基于CiteSpace的“大概念教學”研究知識圖譜分析

陳展圖 李詩涵 肖偉麗 侯劉起

摘 要：聚焦大概念教學可以有效整合知識內容，提升學生建構知識的能力，是落實核心素養的有效途徑，因此，大概念教學越來越受到學者的關注與重視。本文以中國知網（CNKI）收錄的619篇與大概念教學相關的文獻為數據樣本，借助可視化CiteSpace軟件，對樣本文獻進行詞頻分析、共現分析、聚類分析、突現詞分析等，繪制出作者合作、機構合作、關鍵詞共現、關鍵詞聚類等圖譜進行分析。研究結果表明：（1）大概念教學領域的發文量呈現逐年增長的趨勢，可劃分為緩慢發展期（2012—2016年）、快速發展期（2017—2019年）及迅速發展期（2020—2021年）。（2）當前研究主體之間的合作關系不夠緊密，作者合作之間呈現“大分散、小聚集”的特點，且研究機構之間缺少合作。（3）大概念教學中較熱點的關鍵詞有“大概念”“核心素養”“概念教學”“單元教學”等，通過對當前研究進行歸納分類，可分為基本理念研究、單元教學設計研究及學科教學策略研究三大類。（4）研究前沿可分為“持續型”前沿與最新前沿，“持續型”前沿有“聚類思想”“歸納思維”，最新前沿為“概念教學”。

關鍵詞：科學知識圖譜;可視化;CiteSpace;大概念教學

中圖分類號：G633.55? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1005-5207（2022）07-0051-06

以學科知識為導向的教學模式常常會忽略學科的整體育人價值，較多關注零散的知識和技能，忽略對學科知識的整合與綜合運用，不利于核心素養有效落實。在當前素養為本、能力為重，深化教學改革的背景下，大概念教學為培養學生核心素養提供了新理念和新方法。因此，大概念教學日益受到教育界的廣泛關注，圍繞大概念教學的理論探討與實踐探索已成為當前教育界研究的熱門問題[1-2]，也亟需對大概念教學研究現狀和研究趨勢進行總結與展望。然而，對大概念和大概念教學進行綜述的文獻或進行學術史梳理的文獻較少，一是祝錢從近二十年的61篇核心論文中梳理大概念教學的發展歷程、內涵與外延及其在教學實踐中的發展脈絡，進而從學校、教師、學生三個層面提出反思與建議[3];二是王瑞從研究內容上梳理大概念教學的研究現狀，提出加強教學實踐、設計教學評價的展望[4]。但二者皆以閱讀和歸納的方式進行分析，缺乏應用現代科學計量學系統梳理大概念教學研究現狀及概況。為此，本文以中國知網（CNKI）2012—2021年收錄的619篇大概念教學文獻為研究對象，采用科學知識圖譜和文獻計量法，利用CiteSpace軟件對樣本文獻進行可視化分析，通過CiteSpace軟件繪制出作者合作網絡、機構合作網絡、關鍵詞共現、關鍵詞聚類等知識圖譜，形象直觀地展示大概念教學的研究主體合作關系、熱點及前沿，以期明晰國內大概念教學的發展歷程，為該領域的理論研究及實踐探索提供有益參考。

一、大概念教學的內涵與功能

大概念的“大”指的是“核心”而非“龐大”“基礎”，包含學科大概念與跨學科大概念。“概念”不僅是指概念，還可以是觀念及論題，具有一定的生活價值，可遷移到具體的生活情境[2]。大概念是對具體概念、概念與概念之間關系的抽象概括，能夠有效地聯結分散的知識，統攝性地解釋知識關系與知識特征以幫助學生實現知識結構水平的改造。大概念的最終目標指向學生的核心素養發展，具有中心性、思維性、可遷移性和持久性的特征，即大概念位于學科的中心地位，是學科學習的核心內容，作為“具體—抽象—具體”高通路遷移的協同思維結果更不易被人遺忘，對人的發展起到持久性作用。為了解決學科知識繁雜，教師難以把握教學重點，學生對知識內容缺乏深刻理解等問題，國外學者提出課程與教學的設計要以大概念為中心的主張，把要求學生掌握的概念和技能與某種大概念聯系起來，并采用適宜的表達方式來展示[5]。大概念教學是聚焦大概念建構教學單元進而組織教學的一種方式，有利于學習者獲得解決真實問題的能力，提升批判思維及創新思維能力，形成有效決策力，提高元認知水平與促進學科融合。[6-7]

二、研究數據來源與研究方法

1.數據來源

中國知網（CNKI）相較于其他數據庫，其覆蓋面較全，文獻數量較多。因此本文選取中國知網（CNKI）作為研究文獻的來源，通過主題詞檢索方式，以“大概念教學”為主題在中國知網（CNKI）共檢索到相關文獻619篇，其中包含學位論文90篇，期刊論文524篇，會議論文5篇，時間分布于2012—2021年，收集數據的時間為2021年11月15日。

2.研究方法

CiteSpace是一款專門針對文獻數據及專利進行可視化分析的軟件，主要功能有（作者、機構、國家、術語、關鍵詞）共現分析、（引文、作者、期刊）共被引分析、文獻耦合分析及突現詞或突現文獻探測分析，通過聚類、時間序列與時區視圖，形象直觀地展示某一學科領域的發展趨勢、研究進展、熱點及前沿，是當前應用最廣泛的科學知識圖譜繪制工具之一。[8]本文通過統計大概念教學領域年發文量、年關鍵詞詞頻，辨析大概念教學研究發展趨勢;通過作者合作網絡、機構合作網絡圖譜分析，明確國內合作概況;通過關鍵詞共現分析、關鍵詞共現聚類分析，確定研究熱點;通過突現詞分析，辨析研究前沿。運用CiteSpace軟件對文獻進行分析之前要先完成數據轉換，數據轉換步驟如下：在中國知網（CNKI）上檢索目標文獻并以Refworks格式導出，打開CiteSpace軟件，點擊“data”下的“Import/Export”，選擇相應的文件夾路徑后點擊“CNKI Format Conversion （2.0）”即可轉換成CiteSpace軟件可識別的數據格式。時間跨度設置為2012—2021年，時間間隔為1年，可視化方式選擇查看靜態集群（Cluster View-Static）與顯示合并后的網絡（Show Merged Network），其他設置保持默認。基于以上基本設置，進一步操作輸出相應的知識圖譜。

三、大概念教學文獻計量及其可視化分析

1.時間分布統計

對2012—2021年國內大概念教學文獻進行時間分布分析（圖1）。從圖1可以看出，發文量逐年增長，大概念教學已進入蓬勃發展階段。其中，2012—2016年為緩慢發展期，每年的發文量不超過5篇;2017—2019年為快速發展期，發文量從2017年的13篇增長到2019年的96篇;2020—2021年為迅速發展期，2021年的發文量已達到了285篇，占近十年大概念教學研究文獻的46%。從圖2對每年關鍵詞詞頻（以關鍵詞首次出現的年份作為統計依據）的統計結果可以看出，從2016年開始年關鍵詞詞頻呈現逐步遞增的發展趨勢，表明大概念教學的熱度與關注度持續增高。整體上來看，國內學者對大概念教學的研究尚處于初步探索階段，但學者對大概念教學領域的關注度逐年遞增，預測相關研究成果會持續增多。

2.國內合作概況辨析

CiteSpace軟件的作者共現分析與機構共現分析功能可識別一個研究領域的核心主體與主體間的合作情況，因此，本文運用CiteSpace軟件繪制出作者合作網絡圖譜與機構合作網絡圖譜以辨析大概念教學領域的核心作者、核心機構及主體間的合作關系。

（1）作者合作網絡圖譜分析

網絡節點選擇為作者（Author），輸出得到節點數為162，連線數為32的作者合作網絡圖譜。圖中的一個節點代表一個作者，發文量多少用節點大小表示，節點越大代表該作者發表相關文章數量越多。連線表示作者之間的合作關系，連線的粗細表示合作關系的強度，如圖3上方所示，不同的年份有相應的顏色表示。從作者合作網絡圖譜來看，網絡密度為0.002 7，表明作者較為分散，作者之間的合作較少。在大概念教學領域中，還存在一些學術團體，如以劉徽為核心的研究團隊。此外，對發文量5篇以上的作者的發文量與半衰期進行統計，結果如表1所示。從發文量上看，華南師范大學的劉曉凡、鐘柏昌與浙江大學的劉徽參與發表的相關文章數量相對較多。從作者的半衰期來看，劉曉凡的影響期限較長，為5.5年，鐘柏昌的影響期限為3.5年，劉徽的影響期限為1.5年，其余作者的影響期限都較短。周玉芝的半衰期最長，其影響期限為6.5年。該作者于2012年發表了篇名為《從表層學習到深層學習——以初中化學的分子概念教學為例》的文章，目前共被引11次，引證文獻的時間跨度從2013—2020年，因此該作者的影響期限較長。

（2）機構合作網絡圖譜分析

網絡節點選擇機構（Institution），輸出機構合作網絡圖譜。該圖譜共有節點136個，表明共有136個機構對大概念教學領域做過相關研究。連線數量為0，表示在該領域中還沒有出現機構之間的合作。發表文章數量最多的機構是北京教育學院，共15篇（第一作者）。從該機構發表的文章來看，主要集中在對單元教學的理論研究及高中具體學科的單元教學設計探討，涉及的學科有語文、化學、生物及地理。

3.研究熱點辨析

關鍵詞是對文章研究主題的高度概括與濃縮，關鍵詞共現分析與關鍵詞聚類分析可以直接地展現某一學科領域的研究熱點[9-10]。因此，本文運用CiteSpace軟件的關鍵詞共現分析與聚類分析功能辨析大概念教學領域的研究熱點。

（1）關鍵詞共現圖譜分析

網絡節點選擇關鍵詞（Keyword），為簡化網絡，選擇網絡裁剪方式為最小生成樹算法（Minimum Spanning Tree）與修剪切片網絡（Pruning sliced networks），輸出節點數為284，連線數為339的關鍵詞共現圖譜（圖4）。節點數量表示關鍵詞的數量，節點越大表示關鍵詞出現的頻次越高，節點出現紫色外圈表明該節點的中介中心性不小于0.1。兩個關鍵詞同時出現在一篇文章中，兩個關鍵詞之間就會有連線，連線的顏色不同表示關鍵詞之間共現的年份不同，關鍵詞之間的連線越粗代表關鍵詞共現的頻次越高，圖中僅顯示了頻次大于及等于20的節點標簽。表2統計了頻次大于及等于20的關鍵詞頻次、中介中心性與首次出現年份。從表中可以看出，除“核心素養”“概念教學”較為特殊以外，中介中心性的高低與關鍵詞詞頻的高低相關，頻次越高其中介中心性越高。中介中心性是衡量節點重要程度的指標，是網絡中經過某點并連接這兩點的最短路徑占這兩點之間最短路徑總數之比，大于0.1可視為關鍵節點[11]。中介中心性越大表示該關鍵詞起到的“橋梁”作用越大，在網絡中的重要性和關鍵性也越大。

綜合圖表可以得知，在大概念教學領域的緩慢發展期（2012—2016年）共現頻次較高的關鍵詞有“大概念”。“大概念”的共現頻次與中介中心性最大，在圖譜中的節點較大且帶有紫色外圈，因此，可以說“大概念”是大概念教學研究領域的核心節點。“大概念”作為大概念教學領域的基礎理論，在各個年份都有共現網絡，且從“大概念”發文趨勢來看（圖5），“大概念”的發文量呈現逐年遞增的趨勢，預計“大概念”還會持續成為該領域的研究熱點之一。在快速發展期（2017—2019年）共現頻次較高的關鍵詞有“核心素養”“概念教學”“單元教學”。自新版高中課程標準頒布以來，學者們開始以大概念教學為視角探索有效落實核心素養的教學策略，并圍繞大概念進行課程與教學設計，特別是單元教學設計。迅速發展期（2020—2021年）共現頻次較高的關鍵詞有“高中地理”“小學數學”“統編教材”等，但共現頻次均在10以下。

（2）關鍵詞聚類圖譜分析

在關鍵詞共現圖譜的基礎上，聚類方法選擇自動聚類，聚類標簽選擇K（Keyword，從關鍵詞中提取），聚類名稱選擇LLR（Log-Likelihood Ratio，對數似然算法，選出一個聚類中特有的詞），界面生成關鍵詞聚類圖譜（圖6）。不同的聚類用不同顏色的色塊予以表示。評判聚類圖譜網絡結構與清晰度的重要指標是Q值（模塊值）和S值（平均輪廓值），Q值的區間為[0，1），Q>0.3表示聚類效果顯著，當S>0.5，一般認為聚類是合理的，當S值在0.7時，認為聚類是高效率且較為可信的[12]。本文所生成的聚類圖譜Q值為0.702 3，S值為0.943 1，說明聚類結構較好，具有良好的可信度，篩選前11個聚類，聚類序號為0～10，序號越小的聚類中包含的關鍵詞數量越多。對這些聚類可以進一步劃分歸納為基本理念研究、單元教學設計研究及學科教學策略研究三大類。

[圖6 大概念教學領域關鍵詞聚類圖譜]<E：＼鐘興貴＼220630-＼地理教育2022第7期＼陳展圖-6.tif>[#1 概念教學][#6 學科本質][#2 單元教學][#7 教學策略][#0 大概念][#8 單元設計][#5 教學設計][#3 高中生物] [#9 深度學習][#10 核心素養][#4 高中物理]

基礎理念研究：#0大概念、#1概念教學與#9深度學習這三個聚類可以劃分到基礎理念研究大類中。該大類可提取的關鍵詞有“大概念”“概念教學”“價值”“歸納思維”等。該大類是大概念教學領域的基礎性研究，為大概念教學的開展奠定理論基礎。如王喜斌闡述了學科大概念的具體內涵、實踐意義與獲取途徑，為學科大概念的提取提供了路徑參考[7]。還有學者在深度學習的理念指導下，研究具體學科的大概念教學策略[13-15]。

單元教學設計研究：#2單元教學、#5教學設計、#8單元設計與#10核心素養四個聚類可劃分到單元教學設計研究大類中。該大類提取的關鍵詞主要有“教學實踐”“策略”“教學建議”“閱讀教學”“單元整合”“課程標準”等。可以發現這四個聚類主要關注以大概念為視角的教學實踐，注重以課程單元為單位進行教學設計，單元可以是連續的也可以是不連續的。大概念統攝下的單元教學是站在知識系統性的角度優化學科知識結構，有序地開展教學活動，包含完整的單元目標、內容、活動與評價[16]。

學科教學策略研究：#3高中生物、#4高中物理、#6學科本質與#7教學策略四個聚類可以劃分到學科教學策略研究大類中。該大類提取的關鍵詞有“生命觀念”“核心概念”“物理教學”“歷史情境”“重要概念”“教學模式”等。學者們把目光聚焦到高中具體學科的教學策略研究中，如王景花從教學設計、探究學習、概念模型、思維導圖四個方面闡述了基于生物學學科大概念的教學策略[17]。在該大類的研究中，學者們探尋學科知識本質，將學科具體知識與學科大概念對接，探討學科單元教學的具體路徑、方法與案例展示。

4.研究前沿辨析

突現詞是指在某段時間內，使用頻次較高或出現次數較多的關鍵詞，依靠詞頻變動的趨勢可以判斷某學科領域的研究前沿[18]。因此，本文使用突現詞分析來辨析大概念教學領域的研究前沿，輸出結果如圖7所示。在關鍵詞共現圖譜的控制面板找到突發性節點（Burstness），突變系數檢測設置保持默認，點擊視圖查看（View），輸出得到三個突現詞，分別為“聚類思想”“歸納思維”和“概念教學”。“聚類思想”與“歸納思維”的突現值分別為3.54、3.39，突現年份皆開始于2012年，終止年份為2017年。“概念教學”的突現值為3.68，突現年份為2019—2021年。從突現詞分析可以將研究前沿歸納為“持續型”前沿與最新前沿。“持續型”前沿是指出現時間較早，年份跨度大并持續至今的研究主題[19]。從圖7可以看出，大概念教學領域的“持續型”前沿為“聚類思想”和“歸納思維”，這兩個研究主題的時間跨度大，且至今仍有該研究主題的文章發表。在最新的相關研究中，有學者認為學生的創新能力培養要以大概念、深度學習、聚類思想和歸納思維為理論指導，并以大概念為視角設計問題范例[20]。此外，由之前的統計可知，“概念教學”于2018年首次與其他關鍵詞共同出現，近幾年與“概念教學”相關的文章數量迅速增多，成為當前領域的前沿熱點。

四、結論與討論

本文應用CiteSpace軟件對國內大概念教學領域的619篇文獻進行可視化分析，以辨析當前該領域文獻發表的時間分布、研究主體的合作概況、研究熱點及研究前沿，得出以下結論。

一是從發文量來看，2012—2016年每年的發文量不超過5篇，為緩慢發展期;2017—2019年，發文量增長較快，為快速發展期;2020—2021年，發文量呈現爆發式增長，為迅速發展期。且每年新增關鍵詞數量也持續增多，說明大概念教學受到學者的廣泛關注，未來發文量有持續增長的趨勢。

二是從作者合作關系來看，呈現出“大分散，小聚集”的特點，作者較為分散，合作關系不夠密切，且在當前的學術團體中，僅有核心作者的貢獻較大，尚未形成緊密穩定的學術團體。從機構合作關系來看，機構之間尚缺乏合作關系，機構之間的學術認同及合作意識有待加強。期待學者與機構在后續的研究中，加強學術交流與合作，通過激烈的思想碰撞推動大概念教學研究的接續發展。

三是從關鍵詞共現圖譜來看，“大概念”“核心素養”“概念教學”“單元教學”是學者較為關注和重視的研究方向。從高頻關鍵詞的時序變化可以發現研究主題的演化，經歷了從對大概念基礎理論的研究到圍繞大概念進行課程與教學設計的過程。當前大概念教學領域的研究可以歸納為基本理念研究、單元教學設計研究及學科教學策略研究。三大類研究相互交叉，緊密相連，基本理念的研究為課程與教學設計提供理念支撐，以最終落實核心素養為目標。對于單一學科的大概念教學策略與教學設計的研究較多，在后續的研究中，應深化跨學科、跨單元的概念教學研究。

四是從對突現詞的分析來看，“聚類思想”“歸納思維”為大概念教學領域的“持續型”前沿，“概念教學”既作為研究熱點，又作為最新前沿，其研究成果較為豐富，主要集中于學科概念教學的策略研究與學科單元教學設計。

大概念教學在素養導向的教學改革中發揮著重要的作用，是落實核心素養的有效途徑。本文通過對國內大概念教學領域文獻的可視化分析，清晰地展示了該領域的發展歷程、研究主體的合作情況、研究及前沿熱點。當然，本研究亦存在不足。首先，本文選取的中國知網（CNKI）數據庫的覆蓋范圍有限且數據來源以已發表的論文為主（不包括已出版的著作、研究報告等），因此，分析的數據樣本覆蓋范圍不夠廣可能導致統計分析不夠全面;其次，不同研究者對CiteSpace軟件使用操作不同會對結果產生一定影響，例如時間切片的選擇、閾值的設置、網絡裁剪方式的選擇以及數據的篩選等設置;最后，由于研究者的能力水平有限，對統計結果的分析可能不夠全面與深入。在未來的研究中，作者會持續關注大概念教學，擴大研究數據樣本，積極推進大概念教學的研究發展。

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