基于知識(shí)圖譜的物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽發(fā)展分析

摘 要 國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽及其本土化后形成的中國(guó)大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽、中國(guó)青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽和各地區(qū)高校的系列物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽在基礎(chǔ)物理教學(xué)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文基于CiteSpace可視化軟件，分析了CNKI 中文數(shù)據(jù)庫(kù)、WOS數(shù)據(jù)庫(kù)和Scoups數(shù)據(jù)庫(kù)中以PT系列物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽為主題的文獻(xiàn)，運(yùn)用計(jì)量分析方法和知識(shí)圖譜技術(shù)展示了文獻(xiàn)的年代分布、關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜、時(shí)間線圖、突現(xiàn)詞圖譜和研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜等信息，并結(jié)合當(dāng)前賽事發(fā)展探究了知識(shí)圖譜在追蹤賽事發(fā)展、物理問(wèn)題研究與案例分析、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 IYPT;CUPT;學(xué)術(shù)競(jìng)賽;CiteSpace;知識(shí)圖譜

國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽（InternationalYoung Physicists Tournament，IYPT）是蘇聯(lián)于1988年發(fā)起的一項(xiàng)物理賽事，每年舉辦一屆。2007年，來(lái)自?shī)W地利維也納大學(xué)的Dr.RomanoA.Rupp教授被聘為南開(kāi)大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)院院長(zhǎng)，并介紹了其作為主辦方承辦1999 年IYPT 的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)年，南開(kāi)大學(xué)李川勇教授等觀摩韓國(guó)首爾第20屆IYPT。2008年，由南開(kāi)大學(xué)領(lǐng)隊(duì)的第一支中國(guó)IYPT代表隊(duì)在克羅地亞參賽。2009年南開(kāi)大學(xué)承辦第22屆IYPT[1]，IYPT 走進(jìn)中國(guó)。目前，IYPT和其在中國(guó)衍生出來(lái)的全國(guó)范圍的中國(guó)大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽（China UndergraduatePhysics Tournament，CUPT）、中國(guó)青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽（China Young Physicists Tournament，簡(jiǎn)稱(chēng)CYPT）、省市范圍的如江蘇省青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽（Jiangsu Yong Physicists Tournament，JSYPT）、上海市中學(xué)生物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽（Shanghai YoungPhysicists Tournament，SYPT）、各高校物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽等PT 系列學(xué)術(shù)競(jìng)賽發(fā)展迅速，吸引了越來(lái)越多的地區(qū)和學(xué)校的重視。

科學(xué)知識(shí)圖譜是顯示科學(xué)知識(shí)的發(fā)展進(jìn)程與結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種圖形，屬于科學(xué)計(jì)量學(xué)范疇[2]。傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)量學(xué)圖譜以簡(jiǎn)單的二維、三維圖形，如柱形圖、線性圖、點(diǎn)布圖等表達(dá)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)圖譜則以更復(fù)雜的三維立體圖來(lái)顯示科學(xué)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性。20世紀(jì)50年代加菲爾德（E.Garfield）提出[3]并創(chuàng)建了科學(xué)引文索引（ScienceCitation Index，SCI），奠定了當(dāng)代引文分析的基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代著名德國(guó)科學(xué)計(jì)量學(xué)家克雷奇默（H. Kretschmer）開(kāi)發(fā)的關(guān)于科學(xué)合作的三維空間模型[4，5]則大大地推動(dòng)了科學(xué)知識(shí)圖譜的發(fā)展。美國(guó)德雷塞爾大學(xué)華裔科學(xué)家陳超美意識(shí)到深入研究科學(xué)知識(shí)圖譜并將其應(yīng)用到科學(xué)實(shí)踐中的巨大潛力，并開(kāi)發(fā)出了知識(shí)圖譜的可視化軟件CiteSpace，其已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用[6]。

PT系列學(xué)術(shù)賽事旨在提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際物理問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)放性思維能力，使學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)得到全面協(xié)調(diào)發(fā)展[7]。 IYPT每年設(shè)置十七道題目，這些問(wèn)題往往切入點(diǎn)簡(jiǎn)單，物理背景豐富，適合在高中和大學(xué)的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推廣[7-11]。此外，知識(shí)圖譜技術(shù)可以對(duì)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到輔助作用，如林子艦等[12]曾探討了知識(shí)圖譜技術(shù)在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

本文試圖基于知識(shí)圖譜技術(shù)，利用CiteSpace可視化軟件，對(duì)大家感興趣的IYPT 問(wèn)題、當(dāng)前論文的發(fā)文情況、中外研究對(duì)比等進(jìn)行分析，同時(shí)探究其在追蹤賽事發(fā)展、物理問(wèn)題研究與案例分析、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革等方面的應(yīng)用。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

我們選擇CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)作為中文文獻(xiàn)的來(lái)源，選擇 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)[13]和Scoups數(shù)據(jù)庫(kù)[14]作為外文文獻(xiàn)的來(lái)源。文獻(xiàn)采集的方法為采用數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)檢索的方法，對(duì)于中文數(shù)據(jù)庫(kù)，在關(guān)鍵詞和全文中輸入“IYPT”“CUPT”“CYPT”“YPT”“物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽”詞，各搜索詞條間邏輯關(guān)系選擇“OR”;對(duì)于外文數(shù)據(jù)庫(kù)，在關(guān)鍵詞、主題和全文中輸入“IYPT”和“International Young PhysicistsTournament”詞，各搜索詞條間邏輯關(guān)系選擇“OR”。為了保證文獻(xiàn)的可用性，逐一核對(duì)檢索的文獻(xiàn)，刪去不相關(guān)的文獻(xiàn)，最終得到242篇中文文獻(xiàn)和28篇外文文獻(xiàn)。

1.2 研究方法

本文以可視化軟件CiteSpace6.1.R3對(duì)收集的文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析。文獻(xiàn)的具體處理方法為：（1）首先將時(shí)間切片設(shè)置為包含所有文獻(xiàn)的時(shí)間范圍，切片間隔為1年;（2）選擇聚點(diǎn)類(lèi)型：Author（作者分析）、Institution（機(jī)構(gòu)分析）、Country（國(guó)家分析）、Term（詞共現(xiàn)分析）、Keywords（關(guān)鍵詞）等;（3）選擇標(biāo)準(zhǔn)：每個(gè)時(shí)間切片中選取其中被引頻次最高的50個(gè)詞;（4）本次實(shí)驗(yàn)中的樣本數(shù)據(jù)量較少，因此不進(jìn)行篩選。如果數(shù)據(jù)量太多，可視化圖像比較復(fù)雜的話，可以選擇“Pruning”對(duì)圖像進(jìn)行修剪。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量分析

本文對(duì)截止到2022年9月1日的242篇中文文獻(xiàn)按照發(fā)表年份進(jìn)行了分析和繪圖。從圖1中可以看到，近五年間以PT 系列競(jìng)賽為主題的發(fā)文量保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，說(shuō)明PT 系列競(jìng)賽在中國(guó)各高校和中學(xué)的影響力越來(lái)越大。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)圖3 CNKI文庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（主要部分）2015—2016年論文增幅達(dá)到最大的14篇，這與CUPT國(guó)賽隊(duì)伍數(shù)量增幅一致，在2015—2016年期間，國(guó)賽參賽隊(duì)伍增幅達(dá)到近年來(lái)最大的16支[15];2018年發(fā)文數(shù)量達(dá)到最大，且近幾年一直保持在30篇以上的發(fā)文量，同時(shí)從2018年開(kāi)始，由于參賽隊(duì)伍大幅增加，CUPT開(kāi)始設(shè)置區(qū)域賽。圖2給出了CUPT參賽隊(duì)伍數(shù)量（2018年及以后為區(qū)域賽參賽隊(duì)伍總數(shù)量）與論文發(fā)表數(shù)量隨時(shí)間的變化圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算，兩者間的皮爾森相關(guān)系數(shù)為0.8916，屬于強(qiáng)相關(guān)性[16]，說(shuō)明CUPT 的規(guī)模發(fā)展對(duì)論文研究發(fā)表有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。

2.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜分析

表1展示了詞頻排名前10的關(guān)鍵詞的名稱(chēng)、引用頻次以及中心性。其中，關(guān)鍵詞“IYPT”“CUPT”“物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽”引用頻次最高，分別為42、31、18，中心性分別為0.45、0.37、0.09。

本次分析結(jié)果共獲得669個(gè)節(jié)點(diǎn)，1305條連線，密度為0.0058。由圖3可以看到IYPT 中的一些熱點(diǎn)問(wèn)題，例如2014年第十六題“Magneticbrakes”（磁力剎車(chē)），2015 年第三題“ArtificiaMuscle”（人造肌肉），2018年第十一題“Azimuthalradial Pendulun”（方位徑向擺）以及2019年第六題“Hurricane Balls”（颶風(fēng)球）等[7]。同時(shí)可以看到IYPT研究中一些常見(jiàn)的關(guān)鍵詞。第一類(lèi)是分析軟件，包括“數(shù)值模擬”和“Matlab”一詞。第二類(lèi)是物理問(wèn)題的研究對(duì)象，比如“圓盤(pán)”一詞，1995年第七題“Three discs”（三個(gè)圓盤(pán)）、1998年第三題“Spinning disc”（旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)）、2003年第十四題“Rotating disk”（旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)）、2016年第十一題“Rolling on a disc”（在圓盤(pán)上滾動(dòng)）、2022年第二題“Rayleigh disk”（瑞利圓盤(pán)）等，均與圓盤(pán)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)[7]。第三類(lèi)是物理教育，包括“物理教學(xué)”“綜合素質(zhì)”“創(chuàng)新能力”等與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)相關(guān)的詞匯，這與PT 系列競(jìng)賽設(shè)置的宗旨相關(guān)，IYPT、CUPT、物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽等PT賽事重在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、主動(dòng)意識(shí)、合作意識(shí)等綜合素質(zhì)，因此有眾多學(xué)者在研究如何更好地通過(guò)物理競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和解決問(wèn)題的能力[8，17]。圖4 CNKI文庫(kù)關(guān)鍵詞時(shí)間線圖2.3 時(shí)間線圖與突變?cè)~圖譜分析

時(shí)間線圖是關(guān)鍵詞共線圖譜的另一種時(shí)間線表現(xiàn)形式，重點(diǎn)表現(xiàn)了不同時(shí)間研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)及其衍生關(guān)系，可以通過(guò)圖看到在不同時(shí)間段受到較多關(guān)注的熱門(mén)問(wèn)題。圖4展示了以聚類(lèi)標(biāo)簽為豎軸、以關(guān)鍵詞的時(shí)間年份為橫軸，得到以PT系列競(jìng)賽為主題的關(guān)鍵詞的聚類(lèi)時(shí)間線圖譜。

在CiteSpace中可以使用Burstness生成突變?cè)~圖譜。突變?cè)~是指在某段時(shí)間內(nèi)爆發(fā)，代表了這段時(shí)間內(nèi)的研究前沿和發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)鍵詞。聚類(lèi)時(shí)間線圖譜和突變?cè)~圖譜都可以反應(yīng)不同時(shí)間研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。如圖5所示，設(shè)置伽馬γ參數(shù)為0.37，關(guān)鍵詞突變持續(xù)時(shí)間最少一年，并顯示16個(gè)突變?cè)~，通過(guò)調(diào)節(jié)伽馬γ參數(shù)可以顯現(xiàn)更多的突變?cè)~。如2018年出現(xiàn)突變?cè)~“熱水噴泉”，反映了2016年IYPT中第七題“Hot Water Fountain”（熱水噴泉）;2020年出現(xiàn)突變?cè)~“沙漏”，反映了2018年IYPT中第十三題“Weighing Time”（計(jì)量時(shí)間）。

2.4 作者和作者單位分布網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)對(duì)作者單位機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作網(wǎng)絡(luò)分析，可以更直觀和清晰地看到PT 競(jìng)賽在各高校/地區(qū)的發(fā)展情況，如圖6所示。本次分析結(jié)果共獲得209個(gè)節(jié)點(diǎn)，138條連線，密度為0.0063。節(jié)點(diǎn)越大，代表該單位發(fā)文量越大;節(jié)點(diǎn)之間代表了不同單位的合作情況，連線越粗代表合作發(fā)文量越多。從圖6中可以看到，目前在發(fā)文方面形成了幾個(gè)核心高校單位：南開(kāi)大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院22篇，北京師范大學(xué)15篇，南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院15篇，西南交通大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院10篇。在發(fā)文單位中，除了高校外，還有金陵中學(xué)仙林分校中學(xué)部、首都師范大學(xué)附屬中學(xué)、南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校等中學(xué)單位。IYPT、CYPT、JSYPT 和SYPT 是面向中學(xué)生的物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽，目前已經(jīng)有很多中學(xué)引入PT 系列賽事并研討如何基于學(xué)術(shù)競(jìng)賽提高學(xué)生各方面的綜合素質(zhì)[18]，凸顯了PT在銜接大中物理教育中的作用。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)多為星狀、點(diǎn)狀分布，未形成網(wǎng)狀分布。這與PT 賽事規(guī)則相關(guān)，PT 競(jìng)賽規(guī)則要求各高校的學(xué)生獨(dú)立組隊(duì)完成，因此較少存在各高校協(xié)作完成的情況。

2.5 外文數(shù)據(jù)庫(kù)分析

由于WOS和Scoups數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)較少，因此將兩者文獻(xiàn)數(shù)據(jù)合并后去重（2022年文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)截止至09月01日）。如圖7所示，與中文發(fā)文量相比，外文數(shù)據(jù)庫(kù)總的發(fā)文量較低但發(fā)文時(shí)間段長(zhǎng)，這是由于IYPT是由蘇聯(lián)于1988年首次舉辦并開(kāi)始在國(guó)外發(fā)展，而中國(guó)在2008年才首次組隊(duì)參賽。同時(shí)也可以看到，外文發(fā)文量在最近3年開(kāi)始明顯增加，如圖8所示，其主要發(fā)文國(guó)家或地區(qū)來(lái)源于新加坡、中國(guó)、美國(guó)和英國(guó)，分別占比25.0%、17.9%、14.3%和14.3%。

外文庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖9所示，從圖中可以看出，外文數(shù)據(jù)庫(kù)同中文數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，發(fā)表的論文中既有對(duì)具體問(wèn)題的研究，如“l(fā)ooping pendulum”“damping effect”“fighter aircraft”等，也有對(duì)于IYPT 在培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、分析問(wèn)題能力等問(wèn)題上的探討，如 “participating team”，“open ended problem”等。可以看出IYPT 針對(duì)的群體主要為“high school student”，即在國(guó)外IYPT主要面對(duì)高中生群體，針對(duì)大學(xué)生的為In-ternational Physicists Tournament[19]。目前IPT在國(guó)內(nèi)尚未形成IYPT 的規(guī)模，每年由南開(kāi)大學(xué)領(lǐng)隊(duì)參賽。

外文數(shù)據(jù)庫(kù)作者單位共現(xiàn)圖譜如圖10所示。從圖中可以看出，外文數(shù)據(jù)庫(kù)中尚未形成明顯核心學(xué)術(shù)合作團(tuán)體和發(fā)文單位，成點(diǎn)狀和星狀分布，其中主要分文單位有Raffles Institution（萊佛士書(shū)院）和Slovak Acad Sci（斯洛伐克科學(xué)院）等。

3 知識(shí)圖譜分析對(duì)物理競(jìng)賽和實(shí)驗(yàn)探究的輔助作用

3.1 物理教育研究

通過(guò)CiteSpace對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)文的可視化分析，可以增加師生了解IYPT 的本土化過(guò)程，了解系列賽事研究情況比如當(dāng)前發(fā)文量趨勢(shì)、主要發(fā)文合作學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)、主要發(fā)文高校單位等。發(fā)文情況也可以從側(cè)面反映競(jìng)賽的一些特征：發(fā)文量不斷增加意味著對(duì)PT系列競(jìng)賽認(rèn)可度的提高，同時(shí)競(jìng)賽隊(duì)伍規(guī)模的發(fā)展促進(jìn)了教學(xué)論文的發(fā)表和相關(guān)研究。

3.2 物理問(wèn)題研究

對(duì)于受關(guān)注度較高的IYPT 題目，通常會(huì)有諸多學(xué)者以不同的角度去探討，形成“百家爭(zhēng)鳴”。鑒于PT題目的開(kāi)放性，知識(shí)圖譜技術(shù)有助于將這些觀點(diǎn)進(jìn)行連接，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。例如，通過(guò)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜可以將各文章的關(guān)鍵詞聯(lián)系起來(lái)，而這些關(guān)鍵詞通常包含了IYPT 題目需要考慮的主要因素和切入點(diǎn)。以2016 年第七題“HotWater Fountain”（熱水噴泉）為例，在CiteSpace的共現(xiàn)圖譜中選中熱水噴泉后得到如圖11（a）所示的分叉圖。從中我們可以得到研究這一問(wèn)題可能的思路。例如“控制變量法”是由于題目要求探究不同參數(shù)下噴泉能達(dá)到的最大高度，因此總體思路自然需要通過(guò)控制變量法驗(yàn)證不同參數(shù)的影響?！安匠獭薄斑B續(xù)性定理”“范德瓦爾斯方程”等從理論上啟示分析的切入點(diǎn)，“莫爾吸量管”提示了可能的實(shí)驗(yàn)儀器。 又如2020 年第六題“Saxon Bowl”（撒克遜碗），從圖11（b）中可以看到，這一問(wèn)題的自變量有孔徑大小、碗底直徑、液體密度等，因變量則有下沉速度、下沉?xí)r間等，“伯努利方程”“阻尼項(xiàng)”提示理論分析的切入點(diǎn)和誤差修正項(xiàng)。通過(guò)知識(shí)圖譜可視化分析，有利于提高對(duì)問(wèn)題的宏觀認(rèn)識(shí)，為我們接下來(lái)具體研究奠定基礎(chǔ)。

3.3 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

IYPT中有許多實(shí)驗(yàn)有趣且物理內(nèi)涵豐富，適合將其引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如2014年第十六題“MagneticBrakes”（磁力剎車(chē)）、2018年第十一題“Azimuthal-Radial Pendulum”（方向徑向擺）等。眾多高校采用將IYPY 題目作為教學(xué)改革的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并借鑒IYPT 和CUPT 的競(jìng)賽模式讓學(xué)生自由組隊(duì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)答辯[20，21]?；贑iteSpace對(duì)詞頻、突變?cè)~圖譜等的分析可以得到受關(guān)注度較高的題目，此類(lèi)實(shí)驗(yàn)研究往往比較透徹，可以優(yōu)先考慮將此類(lèi)實(shí)驗(yàn)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中。由圖4可知，“光環(huán)”曾在2017年發(fā)生突變，說(shuō)明人們對(duì)相關(guān)問(wèn)題研究熱情增加，進(jìn)而對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，通過(guò)點(diǎn)擊“Node Details”可以了解發(fā)文情況。此問(wèn)題對(duì)應(yīng)第28屆IYPT 第14題“環(huán)繞的光”，陳晨等以此題為例探究了如何將IYPT 實(shí)驗(yàn)融入中學(xué)教學(xué)以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[22]。

在關(guān)鍵詞可視化分析中，我們可以看到不同年份的試題通過(guò)關(guān)鍵詞連接，這些實(shí)驗(yàn)在某些方面具有關(guān)聯(lián)性，可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)分析實(shí)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián)。因此，可以通過(guò)已發(fā)表論文深入研究該類(lèi)實(shí)驗(yàn)的物理基礎(chǔ)和變量因素[21，22]，找到共通的物理原理，并將其作為專(zhuān)題引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，將IYPT 中 “Bubble crystal（泡泡晶體）”“Light rings（光環(huán)）”“Soap membrane filter（肥皂膜過(guò)濾器）”“Pulling glasses apart（拉開(kāi)玻璃）”以及“Herons Fountain（海倫噴泉）”的試題設(shè)置了表面張力現(xiàn)象小專(zhuān)題，方便學(xué)生從更多角度認(rèn)識(shí)表面張力[23]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用可視化分析方法，分析了CNKI文庫(kù)中關(guān)于PT 系列競(jìng)賽的論文，對(duì)中外數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)文情況進(jìn)行了對(duì)比，并介紹了CiteSpace在進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜、時(shí)間線圖、突變?cè)~圖譜和作者與作者單位分布等方面的應(yīng)用。結(jié)果表明：（1）從發(fā)文量看，近五年發(fā)文量保持較高位且呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，顯示了PT系列競(jìng)賽影響力的不斷增加;（2）從發(fā)文作者和發(fā)文作者單位上來(lái)看，當(dāng)前已經(jīng)形成幾個(gè)核心學(xué)術(shù)合作團(tuán)體和核心發(fā)文高校單位，但整體上呈星狀和點(diǎn)狀分布，未形成大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);（3）在WOS和Scoups外文數(shù)據(jù)庫(kù)中，發(fā)文量較少，且未形成核心學(xué)術(shù)團(tuán)體和核心發(fā)文高校單位，但近三年發(fā)文量增多。整體來(lái)看，PT 系列競(jìng)賽在各高校和中學(xué)受到越來(lái)越多的關(guān)注，在相關(guān)論文發(fā)表中出現(xiàn)了一批高產(chǎn)單位和核心作者，發(fā)文研究主題和范圍廣。此外，知識(shí)圖譜在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革具有良好的輔助作用：通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞的可視化分析，可以得知不同時(shí)間段關(guān)注的熱點(diǎn)和研究材料，引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以提升教學(xué)水平。

綜上所述，本文利用知識(shí)圖譜技術(shù)，展示了物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽在物理教育研究、物理問(wèn)題研究和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革三個(gè)方面的突出優(yōu)點(diǎn)。本文清晰地展示了IYPT、CUPT、CYPT 以及各高校物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽等PT系類(lèi)競(jìng)賽的發(fā)展情況。物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生們運(yùn)用知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)、能力和素養(yǎng)全面協(xié)調(diào)發(fā)展。借助于知識(shí)圖譜技術(shù)，能夠幫助研究者更清晰地認(rèn)識(shí)問(wèn)題發(fā)展脈絡(luò)，了解知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，豐富物理圖像，促進(jìn)物理學(xué)生競(jìng)賽向基礎(chǔ)物理教學(xué)中的轉(zhuǎn)化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 宋峰，李川勇.第22屆國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽在南開(kāi)大學(xué)舉行[J].大學(xué)物理，2009，28（10）：61.

SONG F， LI C Y. The 22nd international young physicistchampionship was held in Nankai University[J]. CollegePhysics， 2009， 28（10）： 61. （in Chinese）

[2] 陳悅，劉則淵.悄然興起的科學(xué)知識(shí)圖譜[J].科學(xué)學(xué)研究，2005（2）：149-154.

CHEN Y， LIU Z Y. The rise of mapping knowledge domain[J]. Studies in Science of Science， 2005（2）： 149-154. （inChinese）

[3] GARFIELD E. Citation indexes for science： A new dimensionin documentation through association of ideas[J]. Science，1955，122： 108-111.

[4] KRETSCHMER H. Coauthorship networks of invisible collegeand institutionalized communities[J]. Scientometrics，1994， 330（1）： 363-369.

[5] KRETSCHMER H. Types of two-dimensional and three-dimensionalcollaboration patterns[C]//Proceedings of theSeventh Conference of the International Society for Scientometricsand In for metrics. Colima， Mexico，July 5-8， 1999.Edited by C.A. Macias-Cha pula. Universidad de Colima，Colima， Mexico， 1999. 244-257.

[6] CHEN C. Mapping Scientific Frontiers[M]. London：Springer-Verlag， 2002.

[7] 國(guó)家青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽[EB/OL]. http：//iypt.org/Home.

[8] 李川勇，王慧田，宋峰，等.中國(guó)大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽及其對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的作用[J].大學(xué)物理，2012，31（5）：1-4.

LI C Y， WANG H T， SONG F， et al. China undergraduatephysics tournament and its enhancement of students comprehensiveability[J]. College Physics， 2012， 31（5）： 1-4.（in Chinese）

[9] 于向遙，曹學(xué)偉.由astroblaster引發(fā)的對(duì)多體碰撞問(wèn)題的探究[J].大學(xué)物理，2009，28（11）：51-54.

YU X Y， CAO X Y. Research on collisions of many ballsfrom astroblaster[J]. College Physics， 2009， 28（11）： 51-54. （in Chinese）

[10] 陳玥，周子淇，林美妤，等.振蕩“星形”水滴的實(shí)驗(yàn)研究[J].物理實(shí)驗(yàn)，2017，37（11）：36-40.

CHEN Y， ZHOU Z Q， LIN M S， et al. Experimentalstudy on the oscillation-star-like water droplet[J]. PhysicsExperimentation， 2017， 37（11）： 36-40. （in Chinese）

[11] 潘志民，金凱文，潘開(kāi)欣.關(guān)于“小孔成像”的研究[J].物理與工程，2018，28（4）：102-108.

PAN Z M， JIN K W， PAN K X. Studies of “pinhole imaging”[J]. Physics and Engineering， 2018， 28（4）： 102-108. （in Chinese）

[12] 林子艦，馮超超，王廷振，等.知識(shí)圖譜技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].物理與工程，2020，30（4）：88-95.

LIN Z J， FENG C C. WANG T Z， et al. The explorationof the application of knowledge mapping technique on physicsexperiment teaching[J]. Physics and Engineering，2020， 30（4）： 88-95. （in Chinese）

[13] WOS數(shù)據(jù)庫(kù)[EB/OL]. https：//www.webofscience.com.

[14] Scoups數(shù)據(jù)庫(kù)[EB/OL]. https：//www.scopus.com.

[15] 中國(guó)大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽[EB/OL]. https：//pt.nankai.edu.cn/cupt/list.htm.

[16] 賈俊平.統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[17] 金康，王曉輝，賀慶麗，等.大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽對(duì)本科生不同方面能力的提升作用[J].大學(xué)物理，2020，39（6）：59-64.

JIN K， WANG X H， HE Q L， et al. Effect of China UndergraduatePhysics Tournament on improving the abilityof undergraduates at different aspects[J]. College Physics，2020， 39（6）： 59-64. （in Chinese）

[18] 吳志山.在IYPT選修活動(dòng)課中提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)[J].物理教學(xué)，2015，37（3）：29-31.

WU Z S. Improving students scientific literacy in IYPTelective activity courses[J]. Physics Teaching， 2015，37（3）： 29-31. （in Chinese）

[19] 國(guó)際物理學(xué)家錦標(biāo)賽[EB/OL]. https：//iptnet.info.

[20] 鐘菊花，顧英俊，章登宏，等.競(jìng)賽與教學(xué)相融合的開(kāi)放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].物理與工程，2017，27（5）：99-102.

ZHONG J H， GU Y J， ZHANG D H， et al. Open educationexploration in undergraduate physics experiment by incorporationof physics tournament into the elementarycourse[J]. Physics and Engineering， 2017， 27（5）： 99-102. （in Chinese）

[21] 張俊武.將CUPT 題目作為應(yīng)用目標(biāo)，納入科研訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)物理技術(shù)課程[J].物理實(shí)驗(yàn)，2017，37（3）：35-36.

ZHANG J W. Taking CUPT topics as application objectivesand incorporating them into scientific research trainingand experimental physics technology courses[J]. PhysicsExperimentation， 2017， 37（3）： 35-36. （in Chinese）

[22] 陳晨，陸建隆.將IYPT實(shí)驗(yàn)融入中學(xué)物理教學(xué)的理論思考與實(shí)踐探索[J].物理教師，2017，38（3）：22-26.

CHEN C， LU J L. Theoretical thinking and practical explorationof integrating IYPT experiment into middle schoolphysics teaching[J]. Physics Teacher， 2017， 38（3）： 22-26. （in Chinese）

[23] 王槿，朱江，李文華，等.啟發(fā)式的多層次居家物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探索[J].物理實(shí)驗(yàn)，2020，40（4）：31-37.

WANG J， ZHU J， LI W H， et al. Exploration on the heuristicmulti-leveled home-based physics experiment design[J].Physics Experimentation， 2020， 40（4）： 31-37. （in Chinese）

基金項(xiàng)目： 高等學(xué)校教學(xué)研究項(xiàng)目（DJZW202010hb）;南開(kāi)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目（21NKSYSX02）;國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金項(xiàng)目（J1210027）;南開(kāi)大學(xué)物理基地能力提高項(xiàng)目（J1103208）。