我国科学推理研究的演进历程——基于2001—2020年CNKI文献的可视化分析

王佳宁，周雨青，叶兆宁，李姣姣

（1.东南大学生物科学与医学工程学院，江苏 南京 214135；2.北京师范大学珠海校区文理学院，广东 珠海 519087）1212

引言

科学推理是人的高阶思维形式，是智力水平和认知水平的重要体现。[1]科学推理能力能促进个体创新能力的发展，它包括产生、测试、修正假设或理论所涉及的推理和解决问题的技能，在充分发展技能的情况下，反思此类调查活动产生的知识获取和知识变化过程。[2]早在20世纪初，国际科学教育领域便认识到科学推理对教育及社会的价值，20世纪50年代以来，科学推理研究已取得长足进展。然而，我国对科学推理的研究才刚刚开始，系统、深入地回顾我国科学推理研究的文献较为匮乏。因此，文本采用信息可视化工具对文献数据进行多元、历时性动态分析，清晰直观地呈现近20年来我国科学推理研究的发展现状、热点的演变路径，以期为国内学者在科学推理研究中开展合作、提炼研究主题、把握研究前沿等方面提供更为清晰、可行的参考。

1 研究方法

CiteSpace是美国德雷赛尔大学陈超美教授研发的一款专门用于学术文献分析的信息可视化工具[3]，适用于多元、分时、动态的复杂网络分析，可探测出某一学科或领域的热点主题及其演进。本研究以CNKI为检索数据库，检索主题词为“科学推理”或“科学推理能力”，时间范围是2001年至2020年，检索到709篇文献。手动剔除报道、通知等无关文献，共得到282篇具有研究价值的样本文献，将文献数据导出，作为研究的分析数据。

2 研究现状

2001-2007年间，我国科学推理研究的发文量较低，2008年发文量首次超过5篇，2008至2015年的年均发文量在10篇以内，只有2013年度达17篇；2017年后关于科学推理的研究突飞猛进，2017至2020年共发文152篇。整体来看，我国关于科学推理的研究呈现出上升趋势，科学推理研究愈发受到重视。该领域的研究机构及作者存在合作关系，如北京师范大学物理系郭玉英教授与魏昕、宁夏大学张轶炳教授与白明侠等人曾共同开展调查；陕西师范大学、重庆师范大学、贵阳学院等机构存在不同程度的合作；美国俄亥俄州立大学包雷与华南师范大学周少娜副教授等人进行中美比较研究。除高校外，研究机构还包括研究院、教师发展中心、中小学等，研究领域涉及哲学、物理、教育科学、化学等不同学科门类。

3 近20年我国科学推理研究演进历程

论文的关键词是对其主旨的高度凝练与概括，本研究利用Citespace生成关键词时区图谱（图1），据此分析我国近20年科学推理研究热点的演变路径，研究历程大体可分为4个阶段。

图1 关键词时区图谱

3.1 第一阶段（2001—2007年）：科学推理的哲学与心理学研究

2001—2007年，我国科学推理研究主要依托哲学、心理学，“科学推理”没有被广泛作为研究的关键词，相关研究尚未形成独立主题。学者更热衷于综述国际的研究成果。如胡卫平指出，20世纪50年代以来，国际科学推理研究呈现更加深入和系统化的趋势[4]；陈琦与张建伟综述了有关科学发现学习的认知过程及机制的新进研究，包括科学推理的双重搜索模型及其研究[5]；于祺明、胡志强等人从哲学视角介绍国外科学推理理论。[6]

3.2 第二阶段（2008—2010年）：科学推理成为独立的研究主题

这一时期，科学推理受到了一定关注，开启了作为独立研究主题的篇章，相关成果涉及科学推理及其能力的基础理论研究。

2008—2010年间，科学推理研究的发文量逐步增加，主题词包括科学推理、证据、科学推理能力、科学教育、能力，内容主要围绕科学推理的内涵、国内外科学推理的综述等。我国学者大多从技能视角出发，认为科学推理包括守恒、比例、概率、控制变量、相关和假设演绎等子维度。严文法、胡卫平较早介绍国外科学推理能力的研究成果，他们对国外科学推理能力的内涵界定、发展历程、测评工具等方面做了较为全面的介绍[7]。随着科学推理的内涵逐渐拓宽，研究视角也不断拓展，有学者从过程视角出发，认为科学推理包括提出问题、做出假设、设计实验、证据评价、应用等环节。首都师范大学邢红军教授团队提出，要将科学方法纳入课程标准，其中就包括科学推理的方法，并提出选择科学方法的教学模式和细化方法。[8]

3.3 第三阶段（2011—2016年）：科学推理进入实证研究

本时期科学推理研究从理论探讨进入实证研究层面。自2011年开始，该领域发文总量继续增加，关键词包括能力、科学探究、性别差异、归纳问题、统计推理、科学假设、陈述性知识、科学假设、非正式学习，词汇类别呈现多元化趋势。

研究成果主要为：（1）不同学段学生科学推理能力的测评研究。如郭玉英教授团队与包雷等人均采用劳森的科学推理测试卷（LCTSR）评测我国中、小学生的科学推理能力，研究表明二年级到初一年级学生的科学推理能力没有显著发展[9]，而初一到高三年级学生的科学推理能力呈线性增长。[10]陕西师范大学胡卫平教授基于实验任务法，探究初中生在控制变量、组合推理、比例推理、关系推理的发展，研究发现初中生各维度的推理能力呈现出随着年级升高而提高的趋势，各维度能力的发展具有不均衡性。[11]

（2）科学推理能力的差异性研究。冯秀梅、包雷等人的研究表明中美两国学生的科学推理能力存在性别差异，美国学生的性别差异尤其显著；宁夏大学孙慧娟等人认为科学推理能力与性别因素缺乏相关性，对同一问题的不同结论可能与样本量的大小有关。还有学者进行了区域比较，华中师范大学周思琪研究发现，科教发达地区的高中学生科学推理能力总体上优于科教实力薄弱地区的学生。[12]

（3）科学推理能力与其他学科或能力的关系研究。如邢红军教授团队对本科生科学推理能力和问题解决能力的关系进行研究，认为科学推理能力的各维度与物理问题解决能力存在极弱的相关性[13]；谈学婕则认为高中生的科学推理能力与数理知识的相关性不大。[14]

3.4 第四阶段（2017年至今）：科学推理能力的培养策略成为主流

2017年以后，我国科学推理研究主题聚焦于科学推理能力的培养与教学策略，并呈现以下特点：研究领域从一般知识转向特殊知识，如物理、生物、化学等学科中的科学推理能力研究；研究重点从前一阶段对能力表现、影响因素的调查，向科学推理能力的培养转变；研究人员类别更加多样，包括高校学者、教育专家、学生和中小学一线教师；研究方法由简单描述性分析到使用复杂研究方法，如Rasch模型、中介效应模型的使用，极大丰富和拓展了研究成果。

研究落足于科学推理能力培养的策略，主要体现为：促进学生科学推理能力的教学模式研究，如黄国龙（2019）构建了一种“问题拓展探究”教学模式，培养构建科学推理核心素养，并结合具体物理教学实例阐述该模式的实施过程；[15]赵柳、李春密（2020）在整理典型情境认知教学模式和培养科学推理能力的教学模式基础上，构建了一种“基于情境认知促进高中生科学推理能力提升的教学模式”[16]；提高学生科学推理水平的师生行为研究，如邵发仙、胡卫平（2019）等人探究了教师对课堂论证的话语塑造，发现教师明确的推动更可能引发学生相应水平的推理，而复合提问和指向不明的推动则可能导致较低水平的科学推理。[17]赵楠（2020）分析了我国优秀的科学推理教学案例，发现教师要求学生解释的话语策略能提高学生的科学推理能力。[18]总之，经过前一阶段对科学推理能力的测评及影响因素研究，这一时期的研究深入到探讨相应的培养策略，体现研究的实践取向，将是未来一段时间持续关注的重点。

4 研究结论

本文基于Citespace软件，对我国科学推理研究文献进行了可视化分析，结果表明：近20年来，我国科学推理研究愈发受到重视，2017年后研究成果激增；研究热点主题经历了依附心理与哲学、独立的理论研究、重视实证研究、聚焦培养策略的实践研究四个阶段。其中，实证研究包括对各年段学生科学推理能力的测评、影响因素研究、与其他能力的关系研究等。科学推理能力的培养策略是近年来的研究趋势，培养主体包括学生和教师；场所既有学校课堂，又有科技馆等校外科普场所；既有科学写作、基于模型的学科教学等专门途径，又有课堂对话、教师话语策略等隐性手段。最后，从研究视角来看，伴随着教育界的专家、学者和一线教师的关注，我国科学推理研究愈发呈现多学科、多角度、理论与实践相结合的特点。