利用NoteExpress分析國內化學數字化實驗的發展

張婷　馬宏佳

摘要：NoteExpress是一款文獻管理專業軟件，在文獻綜述及長篇論文寫作中具有突出的優勢，文章利用NoteExpress軟件整理了十年來（2003-2013）國內化學數字化實驗的相關文獻，并利用該軟件進行量化分析。

關鍵詞：NoteExpress；化學；數字化實驗；綜述

文章編號：1008-0546（2014）03-0086-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

數字化實驗通常指利用傳感器、數據采集器和計算機進行的實驗[1]。目前對數字化實驗的稱謂還有“手持技術”、“掌上實驗室”、“DIS實驗”等。自2003年華南師范大學錢揚義教授在國內首次提及“手持技術”和“掌上實驗室”等術語[2]，到2013年國內學者們對數字化實驗的研究如火如荼，在這十年中，化學作為一門實驗科學，其與數字化實驗的結合受到了較多學者的關注。

對研究者而言，廣泛地閱讀相關文獻并進行綜述寫作是進行研究的第一步，傳統管理資料的方法是將word、pdf等文件放在指定文件夾中再保存到電腦，但當文獻多達成百上千篇時，這種管理模式就十分繁瑣，并且極易出錯。NoteExpress（簡稱NE）在采集、管理和分析文獻等方面功能強大，使用便捷，鑒于此，筆者嘗試利用NE軟件搭建“化學數字化實驗”文獻庫，對十年來該領域內的文獻進行系統地整理和分析。

一、 NoteExpress介紹

NoteExpress是北京愛琴海軟件公司開發的一款文獻檢索、管理與應用系統，支持中文和英文，其靈活的功能得到國內外科研人員的認可。NE可輕松導入各類文件進行有序管理；具備文獻信息檢索與下載功能，可用來管理文獻的題錄，并以附件方式管理文獻全文或其它格式文件；可自動完成參考文獻引用的格式化；具有筆記功能，可實現隱性知識的顯性化管理[3]。

筆者使用的是NoteExpress2（南京師范大學圖書館版），成功安裝后，就可以在NE界面中點擊文件目錄下的“新建數據庫”來建立相關數據庫。NE界面十分清晰，主要包括四個部分：上側為常見的菜單欄和工具欄；左側的數據庫節點下包含題錄、筆記、檢索、組織和回收站五個文件夾，它們依據使用者的需要用來存放不同類型的資料；右側的題錄信息欄顯示文獻的日期、作者、標題和來源，并按照設定的順序（如時間順序）進行排列；右下側的窗口主要為文獻資料的詳細信息，使用者可以進行手動編輯。圖1為筆者創建的“數字化實驗”數據庫，這其中筆者對166篇文獻的題錄進行添加附件、優先級設置和在線更新等操作，將所獲取的顯性知識進行有序、合理地分類和整理，為后期開發個人的隱性知識奠定基礎。NE中的數據庫就像是一個“電子筆記本”，在其人性化的操作模板下，使用者可便捷地對其進行添加和修改，數據庫一旦建立就能夠長久使用。

二、文獻檢索與導入

NE數據庫中的題錄中包含文獻的標題、發表日期、作者、摘要、關鍵詞等信息，一般題錄中文獻信息的采集主要有手工錄入、直接導入、過濾器導入和從其它管理器導入四種[4]。筆者主要采用了前兩種方法對化學數字化實驗的相關文獻進行檢索與錄入數據庫。

直接導入有NE在線檢索結果導入和在線數據庫檢索結果導入兩種。首先在NE的“檢索”目錄下選擇“在線檢索”，NE系統與許多國內外常用數據庫建立了專門的接口，用戶可以選擇相應的數據庫，輸入檢索條件進行檢索，點擊“保存勾選題錄”，就可以將勾選的題錄信息導入進指定的題錄下（圖2）。有時NE軟件中的更新程度不及各數據庫本身，這時就可以將在線數據庫的檢索結果導入進NE中，例如在CNKI數據總庫中，選擇篇名“數字化實驗”為檢索條件進行檢索，共找到205條結果，其中與化學學科有關的32篇，勾選這些文獻，選擇“導出/參考文獻”，進入文獻管理中心界面后，在左側界面中選擇“NoteExpress”數據庫，然后選擇“導出”，之后如果選擇“保存”按鈕，系統會先在電腦中建立一個“.net”文件來存放文獻信息，打開該文件，就會出現“導入題錄”的界面（圖3），選擇“開始導入”即可將所選文獻導入到數據庫中的指定題錄下。

手工錄入的方法適用于已有的、零散文獻資料，并在一定條件下彌補數據庫檢索不全的缺陷。右擊“題錄”，選擇“導入文件”，添加電腦中的相關文件后，進行“導入”即可（圖4）。

筆者基于CNKI（中國知網-文獻總庫），分別采用“數字化實驗”、“手持技術”、“傳感器”和“DIS實驗”作為篇名進行檢索、篩選，共獲取與化學數字化實驗相關的期刊文獻166篇。采取直接導入和手工導入兩種方法將其導入進NE數據庫中。

三、文獻的量化分析

截止2013年12月，筆者共整理出與化學數字化實驗相關的期刊文獻166篇，在文獻篩選過程中主要根據文章內容的相關度進行取舍，受客觀資源與主觀選擇的影響，部分相關文獻并未整合到NE數據庫中。

借助Note Express軟件的數據統計和分析功能，筆者分別從化學數字化實驗研究文獻的期刊來源、數量、研究方法、研究內容、研究層次四個方面對文獻進行分類與探討。對于文獻的期刊分布和年份統計作者利用NE的智能統計功能，對于研究方法、內容與層次的分析筆者則結合使用了NE中自定義分類功能和統計功能。

1.文獻的期刊分布統計

在NE數據庫中，右擊題錄，選擇“文件夾信息統計”選擇“期刊”為統計字段，點擊統計，即可獲得不同期刊的文獻數量，將此信息另存為文本文件后導入進Excel中進行數據的列表分析（表1），可獲取更直觀的結果和信息間聯系。

通過對文獻的期刊來源統計可以發現，目前發表有關化學數字化實驗的文章的期刊多達42種，其中權威期刊有《電化教育研究》和《課程·教材·教法》，發表化學數字化實驗文章較多的期刊有《化學教育》、《化學教與學》和《中學化學教學參考》。endprint

2.文獻的數量統計分析

右擊題錄，選擇“文件夾信息統計”選擇“年份”為統計字段，點擊統計，即可獲得不同年份的文獻數量，利用Excel軟件進行數據的列表和作圖分析（表2和圖5）。

從表2和圖5可以看出，國內化學數字化實驗研究的發展大致經歷了三個階段。2003～2005年為第一階段，基本屬于數字化實驗理念的介紹階段，相關研究成果較為零散，且主要集中于大學院校的科研單位；2006-2010年為第二個階段，屬于數字化實驗在教學中的探索階段，研究進行的并不平穩，但有較多的一線教師加入到相關的實踐研究中；2011年以后為第三階段，屬于化學數字化實驗的快速發展時期，文章數量穩定在每年20篇以上，理論與實踐研究共同進行。

3. 研究方法維度

選擇所需編輯的題錄信息，右擊“編輯題錄”，即可對題錄信息進行增添和修改，在NE右下方界面中的“細節”中也可對題錄進行編輯操作。筆者根據各文獻研究方法的不同，在“分類”一欄中將其分別標記為理論研究、調查研究或實驗研究等等。在“文件夾信息統計”中選擇“分類”為統計字段，所得結果用Excel軟件分析如下（表3和圖6）。

表3和圖7說明，國內化學數字化實驗研究主要采用了實驗研究的方法，這與化學學科的性質是有密切聯系的。需要說明的是，研究方法中的“其它”指的是其它研究方法，如試題分析研究[5，6]、案例分析研究[7]等等，混合研究主要指教育理論和化學實驗方法相結合的研究，如2013年劉建祥[8]基于“濃度對硫酸鈉與硫酸反應速率的影響”這一化學實驗，探討“四重表征”與“手持技術”的整合，選取了50名高中生作為案例研究的對象來檢驗教學效果。2011年王晶[9]對手持技術促進學生化學實驗觀念轉變進行了實證研究，2013年薛耀峰[10]和郁小昌[11]分別對上海市和浙江省的數字化實驗的應用做了調查研究，填補了之前數字化實驗研究中一些方法和領域的空白。綜上，國內化學數字化實驗研究用到了理論研究、實驗研究和調查研究等多種方法。

4. 研究內容維度

教師、學生、社會是化學教學需要關注的三個基本點。針對上述采用“實驗研究”方法的104篇期刊文獻，筆者利用NE的分類和數據統計功能，從教師教學、學生認知和社會問題三個橫向維度進行了量化分析（表4和圖8）。

基于表4和圖8可以發現，在實驗研究中，研究者對教師教學的關注度是最高的，而對于利用化學數字化實驗探討社會問題的較少。例如任改蘭[12]綜合利用溫度、溶解氧及pH傳感器對“新鄉市河水是否適合魚類生長”進行了探究，周良駿[13]利用溫度、二氧化碳和氧氣傳感器探究了暖寶寶的發熱原理，這些研究很有意義，并且適合學生進行探究，因此可以在日后的研究中加大對“化學數字化實驗”與“社會問題”相關的探索和應用。

5.研究層次維度

蔣永貴、吳俊明[14]根據對教學實踐的跟蹤分析，將數字化實驗在中學理科教學中的應用分為三個層次，依次為常規教學創新、傳統實驗改進和科學探究深入。筆者采用這三個縱向維度，針對3.3中采用“實驗研究”方法的104篇期刊文獻進行了以下的統計和分析。

對表5和圖9分析可得，目前研究者利用化學數字化實驗對“傳統實驗改進”的較多，對科學探究的深入也有較多的關注，三個層次的研究成果整體較為平衡，說明數字化實驗在化學實驗各層次都有廣泛的應用。需要指出的是，筆者在對文獻進行分類時，對“科學探究深入”設的門檻并不高，相關文獻僅僅是達到淺層次的科學探究要求，因此在以后的研究過程中 “科學探究深入”的整體水平上還有待提高。在這一方面，做的比較好的有鄧峰等[15]對氯化鐵水解條件的探究、徐惠等[16]對酸與鐵絲反應的化學振蕩現象研究、魏銳等[17]對含鐵物質中鐵元素含量的測定、靳建華[18]探究菠菜中葉綠素提取的最佳實驗條件等。

四、文獻管理與導出

在題錄下方的“預覽”欄目下，NE可根據使用者選擇的期刊樣式自動生成相應的參考文獻格式，使用者可以直接復制粘貼到論文中。更為便捷的文獻導出方式是NE在word中的“自動插入格式化參考文獻”，在正確完成NE安裝后，word中就會顯示NoteExpress按鈕（圖10），先在NE中選擇要引用的文獻，在word中將鼠標定位在引用處，點擊“插入引文”按鈕，即可在文章末尾自動生成格式化的參考文獻列表。選擇“格式化”按鈕可設置輸出的樣式，NE中內置了上千種國內外著名期刊的引文格式，同時還支持用戶自己創建輸出樣式，讓繁瑣的工作變得快捷而準確。

除了上述介紹的一些功能外，NE還具有題錄的排序、標記、查重、檢索、筆記等文獻管理功能，在此推薦一個NE視頻學習網站http：//www.reflib.org/，感興趣的讀者可以對NE進行更加系統地學習。

五、研究結論與展望

國內化學數字化實驗研究歷經十年，已經取得了較多的成就。在新課程改革的背景下，目前國內大部分學者肯定數字化實驗的價值，并且在化學教學、實驗探究的應用中取得了較為豐富的實踐成果，也在一定程度上彌補了理論與實證研究方面的空白。但如何尋找出適合我國化學教育的數字化實驗的應用模式，仍然需要我們更多地思考與探索。

筆者通過對現階段文獻的整理與研究，認為化學數字化實驗的發展存在以下問題有待解決：（1）對國外數字化實驗的發展狀況的相關研究較少，而且較為陳舊，不利于國內繼續深入的探索與研究；（2）對化學數字化實驗教學效果評價研究較為零散，缺乏完整的評價標準；（3）研究對象比較單一，基本集中于中學化學內容，而小學科學、職業技術學校化學、大學化學等內容的研究基本是空白。

參考文獻

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