國外近十年生物學教學中對學生批判性思維培養研究的可視化分析

林麗珍 管曉恬 吳朝暄 婁志義 陳延松

摘要 基于WebofScience核心數據庫，應用文獻計量法分析了國外近十年生物學教學中培養學生批判性思維的研究現狀。結果表明：批判性思維、生物學、教育、批判性思維技能、本科生、評測等是該研究領域的高頻關鍵詞;教學方法（包括生物進化科學史策略、STEM教學策略等）、批判性思維能力及其評測是該領域的主要研究熱點。結合生物科學史培養學生的批判性思維或在STEM中滲透批判性思維或批判性思維測評工具的研究是該領域未來的三個重點研究方向。

關鍵詞 生物學 批判性思維 聚類分析 多維尺度分析 社會網絡分析

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

1引言

批判性思維是科學思維的重要組成成分，是理性研究、科學決策和創新的核心能力。國外關于批判性思維的研究始于希臘時期蘇格拉底的思想，后由現代批判性思維代表人物杜威進一步完善。批判性思維包括闡釋、分析、推理等思維技能，也包括尋求真相、開放思想和系統化能力等思維傾向。在生物學教學中，注重培養學生的批判性思維是新改革的重要特質之一。目前，我國對批判性思維的系統研究還比較薄弱。因此，下面擬對國外近十年生物學教學領域中對學生批判性思維培養的研究文獻進行可視化分析，并討論該領域中學生批判性思維培養研究熱點及未來發展趨勢等，以期為我國批判性思維研究領域發展提供啟示。

2.研究設計

2.1數據來源

以最具權威性和綜合性的核心期刊引文索引的外文數據庫：Web of Scienc（e WOS數據庫）中的核心合集為檢索資源。以主題“critical thinking”和“biology”進行檢索。研究年份限定在2011～2020年。共檢索出614篇關于生物學批判性思維的文獻，剔除會議、廣告等與檢索主題詞無關的文獻，最終得到330篇文獻。

2.2研究工具書目共現分析軟件（Bicomb2.0）、SPSS25.0軟件.

2.3研究方法與步驟

采用關鍵詞共詞分析法，首先在Web of Science（WOS數據庫）以“criticalthinking”和“biology”為主題詞進行檢索，并以txt文本格式進行保存。然后將該文本通過Bicomb2.0軟件統計出關鍵詞的出現頻次，得到高頻關鍵詞的詞篇矩陣和共現矩陣。其次，將詞篇矩陣和共現矩陣分別導入到SPSS25.0軟件中進行聚類分析、多維尺度分析，得到聚類分析圖譜、多維尺度分析圖譜，最后從這些圖譜中進一步判斷研究主題的熱點及方向。

3研究結果與分析

3.1高頻關鍵詞的統計和分析

文獻的關鍵詞能直接反映主題，關鍵詞詞頻數越高，表明與其相關的研究成果越多，研究內容集中性越強。本研究通過書目共現分析軟件（Bicomb2.0）分析得到了國外生物學領域中對批判性思維研究的關鍵詞總頻次為1343次。為了更準確有效地分析生物學中批判性思維的研究熱點方向，本研究分別選取了詞頻數大于等于6的關鍵詞為高頻關鍵詞，共30個關鍵詞。這三十個高頻關鍵詞基本代表了國外近年來在生物學領域有關批判性思維的研究熱點。

通過數據分析發現，除去檢索主題詞，排在前十的關鍵詞為：教育、批判性思維技能、本科生、高等教育、分子生物學、評估、進化生物學、STEM、教學方法、實驗設計。從這些詞可看出國外生物學批判性思維培養研究的對象多為大學生，研究機構多為高校;研究方向主要集中在評測研究、教學方法的研究及實驗研究等幾個重點領域方向。

3.2聚類分析與熱點研究內容

聚類分析是通過高級統計對高頻關鍵詞組進行差異性分析，來發現它們間的遠近關系，通過高頻關鍵詞間的親疏關系可以反映其研究熱點及未來的發展趨勢。進行分析時，先以最有影響的種子關鍵詞生成聚類，然后由種子關鍵詞及相鄰關鍵詞再組成一個新的聚類，并對該類別賦予合適的類別標簽。

本研究聚類分析結果（圖1）表明，國外近十年來在生物學領域有關批判性思維的研究可以分為3大類群，即3個熱點議題：1在高等教育課程中結合生物進化科學史培養學生的批判性思維;2在生物科學教育中對本科生批判性思維的能力與技能的評測;3高等教育生物學學科教學中通過多元化的教學技能與方法。

3.3多維尺度分析與熱點研究議題間的聯系

多維尺度分析（簡稱MDS）能直觀地揭示數據中的隱藏聯系及概括表現一個領域或亞領域的結構。它以各領域間相互影響強度的向心度的橫軸和表示某一領域內部聯系強度的密度為縱軸而繪制的二維平面圖。圖中的圓圈代表高頻關鍵詞所處的相對位置，圓點越靠近坐標中心表明關鍵詞影響力越大，圓點間距離越近，表明它們之間的關系越緊密，反之則關系越疏遠。在對以上30個高頻關鍵詞聚類分析產生的30×30相異矩陣進行多維尺度分析，標準化方法選擇Z分數。結果顯示，Stress=0.3986，RSQ=0.8163，說明分析結果對國外生物學批判性思維中高頻關鍵詞間的學術聯系狀況擬合效果較好。

從分布位置看，類群1和類群3大部分關鍵詞所處領域距離戰略坐標軸位置較近，其中進化生物學、STEM、實驗研究、進化、教學方法等詞距離戰略坐標軸位置較近，表明這些詞影響力較大，也是該研究的重點領域。這與我國《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標》）中提出的要加強和完善生物學實驗教學;注意學科間的聯系;注重生物科學史和科學本質的學習相契合。

從各類群所處戰略坐標的象限（圖2）分布特點看，位于第一象限的大部分是類群1和類群3的高頻關鍵詞，主要涵蓋實驗研究、進化生物學、STEM等高頻關鍵詞。一般而言，位于第一象限的關鍵詞處于研究網絡中心且與主題領域內部聯系緊密，可以看出實驗研究、進化生物學、STEM等研究主題間內部關系連接緊密，是該研究的核心領域。第二象限主要包括測評、自主學習、生物教育等高頻關鍵詞，其中類群1和類群2所占比例較大，說明對生物學領域中批判性思維的測量量具的研究還有較大的潛在價值，但研究領域還相對松散，對這方面的關注度有待進一步加強。第三象限主要包括進化、教學方法、動機、批判性思維技能等高頻關鍵詞。其中類群3所占的比例較大，說明在教學方法方面的研究主題題目都較明確，且有研究機構正在對該主題領域進行研究，但在整個研究網絡中處于邊緣地位。第四象限的主題領域在整個工作研究中處于邊緣地位，重要性較小。這表明生物藝術、科學等研究主題領域重要性較小，與批判性思維的培養研究主題聯系不大。

4結論與展望

4.1研究結論

（1）教育、批判性思維技能、本科生、高等教育、分子生物學、評估、進化生物學、STEM、教學方法、實驗設計等是該研究領域的高頻關鍵詞。

（2）批判性思維能力和技能測量量具的研究和高等教育生物學學科教學中對多元化的教學技能與方法來培養批判性思維的研究是國外生物學領域對批判性思維研究的研究熱點;結合生物進化科學史或STEM等教學方法培養學生的批判性思維和批判性思維能力測評量具的研究是該領域未來的重點研究方向。

4.2展望

思維的發展關乎社會的發展，尤其在信息時代，每個人都應該具有一定的批判性思維。根據以上結論并結合我國批判性思維培養現狀，國內研究者應該拓寬研究領域及研究對象。例如，在中小學生物學學科教學領域中利用進化科學史培養學生的批判、質疑、求真的批判性思維傾向;在實驗探究中培養學生分析、推理、概括的批判性思維技能;開發研究適合本土的批判性思維測評工具;進行中外比較，豐富理論研究，加強實證研究等。

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