我國物理科學方法教育研究的可視化分析

張亞鍇 趙志國

摘 要：物理科學方法教育一直備受關注，近年來，其研究成果大量出現，對研究成果的梳理具有重要意義。本文借助CiteSpace可視化軟件，對中國知網有關物理科學方法教育的文獻進行分析，得到在科學方法教育研究領域的領軍人物為邢紅軍、陳清梅和張憲魁等;優秀發文機構有首都師范大學物理系、中國教育學會物理教學專業委員會、北京師范大學物理系等;主要載文期刊有《物理教師》《物理通報》《中學物理教學參考》等;研究熱點包括物理科學方法的顯性教育、物理學史與科學方法教育、核心素養與物理科學方法教育等。

關鍵詞：物理科學方法教育; CiteSpace; 可視化分析

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-3315（2020）10-008-003

物理科學方法教育是物理學科教學的重要組成部分，在20世紀80年代，我國就開始了對物理科學方法教育的研究。雖然我國基礎教育經歷了多次改革，但一直都重視物理科學方法教育。物理科學方法的成果逐漸增多，對這些研究成果的梳理和總結，能對接下來的研究提供借鑒和幫助。

1.研究方法

本文采用的研究方法主要有文獻計量學方法和共詞分析法。文獻計量學方法是以大量文獻為研究對象，利用數學語言，對文獻的出版物、關鍵詞、作者等進行統計分析，利用數學公式或者圖表展現其規律[1]。共詞分析法從屬于內容分析法，主要是對某研究領域的研究主題或者術語共同出現在某文獻中的現象進行分析，判斷它們之間的內在聯系，以此來展現該領域的研究重點[2]。

2.研究工具

本文采用的可視化分析軟件為CiteSpace，是由陳超美教授設計研發的。該軟件以“改變看世界的方式”為核心功能，對研究領域進行解釋和預見，是目前最為流行的科學知識圖譜繪制軟件之一[3]。該軟件自出現以來，經歷了多次改版和更新，本文使用的版本是5.6.R3。

3.數據采集

CiteSpace軟件可以分析的中文數據庫主要包括中國科學引文索引（CSCD）、中國社會科學索引（CSSCI）和中國知網（CNKI），本文的數據是從CNKI下載的。筆者以“物理科學方法教育”為主題詞，在CNKI進行檢索，經過人工篩選，得到1987年到2019年的357篇文獻。這些文獻的年度分布統計如圖1。從圖1可以看出，與物理科學方法教育有關的文獻量在整體上呈上升趨勢，說明物理科學方法教育的研究成果在不斷增多。

4.研究結論

4.1我國物理科學方法教育研究作者合作網絡可視化分析

在CiteSpace軟件的功能選擇區域，選擇時區為1987年到2019年，每年為一個時間切片，選擇“Author”，閾值選擇“Thresholds，（c、cc、cv）：1、1、20;1、1、20;1、1、20”，經過調整得到作者間的合作網絡圖譜（如圖2）。圖譜中的節點大小表示該作者的發文量的多少，節點間的連線表明兩作者存在合作關系，連線的顏色表示作者間第一次合作的年份。通過圖2可以看到，代表邢紅軍作者的節點最大，說明邢紅軍的發文量最多，是我國物理科學方法教育研究領域的領軍人物。其次是陳清梅、張憲魁、李正福、張喜榮、費金有、李春蜜、李新鄉等作者的發文量也相對較多。圖譜中還呈現了4個較大的合作網絡，分別是以邢紅軍為核心的合作網絡、以李新鄉為代表的合作網絡、以張憲魁為代表的合作網絡和以潘振東為代表的合作網絡。但是從整體上看，作者間的合作意識相對薄弱。為了詳細了解，筆者將發文量在3篇以上的作者及其發文量和連線數統計如表1。

通過表1可以看出，邢紅軍不僅發文量多，還具有較強和合作意識，其連線數也最多。從整體上看，連線數多的作者其發文數量也多，這說明科研合作非常重要。也有作者自身的科研能力較強，例如張憲魁，雖然連線只有1條，但其發文量排在第三。

4.2我國物理科學方法教育研究機構合作網絡可視化分析

其他選項不變，選擇“Institution”，經過調整得到機構間的合作圖譜（如圖3）。通過圖譜可以看到，首都師范大學物理系的節點最大，說明其發文量最多，是我國物理科學方法教育研究的優秀單位。圖譜呈現出一個較大的、以首都師范大學物理系為核心的合作網絡，網絡中包括北京師范大學物理系、北京中醫藥大學、北京理工大學附屬中學等機構。筆者將發文量前五的機構及其發文量統計如表2。

4.3我國物理科學方法教育研究文獻來源期刊分析

為了了解我國物理科學方法教育的研究成果主要刊登在哪些期刊，筆者將采集到文獻來源期刊及其相應的文獻量統計如圖4（只統計文獻量在6篇以上的期刊）。通過圖4可以看出，我國物理科學方法教育研究的主要載文期刊有《物理教師》（37篇）、《物理通報》（23篇）、《中學物理教學參考》（17篇）、《物理教學探討》（12篇）、《湖南中學物理》（9篇）、《課程教學研究》（9篇）、《甘肅教育》（6篇）、《教育教學論壇》（6篇）、《課程·教材·教法》（6篇）、《物理教學》（6篇）等。

4.4我國物理科學方法教育研究的熱點可視化分析

其他設置不變，選擇“Keyword”，經過調整得到關鍵詞的共現圖譜（如圖5）。通過圖譜可以看出，科學方法、科學方法教育、物理教學、物理科學方法、高中物理、初中物理等的節點較大，節點間也存在共現關系，這說明無論是在高中物理教育還在中學物理教學，科學方法教育都占有重要地位。筆者將出現頻次排名前20的關鍵詞及其出現頻次統計如表3。

結合圖5和表3，可以發現，我國物理科學方法教育研究主要集中在對中學物理教學的研究。基礎教育階段的物理教育是物理學科教育的重要組成部分，物理科學方法在物理學科建立和發展的過程中起到重要作用，物理概念和規律需要在科學方法的參與下，才能上升到知識形態[4]。由此，科學方法教育在中學物理教學過程中占有重要地位。對中學物理科學方法教育研究的熱點主要有以下幾個方面：

（1）物理科學方法的顯性教育。傳統的物理科學方法教育主要采用隱性教育方式，也就是在進行科學方法教育時，不直接說明科學方法的名稱、具體操作、注意事項等，這種教學方式往往不能達到良好的教學效果[5]。李正福等人提出，在物理科學方法教育的過程中應注重顯性教育，即明確提出科學方法的名稱、講授相關的知識、說明使用方法和條件等。之后出現了大量關于科學方法顯性教育的研究，包括相關的理論研究、教學實踐研究等。實踐證明，科學方法顯性教育可以幫助學生在掌握科學方法的同時理解科學知識，提高學習成績[6]。

（2）物理學史與物理科學方法教育。物理學史不僅是對物理學科發展過程的記錄，也是對物理學家研究思路、研究方法和結果的記錄。許多物理學家在進行科學研究的過程中都或多或少用到科學方法，例如伽利略利用理想實驗法否定了亞里士多德關于“力是維持物體運動原因”的相關理論。通過物理學史進行科學方法教育有助于學生對科學方法的掌握，在進行教學的過程中應注意引入科學的學史資料、注重方法的滲透、選擇合適的科學方法等[7]。

（3）核心素養與物理科學方法教育。現階段，核心素養是基礎教育階段研究的熱點。部分學者認為，物理科學方法教育對培養學生物理核心素養有重要作用，能夠幫助學生形成正確的物理觀念、形成良好的科學思維、提高實驗探究能力、形成科學態度與責任，是培養學生關鍵能力的重要途徑[8]。

5.啟示與展望

我國物理科學方法教育領域的研究者主要有邢紅軍、陳清梅和張憲魁等人，雖然學者間存在有合作關系，但是整體上的合作意識仍相對薄弱，在接下來的研究中應加強作者間的合作關系，加快學術成果交流;優秀的研究單位主要以高等院校為主，缺乏與中學的合作關系，應加強高校與中學的聯系，促進理論與實踐的結合;研究熱點內容包括物理科學方法的顯性教育、物理學史與科學方法的融合、核心素養與科學方法教育等，整體上偏向于理論研究，對實際教學案例的研究相對較少，應加強與實際課堂的融合研究，呈現更多合理、易操作的教學模式。

基金項目：洛陽師范學院2019年度研究生教育科研基金項目“顯化科學方法的高中物理規律教學案例研究”（編號：2019-YJSJYJJ-06）

參考文獻：

[1]王崇德編著.圖書情報學方法論[M]北京：科學技術文獻出版社，1988

[2]馬費成著.IRM-KM范式與情報學發展研究[M]武漢：武漢大學出版社，2008

[3]陳悅，陳超美，劉則淵，胡志剛，王賢文.CiteSpace知識圖譜的方法論功能[J]科學學研究，2015，33（02）：242-253

[4]邢紅軍，陳清梅.論中學物理教學中的科學方法教育[J]中國教育學刊，2005（08）：33-36

[5]李正福，李春密，邢紅軍.從隱性到顯性：物理科學方法教育方式的重要變革[J]課程·教材·教法，2010，30（12）：71-74

[6]邢紅軍.物理科學方法顯化教育的理論與實踐研究[J]中國現代教育裝備，2011（24）：73-74+81

[7]張志堅.結合物理學史開展科學方法教育的途徑和原則[J]物理教師，2008（02）：12-13

[8]邢洪明.科學方法教育是落實核心素養的重要策略[J]中學物理教學參考，2017，46（13）：4-6