基于CiteSpace的我國中學生物學教科書研究熱點及趨勢分析

高金秋，叢建民，孔 娜，沈會敏，牛亞玲，張志玉，張玉娜

（1.白城師范學院 生命科學學院；2.白城市實驗高級中學；3.白城市第十中學，吉林 白城 137000）

0 引言

教科書名稱的出現，在中國始于19世紀70年代，亦稱 “課本” “教本” ，是根據各科教學大綱（或課程標準）編寫的教學用書，是教材的主體［1］.教科書在教育中占有重要的地位，其所涵蓋的內容除理論知識外，還包括當時的社會思想與價值觀念，這些內容會在教師的教學與學生的學習過程中傳遞給學生，從而影響到一個時代的發展［2］.我國現代意義上的中學生物學教科書，始于清朝末年，是西學東漸的產物［3］.中學生物學教科書作為中學生物學課程的主要載體，是生物學教育得以落實的主要渠道，是生物學課程改革的核心，也是生物學教育歷次改革的焦點.2018 年《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》頒布，提出生物學課程以提高學生生物學學科核心素養為宗旨，由此引發了關于中學生物學教科書中生物學學科核心素養的研究，例如，有學者對中學生物學教科書中的生物科學史、科學家以及價值取向等進行了研究［4-5］.由此可見，通過對中學生物學教科書的研究能夠體現中學生物學教育的發展情況.目前，關于中學生物學教科書發展的研究較少，尤其是1999年生物學科恢復高考后，我國中學生物學教科書研究的特點是什么？存在什么問題？未來的研究重點是什么？為此，本文通過文獻計量學分析，以期回答上述問題.

1 數據來源與方法

在中學生物教育研究中，生物教科書、生物教材、生物學教科書與生物學教材四個名詞都有出現，且內涵基本一致，均指教學過程中教師和學生使用的文本教材.為了保證搜集文獻的全面性與質量，本文在中國知網（CNKI）期刊子庫高級檢索界面分別以上述四個名詞為主題詞進行檢索，發表時間設為1999—2020年，期刊來源為核心期刊與CSSCI，檢索時間為2021年2月20日，共檢索文獻325篇，剔除一篇與生物學教科書無關的《學術動態》，共獲得可分析文獻324篇.將所得文獻數據以refwork格式導入知識圖譜繪制軟件CiteSpaceⅤ進行文獻可視化分析.

2 中學生物學教科書研究的整體情況

本文主要從文獻的發表年度、核心作者與研究機構三個方面來了解我國中學生物學教科書研究的實際情況.

2.1 文獻年度分析

將所得文獻數據導入知識圖譜繪制軟件CiteSpaceⅤ進行時間切片為1 年的數據分析，得出年份與發文量數據，導入Excel繪制折線圖如圖1所示.由圖1可以看出，我國近20年中學生物學教科書的研究大致可以分為四個階段.第一階段：持續增長期（1999—2010 年），這一階段發文量雖小有波動，但整體呈緩慢增長趨勢.1999 年，生物學科以 “3+X” 方案恢復高考，引發了1999—2000 年發文量的迅速增加；2001年，基礎教育課改全面啟動，高考形式以 “3+綜合” 代替 “3+X” （即把物理、化學和生物綜合為一門科目考試），以及2003 年全國各省、自治區和直轄市都以文理大綜合、理科綜合或單科的形式把生物學科納入高考科目［6］，引發了2001—2005年較為平穩的發文量；之后隨著教材多樣化政策，基礎教育課改的縱深發展，以及2010 年教育部頒布了《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020 年）》引發了2006—2010年的中學生物學教科書研究的持續增長.第二階段：迅速下降期（2011—2014年），這一階段發文量迅速下降到6～7篇/年.2011年，教育部印發了新修訂的《義務教育生物課程標準（2011年版）》.人民教育出版社、中國地圖出版社等出版機構編寫并出版了供全國各地區學校選用的生物學實驗教科書［7］，關于中學生物學教科書研究的熱度下降.第三階段：迅猛增長期（2015—2016年），這一階段發文量迅速增加到20～30 篇/年.2014 年，教育部頒發了《關于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》，提出社會主義核心價值觀進教材及課程教材體系建設，引發了關于中學生物學教科書價值觀、科學性等內容的研究熱度迅猛升溫［8-9］.第四階段：緩慢下降期（2017—2020年），這一階段發文量以1～2篇/年的速度下降.隨著課程教材建設管理體系的完備建成， “十三五” 教材建設的 “收官”［10］，關于中學生物學教科書研究的熱度緩慢下降.

圖1 1999—2020年我國中學生物學教科書研究歷年文獻量

2.2 核心作者群分析

將所得文獻數據導入知識圖譜繪制軟件CiteSpaceⅤ進行時間切片為1年的作者合作網絡分析如圖2所示.由圖2及其所得文本數據可知，在該領域發文較多的作者有李高峰（7篇）、包春瑩（7篇）、鄭曉蕙（6篇）、劉恩山（5篇）、周麗威（5篇）、趙占良（5篇）和韋慧彥（5篇）.其中，以劉恩山為中心形成了較好的作者合作網絡；李高峰、包春瑩、鄭曉蕙、趙占良和韋慧彥分別以各自為中心形成了至少1名合作者的合作網絡；只有周麗威獨自研究未見合作作者.

將作者合作網絡所得文本數據依據普萊斯定律［11］，計算出核心作者標準是發文至少2篇，核心作者發文量占比為40.43%，其值低于50%［12］，說明該領域尚未形成穩定的核心作者群.

圖2 1999—2020年我國中學生物學教科書研究核心作者合作網絡圖譜

2.3 研究機構分析

將所得文獻數據導入知識圖譜繪制軟件CiteSpaceⅤ進行時間切片為1年的機構合作網絡分析如圖3 所示.由圖3 及其所得文本數據可知，在該領域發文量較多的機構有人民教育出版社（13 篇）、陜西師范大學生命科學學院（9篇）和華東師范大學（8篇）.其中，發文量較多的人民教育出版社、陜西師范大學生命科學學院和華東師范大學都沒有與其他機構建立合作網絡；發文量略多的廣東省深圳市坪山新區教科研中心與廣東省深圳市羅湖區翠園中學建立了較好的機構合作網絡，北京師范大學生命科學院與貴州教育學院建立了較好的機構合作網絡（即圖3 中兩個機構之間有連線）；從機構屬性來看以高校為主，且生物科學類專業有獨占鰲頭之勢，教材出版單位僅人民教育出版社一家獨大，中學及地方教科研中心發文量略少；從研究機構地理位置來看以華北、華東與西北地區發文量較多，發文量占比為11.11%，西南、華中與華南地區發文量略少，發文量占比為3.70%，東北地區發文量最少，發文量占比僅為0.62%.

圖3 1999—2020年我國中學生物學教科書研究機構合作網絡圖譜

3 中學生物學教科書研究的核心主題與發展趨勢

3.1 核心主題分析

將所得文獻數據導入知識圖譜繪制軟件CiteSpaceⅤ進行時間切片為1 年的關鍵詞共現分析如圖4所示.圖4節點（十字架）的大小表示關鍵詞出現次數的多少.由圖4及其文本數據可知，該領域以生物學教材（40次）、高中生物學（26次）、生物教材（25次）、高中生物學教材（25次）與生物（20次）這5個關鍵詞出現次數較多；生物學教材（中介中心性值0.2）、高中生物（中介中心性值0.2）與人教版（中介中心性值0.15）中介中心性較好，即以其為中心的研究能夠形成較好的關鍵詞共現網絡.

圖4 1999—2020年我國中學生物學教科書研究關鍵詞共現圖

3.2 核心主題突現分析

獲取關鍵詞共現分析的突現數據如表1所示.由表1可知，該領域在1999—2000年被引頻次突然增多的關鍵詞是生物教材，1999 年生物學科恢復高考后，引發了學者對生物學教材教學改革的思考［13-17］.在2000—2004年與2001—2003年被引頻次突然增多的關鍵詞分別是《生物》與中學生物學教材.2000年《全日制普通高級中學生物教學大綱（試驗修訂版）》的頒布，及各家教材的百花齊放［18］，使得教育工作者對各版《生物》教材提出了自己的看法［19-23］.在2008—2012年和2009—2018年被引頻次突然增多的關鍵詞分別是人教版與高中生物學教材，2008年中學使用的高中生物教材至少有5個版本［24］，其中以人教版使用最廣泛，各教育工作者在使用過程中提出了自己的看法與解讀［25-28］.

表1 突現關鍵詞

3.3 核心主題聚類分析

對共現關鍵詞進行聚類分析如圖5 所示，其Q 值（網絡模塊測量值）為0.23，小于0.3，說明得到的關鍵詞聚類社區不穩定，網絡結構不顯著，即該領域聚類標簽關鍵詞下的研究子主題較發散；其S值（聚類平均輪廓值）大于0.7，為0.92，說明聚類高效，即該領域各聚類標簽之間的研究相似性非常高.由圖5 及其所得文本數據可知，該研究領域形成4 個聚類標簽，分別為教材、生物學教材、人教版和五碳糖.在教材聚類標簽下涵蓋的高頻關鍵詞有高中生物學、生物學教材、核心素養、中學生物學、高中生物教材和人教版等；在生物學教材聚類標簽下涵蓋的高頻關鍵詞有初中生物學、高中生物學、高中生物教材和人教版等；在人教版聚類標簽下涵蓋的高頻關鍵詞有生物學教材、教材、高中生物教材、初中生物學教材、教材內容和初中生物學等；在五碳糖聚類標簽下涵蓋的高頻關鍵詞有性腺發育不良、細胞內液、相對性狀、亞顯微結構、細胞器、半透膜、細胞呼吸、染色質、種內斗爭、葉綠體、非等位基因和滲透吸水等；其中，#0，#1和#2聚類標簽關鍵詞以及其下的高頻關鍵詞相似性非常大，#5聚類標簽關鍵詞與其下高頻關鍵詞表面差異較大，其研究實質都是生物學教材中某一具體知識點.進一步佐證了該領域各聚類標簽之間的研究相似性非常高，與其所得S值0.92吻合性非常好.

圖5 1999—2020年我國中學生物學教科書研究關鍵詞聚類網絡圖譜

3.4 核心主題研究趨勢分析

對共現關鍵詞進行時區展示如圖6所示.由圖6可知，2000年開始的生物教材研究熱度一直持續到2018 年.期間，演進的主題可歸為三類：一是教材版本，有九年義務教育、七年級、人教版和高中生物教材等；二是教材內容，有體液調節、染色體、ATP和基因等；三是教材變革，有教材改革、科學素養、科學探究活動、比較分析、教材建設、特色和核心素養等.由圖6可見，有3條比較明顯的演進脈絡：第一條演進脈絡是生物教材向教材、核心素養演進；第二條演進脈絡是生物教材向初中生物學、（教材）特色的演進；最后一條演進脈絡是生物教材向教材建設演進.這3條演進脈絡的關鍵詞以核心素養出現最晚，由此推測教材核心素養研究將會是近幾年該領域的研究熱點.

圖6 1999—2020年我國中學生物學教科書研究關鍵詞時區圖譜

4 結論與展望

本文選取CNKI 期刊子庫1999—2020 年中學生物學教科書相關文獻，運用知識圖譜軟件CiteSpace對中學生物學教科書研究文獻的發表年度、作者、機構和關鍵詞進行知識圖譜可視化分析，研究結論如下：

（1）1999年以來，中學生物學教科書研究受到學者廣泛關注，2010、2015和2016年度關注度最高，但近年研究熱度呈下降趨勢.學者李高峰、包春瑩、鄭曉蕙、劉恩山、周麗威、趙占良和韋慧彥對該領域研究做出了重要貢獻.目前，該領域核心作者群還沒有形成，各學者之間已有穩定的稀疏合作關系，機構間合作還不緊密，且地區差異明顯.

（2）中學生物學教科書領域研究主題與熱點區別不大.在1999—2020 年期間研究最多的主題是生物學教材、高中生物學、生物教材、高中生物學教材和生物；研究的熱點主題及其先后順序是生物教材、《生物》、中學生物學教材、人教版和高中生物學教材；該領域在1999—2020年期間研究形成的各聚類標簽之間研究相似性非常高，學者在本領域研究沒有開發出新的研究點.

（3）通過關鍵詞時區圖譜發現，中學生物學教科書研究的演進內容有教材版本、教材內容與教材變革，目前的研究熱點是核心素養.

綜上所述，1999—2020 年我國中學生物學教科書研究領域取得了一些可喜成果.今后學者可從以下幾方面入手進行進一步研究.首先，規范專業術語.從文獻中不難發現生物、《生物》、生物學、教材和教科書等專業術語用詞略為隨意.其次，加強多層次多角度合作研究.中學生物學教科書研究，中學與地方教科研中心參與度低，且各研究機構間、各學者間合作網絡較為稀疏.最后，建議深化中學生物學教科書核心素養的研究.