生物学教育研究10年：基于CiteSpace的知识图谱分析

司风玲 朱万莉

生物学教育作为科学教育的重要组成部分，其教育研究的发展水平影响着课程标准的制定、教学的实施以及学生科学素养的发展。2018年2月，教育部正式印发新版高中生物学课程标准，这标志着我国生物学教育的课程改革进入了核心素养时代。在新版课程标准颁布的前10年中，我国生物学教育研究发生了怎样的变化，其研究内容与主题呈现出了哪些热点内容，且经历了怎样的发展过程？诸如以上问题的解答，需要对这10年间生物学教育研究的成果进行梳理分析。与此同时，知识图谱以可视化的图谱展示学科的发展状况、研究热点和前沿领域等。CiteSpace軟件一方面可以用于了解研究领域前沿及重要的文献、作者及机构等，另一方面还能通过树形图及连线粗细表示的知识之间的共引聚类、关键节点和研究热点，从而追踪研究领域的相关热点和发展趋势。因而，研究者应用CiteSpace软件对2008—2017年间生物教育研究的成果进行了知识图谱分析。

一、研究设计

本研究选择了2008—2017年间生物教育研究发表的相关论文进行知识图谱分析。文献来源于中国知网（CNKI）的生物学教育四大期刊，即《生物学通报》《中学生物教学》《生物学教学》《中学生物学》，共得到

1 3240篇文献。为了确保数据的准确性，研究者根据检出论文的题目与内容，筛选保留其中与生物教育研究相关的文献，删除无关文献，得到有效文献1 0194篇。然后将样本文献以Refworks文献题录格式下载保存，保存为txt文本格式。之后导入CiteSpace进行数据转换，最后将转换后的数据再次导入CiteSpace进行可视化分析。

具体分析内容如下：1.采用CiteSpace软件对10年来研究人员的地域、机构等基本情况进行了分析。2.为了探寻生物学教育研究的交流合作情况，将节点选择为机构，切片长度（Slice Length）设置为1，选择标准设置为Top20，从而提取了排名前20位的数据来生成机构合作图谱。3.绘制关键词共现图谱与突变图谱，用来展示明确一段时间内的生物学教育研究热点。将数据样本导入CiteSpace软件，将节点设置为关键词，数据阈值设置为Top20，并以Cosine算法执行运算，范围Scope设定为Within Slices进行分析。对数据结果整理后，将前15个高频词整理以及出现的突变词整理成表格，以便清晰地观察结果。

二、研究结果与分析

（一）分布格局：以中学研究为主，且江苏体现绝对优势

根据知识图谱分析统计得出研究生物教学的机构大致可分为五类，即中学65%、师范类大学25%、地方教育科学研究院（或研究所）6%、教育或科技类出版社3%、其他1%。从这样占比的数据呈现上不难发现，一线教师仍然是过去10年里面生物学教育研究的主力军。这与其数量众多，且时常面临着生物学教育实践的相关问题，更能够基于此进行相关的思考密不可分。而在师范类大学的生命科学学院或教师教育学院中，虽然此类机构的发文量少于初高中，但在生物学教育论文前10的单位中、高等师范院校却占据绝大多数。该现象的产生一方面受四大期刊主办单位为高师院校的影响，另一方面也恰恰说明了高师院校的专家教授引领着生物学教育的研究方向与变革。因为我国有着世界上较为完备的教研系统，所以地方教育科学研究院也占据了一定的比例。而类似于人民教育出版社等出版单位则一直进行着教科书研究与教材解读工作。

从研究成果分布的地域上来看，江苏作为我国基础教育的强省，以417篇论文的总量体现出了绝对优势，甚至比第二名北京（144）与第三名广东（126）的总和还要多。该现象的发生不仅与江苏省拥有全国首屈一指的生物学名师队伍有关，还与江苏省强有力的教研保障制度密切相关。而接下来上海（103）、浙江（68）等沿海发达省市更凭借着教育经费的投入、高考评价的导向塑造了良好的生物学教育研究优势。此外，四川省和河南省虽然不是沿海省市，但是都是人口大省，其对生物教学的研究也颇为重视。综上所述，我国生物学教育研究的分布并不均衡，呈现了以中学研究为主，且江苏省体现了绝对优势的格局。

（二）合作交流：以各单位自主研究为主，缺乏跨机构研究

再从成果产出的合作交流来看，图1为各机构合作生物学教育研究的图谱。其中的节点代表机构名称，节点大小代表发文量，标签字体大小代表中心性。图中共有节点196个，连线16条，网络的整体密度仅为0.000 8。进而可言，生物教学研究领域机构合作的整体密度比较低，机构之间的合作交流比较少。其中，北京师范大学生命科学学院的合作交流最为活跃突出，其与多所高校和中学开展合作（如陕西师范大学生命科学学院、首都师范大学生命科学学院、北京市十一学校、北京市第八中学以及北京市东城区教师研修中心）。这实则与北师大刘恩山教授为我国生物学教育培养了一批优秀的生物教学论博士与名师等密切相关。此外，福建师范大学生命科学学院与福建省普通教育教学研究室有过合作研究。综上所述，2008—2017年10年间生物学教育研究呈现出了以各单位自主研究为主，缺乏跨机构研究的特征。

（三）内容主题：以教学设计为主，且围绕课改不断深化

由于中学一线教师是生物学教育研究的主力，不难发现10年间研究内容以教学设计为主。教师虽然不具备系统、完整的教育学理论知识，但更加注重对教学经验的探讨，更加注重如何上好一堂生物课。正因如此，教学设计依旧是这10年间频次最高的关键词，具体高频词如下表1所示。其次，高中生物的出现频次要大于初中生物，这应当与高考生物学的地位要高于中考的地位相关。与此同时，实验教学作为高频词的发生仅略低于课堂教学，这恰恰凸显了生物学是一门以实验为基础的科学课程。此点也印证了众多学者呼吁在生物学课程的教学中，注重对理科属性与科学本质的回归。此外，“概念教学”作为生物学教学的基本路径，“科学探究”“理性思维”作为学科核心素养的重要组成部分，其也成了生物学教育研究的热点话题。

从生物学教育研究主题突变词中可以看出生物教育研究围绕课改不断深化。图2中Strength表示突变强度，数值越高表示短时间内该关键词出现的频次越多，且Begin代表该关键词成为热点前沿的时间，End表示该关键词成为热点前沿结束的时间。详细说来，在2008—2017年生物学教育研究的早期，实验教学是研究的热点。而随着时间推移，科学探究、概念教學的研究逐渐兴起。这与2012年教育部颁布的《义务教育生物学课程标准（2011年版）》中强调了50个重要概念，凸显科学探究能力等密切相关。相信随着科学教育大概念的提出，其突变热点将有增无减，处于持续状态。由于教育部当时即将发布《普通高中生物学课程标准（2017年版）》，且征求意见稿中已经在2017年前透露要以学科核心素养作为生物学课程的宗旨，以核心概念（或称大概念）为课程组织的形式。因而，在这10年的后期，高中生物学教学与核心概念成为研究的重要主题。

三、研究建议

（一）注重生物学教育的理论研究

以教师为主体的研究现状一方面增加了生物学教育研究落地实践的可能，但另一方面却忽略了生物学教育理论的研究完善。教师考虑更多的是“怎么教”，而非“教什么”。某种程度上来看，“教什么”的问题是生物学课程内容的知识筛选过程，其往往比“怎么教”更为重要。生物学什么知识最具价值，谁的知识最具价值，这些问题更能够帮助各类生物学教育的研究者思考生物学科的逻辑思维、思想体系与学科本质。然而，上文研究发现关于生物学教育理论的研究少之又少。可见，未来的生物学教育应当注重理论研究。一方面要注重国际科学教育理念、课程改革与教学创新的相关动态，进行理论译介与国内实践;另一方面要加强从教育学、心理学角度等完成对生物学教育本质的思考，去深化学科的育人价值。此外，理论的研究也来源于实践经验的抽离与思辨，可见还应当加强对教学案例中典型经验的理论提炼。

（二）加强地域交流与机构合作

从上文的研究可以发现，当下生物学教育研究的交流互动并不频繁。学术领域的进步在于学者的思维碰撞、合作交流，乃至观点争鸣。如果某学科领域寂静无声、一团和气、各自为战，必然不利于不同背景的学者对领域内重要问题进行深入、持续的探讨。久而久之，生物学教育研究的理论与实践也将难以弥合，因而未来生物学教育研究应当加强地域交流与机构合作。地域交流可以是不同地区生物学教师的相互取经，也可以是相关研究成果的实践再探讨。而机构合作的加强应该一方面注重高师院校、出版社对课程体系的完善、对教材编写思想的解读、对一线教学的引领;另一方面教师可以通过学习共同体的形式，与高校等机构的生物教育研究者形成联动的研究机制，促进理论与实践的双向反馈。此外，还应当注重教研部门的中介作用，可以让教研员作为中介桥梁沟通双方的生物学教育研究。

（三）深化生物学教师教育研究

早在20世纪末，素质教育呼唤高素质生物学教师、加强教师教育研究的观点就已经被相关学者提出。可基于研究者对生物学教育研究主体的分析，2008—2017年间关于生物学教师专业发展的研究几乎无人问津。实则，任何一个学科教育的发展都依赖于专业师资。综观当下的实践经验，名师成长共同体、名师工作室、正高级教师评选等各类活动均为当下生物学教育的研究塑造了专业性的师资队伍。然而，其中的经验梳理、理论探讨相比于教学设计与课程内容的研究却寥寥无几。因此，我们要深化生物学教师教育研究，一方面注重职前生物学科（师范）专业本科生、生物学教学论硕博士的培养，从完善课程体系、强化教学实操、尝试教育科研等多方面入手;另一方面需要对职后教师专业成长的经验进行审视与研究，总结制度保障、活动机制等方面，为生物学名师的成长奠基。

[本文系重庆市教育科学“十三五”规划2018年度课题“高中生物教学中生命观念核心素养的培育路径探析”（项目编号：2018-03-502）阶段性研究成果]