2021年《中學化學教與學》轉載論文的可視化分析及啟示

萬莉，胡家鈺，江強

摘要： 借助CiteSpace對2021年《中學化學教與學》所轉載的165篇論文進行分析，發現當前化學教學研究的三大主題為基于化學學科核心素養的教學研究、實驗教學研究、教學測評研究。教學研究聚焦于素養導向的情境教學、結構化教學、模型教學、深度學習、學科理解、教材分析等熱門方向；實驗主要涉及實驗教學功能拓展和信息化融合研究；教學評價以試題的分析和命制為主。可以預見未來研究會緊跟基礎教育改革的步伐，不斷探索素養導向的教學和評價研究，拓展信息技術與化學課程融合的應用實踐，深化對化學學科理解、教材編寫等的研究。

關鍵詞： 人大復印報刊資料； 可視化分析； 研究熱點； 啟示

文章編號： 1005-6629（2023）02-0020-06? ??中圖分類號： G633.8? ??文獻標識碼： B

人大復印報刊資料是我國影響力較大的二次文獻期刊。一方面，報刊篩選論文時立足基礎理論、面向實踐應用、關注教改前沿，經過專家審查等專業化流程，其轉載論文具有一定程度的影響力和價值；另一方面，國內化學教育雜志眾多，數量龐大且分散，而人大復印報刊《中學化學教與學》的刊文具有代表性和較高質量。因此選擇2021年《中學化學教與學》轉載的165篇論文為研究對象進行定量和定性分析，尋找當前化學教學研究的熱點，挖掘化學教育研究趨勢。

1? 研究設計

采用定量和定性相結合的方法進行分析。首先對轉載文獻的關鍵詞進行研究，采取共現分析法和聚類分析法。

（1） 共現分析法：兩個或兩個以上關鍵詞出現在同一篇文獻中稱為共現，CiteSpace生成的共現網絡知識圖譜可以展現關鍵詞間的共現關系，反映2021年中學化學教學領域的發展狀況。共現分析過程中借助關鍵詞頻次和中心性的統計結果進行分析，可以找到2021年化學教學研究的熱點。

（2） 聚類分析法：CiteSpace能基于共現分析圖譜實現自動聚類算法，將聯系緊密的關鍵詞劃分到一個類團之中，由此可以找到研究主題，并為后續文本閱讀尋找研究方向提供參考和依據。

基于定量研究分析結果，對165篇轉載文獻進行二次文本閱讀和分析梳理，尋找2021年化學教學研究的熱門方向。

2? 結果與分析

2.1? 關鍵詞共現分析

2.1.1? 關鍵詞共現圖譜

在CiteSpace軟件中選擇關鍵詞（Keyword）為節點類型進行分析，選擇Pathfinder尋徑算法生成關鍵詞共現圖譜。對相似關鍵詞做合并處理，例如：（1）“化學學科核心素養”“學科核心素養”“核心素養”合并為“化學學科核心素養”；（2）“化學學科理解”“學科理解”合并為前者；（3）“化學實驗”“中學化學實驗”合并為前者。得到的共現圖譜如圖1所示。

從圖1可知圖譜節點數為101，連線數為149，表明所有轉載文獻中共有101個關鍵詞，各關鍵詞通過149條連線構成的網絡連接，即149次共現關系，網絡密度0.0295［由網絡密度算法d（G）=2E/N（N-1）可得］，大于0.02，說明關鍵詞間聯系較為緊密。這說明2021年化學教學研究涉及的內容廣泛，研究整體呈現出多熱點、多方向的特點。

2.1.2? 關鍵詞頻次和中心性統計

為找到2021年化學教學研究的熱點和重點，借助頻次和中心性來輔助研究。頻次指關鍵詞出現的次數，關鍵詞的頻次越高，其受關注程度越高。中心性指一個關鍵詞節點擔任其他兩個節點的中心的次數，一個節點充當“中介”的次數越高，其中介中心性越大、重要程度越高，通常中心性取值大于0.1視為高中心性。剔除研究意義較小的關鍵詞后，統計結果如表1所示。

由表1可以看出，同時具有高頻次和高中心性的關鍵詞有化學學科核心素養、高中化學、教學研究、化學學科理解、學科大概念、化學實驗、結構化等，這些關鍵詞在2021年的中學化學教學研究中發揮了重要且關鍵的作用。具體分析可知：

（1） 化學學科核心素養的頻次和中心性最高，與其他關鍵詞聯系緊密，是教學研究、教材分析、化學實驗研究、以學科大概念為核心的結構化教學研究、深度學習相關研究等的最終指向。

（2） 化學學科理解研究以提高教師的學科教學知識等為主，其目的也是促進化學學科核心素養在教學實踐中的落地。

（3） 證據推理與模型認知素養被更多轉載文獻作為研究對象，受到的關注較其他四大化學學科核心素養多。

（4） 轉載文獻研究以高中化學為主，元素化合物主題知識顯示出重要地位且受關注較多。

2.2? 關鍵詞聚類分析

借助CiteSpace提供的對數似然算法（LLR）進行自動聚類，選擇Keyword list使CiteSpace提取各類團中的文獻關鍵詞來對類團進行命名。最終得到的聚類圖譜如圖2所示。

圖2的圖譜模塊值Q=0.6112（＞0.3），劃分出的類團結構顯著；平均輪廓值S=0.8902（＞0.7），聚類高效率且令人信服。因此聚類效果良好，具有分析價值和一定的科學性。自動聚類出的6大類團分別是：#0真實情境、#1結構化、#2化學實驗、#3高考化學、#4教學策略、#5教學設計。分析可知，關鍵詞化學學科核心素養包含于多個聚類之中，說明學者們高度關注并積極探索化學學科核心素養在教學實踐中的落地，并提供了大量教學設計和教學策略，而化學實驗和高考化學相關研究都最終指向素養的發展。據此，可將6大類團歸納為2021年化學教學研究的三大熱門主題：

（1） 基于化學學科核心素養的教學研究（合并聚類#0、 #1、 #4和#5）。其中，聚類#0、 #1說明不少學者關注真實情境下的教學和以大概念為核心的結構化教學；聚類#4中教材分析也是熱門研究方向，說明不少學者通過教材分析提供相應的使用策略和教學策略；聚類#5中出現了關鍵詞深度學習、化學學科理解和模型認知，說明不少學者基于深度學習和基于化學學科理解進行研究并提供教學設計，而模型教學也受到了較多關注。

（2） 基于化學學科核心素養的實驗教學研究（聚類#2）。該主題圍繞化學實驗展開研究，關注學生證據推理能力的培養。

（3） 基于化學學科核心素養的教學測評研究（聚類#3）。聚類#3中除了高考化學、高考評價體系之外，還能在CiteSpace中查詢到試題評析、作業設計、作業改革等關鍵詞，可見該主題圍繞教學測量和評價展開。

2.3? 二次文本閱讀

基于關鍵詞共現和聚類分析結果，根據研究聚焦的主題，通過進一步文本閱讀提取每一主題中的熱門研究方向。

2.3.1? 基于化學學科核心素養的教學研究

（1） 基于真實情境的教學實踐研究：

新課改倡導真實情境的創設，從而引導學生積極主動地實現知識建構。不少學者通過教學實踐探索真實情境中所包含的化學知識，并提供了不少教學設計［1，2］和教學策略［3，4］。例如，程俊［5］指導學生通過解剖常見干電池，掌握原電池構成的四要素以及常見電池的電極反應原理。

（2） 基于大概念的結構化教學研究：

以學科大概念為核心的結構化教學是實現化學學科知識向化學學科核心素養轉化的有效途徑。為實現教學內容的結構化，學者們提供了大量教學設計［6，7］和教學策略［8，9］。例如，武衍杰［10］將項目式學習視為實現課程內容結構化的重要途徑，并以“人工固碳”為例對項目學習中涉及的學科知識、認識思路、學科觀念等進行結構化整合。

（3） 教材分析：

新教材以新課標為主要依據編寫，是化學學科核心素養達成的重要媒介，學者們通過分析教材的編寫思路［11］、特點［12］等，給編者和一線教師提供教材編寫意見和使用建議。例如，陳穎［13］分析并闡述了魯科版高中化學教材《有機化學基礎》中“有機化學認識思路”和“有機化合物性質”雙線并進的編寫思路，并提出相應的教材使用建議；王晶［14］從知識結構和深度、欄目和實驗設置兩個視角比較新舊人教版高中化學教材，發現新教材注重情境創設、關注認知發展、重視實驗探究，并針對這些特點提出使用建議。

（4） 基于深度學習的教學實踐研究：

深度學習指學生積極主動、批判性地學習新知識并能進行知識遷移和問題解決，開展深度學習的教學實踐有助于學生關鍵能力的發展和課堂教學有效性的提升。一些學者提供了基于深度學習的教學設計［15，16］和教學策略［17，18］。例如，胡清［19］采用逆向教學設計模式構建“構成物質的微粒”的教學流程，實現教師深度備課、引領學生深度學習；范標［20］提供了基于深度學習教學內容的組織策略，提出教師應在理解教學內容和教材編寫意圖的基礎上，以課標和學情為依據、基于最近發展區組織教學內容和教學活動。

（5） 基于化學學科理解的教學實證研究：

新課標首次提出化學學科理解，即教師對化學學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結構化的認識［21］。教師的學科理解決定了課程的實施和監控，2021年被轉載的相關文獻以教學設計［22，23］和實證研究［24，25］為主。例如，王偉構建了5個維度、15個一級指標、25個二級指標的學科理解標準，并基于該標準進行了課堂觀察和問卷調查兩個實證研究：其一，對10位高二化學教師的“原電池”新授課進行觀察和評價，分析教師的學科理解水平和表現形式并提出改進建議［26］；其二，通過問卷分析了千名高中化學教師的學科理解水平，并針對教學實踐中的關鍵問題提出策略［27］。

（6） 模型教學研究：

“模型認知”是化學學科核心素養中重要的思維方法之一，有助于學生建立解決復雜化學問題的思維框架。模型教學在2021年受到了較多的關注，涌現了不少教學設計［28，29］與教學策略［30，31］研究。例如，穆雯星［32］在“模型開發-模型應用”的框架基礎上開展了“化學平衡常數”的建模教學，先帶領學生建立平衡常數計量模型，然后引導學生在應用模型的過程中掌握平衡移動方向的判斷方法。

2.3.2? 化學實驗教學研究

（1） 化學實驗的教學實踐研究：

為挖掘和拓展實驗教學的育人功能和學科價值，不少學者進行了實驗教學的設計［33］與實施［34］研究。例如，鄒標［35］以二氧化碳的教學為例，對新授課-復習課-活動課3種課型的實驗資源進行指向核心素養的規劃設計；林麗璇［36］以“利用氯糖反應改進焰色反應的實驗效果”為例提供了將項目式學習原理運用到“開放式”實驗教學的典型案例。

（2） 化學實驗教學的改進和創新研究：

對實驗的改進常涉及實驗試劑、裝置、操作等方面，如桂俠夏［37］改進乙炔的制取與性質實驗時，通過改進試劑降低反應速率、減少氣體污染，通過改進裝置實現一體化；張艷麗［38］則從操作避氧和試劑避氧為關鍵點設計了兩個氫氧化亞鐵制備的創新實驗。

對實驗教學的改進主要包括實驗教學策略研究［39，40］和融合信息化技術和手段的實驗教學研究［41，42］。例如，陸曄［43］提出通過結合影視作品、演示實驗化整為零、引導評價等策略來提高實驗教學的有效性；王璟徽［44］利用手持技術探究鎂與氯化銨反應中pH和壓強變化，使實驗探究過程實現“宏觀-微觀-符號-曲線”四重表征；蔡蘇［45］進行了“電解池”實驗教學的AR技術輔助教學和Flash動畫教學的對比實證研究，發現AR技術的應用能夠更好地解決重難點問題，提高學生的記憶、理解、應用等認知能力。

2.3.3? 化學教學測評研究

（1） 高考試題評析：

高考試題研究一直是化學教學研究的熱門方向，試題研究有利于我國化學教學不斷優化，促進教、學、考有機銜接。2021年相關研究主要包括基于高考評價體系研究考題［46，47］；分析試題所考察的能力結構水平［48］；分析考題對化學學科核心素養的考查情況［49］等。例如，支瑤［50］對5套高考和學業水平選擇性考試化學試題的核心素養考察情況進行分析，發現試題全面、多層次地考查了核心素養。

（2） 試題命制研究：

新課標要求以化學學科核心素養為導向、真實情境為框架和原則進行試題命制［51］，因此學者們對作業［52，53］和試題［54］等進行命制時都嚴格貫徹考試內容改革要求。例如，喻俊基于新課標中素養導向的命題框架構建雙線并行的作業設計框架，并基于該框架展開“含氯消毒劑的使用”的作業設計［55］；許曉麗［56］基于有機藥物腎上腺素的合成流程編制試題，使用新課標的命題框架對試題進行分析，發現基于有機物合成路線進行試題編制不僅能夠考察化學知識，還能培養學生的化學思維和關鍵能力。

3? 研究啟示

綜上可以發現2021年《中學化學教與學》轉載文獻關注教改前沿，兼顧基礎理論和教學實踐。結合基礎教育化學課程改革新動向，對未來中學化學教育教學研究提出如下啟示：

第一，緊跟基礎教育改革的步伐，有效推進新課程教學實踐研究。自2017年明確了普通高中化學學科核心素養的維度和內涵后，化學學科核心素養一直是研究的熱點和重點，為使化學學科核心素養有效地落實到化學課堂教學實踐中，2021年研究者們圍繞化學學科核心素養展開了各種教學實踐研究。2022年4月，教育部印發《義務教育化學課程標準（2022年版）》，凝練了義務教育化學課程要培育的核心素養。可以預見的是基于核心素養的教學實踐研究、實驗研究、教材研究、教學測評研究等將會是接下來的研究熱點和重點。此外，結構化教學、情境教學、基于深度學習和化學學科理解的教學等也會不斷深化。

第二，不斷拓展化學實驗教學的育人價值，體現核心素養的培養要求。實驗教學對于培養科學探究意識和科學態度有得天獨厚的優勢，近年來學者們不斷挖掘和拓展化學實驗教學功能，使實驗教學的內容、形式、過程設計、手段都向著生活化、探究化、現代化、情境化、素養化轉變。從不同學段的實驗育人功能來看，初高中化學實驗的難度不同，實驗教學的價值取向層次也有差異。因此未來研究可著眼于初高中的課程目標以及核心素養的內涵和培養要求的差異，進而聚焦初高中化學實驗教學的差異性。除此之外，與信息技術和五育的融合將持續成為化學實驗教學研究熱門方向。

第三，順應信息技術與化學教學融合的趨勢，持續關注深度學習導向的研究。深度學習作為熱門研究方向，反映出信息技術對教學的影響程度在加大。未來隨著信息技術不斷發展，勢必有更多新興技術會應用于化學教學和其他學科當中。若想要各種新興技術更好地發揮作用，未來研究還需要不斷完善和提供各種教學設計和教學策略，關注教師專業能力和信息化素養的培養，聚焦到學生學習效果、師生接受程度等更多的實證研究。

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