我国物理科学方法教育研究的可视化分析

张亚锴 赵志国

摘 要：物理科学方法教育一直备受关注，近年来，其研究成果大量出现，对研究成果的梳理具有重要意义。本文借助CiteSpace可视化软件，对中国知网有关物理科学方法教育的文献进行分析，得到在科学方法教育研究领域的领军人物为邢红军、陈清梅和张宪魁等;优秀发文机构有首都师范大学物理系、中国教育学会物理教学专业委员会、北京师范大学物理系等;主要载文期刊有《物理教师》《物理通报》《中学物理教学参考》等;研究热点包括物理科学方法的显性教育、物理学史与科学方法教育、核心素养与物理科学方法教育等。

关键词：物理科学方法教育; CiteSpace; 可视化分析

中图分类号：G633.7            文献标识码：A     文章编号：1006-3315（2020）10-008-003

物理科学方法教育是物理学科教学的重要组成部分，在20世纪80年代，我国就开始了对物理科学方法教育的研究。虽然我国基础教育经历了多次改革，但一直都重视物理科学方法教育。物理科学方法的成果逐渐增多，对这些研究成果的梳理和总结，能对接下来的研究提供借鉴和帮助。

1.研究方法

本文采用的研究方法主要有文献计量学方法和共词分析法。文献计量学方法是以大量文献为研究对象，利用数学语言，对文献的出版物、关键词、作者等进行统计分析，利用数学公式或者图表展现其规律[1]。共词分析法从属于内容分析法，主要是对某研究领域的研究主题或者术语共同出现在某文献中的现象进行分析，判断它们之间的内在联系，以此来展现该领域的研究重点[2]。

2.研究工具

本文采用的可视化分析软件为CiteSpace，是由陈超美教授设计研发的。该软件以“改变看世界的方式”为核心功能，对研究领域进行解释和预见，是目前最为流行的科学知识图谱绘制软件之一[3]。该软件自出现以来，经历了多次改版和更新，本文使用的版本是5.6.R3。

3.数据采集

CiteSpace软件可以分析的中文数据库主要包括中国科学引文索引（CSCD）、中国社会科学索引（CSSCI）和中国知网（CNKI），本文的数据是从CNKI下载的。笔者以“物理科学方法教育”为主题词，在CNKI进行检索，经过人工筛选，得到1987年到2019年的357篇文献。这些文献的年度分布统计如图1。从图1可以看出，与物理科学方法教育有关的文献量在整体上呈上升趋势，说明物理科学方法教育的研究成果在不断增多。

4.研究结论

4.1我国物理科学方法教育研究作者合作网络可视化分析

在CiteSpace软件的功能选择区域，选择时区为1987年到2019年，每年为一个时间切片，选择“Author”，阈值选择“Thresholds，（c、cc、cv）：1、1、20;1、1、20;1、1、20”，经过调整得到作者间的合作网络图谱（如图2）。图谱中的节点大小表示该作者的发文量的多少，节点间的连线表明两作者存在合作关系，连线的颜色表示作者间第一次合作的年份。通过图2可以看到，代表邢红军作者的节点最大，说明邢红军的发文量最多，是我国物理科学方法教育研究领域的领军人物。其次是陈清梅、张宪魁、李正福、张喜荣、费金有、李春蜜、李新乡等作者的发文量也相对较多。图谱中还呈现了4个较大的合作网络，分别是以邢红军为核心的合作网络、以李新乡为代表的合作网络、以张宪魁为代表的合作网络和以潘振东为代表的合作网络。但是从整体上看，作者间的合作意识相对薄弱。为了详细了解，笔者将发文量在3篇以上的作者及其发文量和连线数统计如表1。

通过表1可以看出，邢红军不仅发文量多，还具有较强和合作意识，其连线数也最多。从整体上看，连线数多的作者其发文数量也多，这说明科研合作非常重要。也有作者自身的科研能力较强，例如张宪魁，虽然连线只有1条，但其发文量排在第三。

4.2我国物理科学方法教育研究机构合作网络可视化分析

其他选项不变，选择“Institution”，经过调整得到机构间的合作图谱（如图3）。通过图谱可以看到，首都师范大学物理系的节点最大，说明其发文量最多，是我国物理科学方法教育研究的优秀单位。图谱呈现出一个较大的、以首都师范大学物理系为核心的合作网络，网络中包括北京师范大学物理系、北京中医药大学、北京理工大学附属中学等机构。笔者将发文量前五的机构及其发文量统计如表2。

4.3我国物理科学方法教育研究文献来源期刊分析

为了了解我国物理科学方法教育的研究成果主要刊登在哪些期刊，笔者将采集到文献来源期刊及其相应的文献量统计如图4（只统计文献量在6篇以上的期刊）。通过图4可以看出，我国物理科学方法教育研究的主要载文期刊有《物理教师》（37篇）、《物理通報》（23篇）、《中学物理教学参考》（17篇）、《物理教学探讨》（12篇）、《湖南中学物理》（9篇）、《课程教学研究》（9篇）、《甘肃教育》（6篇）、《教育教学论坛》（6篇）、《课程·教材·教法》（6篇）、《物理教学》（6篇）等。

4.4我国物理科学方法教育研究的热点可视化分析

其他设置不变，选择“Keyword”，经过调整得到关键词的共现图谱（如图5）。通过图谱可以看出，科学方法、科学方法教育、物理教学、物理科学方法、高中物理、初中物理等的节点较大，节点间也存在共现关系，这说明无论是在高中物理教育还在中学物理教学，科学方法教育都占有重要地位。笔者将出现频次排名前20的关键词及其出现频次统计如表3。

结合图5和表3，可以发现，我国物理科学方法教育研究主要集中在对中学物理教学的研究。基础教育阶段的物理教育是物理学科教育的重要组成部分，物理科学方法在物理学科建立和发展的过程中起到重要作用，物理概念和规律需要在科学方法的参与下，才能上升到知识形态[4]。由此，科学方法教育在中学物理教学过程中占有重要地位。对中学物理科学方法教育研究的热点主要有以下几个方面：

（1）物理科学方法的显性教育。传统的物理科学方法教育主要采用隐性教育方式，也就是在进行科学方法教育时，不直接说明科学方法的名称、具体操作、注意事项等，这种教学方式往往不能达到良好的教学效果[5]。李正福等人提出，在物理科学方法教育的过程中应注重显性教育，即明确提出科学方法的名称、讲授相关的知识、说明使用方法和条件等。之后出现了大量关于科学方法显性教育的研究，包括相关的理论研究、教学实践研究等。实践证明，科学方法显性教育可以帮助学生在掌握科学方法的同时理解科学知识，提高学习成绩[6]。

（2）物理学史与物理科学方法教育。物理学史不仅是对物理学科发展过程的记录，也是对物理学家研究思路、研究方法和结果的记录。许多物理学家在进行科学研究的过程中都或多或少用到科学方法，例如伽利略利用理想实验法否定了亚里士多德关于“力是维持物体运动原因”的相关理论。通过物理学史进行科学方法教育有助于学生对科学方法的掌握，在进行教学的过程中应注意引入科学的学史资料、注重方法的渗透、选择合适的科学方法等[7]。

（3）核心素养与物理科学方法教育。现阶段，核心素养是基础教育阶段研究的热点。部分学者认为，物理科学方法教育对培养学生物理核心素养有重要作用，能够帮助学生形成正确的物理观念、形成良好的科学思维、提高实验探究能力、形成科学态度与责任，是培养学生关键能力的重要途径[8]。

5.启示与展望

我国物理科学方法教育领域的研究者主要有邢红军、陈清梅和张宪魁等人，虽然学者间存在有合作关系，但是整体上的合作意识仍相对薄弱，在接下来的研究中应加强作者间的合作关系，加快学术成果交流;优秀的研究单位主要以高等院校为主，缺乏与中学的合作关系，应加强高校与中学的联系，促进理论与实践的结合;研究热点内容包括物理科学方法的显性教育、物理学史与科学方法的融合、核心素养与科学方法教育等，整体上偏向于理论研究，对实际教学案例的研究相对较少，应加强与实际课堂的融合研究，呈现更多合理、易操作的教学模式。

基金项目：洛阳师范学院2019年度研究生教育科研基金项目“显化科学方法的高中物理规律教学案例研究”（编号：2019-YJSJYJJ-06）

参考文献：

[1]王崇德编著.图书情报学方法论[M]北京：科学技术文献出版社，1988

[2]马费成著.IRM-KM范式与情报学发展研究[M]武汉：武汉大学出版社，2008

[3]陈悦，陈超美，刘则渊，胡志刚，王贤文.CiteSpace知识图谱的方法论功能[J]科学学研究，2015，33（02）：242-253

[4]邢红军，陈清梅.论中学物理教学中的科学方法教育[J]中国教育学刊，2005（08）：33-36

[5]李正福，李春密，邢红军.从隐性到显性：物理科学方法教育方式的重要变革[J]课程·教材·教法，2010，30（12）：71-74

[6]邢红军.物理科学方法显化教育的理论与实践研究[J]中国现代教育装备，2011（24）：73-74+81

[7]张志坚.结合物理学史开展科学方法教育的途径和原则[J]物理教师，2008（02）：12-13

[8]邢洪明.科學方法教育是落实核心素养的重要策略[J]中学物理教学参考，2017，46（13）：4-6