2021年《中学化学教与学》转载论文的可视化分析及启示

万莉，胡家钰，江强

摘要： 借助CiteSpace对2021年《中学化学教与学》所转载的165篇论文进行分析，发现当前化学教学研究的三大主题为基于化学学科核心素养的教学研究、实验教学研究、教学测评研究。教学研究聚焦于素养导向的情境教学、结构化教学、模型教学、深度学习、学科理解、教材分析等热门方向；实验主要涉及实验教学功能拓展和信息化融合研究；教学评价以试题的分析和命制为主。可以预见未来研究会紧跟基础教育改革的步伐，不断探索素养导向的教学和评价研究，拓展信息技术与化学课程融合的应用实践，深化对化学学科理解、教材编写等的研究。

关键词： 人大复印报刊资料； 可视化分析； 研究热点； 启示

文章编号： 1005-6629（2023）02-0020-06    中图分类号： G633.8    文献标识码： B

人大复印报刊资料是我国影响力较大的二次文献期刊。一方面，报刊筛选论文时立足基础理论、面向实践应用、关注教改前沿，经过专家审查等专业化流程，其转载论文具有一定程度的影响力和价值；另一方面，国内化学教育杂志众多，数量庞大且分散，而人大复印報刊《中学化学教与学》的刊文具有代表性和较高质量。因此选择2021年《中学化学教与学》转载的165篇论文为研究对象进行定量和定性分析，寻找当前化学教学研究的热点，挖掘化学教育研究趋势。

1  研究设计

采用定量和定性相结合的方法进行分析。首先对转载文献的关键词进行研究，采取共现分析法和聚类分析法。

（1） 共现分析法：两个或两个以上关键词出现在同一篇文献中称为共现，CiteSpace生成的共现网络知识图谱可以展现关键词间的共现关系，反映2021年中学化学教学领域的发展状况。共现分析过程中借助关键词频次和中心性的统计结果进行分析，可以找到2021年化学教学研究的热点。

（2） 聚类分析法：CiteSpace能基于共现分析图谱实现自动聚类算法，将联系紧密的关键词划分到一个类团之中，由此可以找到研究主题，并为后续文本阅读寻找研究方向提供参考和依据。

基于定量研究分析结果，对165篇转载文献进行二次文本阅读和分析梳理，寻找2021年化学教学研究的热门方向。

2  结果与分析

2.1  关键词共现分析

2.1.1  关键词共现图谱

在CiteSpace软件中选择关键词（Keyword）为节点类型进行分析，选择Pathfinder寻径算法生成关键词共现图谱。对相似关键词做合并处理，例如：（1）“化学学科核心素养”“学科核心素养”“核心素养”合并为“化学学科核心素养”；（2）“化学学科理解”“学科理解”合并为前者；（3）“化学实验”“中学化学实验”合并为前者。得到的共现图谱如图1所示。

从图1可知图谱节点数为101，连线数为149，表明所有转载文献中共有101个关键词，各关键词通过149条连线构成的网络连接，即149次共现关系，网络密度0.0295［由网络密度算法d（G）=2E/N（N-1）可得］，大于0.02，说明关键词间联系较为紧密。这说明2021年化学教学研究涉及的内容广泛，研究整体呈现出多热点、多方向的特点。

2.1.2  关键词频次和中心性统计

为找到2021年化学教学研究的热点和重点，借助频次和中心性来辅助研究。频次指关键词出现的次数，关键词的频次越高，其受关注程度越高。中心性指一个关键词节点担任其他两个节点的中心的次数，一个节点充当“中介”的次数越高，其中介中心性越大、重要程度越高，通常中心性取值大于0.1视为高中心性。剔除研究意义较小的关键词后，统计结果如表1所示。

由表1可以看出，同时具有高频次和高中心性的关键词有化学学科核心素养、高中化学、教学研究、化学学科理解、学科大概念、化学实验、结构化等，这些关键词在2021年的中学化学教学研究中发挥了重要且关键的作用。具体分析可知：

（1） 化学学科核心素养的频次和中心性最高，与其他关键词联系紧密，是教学研究、教材分析、化学实验研究、以学科大概念为核心的结构化教学研究、深度学习相关研究等的最终指向。

（2） 化学学科理解研究以提高教师的学科教学知识等为主，其目的也是促进化学学科核心素养在教学实践中的落地。

（3） 证据推理与模型认知素养被更多转载文献作为研究对象，受到的关注较其他四大化学学科核心素养多。

（4） 转载文献研究以高中化学为主，元素化合物主题知识显示出重要地位且受关注较多。

2.2  关键词聚类分析

借助CiteSpace提供的对数似然算法（LLR）进行自动聚类，选择Keyword list使CiteSpace提取各类团中的文献关键词来对类团进行命名。最终得到的聚类图谱如图2所示。

图2的图谱模块值Q=0.6112（＞0.3），划分出的类团结构显著；平均轮廓值S=0.8902（＞0.7），聚类高效率且令人信服。因此聚类效果良好，具有分析价值和一定的科学性。自动聚类出的6大类团分别是：#0真实情境、#1结构化、#2化学实验、#3高考化学、#4教学策略、#5教学设计。分析可知，关键词化学学科核心素养包含于多个聚类之中，说明学者们高度关注并积极探索化学学科核心素养在教学实践中的落地，并提供了大量教学设计和教学策略，而化学实验和高考化学相关研究都最终指向素养的发展。据此，可将6大类团归纳为2021年化学教学研究的三大热门主题：

（1） 基于化学学科核心素养的教学研究（合并聚类#0、 #1、 #4和#5）。其中，聚类#0、 #1说明不少学者关注真实情境下的教学和以大概念为核心的结构化教学；聚类#4中教材分析也是热门研究方向，说明不少学者通过教材分析提供相应的使用策略和教学策略；聚类#5中出现了关键词深度学习、化学学科理解和模型认知，说明不少学者基于深度学习和基于化学学科理解进行研究并提供教学设计，而模型教学也受到了较多关注。

（2） 基于化学学科核心素养的实验教学研究（聚类#2）。该主题围绕化学实验展开研究，关注学生证据推理能力的培养。

（3） 基于化学学科核心素养的教学测评研究（聚类#3）。聚类#3中除了高考化学、高考评价体系之外，还能在CiteSpace中查询到试题评析、作业设计、作业改革等关键词，可见该主题围绕教学测量和评价展开。

2.3  二次文本阅读

基于关键词共现和聚类分析结果，根据研究聚焦的主题，通过进一步文本阅读提取每一主题中的热门研究方向。

2.3.1  基于化学学科核心素养的教学研究

（1） 基于真实情境的教学实践研究：

新课改倡导真实情境的创设，从而引导学生积极主动地实现知识建构。不少学者通过教学实践探索真实情境中所包含的化学知识，并提供了不少教学设计［1，2］和教学策略［3，4］。例如，程俊［5］指导学生通过解剖常见干电池，掌握原电池构成的四要素以及常见电池的电极反应原理。

（2） 基于大概念的结构化教学研究：

以学科大概念为核心的结构化教学是实现化学学科知识向化学学科核心素養转化的有效途径。为实现教学内容的结构化，学者们提供了大量教学设计［6，7］和教学策略［8，9］。例如，武衍杰［10］将项目式学习视为实现课程内容结构化的重要途径，并以“人工固碳”为例对项目学习中涉及的学科知识、认识思路、学科观念等进行结构化整合。

（3） 教材分析：

新教材以新课标为主要依据编写，是化学学科核心素养达成的重要媒介，学者们通过分析教材的编写思路［11］、特点［12］等，给编者和一线教师提供教材编写意见和使用建议。例如，陈颖［13］分析并阐述了鲁科版高中化学教材《有机化学基础》中“有机化学认识思路”和“有机化合物性质”双线并进的编写思路，并提出相应的教材使用建议；王晶［14］从知识结构和深度、栏目和实验设置两个视角比较新旧人教版高中化学教材，发现新教材注重情境创设、关注认知发展、重视实验探究，并针对这些特点提出使用建议。

（4） 基于深度学习的教学实践研究：

深度学习指学生积极主动、批判性地学习新知识并能进行知识迁移和问题解决，开展深度学习的教学实践有助于学生关键能力的发展和课堂教学有效性的提升。一些学者提供了基于深度学习的教学设计［15，16］和教学策略［17，18］。例如，胡清［19］采用逆向教学设计模式构建“构成物质的微粒”的教学流程，实现教师深度备课、引领学生深度学习；范标［20］提供了基于深度学习教学内容的组织策略，提出教师应在理解教学内容和教材编写意图的基础上，以课标和学情为依据、基于最近发展区组织教学内容和教学活动。

（5） 基于化学学科理解的教学实证研究：

新课标首次提出化学学科理解，即教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识［21］。教师的学科理解决定了课程的实施和监控，2021年被转载的相关文献以教学设计［22，23］和实证研究［24，25］为主。例如，王伟构建了5个维度、15个一级指标、25个二级指标的学科理解标准，并基于该标准进行了课堂观察和问卷调查两个实证研究：其一，对10位高二化学教师的“原电池”新授课进行观察和评价，分析教师的学科理解水平和表现形式并提出改进建议［26］；其二，通过问卷分析了千名高中化学教师的学科理解水平，并针对教学实践中的关键问题提出策略［27］。

（6） 模型教学研究：

“模型认知”是化学学科核心素养中重要的思维方法之一，有助于学生建立解决复杂化学问题的思维框架。模型教学在2021年受到了较多的关注，涌现了不少教学设计［28，29］与教学策略［30，31］研究。例如，穆雯星［32］在“模型开发-模型应用”的框架基础上开展了“化学平衡常数”的建模教学，先带领学生建立平衡常数计量模型，然后引导学生在应用模型的过程中掌握平衡移动方向的判断方法。

2.3.2  化学实验教学研究

（1） 化学实验的教学实践研究：

为挖掘和拓展实验教学的育人功能和学科价值，不少学者进行了实验教学的设计［33］与实施［34］研究。例如，邹标［35］以二氧化碳的教学为例，对新授课-复习课-活动课3种课型的实验资源进行指向核心素养的规划设计；林丽璇［36］以“利用氯糖反应改进焰色反应的实验效果”为例提供了将项目式学习原理运用到“开放式”实验教学的典型案例。

（2） 化学实验教学的改进和创新研究：

对实验的改进常涉及实验试剂、装置、操作等方面，如桂侠夏［37］改进乙炔的制取与性质实验时，通过改进试剂降低反应速率、减少气体污染，通过改进装置实现一体化；张艳丽［38］则从操作避氧和试剂避氧为关键点设计了两个氢氧化亚铁制备的创新实验。

对实验教学的改进主要包括实验教学策略研究［39，40］和融合信息化技术和手段的实验教学研究［41，42］。例如，陆晔［43］提出通过结合影视作品、演示实验化整为零、引导评价等策略来提高实验教学的有效性；王璟徽［44］利用手持技术探究镁与氯化铵反应中pH和压强变化，使实验探究过程实现“宏观-微观-符号-曲线”四重表征；蔡苏［45］进行了“电解池”实验教学的AR技术辅助教学和Flash动画教学的对比实证研究，发现AR技术的应用能够更好地解决重难点问题，提高学生的记忆、理解、应用等认知能力。

2.3.3  化学教学测评研究

（1） 高考试题评析：

高考试题研究一直是化学教学研究的热门方向，试题研究有利于我国化学教学不断优化，促进教、学、考有机衔接。2021年相关研究主要包括基于高考评价体系研究考题［46，47］；分析试题所考察的能力结构水平［48］；分析考题对化学学科核心素养的考查情况［49］等。例如，支瑶［50］对5套高考和学业水平选择性考试化学试题的核心素养考察情况进行分析，发现试题全面、多层次地考查了核心素养。

（2） 试题命制研究：

新课标要求以化学学科核心素养为导向、真实情境为框架和原则进行试题命制［51］，因此学者们对作业［52，53］和试题［54］等进行命制时都严格贯彻考试内容改革要求。例如，喻俊基于新课标中素养导向的命题框架构建双线并行的作业设计框架，并基于该框架展开“含氯消毒剂的使用”的作业设计［55］；许晓丽［56］基于有机药物肾上腺素的合成流程编制试题，使用新课标的命题框架对试题进行分析，发现基于有机物合成路线进行试题编制不仅能够考察化学知识，还能培养学生的化学思维和关键能力。

3  研究启示

综上可以发现2021年《中学化学教与学》转载文献关注教改前沿，兼顾基础理论和教学实践。结合基础教育化学课程改革新动向，对未来中学化学教育教学研究提出如下启示：

第一，紧跟基础教育改革的步伐，有效推进新课程教学实践研究。自2017年明确了普通高中化学学科核心素养的维度和内涵后，化学学科核心素养一直是研究的热点和重点，为使化学学科核心素养有效地落实到化学课堂教学实践中，2021年研究者们围绕化学学科核心素养展开了各种教学实践研究。2022年4月，教育部印发《义务教育化学课程标准（2022年版）》，凝练了义务教育化学课程要培育的核心素养。可以预见的是基于核心素养的教学实践研究、实验研究、教材研究、教学测评研究等将会是接下来的研究热点和重点。此外，结构化教学、情境教学、基于深度学习和化学学科理解的教学等也会不断深化。

第二，不断拓展化学实验教学的育人价值，体现核心素养的培养要求。实验教学对于培养科学探究意识和科学态度有得天独厚的优势，近年来学者们不断挖掘和拓展化学实验教学功能，使实验教学的内容、形式、过程设计、手段都向着生活化、探究化、现代化、情境化、素养化转变。从不同学段的实验育人功能来看，初高中化学实验的难度不同，实验教学的价值取向层次也有差异。因此未来研究可着眼于初高中的课程目标以及核心素养的内涵和培养要求的差异，进而聚焦初高中化学实验教学的差异性。除此之外，与信息技术和五育的融合将持续成为化学实验教学研究热门方向。

第三，顺应信息技术与化学教学融合的趨势，持续关注深度学习导向的研究。深度学习作为热门研究方向，反映出信息技术对教学的影响程度在加大。未来随着信息技术不断发展，势必有更多新兴技术会应用于化学教学和其他学科当中。若想要各种新兴技术更好地发挥作用，未来研究还需要不断完善和提供各种教学设计和教学策略，关注教师专业能力和信息化素养的培养，聚焦到学生学习效果、师生接受程度等更多的实证研究。

参考文献：

［1］［5］程俊， 柳先美. 基于学生认知障碍的原电池教学策略与实践探索［J］. 化学教与学， 2020， （10）： 2～6.

［2］［6］［10］武衍杰， 江合佩， 杨伏勇. 基于化学教学内容“结构化”的项目式教学——以“人工固碳”为例［J］. 化学教学， 2021， （3）： 44～50.

［3］孙运利， 王海英. 新课程新教材背景下的化学教学思考与实践［J］. 江苏教育， 2021， （Z3）： 49～52.

［4］刘前树. 试论化学教学中情境的内涵与功能［J］. 课程·教材·教法， 2021， 41（1）： 125～131.

［7］林亮， 朱鹏飞. 电化学复习的结构化设计与实践［J］. 化学教学， 2020， （11）： 41～47.

［8］吴克勇， 蔡子华. 课程内容结构化述略——以化学学科为例［J］. 中小学教材教学， 2021， （4）： 19～22.

［9］欧阳志斌. 以高中化学校本课程促进学生知识结构化的策略与思考［J］. 新课程评论， 2021， （6）： 79～84.

［11］［13］陈颖， 王磊. 凸显学科核心思想  促进素养进阶发展——鲁科版高中化学新教材《有机化学基础》编写思路及使用建议［J］. 化学教育（中英文）， 2021， 42（17）： 5～12.

［12］［14］王晶. 基于学科核心素养的人教版高中化学新旧教材对比分析［J］. 中小学教材教学， 2021， （7）： 16～20.

［15］［19］胡清. 指向深度学习的逆向教学设计——以“构成物质的微粒”为例［J］. 中学化学教学参考， 2021， （2）： 17～19.

［16］黄华文. 基于“模型认知”的高中化学深度学习［J］. 中小学教师培训， 2021， （6）： 59～62.

［17］［20］范标. 基于深度学习的化学教学内容的选择和组织［J］. 中小学教材教学， 2021， （8）： 61～64.

［18］吴震. 不同级别学习任务向深度学习问题的转化策略［J］. 化学教与学， 2020， （12）： 15～17.

［21］［51］中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2018.

［22］李俊红. 基于化学学科理解的“换个角度看世界”教学设计［J］. 化学教学， 2020， （5）： 46～50.

［23］杨素红， 李保民. 基于化学学科理解培养学生的证据推理素养——以“金属的化学性质”为例［J］. 化学教与学， 2020， （11）： 53～56.

［24］［26］王伟. 基于学科理解的高中化学教师“原电池”教学表现研究［J］. 化学教学， 2021， （6）： 10～15.

［25］［27］王伟， 王后雄. 高中化学课标中学科理解的标准建构研究［J］. 课程·教材·教法， 2020， 40（10）： 97～104.

［28］［32］穆雯星， 严文法. 基于“模型开发～模型应用”框架的高中化学建模教学探析——以“化学平衡常数”教学为例［J］. 化学教与学， 2021， （4）： 2～5.

［29］陈斐， 黄丹青. 基于“模型认知”的科学实践活动设计和反思——以“常见的无机物及其应用”为例［J］. 化学教与学， 2020， （12）： 2～6.

［30］刘树领. 化学模型认知教学的策略探析——以金属晶胞知识的教学为例［J］. 中小学课堂教学研究， 2021， （2）： 21～24.

［31］张钧如， 李佳， 李晓燕， 等. 浅谈化学模型要素的识别与生成策略［J］. 化学教学， 2021， （3）： 29～34.

［33］［35］邹标， 王锋， 黄丹青， 等. 化学教学中实验资源的整体规划设计与实施——以“二氧化碳”教学为例［J］. 实验教学与仪器， 2021， 38（3）： 21～24.

［34］［36］林丽璇， 蒋小钢. 项目式学习与“开放式”实验融合的探索与实践——以“利用氯糖反应改进焰色反应的实验效果”为例［J］. 实验教学与仪器， 2021， 38（Z1）： 30～33.

［37］桂侠夏， 钟文. 乙炔的制取与性质实验的改进［J］. 实验教学与仪器， 2021， 38（1）： 28～29.

［38］张艳丽. 氢氧化亚铁制备实验改进方法的整合与创新［J］. 实验教学与仪器， 2020， 37（11）： 17～19.

［39］［43］陸晔. 提高化学实验教学的有效性［J］. 课程教材教学研究（中教研究）， 2020， （Z6）： 35～37.

［40］叶永谦， 黄丹青. 新时代依托前沿科技  培养创新人才的实践——以中学化学实验创新与改进为例［J］. 福建教育， 2021， （2）： 6～8.

［41］［44］王璟徽， 周加芳， 冯正午. 基于落实“核心素养”的化学数字化实验教学——以“镁与氯化铵反应探究”为例［J］. 实验教学与仪器， 2020， 37（10）： 17～20.

［42］毕华林， 迟岑迪. 运用数字化实验促进学生理解化学概念［J］. 中小学数字化教学， 2020， （8）： 5～9.

［45］蔡苏， 张鹏， 李江旭， 等. 交互式AR教学对中学生认知能力的影响——以高中化学电解池知识点为例［J］. 现代教育技术， 2021， 31（1）： 40～46.

［46］王春， 江合佩， 王后雄. 基于高考评价体系的2021年高考全国卷理综化学试题评析及启示［J］. 教育测量与评价， 2021， （8）： 27～34.

［47］王季常. 践行素养导向， 引领课堂教学——2021年广东省高考化学选择性考试试题分析与2022年备考建议［J］. 广东教育（高中版）， 2021， （8）： 53～57.

［48］王春， 江合佩. 2020年高考全国卷理综化学试题评析及能力结构水平研究［J］. 教育测量与评价， 2020， （10）： 3～9.

［49］［50］支瑶. 化学学科核心素养如何“被考”——以2021年高考化学试题为例［J］. 基础教育课程， 2021， （Z2）： 66～72.

［52］林丹. 核心素养呼唤作业变革——以初中化学学科为例［J］. 化学教与学， 2020， （12）： 25～27.

［53］［55］喻俊. 基于化学学科核心素养发展的作业设计［J］. 中学化学， 2020， （11）： 1～4.

［54］［56］许晓丽， 单旭峰. 以有机药物合成为情境编制试题的理论与实践［J］. 中学化学教学参考， 2020， （23）： 50～53.