育先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的“學(xué)習(xí)”和跟蹤，而且在這一過程中，中國(guó)傳統(tǒng)文化的體現(xiàn)和中國(guó)科學(xué)教育現(xiàn)實(shí)問題的解決又顯得軟弱無力［27］。 如果我們對(duì)待西方的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，僅是一味地模仿與借鑒，那么最后的結(jié)果只會(huì)是內(nèi)容的同化與自主的喪失。 一方面，西方發(fā)達(dá)國(guó)家無論是在自然科學(xué)研究還是人文社科研究上，本身就占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，更能夠?yàn)楸緡?guó)科學(xué)教育的發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障與支持，中國(guó)難以實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。 另一方面，國(guó)外科學(xué)教育研究是以西方的現(xiàn)實(shí)問題、思維方式和價(jià)值觀念為基本支撐要素的，如果失去對(duì)中國(guó)現(xiàn)實(shí)的具體分析，轉(zhuǎn)而遵循西方科學(xué)教育研究的固有模式，那么我們難以實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。 此外，國(guó)際科學(xué)教育研究的發(fā)現(xiàn)與結(jié)論都有其不同的社會(huì)文化差異（socio-cultural variations）背景，如何將其進(jìn)行本土化地運(yùn)用與創(chuàng)新將會(huì)是我國(guó)科學(xué)教育研究者今后努力的方向［28］。 未來的中國(guó)科學(xué)教育研究必須在借鑒西方先進(jìn)科學(xué)教育經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上結(jié)合自身實(shí)際，聚焦中國(guó)問題，運(yùn)用中國(guó)話語(yǔ)，提供中國(guó)方案，為解決中國(guó)科學(xué)教育問題提供思路與方法。