我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究的可視化分析

張亞鍇 趙志國(guó)

摘 要：物理科學(xué)方法教育一直備受關(guān)注，近年來，其研究成果大量出現(xiàn)，對(duì)研究成果的梳理具有重要意義。本文借助CiteSpace可視化軟件，對(duì)中國(guó)知網(wǎng)有關(guān)物理科學(xué)方法教育的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，得到在科學(xué)方法教育研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物為邢紅軍、陳清梅和張憲魁等;優(yōu)秀發(fā)文機(jī)構(gòu)有首都師范大學(xué)物理系、中國(guó)教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)、北京師范大學(xué)物理系等;主要載文期刊有《物理教師》《物理通報(bào)》《中學(xué)物理教學(xué)參考》等;研究熱點(diǎn)包括物理科學(xué)方法的顯性教育、物理學(xué)史與科學(xué)方法教育、核心素養(yǎng)與物理科學(xué)方法教育等。

關(guān)鍵詞：物理科學(xué)方法教育; CiteSpace; 可視化分析

中圖分類號(hào)：G633.7? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2020）10-008-003

物理科學(xué)方法教育是物理學(xué)科教學(xué)的重要組成部分，在20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開始了對(duì)物理科學(xué)方法教育的研究。雖然我國(guó)基礎(chǔ)教育經(jīng)歷了多次改革，但一直都重視物理科學(xué)方法教育。物理科學(xué)方法的成果逐漸增多，對(duì)這些研究成果的梳理和總結(jié)，能對(duì)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(xiàn)計(jì)量學(xué)方法和共詞分析法。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法是以大量文獻(xiàn)為研究對(duì)象，利用數(shù)學(xué)語言，對(duì)文獻(xiàn)的出版物、關(guān)鍵詞、作者等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用數(shù)學(xué)公式或者圖表展現(xiàn)其規(guī)律[1]。共詞分析法從屬于內(nèi)容分析法，主要是對(duì)某研究領(lǐng)域的研究主題或者術(shù)語共同出現(xiàn)在某文獻(xiàn)中的現(xiàn)象進(jìn)行分析，判斷它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，以此來展現(xiàn)該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)[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(shè)計(jì)研發(fā)的。該軟件以“改變看世界的方式”為核心功能，對(duì)研究領(lǐng)域進(jìn)行解釋和預(yù)見，是目前最為流行的科學(xué)知識(shí)圖譜繪制軟件之一[3]。該軟件自出現(xiàn)以來，經(jīng)歷了多次改版和更新，本文使用的版本是5.6.R3。

3.數(shù)據(jù)采集

CiteSpace軟件可以分析的中文數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括中國(guó)科學(xué)引文索引（CSCD）、中國(guó)社會(huì)科學(xué)索引（CSSCI）和中國(guó)知網(wǎng)（CNKI），本文的數(shù)據(jù)是從CNKI下載的。筆者以“物理科學(xué)方法教育”為主題詞，在CNKI進(jìn)行檢索，經(jīng)過人工篩選，得到1987年到2019年的357篇文獻(xiàn)。這些文獻(xiàn)的年度分布統(tǒng)計(jì)如圖1。從圖1可以看出，與物理科學(xué)方法教育有關(guān)的文獻(xiàn)量在整體上呈上升趨勢(shì)，說明物理科學(xué)方法教育的研究成果在不斷增多。

4.研究結(jié)論

4.1我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究作者合作網(wǎng)絡(luò)可視化分析

在CiteSpace軟件的功能選擇區(qū)域，選擇時(shí)區(qū)為1987年到2019年，每年為一個(gè)時(shí)間切片，選擇“Author”，閾值選擇“Thresholds，（c、cc、cv）：1、1、20;1、1、20;1、1、20”，經(jīng)過調(diào)整得到作者間的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜（如圖2）。圖譜中的節(jié)點(diǎn)大小表示該作者的發(fā)文量的多少，節(jié)點(diǎn)間的連線表明兩作者存在合作關(guān)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(jié)點(diǎn)最大，說明邢紅軍的發(fā)文量最多，是我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。其次是陳清梅、張憲魁、李正福、張喜榮、費(fèi)金有、李春蜜、李新鄉(xiāng)等作者的發(fā)文量也相對(duì)較多。圖譜中還呈現(xiàn)了4個(gè)較大的合作網(wǎng)絡(luò)，分別是以邢紅軍為核心的合作網(wǎng)絡(luò)、以李新鄉(xiāng)為代表的合作網(wǎng)絡(luò)、以張憲魁為代表的合作網(wǎng)絡(luò)和以潘振東為代表的合作網(wǎng)絡(luò)。但是從整體上看，作者間的合作意識(shí)相對(duì)薄弱。為了詳細(xì)了解，筆者將發(fā)文量在3篇以上的作者及其發(fā)文量和連線數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1。

通過表1可以看出，邢紅軍不僅發(fā)文量多，還具有較強(qiáng)和合作意識(shí)，其連線數(shù)也最多。從整體上看，連線數(shù)多的作者其發(fā)文數(shù)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(qiáng)，例如張憲魁，雖然連線只有1條，但其發(fā)文量排在第三。

4.2我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)可視化分析

其他選項(xiàng)不變，選擇“Institution”，經(jīng)過調(diào)整得到機(jī)構(gòu)間的合作圖譜（如圖3）。通過圖譜可以看到，首都師范大學(xué)物理系的節(jié)點(diǎn)最大，說明其發(fā)文量最多，是我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究的優(yōu)秀單位。圖譜呈現(xiàn)出一個(gè)較大的、以首都師范大學(xué)物理系為核心的合作網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中包括北京師范大學(xué)物理系、北京中醫(yī)藥大學(xué)、北京理工大學(xué)附屬中學(xué)等機(jī)構(gòu)。筆者將發(fā)文量前五的機(jī)構(gòu)及其發(fā)文量統(tǒng)計(jì)如表2。

4.3我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究文獻(xiàn)來源期刊分析

為了了解我國(guó)物理科學(xué)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(xiàn)來源期刊及其相應(yīng)的文獻(xiàn)量統(tǒng)計(jì)如圖4（只統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)量在6篇以上的期刊）。通過圖4可以看出，我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究的主要載文期刊有《物理教師》（37篇）、《物理通報(bào)》（23篇）、《中學(xué)物理教學(xué)參考》（17篇）、《物理教學(xué)探討》（12篇）、《湖南中學(xué)物理》（9篇）、《課程教學(xué)研究》（9篇）、《甘肅教育》（6篇）、《教育教學(xué)論壇》（6篇）、《課程·教材·教法》（6篇）、《物理教學(xué)》（6篇）等。

4.4我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究的熱點(diǎn)可視化分析

其他設(shè)置不變，選擇“Keyword”，經(jīng)過調(diào)整得到關(guān)鍵詞的共現(xiàn)圖譜（如圖5）。通過圖譜可以看出，科學(xué)方法、科學(xué)方法教育、物理教學(xué)、物理科學(xué)方法、高中物理、初中物理等的節(jié)點(diǎn)較大，節(jié)點(diǎn)間也存在共現(xiàn)關(guān)系，這說明無論是在高中物理教育還在中學(xué)物理教學(xué)，科學(xué)方法教育都占有重要地位。筆者將出現(xiàn)頻次排名前20的關(guān)鍵詞及其出現(xiàn)頻次統(tǒng)計(jì)如表3。

結(jié)合圖5和表3，可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)物理科學(xué)方法教育研究主要集中在對(duì)中學(xué)物理教學(xué)的研究。基礎(chǔ)教育階段的物理教育是物理學(xué)科教育的重要組成部分，物理科學(xué)方法在物理學(xué)科建立和發(fā)展的過程中起到重要作用，物理概念和規(guī)律需要在科學(xué)方法的參與下，才能上升到知識(shí)形態(tài)[4]。由此，科學(xué)方法教育在中學(xué)物理教學(xué)過程中占有重要地位。對(duì)中學(xué)物理科學(xué)方法教育研究的熱點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

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

（2）物理學(xué)史與物理科學(xué)方法教育。物理學(xué)史不僅是對(duì)物理學(xué)科發(fā)展過程的記錄，也是對(duì)物理學(xué)家研究思路、研究方法和結(jié)果的記錄。許多物理學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)研究的過程中都或多或少用到科學(xué)方法，例如伽利略利用理想實(shí)驗(yàn)法否定了亞里士多德關(guān)于“力是維持物體運(yùn)動(dòng)原因”的相關(guān)理論。通過物理學(xué)史進(jìn)行科學(xué)方法教育有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的掌握，在進(jìn)行教學(xué)的過程中應(yīng)注意引入科學(xué)的學(xué)史資料、注重方法的滲透、選擇合適的科學(xué)方法等[7]。

（3）核心素養(yǎng)與物理科學(xué)方法教育。現(xiàn)階段，核心素養(yǎng)是基礎(chǔ)教育階段研究的熱點(diǎn)。部分學(xué)者認(rèn)為，物理科學(xué)方法教育對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)有重要作用，能夠幫助學(xué)生形成正確的物理觀念、形成良好的科學(xué)思維、提高實(shí)驗(yàn)探究能力、形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，是培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的重要途徑[8]。

5.啟示與展望

我國(guó)物理科學(xué)方法教育領(lǐng)域的研究者主要有邢紅軍、陳清梅和張憲魁等人，雖然學(xué)者間存在有合作關(guān)系，但是整體上的合作意識(shí)仍相對(duì)薄弱，在接下來的研究中應(yīng)加強(qiáng)作者間的合作關(guān)系，加快學(xué)術(shù)成果交流;優(yōu)秀的研究單位主要以高等院校為主，缺乏與中學(xué)的合作關(guān)系，應(yīng)加強(qiáng)高校與中學(xué)的聯(lián)系，促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合;研究熱點(diǎn)內(nèi)容包括物理科學(xué)方法的顯性教育、物理學(xué)史與科學(xué)方法的融合、核心素養(yǎng)與科學(xué)方法教育等，整體上偏向于理論研究，對(duì)實(shí)際教學(xué)案例的研究相對(duì)較少，應(yīng)加強(qiáng)與實(shí)際課堂的融合研究，呈現(xiàn)更多合理、易操作的教學(xué)模式。

基金項(xiàng)目：洛陽師范學(xué)院2019年度研究生教育科研基金項(xiàng)目“顯化科學(xué)方法的高中物理規(guī)律教學(xué)案例研究”（編號(hào)：2019-YJSJYJJ-06）

參考文獻(xiàn)：

[1]王崇德編著.圖書情報(bào)學(xué)方法論[M]北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1988

[2]馬費(fèi)成著.IRM-KM范式與情報(bào)學(xué)發(fā)展研究[M]武漢：武漢大學(xué)出版社，2008

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

[4]邢紅軍，陳清梅.論中學(xué)物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育[J]中國(guó)教育學(xué)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(xué)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(xué)方法顯化教育的理論與實(shí)踐研究[J]中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011（24）：73-74+81

[7]張志堅(jiān).結(jié)合物理學(xué)史開展科學(xué)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(xué)方法教育是落實(shí)核心素養(yǎng)的重要策略[J]中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（13）：4-6