基于知識圖譜的我國遺傳學實驗教學可視化分析研究

徐倩倩　王玉　孔晶晶

摘要? ? 在CNKI數據庫中以“遺傳學實驗教學”為主題，將檢索到的在1986—2019年期間發表的相關文獻作為研究對象，借助于Cite-space軟件構建知識圖譜進行可視化分析，初步厘清了1986年以來我國遺傳學實驗教學研究熱點與研究趨勢演變，其中熱點主題包括“實驗教學”“遺傳學實驗”“遺傳學”“教學改革”等，熱點主題的演進分為4個階段，各階段內在聯系緊密。

關鍵詞? ? 遺傳學實驗教學;知識圖譜;可視化分析

中圖分類號? ? G642.4;G353.1? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）02-0248-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? This paper took the relevant literature achievements of genetics experiment teaching published in CNKI database from 1986 to 2019 as the research object，constructed the knowledge graph for visual analysis by using Citespace software.The study initially clarified the hot-spot topics and the evolution of research trend about genetics experiment teaching in China since 1986.The hot topics included "experimental teaching"，"genetics experiment"，"genetics"，"teaching reform" and so on.The evolution of the hot topics was divided into four stages，and each stage was closely connected.

Key words? ? genetics experiment teaching;knowledge graph;visual analysis

遺傳學實驗教學是遺傳學教學不可或缺的一部分，很多院校結合自身優勢都開設了遺傳學實驗課程。遺傳學的實驗教學以培養目標為導向，在教學中需要對行業動向、社會需求、專業發展有更加敏銳的洞察力和宏觀的把握能力，以確保培養出的專業人才能夠適應社會發展。為此，許多教師進行了更加全面與深入的遺傳學實驗教學研究[1]。

隨著信息技術的快速發展，信息傳播更加便捷，導致遺傳學實驗教學研究報告、教研成果數量呈幾何增長。教學改革研究層出不窮，面對日益增長的海量文字和數據信息，如果仍然使用傳統的文獻資料法進行分析歸納，更加耗時費力且實時性較差，不能對不斷更新的相關信息作出及時反應，廣大教師無法把握相關的教學研究趨勢，無法提出切實有效的教學改革方案，達不到很好的教學實踐。因此，可以借助信息技術手段，將定性問題轉化成定量問題進行解決，有助于輔助教研人員在全面了解行業專業發展情況的基礎上開展相關教學研究。

知識圖譜是通過數據收集、統計、處理等方法繪制出知識圖譜網絡，直觀展現學科專業的相關規律，為掌握當前教科研熱點問題、預測學科專業的發展方向提供有利參考[2-3]。目前，對遺傳學實驗教學研究進行梳理和分析的不多。本研究通過構建遺傳學實驗教學知識圖譜，進行可視化分析，從分散的研究內容中梳理出本研究領域的熱點、前沿問題，不僅可以為優化現有遺傳學實驗教學模式提供參考，更能與理論教學相結合，指導學生繼續學習與就業。

1? ? 數據與方法

1.1? ? 研究工具

在知識圖譜繪制工具中，CiteSpace使用最廣泛[4]，它是由陳超美教授及其團隊開發的一個免費Java應用程序，是可以適合進行多元、分時、動態知識網絡的可視化知識分析工具[5]。Citespace軟件主要對分析單元（參考文獻、關鍵詞、作者、期刊、機構等）進行相似性分析與測度重構，形成關鍵詞共現圖、關鍵詞聚類圖等一系列可視化圖譜，通過圖譜中節點、連線、聚類狀態等來展示該知識領域的發展演變與研究趨勢[6]。

1.2? ? 數據來源

本課題研究對象是我國遺傳學實驗教學相關文獻成果，數據來源于中國知網（CNKI）數據庫。

1.3? ? 研究方法

檢索主題“遺傳學實驗教學”，檢索時間1986—2019年，數據來源為全部期刊，進行高級檢索，檢索日期2019年9月3日，經檢查與整理，刪去訪談、會議等無效篇目共得到有效文獻360篇。以Refwork格式輸出這些文獻，接著選用可視化文獻分析工具CiteSpace V（5.5.R2版本）繪制遺傳學實驗教學知識圖譜并進行可視化分析。打開CiteSpace軟件，先進行數據格式轉換處理，接著導入格式轉換后的數據，然后逐一對時區分割（Time Slice）、閾值選擇（Selection Criteria）、顯示類型（Layout）、節點類型（Node Type）等相關參數進行對應設置。通過文獻時間數量分析、作者及研究機構分析、來源期刊分析、關鍵文獻分析、研究熱點分析來揭示遺傳學實驗教學研究發展階段與研究熱點主題。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 文獻數量

在1985年的首次全國教育工作會議上，正式頒布《中共中央關于教育體制改革的決定》，其對抓好教育工作做了詳細的規定與要求。隨后大批學者聚焦教學改革的探索研究，本文檢索到1986—2019年期間的遺傳學實驗教學研究文獻發表數量分布情況（圖1），首篇遺傳學實驗教學論文是關于中學遺傳學實驗教學改革的初步設想[7]，1986—2000年遺傳學實驗研究發文不多，增長緩慢;2000—2012年大體呈現大幅增長趨勢，其中2012年達到整體發文量的峰值，是整個研究的高潮時期;2012—2019年發文量呈現上下波動趨勢。

2.2? ? 研究群體

打開Citespace軟件，節點類型選擇“Author”，得到遺傳學實驗教學研究的作者共現圖譜。由圖2可知，網絡節點數量58，連線數量74，網絡密度0.044 8，圖中顏色與年代時間條顏色相對應，圖譜中顯示連線較多的作者發文普遍集中在同一年，其中2017年、2018年作者共現網絡密度最緊密。結合相關文獻分析，發現發文作者團隊內合作密切，團隊間合作薄弱，圖中吉林大學的作者邢沈陽，字體大，與其連線較多，發文量最高，與其連線的其他幾位作者均來自同一個團隊。其中西北農林科技大學、復旦大學、吉林大學等發文量較多，多數研究重點是遺傳學實驗教學改革?？傮w來說，各大高校的生命科學學院、醫學院是研究主體。

2.3? ? 研究熱點

2.3.1? ? 關鍵詞共現分析。關鍵詞是文獻的信息知識標簽，是對研究內容的高度概括，是研究的主題內容。關鍵詞出現頻次高低和中心性是反映該領域研究熱點的重要要素[8-9]。時間區段設置為1980—2019年，以1年為一階段，選擇關鍵詞“Keyword”作為節點分析類型，閾值選擇Top50的數據，得到關鍵詞共現知識圖譜（圖3）。圖譜網絡中網絡節點數量為44個，連線數量為59個，網絡密度0.062 4。圖中關鍵詞字體大小與其中心性成正相關，十字架表示高頻關鍵詞節點，連線顏色與發文年份顏色相對應。由圖3與表1可知，排在前5位的高頻與高中心性的關鍵詞為“實驗教學”“遺傳學實驗”“遺傳學”“教學改革”以及“醫學遺傳學”。

2.3.2? ? 研究熱點的演進。所有的研究熱點都是一個動態變化的狀態，會隨著社會發展而變化，根據關鍵詞的時區網絡圖譜，可以分析不同時間段的遺傳學實驗教學研究熱點主題演變[10]。因1986—1998年相關研究的發文量幾乎為0，僅發文的幾年發文量只有1～2篇（圖1），這個時間段關鍵詞動態變化不顯著，因而選取研究分區跨度為1999—2019年，研究關鍵詞的時區動態變化。隨著遺傳學技術水平的提高、探索領域的擴大，相關研究熱點相繼出現，不同的研究熱點連接緊密。

2.4? ? 我國遺傳學實驗教學演化

由圖4所示，我國遺傳學實驗教學研究主題的演化可分為4個階段：

第一階段是2001—2003年，以實驗教學、遺傳學實驗、教學改革、醫學遺傳學為主題的研究，在1999年第三次全國教育工作會議上對新世紀的教育改革發展做了一系列安排部署，緊跟政策導向，大批學者對該研究領域展開研究，如圖4所示，該領域相關幾個關鍵詞出現頻次比較高，研究關注度很高。2001年熱點聚焦在實驗教學，實驗教學受理論的指導，反過來驗證并且推動理論趨于更科學化的方向發展，因而實驗教學與理論教學的相互反饋，有利于教師提高教學效果[11]。隨后出現的教學改革，是幾屆教育工作會議強調的重點，學者們提出了很多遺傳學實驗教學改革策略，主要集中在教學模式、教學內容、考核方式等方面：提高教師隊伍建設水平;整合實驗內容，開設多種類型的實驗設計;開放實驗室，讓學生參與準備實驗;優化考核辦法;以學生為主體開展教學等[12-13]。2003年人類基因組計劃測序工作完成之后，醫學遺傳學得到飛速發展，吸引了大批研究者聚焦于此。

第二階段是2005—2013年，本階段主要圍繞遺傳學、綜合實驗、教學質量、創新能力、動物遺傳學開展相關研究。2005—2007年，對遺傳學實驗教學的研究從微觀層面細化到綜合實驗、教學質量等不同側重點，提出優化傳統的驗證性實驗，增加創新、綜合、設計三性實驗;結合學科的發展變化，設計實驗教學內容，抓好實驗教學各個環節[14];2008—2010年，學者們將研究重點聚焦在創新能力上，在遺傳學教學中，以創新能力培養為重點，大力改革實驗教學模式和內容，培養生命科學領域的創新人才[15]。2011—2013年，動物遺傳學成為學者們的研究熱點，針對動物遺傳學實驗教學的改革研究主要集中在實驗室管理、完善實驗教學體系與考核評價體系等方面[16]。

第三階段是2014—2016年，遺傳與考核是本階段的研究重點，主要提出了遺傳學實驗考核的細節量化標準與多樣化考核并舉。除了基礎的實驗報告考核外，新提出了學生實驗室工作規范考核、實驗理論與操作考核等[17]。

第四階段是2017年至今，學者們的關注點轉移到分子遺傳學、實踐教學。分子遺傳學實驗技術近年來發展迅猛，分子標記、轉基因技術、基因編輯技術等廣泛應用在農業、醫學等各個領域。很多高校單獨開設了分子遺傳學實驗課程，結合實際教學條件，引進新的技術知識，在確保實驗安全的基礎上，理論與實踐指導相結合，開設相關實驗教學，以期培養學生實際動手能力，在實際生活或工作中學以致用，能解決實際問題。

3? ? 結論與討論

本研究通過對遺傳學實驗教學進行知識圖譜構建，進行可視化分析后得到如下結論：

（1）從整個研究階段來看，21世紀以前，遺傳學實驗教學相關研究的發文量不多;21世紀以后，相關發文量呈現整體增長趨勢，2012年是該主題的研究最熱年，近幾年發文情況出現略微波動。

（2）從研究群體的組成來看，研究學者團隊內合作密切，團隊間合作薄弱，研究機構中西北農林科技大學、復旦大學、吉林大學等發文量較多，而各大高校的生命科學學院、醫學院是研究主體。

（3）關鍵詞共現分析表明，遺傳學實驗教學的研究熱點主要集中在“實驗教學”“遺傳學實驗”“遺傳學”“教學改革”以及“醫學遺傳學”等方面。二次文獻分析發現，重點在對相關實驗教學方法的探究。

（4）從關鍵詞網絡時區圖譜分析發現，遺傳學實驗教學研究熱點的演變經歷了4個階段，各個階段的內在聯系比較緊密，基本所有的熱點主題都是圍繞遺傳學實驗教學研究開展，從最初的教學模式、教學內容到教學質量、創新能力再到考核評價、實踐教學，研究面不斷拓寬，研究深度不斷加深。

綜上所述，不同機構與研究團隊應該進一步加強合作交流，把握當下遺傳學實驗教學熱點問題同時積極開展研究，以政策與實際為導向，回歸初心，重視人才培養的質量和效果。

4? ? 參考文獻

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