中学化学项目式学习的研究进展

2023-08-09林朝萍王倩倩南光明

化学教与学 2023年12期

林朝萍王倩倩南光明

摘要：近年来项目式学习在科学教育研究领域愈加受到重视，运用CiteSpace对CNKI数据库收录的关于项目式学习在中学化学教学领域中研究的582篇相关期刊文献进行可视化分析。从关键词共现、聚类和突现等角度切入，客观地解读国内中学化学教学对项目式学习研究的现状、热点及前沿，发现研究涉及价值导向、课程策略、课程实施类型、衍生项目等方面，最后对研究进行总结和展望。

关键词：项目学习；中学化学；CiteSpace；可视化分析

文章编号：1008-0546（2023）12-0021-07 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.12.005

一、研究背景

项目式学习是一种以建构主义学习理论为基础的教学方法，［1］源于约翰·杜威（John Dewey）倡导“做中学”的教育理念，他认为，学生是学习过程的中心，他们应该发展技能，为未来做好准备。［2］受杜威的启发，他的学生威廉·柯克帕特里克（William Kirkpatrick）首创出“项目教学法”。［3］这种基于项目的学习形式最早可以追溯到文艺复兴后期的意大利建筑学校，在20世纪初逐渐成为教育潮流，［4］在美国、俄罗斯、欧洲、以色列等多个地区盛行，此后项目式学习在全世界范围内从小学到大学得到了各国学者多年的认可。［5］

项目式学习作为一种风靡全球的创新学习方式，［6］其研究得到了广泛的关注和重视，在国内化学学科中也萌生了许多优秀的学术成果，北京师范大学王磊教授团队编写出版了国内第一部化学项目式学习教材《项目学习实验教材化学》，并在最新鲁科版高中化学教科书中设计了15个微项目；［7］福建教育学院江合佩教师团队分别出版了著作《基于真實情境的项目式化学教学》《走向真实情境的项目化学习》；［8］另外张贤金、刘翠、陈颖等学者多次在刊物上发表关于化学项目式学习的文章，发表的文献内容涉及教学设计、［9］教师专业发展、［10］教师有效行为［11］等领域。

目前，放眼整个教育领域项目式学习已有国内外学者进行现状研究，但还未单独针对化学学科进行系统梳理过，因此，本文基于CiteSpace软件进行关键词共现、聚类和突现性研究，结合文本分析法，条分缕析近20年国内中学化学教学对项目学习法研究的热点，及不同阶段的发展趋势和前沿，对其进行反思和梳理，为后继学者延续开展项目式学习的研究提供参考。

二、研究方法与数据来源

本研究采取文献计量、知识图谱可视化、文本分析相结合的方法，选用中国知网（CNKI）数据库作为数据源，利用CiteSpace可视化软件，绘制科学知识图谱，研析进入21世纪以来国内在中学化学教学中对项目式学习的探究成果。研究主要将中国知网（CNKI）总库作为文献搜索源，以“项目学习”或者“项目教学”同时包含“化学”作为主题词进行高级检索（文献检索截止日为2022年8月8日）；经过人工筛除“中职”“高职”“高等”“本科”等关键词，检索有效文献共582篇，导出文献的全记录作为研究对象。在进行可视化计算时，将同义词合并替换，如合并“项目学习”“项目教学”为“项目学习”，可以得到精准的数据，进而获得更为确切的前沿科学知识图谱，结合文本分析法概述发展趋势。

三、结果的可视化分析

1.年度发文量分析

图1显示的是2005～2022年期间，各年度关于中学化学的项目式学习研究的发文量及趋势，发文量随时间变化的分析，可以从时间维度上大致反映出该学科领域的研究历程和热度，预测研究前景及发展趋势。［12］从发文数量的可以看出该领域研究大致经历了“平稳期—剧增期”两个阶段。

数据显示，关于中学化学教学的项目式学习文献首次发表于2005年，直至2013年该领域再次发文且发文量逐年递增。可见进入21世纪后，伴随着新课改的推进，项目学习法进入中国视野，国内学者们对项目式学习的本地化仍处于酝酿-豁朗的过渡阶段。从2017年开始，文献数量骤升，究其原因是随着2017年《普通高中化学课程标准（2017年版）》的发布，核心素养成为中学化学教学的项目式学习研究的驱动力。由于2022年的文献未统计完全，故文献年发文量分布图暂显回落，依据2022年最新发布的《义务教育化学课程标准（2022年版）》发展动向可预测，关于中学化学教学的项目式学习研究未来整体还会呈上升趋势。

2.关键词共现分析

将数据全记录导入CiteSpace，进行关键词共现分析，所得到的共现网络图谱调适后如图2所示。CiteSpace依据网络结构和聚类的清晰度，提供了模块值（Q 值）和平均轮廓值（S 值）两个指标，一般而言， Q＞0.3就意味着划分出来的社团结构是显著的，当 S值在0.5以上，聚类一般认为是合理的。［13］节点表示关键词，节点圆圈大小表示关键词出现频次的高低；连线代表共现关系，连线粗细代表关键词联系紧密程度。该共现图谱的网络节点有253个、连线有543条、网络密度为0.017，Q值为0.5842，S值为0.8546，说明聚类社团结构是显著的。

将CiteSpace得到的可视化数据导出，获得关键词频次表（如表1所示）。关键词共现频次越高、研究越丰富、受关注程度越大，说明其为该领域的研究热点。由表可知，以关键词词频排序，前五的关键词是：高中化学、项目学习、核心素养、初中化学、教学设计，说明这些关键词占据了共现网络的中心，主导着整个研究领域。中心性是判断网络中节点重要性的指标，中心性数值越大表明该关键词在整个共现网络中具有越高的影响力。以关键词中心性排序，前五的关键词是：项目学习、高中化学、核心素养、初中学习、化学教学，说明这些关键词在整个共现网络中具有重要价值。同时，该表中显示超过半数的关键词初现年份在2017年后，前五中也占据了两个，分别是核心素养和初中化学，反映了从研究的初期到现在重心的转移，近年百花齐放式的研究，侧面表现出研究宽度广袤，但缺乏深度钻研，各领域研究暂时还浮于表面。

3.关键词聚类分析

为了更洞悉中学化学教学的项目式学习研究进展，使用CiteSpace进行主题聚类分析，共形成了9个聚类主题（见图3），分别是#0核心素养、#1高中化学、#2项目教学、#3初中化学、#4化学教学、#5化学反应、#6教学设计、#7元素符号、#8实验教学，现就含关键词较多的聚类主题进行逐一分析。

将CiteSpace得到的可视化数据导出，获得关键词主题聚类分析结果表（见表2）。通常聚类序号越小，聚类包含的关键词越多，聚类越重要，越能在研究主题确定上具有凸显性和代表性，［14］各聚类轮廓值均在0.7以上，且部分轮廓值接近1，说明该主题聚类效果良好。

（1）价值导向功能

价值导向功能包括聚类#0和#2，这两个主题聚类覆盖着最高的节点数量和关键词频次，是贯穿着中学化学项目式教学研究的重要枢纽，包含的关键词有核心素养、素养发展等。中学化学项目式学习的价值导向功能主要包括四个方面：一是基于素养视角，项目化学习指向个体和社会价值的整合，［15］在引领学生对真实问题的探索中，理解知识在解决生产生活问题中的价值，提升解决生活实际问题的能力；［16］二是基于深度学习，项目式学习指向核心知识的深化和思维迁移，强调对知识的深度理解，学生能够对概念进行深度理解，运用概念作为工具来分析新的情境；［15］三是基于跨学科，与系统的、严谨的、相对稳定的学科课程教学相比，项目学习是跨学科的、开放的、灵活的、有鲜明时代特点的，项目学习基于学科又超越学科，它能够帮助学生理解不同学科的独特价值以及学科间的相互联系；［17］四是基于真实情境，项目式学习指向真实情境的问题解决或任务完成，促进了科学领域核心素养中科学思维和科学探究的发展。［18］总而言之，在常规课堂教学中实施项目式学习，有利于发挥学科教学的育人价值，［19］有利于促進学生核心素养的发展。

（2）课程策略

课程策略领域包括聚类#1、#3、#6和#8，涉及的关键词有实践研究、教学模式、课程开发等。国内学者基于不同的培养目标对中学化学项目式教学的实施策略展开研究。符爱琴等提出促进学生深度学习的初中化学项目化学习课程的建构策略：选取有意义且有梯度的研究对象及问题情境素材；构架丰富多样且不同层级的能力活动任务；项目的实施和评价。［20］相红英从培养学生综合素质全面发展角度，提出了化学学科项目实施策略：以学生为中心的教学流程；团队授课的教学过程；注重过程和反思的项目评价。［21］江合佩在基于真实情境，从化学视角解决生活问题的角度设计策略：寻找核心知识；形成本质问题并转化为驱动问题；整合知识与技能；确认主要实践方式；明确学习成果；设计覆盖全过程的评价。［22］郝春华在研究化学实验教学中应用项目式学习时，提出了可激发学生对化学学科兴趣的教学策略：让学生亲历设计实验过程；过程技能的培训和指导；课上、课下任务统筹安排；突发事件的应对与处理。［23］研究发现，基于中学化学项目式学习的策略主要围绕着内容、活动、情境和结果四大要素，［24］理论层面上以课程标准为依据进行建构，并结合研究对象、课堂评价等方面综合提出适合各类课堂的教学策略。

（3）课程实施类型

课程实施类型包括聚类#2、#3、#4、#5、#6和#7，所联结的标签聚类最广，说明其研究的全面性和普遍性，其中涉及的关键词有校本课程、复习、化工原料等。其一，中学化学课堂实行项目式教学不仅运用在新课中，还出现在复习课和专题习题课中。如今的高考题中越发注重考查学生的创新思维和研究能力，因此注重具体实践研究性学习的项目式学习是新课程理念下高三化学复习的新思路，［25］涉及的类型主要集中在初中化学计算、初高中化学实验、高中化学工艺流程等，部分专题如酸碱盐、金属元素、非金属元素等复习内容上。其二，在高中化学项目式学习实施中，教学内容设计既突出知识的纵向联系，如“我是侯德榜-水溶液中离子平衡复习课”将必修内容以复习课形式串联呈现；［26］也强调知识的横向贯通，以专题凸显选择性必修内容，如“化学视角看抗疫”；［27］可惜的是现阶段对选修内容的研究较少，但能在化学校本课程中看到不少项目式学习的身影，如“药妆中的化学”“科学洁面”，［28］增加了中学化学课程实施的趣味性和丰富性。

（4）衍生项目

派生项目领域包括聚类#0，尽管只占据一个聚类标签，但该领域位于标签编号最小主题聚类，足以证明其重要性，其中包含的关键词有微项目。针对化学课堂中的情形，考虑到教学课时紧、任务重、升学压力大等实际情况，设计“微项目”便于组织实施，适合我国国情，兼具开放生成性和引导示范性。［29］在最新的鲁科版高中化学教材中，基于课程标准创意设计了15个微项目，必修和选择性必修的5本教材的每一章都设置了1个，是涵盖食品、工业、航天、医学等领域的社会性科学议题。［30］微项目学习实际上是项目式学习的微型化，不刻意追求项目的完整性，微项目化学习是沟通课内与课外学习空间的桥梁。［31］微项目教学保留了项目式教学的主要特征，可以在较短时间内激发学生的学习兴趣，让学生感受到化学学科的魅力和价值。［32］

4.关键词突现分析

关键词共现和聚类分析只能展现出阶段性为首的研究内容，可能会疏忽一些新兴的研究领域。突现词是在某些年份出现关键性转折的词汇，配合中心性的相关参数，能快速找到某一研究领域的拐点（转折点）信息，从而得出研究前沿。［33］对关键词进行突现性检验，如图4所示共有10个关键词有较强的突现性，象征着国内中学化学教学项目式学习的研究热点及前沿。图中红色加粗线段表示关键词的突现年段，说明特定年份研究的增长点。依据突现性关键词的特点，关键词的突现强度高低、关键词突现时间的跨度和关键词突现起始时间的早晚是研究领域转折点的重要信息。

突现强度最高的关键词是“项目学习”，尽管突现起始时间是2018年且跨度只持续了一年，但在短暂一年内强度高达4.19。无论是20世纪90年代国际对于科学素养教育思潮的追崇，还是进入21世纪后国内以发展化学学科核心素养为主旨的基本教学理念，恰恰项目式教学被认为是最具核心素养融合发展效力的教学方式，［29］无不体现着项目学习成为教育研究热点的必然。

突现时间跨度最长的关键词的“应用”，从2013年持续到2019年，在参考外国学科教育的先例和经验的同时积淀了大量的原创性的研究成果，将研究理论应用在实际的化学学科教学中是项目式学习具体化、细节化的表现，这是理论走向实践的必经之路。

突现起始最早的关键词是“化学教学”，起始时间为2005年。因2001年《基础教育课程改革纲要（试行）》的发布，标志着新一轮的课程改革开启，其中包含教学模式的变革和转型。此时项目式学习刚开始在我国引进，基础教育涵盖的各个学科的项目式教学正处于自主探索时期，以化学学科为代表的项目式教学也成为化学教育专家、教研人员和一线教师们植根于教学的研究热点。

突现时间最晚的关键词是“教学案例”“实践研究”和“实验探究”，起始时间是2020年，突现时间最晚意味着这些最近的关键性转折词汇将会是研究前沿和发展趋势，即在化学学科中，基于原有研究成果基础上继续开辟新领域，也就是作为“化学教学”“化学课堂”的派生内容。

四、结论与启示

1.研究结论

本研究主要基于中国知网（CNKI）数据库中的582篇论文，综合应用CiteSpace和文献分析对中学化学项目式学习的研究进行科学知识图谱化。从研究内容来看，进入21世纪来中学化学项目式学习研究成果丰硕，主要从价值导向、课程策略、课程实施类型、衍生项目4个方面剖析。从研究热点及前沿来看，发现“核心素养”“实践研究”“真实情境”“微项目”等是继“项目学习”之后的高频关键词，反映了项目式学习与核心素养、化学教学、化学反应、实验教学等相关主题的密切联系。

2.研究启示与展望

（1）均衡各方面核心素养的发展研究

从关键词主题聚类分析来看，项目式学习很大程度上推动了学生化学科学核心素养的培养，但依据课程标准，核心素养包含五个方面的内容，现阶段已发表的论文中很少针对其中某个或者某几个素养钻研，只是将核心素养作为一个笼统的概念进行研究。一个完整的项目式学习课堂是能提升学生各个方面的核心素养发展，各个素养之间促进的水平可能参差不一，研究者可以针对各个方面的化学学科核心素养精进教学设计，使学生达到更高水平的素养或均衡各素养发展。

（2）丰富科学本质观的研究

目前，无论是国际还是国内都很注重在基础教育阶段培养学生对科学本质观的认识，课程标准也在教材编写、教学策略、学业要求等多方面提到要促进学生对科学本质的理解。［34］项目式学习中会选择基于真实情境的社会性科学议题作为主题来进行教学，理论阐释上能促进学生对科学本质的理解，不足之处是缺乏实证研究。科学本质观本身较为抽象且难度大，目前也没有统一的科学本质观水平划分量表，对学者们提出更高的要求，因此，未来需要加强基于项目式学习的科学本质领域实证研究的重视，延展研究的深度与广度，逐步实现从理论向实践的转型。

（3）拓宽项目式学习的研究视野

从横向研究来看，项目式教学现行研究主要围绕着学生和教学内容，项目式教学的出发点和落脚点不应该仅仅是具体知识结论的学习，［7］大多研究还是针对教学设计、教学案例进行，可以丰富项目式学习的研究视角，对选择选修内容进行项目式学习设计、从教学评价角度如何更好地实施项目式学习、如何提高教师的个人素养更好发挥在项目式教学中、“新”“老”教师对这种面向未来的创新教学方式的态度，以及化学教师和学生对项目式学习的调适进程问题、影响项目式学习课堂效果的因素、如何在项目式学习中把握化学知识的显性和隐性联系等。这些角度的课题都来源于实际课堂，研究这些专题有利于项目式学习的不断发展和完善。

参考文献

［1］Holubova R. Effective teaching methods—Project- based learning in physics［J］. US- China Education Review，2008，5（12）：27-36.

［2］ Fernandes S R G. Preparing Graduates for Professional Prac? tice：Findings from a Case Study of Project-based Learning（PBL）［J］. Procedia - Social and Behavioral Sciences，2014，139：219-226.

［3］ Pieratt J R. Advancing the Ideas of John Dewey：A Look at the High Tech Schools［J］. Education and Culture，2010，26：52-64.

［4］ Hossein-Mohand H，Trujillo-Torres J-M，Gómez-García M，等. Analysis of the Use and Integration of the Flipped Learning Model，Project- Based Learning，and Gamifica? tion Methodologies by Secondary School Mathematics Teachers［J］. Sustainability，2021，13（5）：1-18.

［5］Fallik O，Eylon B-S，Rosenfeld S. Motivating Teachers to Enact Free-Choice Project-Based Learning in Science and Technology（PBLSAT）：Effects of a Professional Develop? ment Model［J］. Journal of Science Teacher Education，2008，19（6）：565-591.

［6］蔡小瑛，蔡潇，刘徽.项目式学习：一种风靡全球的创新学习方式［J］.上海教育，2020（26）：28-33.

［7］王磊.基于化学学科的项目式教学探索——历程、收获、反思和展望［J］.教育，2019（48）：4-6.

［8］江合佩.基于真实情境的项目式学习课程构建与实施［J］.福建教育，2021（24）：26-29.

［9］江合佩，刘炯明，张贤金.“发展中的化学科学”项目式教学设计与实施——以“碳氮偶联合成尿素研究”为例［J］.化学教学，2021（6）：42-48.

［10］刘翠.化学项目式教学助推教师专业发展［J］.教育艺术，2018（9）：44-45.

［11］宁燕丹，王磊，陈颖，等.素养导向的高中化学项目教学中教师有效行为研究——以“探秘神奇的医用胶”项目教学为例［J］.化学教育（中英文），2018，39（19）：15-22.

［12］李同合.我国知识转移领域研究进展分析［J］.新世纪图书馆，2018（5）：86-92.

［13］陈悦，陈超美，刘则渊，等. CiteSpace知识图谱的方法论功能［J］.科学学研究，2015，33（2）：242-253.

［14］姚娟娟，王世存.基于CiteSpace的高考化学研究述评［J］.化学教学，2022（7）：69-73.

［15］夏雪梅.从设计教学法到项目化学习：百年变迁重蹈覆辙还是涅槳重生？［J］.中国教育学刊，2019（4）：57-62.

［16］胡红杏.项目式学习：培养学生核心素养的课堂教学活动［J］.兰州大学学报（社会科学版），2017，45（6）：165-172.

［17］郭华.项目学习的教育学意义［J］.教育科学研究，2018（1）：25-31.