国外近十年生物学教学中对学生批判性思维培养研究的可视化分析

林丽珍 管晓恬 吴朝暄 娄志义 陈延松

摘要 基于WebofScience核心数据库，应用文献计量法分析了国外近十年生物学教学中培养学生批判性思维的研究现状。结果表明：批判性思维、生物学、教育、批判性思维技能、本科生、评测等是该研究领域的高频关键词;教学方法（包括生物进化科学史策略、STEM教学策略等）、批判性思维能力及其评测是该领域的主要研究热点。结合生物科学史培养学生的批判性思维或在STEM中渗透批判性思维或批判性思维测评工具的研究是该领域未来的三个重点研究方向。

关键词 生物学 批判性思维 聚类分析 多维尺度分析 社会网络分析

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

1引言

批判性思维是科学思维的重要组成成分，是理性研究、科学决策和创新的核心能力。国外关于批判性思维的研究始于希腊时期苏格拉底的思想，后由现代批判性思维代表人物杜威进一步完善。批判性思维包括阐释、分析、推理等思维技能，也包括寻求真相、开放思想和系统化能力等思维倾向。在生物学教学中，注重培养学生的批判性思维是新改革的重要特质之一。目前，我国对批判性思维的系统研究还比较薄弱。因此，下面拟对国外近十年生物学教学领域中对学生批判性思维培养的研究文献进行可视化分析，并讨论该领域中学生批判性思维培养研究热点及未来发展趋势等，以期为我国批判性思维研究领域发展提供启示。

2.研究设计

2.1数据来源

以最具权威性和综合性的核心期刊引文索引的外文数据库：Web of Scienc（e WOS数据库）中的核心合集为检索资源。以主题“critical thinking”和“biology”进行检索。研究年份限定在2011～2020年。共检索出614篇关于生物学批判性思维的文献，剔除会议、广告等与检索主题词无关的文献，最终得到330篇文献。

2.2研究工具书目共现分析软件（Bicomb2.0）、SPSS25.0软件.

2.3研究方法与步骤

采用关键词共词分析法，首先在Web of Science（WOS数据库）以“criticalthinking”和“biology”为主题词进行检索，并以txt文本格式进行保存。然后将该文本通过Bicomb2.0软件统计出关键词的出现频次，得到高频关键词的词篇矩阵和共现矩阵。其次，将词篇矩阵和共现矩阵分别导入到SPSS25.0软件中进行聚类分析、多维尺度分析，得到聚类分析图谱、多维尺度分析图谱，最后从这些图谱中进一步判断研究主题的热点及方向。

3研究结果与分析

3.1高頻关键词的统计和分析

文献的关键词能直接反映主题，关键词词频数越高，表明与其相关的研究成果越多，研究内容集中性越强。本研究通过书目共现分析软件（Bicomb2.0）分析得到了国外生物学领域中对批判性思维研究的关键词总频次为1343次。为了更准确有效地分析生物学中批判性思维的研究热点方向，本研究分别选取了词频数大于等于6的关键词为高频关键词，共30个关键词。这三十个高频关键词基本代表了国外近年来在生物学领域有关批判性思维的研究热点。

通过数据分析发现，除去检索主题词，排在前十的关键词为：教育、批判性思维技能、本科生、高等教育、分子生物学、评估、进化生物学、STEM、教学方法、实验设计。从这些词可看出国外生物学批判性思维培养研究的对象多为大学生，研究机构多为高校;研究方向主要集中在评测研究、教学方法的研究及实验研究等几个重点领域方向。

3.2聚类分析与热点研究内容

聚类分析是通过高级统计对高频关键词组进行差异性分析，来发现它们间的远近关系，通过高频关键词间的亲疏关系可以反映其研究热点及未来的发展趋势。进行分析时，先以最有影响的种子关键词生成聚类，然后由种子关键词及相邻关键词再组成一个新的聚类，并对该类别赋予合适的类别标签。

本研究聚类分析结果（图1）表明，国外近十年来在生物学领域有关批判性思维的研究可以分为3大类群，即3个热点议题：1在高等教育课程中结合生物进化科学史培养学生的批判性思维;2在生物科学教育中对本科生批判性思维的能力与技能的评测;3高等教育生物学学科教学中通过多元化的教学技能与方法。

3.3多维尺度分析与热点研究议题间的联系

多维尺度分析（简称MDS）能直观地揭示数据中的隐藏联系及概括表现一个领域或亚领域的结构。它以各领域间相互影响强度的向心度的横轴和表示某一领域内部联系强度的密度为纵轴而绘制的二维平面图。图中的圆圈代表高频关键词所处的相对位置，圆点越靠近坐标中心表明关键词影响力越大，圆点间距离越近，表明它们之间的关系越紧密，反之则关系越疏远。在对以上30个高频关键词聚类分析产生的30×30相异矩阵进行多维尺度分析，标准化方法选择Z分数。结果显示，Stress=0.3986，RSQ=0.8163，说明分析结果对国外生物学批判性思维中高频关键词间的学术联系状况拟合效果较好。

从分布位置看，类群1和类群3大部分关键词所处领域距离战略坐标轴位置较近，其中进化生物学、STEM、实验研究、进化、教学方法等词距离战略坐标轴位置较近，表明这些词影响力较大，也是该研究的重点领域。这与我国《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《新课标》）中提出的要加强和完善生物学实验教学;注意学科间的联系;注重生物科学史和科学本质的学习相契合。

从各类群所处战略坐标的象限（图2）分布特点看，位于第一象限的大部分是类群1和类群3的高频关键词，主要涵盖实验研究、进化生物学、STEM等高频关键词。一般而言，位于第一象限的关键词处于研究网络中心且与主题领域内部联系紧密，可以看出实验研究、进化生物学、STEM等研究主题间内部关系连接紧密，是该研究的核心领域。第二象限主要包括测评、自主学习、生物教育等高频关键词，其中类群1和类群2所占比例较大，说明对生物学领域中批判性思维的测量量具的研究还有较大的潜在价值，但研究领域还相对松散，对这方面的关注度有待进一步加强。第三象限主要包括进化、教学方法、动机、批判性思维技能等高频关键词。其中类群3所占的比例较大，说明在教学方法方面的研究主题题目都较明确，且有研究机构正在对该主题领域进行研究，但在整个研究网络中处于边缘地位。第四象限的主题领域在整个工作研究中处于边缘地位，重要性较小。这表明生物艺术、科学等研究主题领域重要性较小，与批判性思维的培养研究主题联系不大。

4结论与展望

4.1研究结论

（1）教育、批判性思维技能、本科生、高等教育、分子生物学、评估、进化生物学、STEM、教学方法、实验设计等是该研究领域的高频关键词。

（2）批判性思维能力和技能测量量具的研究和高等教育生物学学科教学中对多元化的教学技能与方法来培养批判性思维的研究是国外生物学领域对批判性思维研究的研究热点;结合生物进化科学史或STEM等教学方法培养学生的批判性思维和批判性思维能力测评量具的研究是该领域未来的重点研究方向。

4.2展望

思維的发展关乎社会的发展，尤其在信息时代，每个人都应该具有一定的批判性思维。根据以上结论并结合我国批判性思维培养现状，国内研究者应该拓宽研究领域及研究对象。例如，在中小学生物学学科教学领域中利用进化科学史培养学生的批判、质疑、求真的批判性思维倾向;在实验探究中培养学生分析、推理、概括的批判性思维技能;开发研究适合本土的批判性思维测评工具;进行中外比较，丰富理论研究，加强实证研究等。

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