国内实验室安全教育研究的特征与热点<br/>——基于CiteSpace的可视化分析

国内实验室安全教育研究的特征与热点
——基于CiteSpace的可视化分析

2023-09-13郑前进

实验室研究与探索 2023年6期

郑前进

（中国矿业大学（北京）教务处，北京 100083）

0 引言

实验室安全是高校开展实验教学和科学研究的基础和保障，实验室安全教育是实验室安全工作的长效举措。长期以来，广大研究者对实验室安全教育的路径和策略等各方面开展了大量研究，取得了许多有价值的研究成果。但是鲜有学者专门对实验室安全教育研究进行系统的梳理、统计和归纳。因此，有必要采用文献计量与可视化分析相结合方法，对近20 年来发表的有关实验室安全教育研究文献进行全面、系统梳理和分析，直观呈现该领域的研究特征和热点，为今后的相关研究工作和管理实践提供借鉴和参考。

1 研究设计

1.1 研究数据

以中国知网（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）期刊数据库为数据检索源，检索条件如下：①主题为“实验室安全教育”；②时间范围为2004 ～2022 年；③来源期刊类别勾选“全部期刊”。检索时间是2022 年4 月15 日。初步检索得到500 篇中文文献。经逐篇核对，人工剔除书评、无作者机构、无关键词等7 篇，最终得到493 篇有效文献。按照Refworks文献格式导出软件分析所需数据txt文本，同步导出文献明细xls表格。

1.2 研究方法

采用文献计量和科学知识图谱信息可视化相结合方法开展实验室安全教育研究的特征与热点分析。应用EXCEL 和可视化软件CiteSpace（版本号：5.8.R3c），从文献产出、基金支持、文献被引、来源期刊、研究作者和发文机构等方面进行统计与分析，全维度了解实验室安全教育的研究现状和基本特征。应用CiteSpace绘制生成关键词共现和聚类等图谱，分析图谱表征信息，并结合文献深度阅读，探究实验室安全教育的研究热点。CiteSpace是美国德雷赛尔（Drexel）大学教授陈超美博士［1］研究团队基于JAVA 语言开发，主要用于分析和挖掘科研文献数据，分析其研究热点和演进趋势，被广泛运用于科研文献计量领域。

1.3 参数设置

应用CiteSpace绘制相关图谱的参数，经反复测设和效果对比，确定统一设置如下：①时区分割（Time Slicing）的时间跨度为2004 年1 月至2022 年4 月，单个时区长度（Years Per Slice）为2；②数据筛选策略（Selection Criteria），采用G-index（g指数）方法设定阈值抽取数据，g指数参数k＝100；③网络裁剪（Pruning）方法选择寻径网络法（Pathfinder），裁剪策略为裁剪单个切片的网络（Pruning sliced networks）；④节点（Node Types）在绘制分析时对应勾选作者（Author）、或机构（Institution）、或期刊（Source）、或关键词（Keyword）；⑤其他设置保持默认。

2 研究特征

2.1 文献产出特征分布

实验室安全教育研究文献产出年度分布情况如图1 所示，整体呈稳步增长态势。具体可划分为3 个阶段：第1 阶段（2004 ～2006 年）为初步探索期，发文量极少；第2 阶段（2007 ～2014 年）为稳步增长期，年均产出13 篇；第3 阶段（2015 年至今）为快速发展期，增量明显，增速较快，2021 年达到88 篇，这与近年来教育部多次发文要求做好实验室安全工作的政策导向有关。另外，拟合指数预测曲线后显示，从2007 年开始，每年发文量均达到或超过了指数预测线，可以预见实验室安全教育研究仍将呈现快速发展趋势。

需要关注的是，在产出数量逐年快速增长的情况下，产出质量未能呈现同步发展趋势。图1 显示，核心文献产出始于2007 年，累计141 篇，在发文量中占比28.6%，2008 ～2015 年间属高位波动产出阶段，2009年占比达50%，是历史最高值。2015 年后，随着发文量的大幅增加，核心文献占比下探至26.3%的年均水平并趋于稳定。

2.2 基金支持特征分布

针对样本数据493 篇文献的基金支持情况进行了量化统计，结果如图2 所示。59.6%的文献得到了基金资助，2014 年达到峰值76.5%，之后占比情况呈高位平稳趋势。在有基金支持的产出文献中，属多个基金资助情况占比41.8%，其中2 篇文献的支持基金数多达7 项。基金的大力支持，助力实验室安全教育研究成果的快速增长产出。

2.3 文献被引特征分布

文献被引频次体现了文献的质量、影响力，高频被引文献和发表时间较早文献可以一定程度上代表了研究领域的基础知识点［2］。基于CNKI提供的文献信息，整理统计得出文献被引频次和下载量如图3所示，平均被引频次呈稳步下降态势，平均下载量在整体下降趋势中小幅波动。从高频被引文献表1 中可以看出，“加强安全教育是保障高校实验室安全的关键”被引频次最高（232次），下载量居第二（2179次），说明该文在实验室安全教育研究领域起着基础性的重要作用。

表1 高频被引文献（排序前9）

图3 文献年平均被引频次和年平均下载量分布

2.4 来源期刊特征分布

对样本文献的期刊来源进行统计分析，结果显示：随着实验室安全教育研究文献的不断增加，载文期刊逐渐增多。493 篇文献刊载在176 种不同的期刊上，平均刊载量2.8 篇以上的期刊22 种，其中载文量10篇以上期刊有9 种（5.1%）（见表2），合计载文量220篇（40%）。核心期刊《实验技术与管理》和《实验室研究与探索》是实验室建设、安全管理、实验教学等相关领域内的高质量期刊，刊载量分别位列一、二，合计占比24.5%，说明实验室安全教育学术质量达到一定深度。

表2 高量刊载文献期刊（载文量》10 篇）

2.5 研究作者特征分布

基本概况。从参与作者的维度统计看，493 篇文献共涉及708 位作者，其中14.4%的作者发文多篇，发文量最多的是韩山师范学院黄俊生（7 篇）和天津理工大学王晓艳（7 篇）。从第一作者的维度统计看，493篇文献第一作者共有455 人，发文多篇作者33 人（7.3%），发文量最多的是韩山师范学院黄俊生（4篇）。两个维度的统计结果均说明：研究人员间成果产出差距不大，整体呈分散状态，大部分研究人员的研究工作缺乏持续性和长期性。

核心作者。根据普莱斯提出的核心作者计算公式MP＝0.749（NPmax）1／2（NPmax为最高产作者的发文数量），发文量在MP篇以上作者为核心作者，当核心作者发文量占发文总量的比例达50%时，可认为该研究领域形成核心作者群［3］。已统计显示NPmax＝4（按第一作者维度），代入公式计算取整MP＝2，多篇论文作者即为核心作者共有33 位，合计发文量占样本文献量的比例是14.4%，很显然，在实验室安全教育研究领域未形成核心作者群。

作者合作。应用CiteSpace 生成作者合作网络知识图谱（见图4），图中一个节点代表一位作者，节点和字体大小均表示作者发文量多少，节点之间的连线代表合作关系，连线粗细程度表示合作强度（合作发文量多少），线条颜色与上方年份相对应。由图4 可以看出，作者间的合作较为普遍，形成了许多合作团体。但是，这些团体之间的关联连线较少，表示合作稀疏，外部网状联系较弱。作者数据经EXCEL 统计发现，493篇文献中，合作发文所占比例达78.5%，其中多达92%的合作发文量为单位内部合作形式，仅8%是单位之间合作发文情况，与图4 所呈现的作者合作关系特征相一致。

图4 作者合作网络知识图谱

2.6 发文机构特征分布

对样本文献的发文机构按照保留一级名称和取第一作者所属机构名称的方式进行标准化处理，后经统计，493 篇文献产自280 个单位，主要研究力量集中在高校，整体比较分散。发文量在7 篇（含）以上的单位共有9 个（见表3），均为高校研究机构，5 所中国顶尖一流大学名列其中。文献产出最多的是首都医科大学12 篇，该校有众多全国闻名的附属医院，在实验室的生物安全教育研究领域发挥着一定主导作用。清华大学发文量9 篇位居第四，文献平均被引频次在高产文献机构中排第一，被引频次最高文献也产自该校，在实验室安全管理和安全教育研究领域处于基础核心地位。

3 研究热点

关键词是一篇文献的重要组成部分，是其核心内容的高度概括和凝练。某种程度上来说，对关键词进行统计与分析，可以从中窥见研究领域主要研究方向和热点话题。使用CiteSpace 软件绘制生成关键词共现知识图谱见图5，图中节点大小表示关键词出现的频次，节点越大，频次越高；连线粗细表示关键词的共现关系（即在同一篇文献中出现的次数），连线越粗，共现关系越强。可以看出，实验室安全教育研究的热点分布广泛，涉及安全管理、考试系统、互联网+、教学模式、课程体系等。

图5 关键词共现知识图谱

在图5 基础上，生成整理得到频次为7 以上的高频关键词如表4 所示，高中介中心性（≥0.1）关键词有3 个，前两位是“安全教育”（1.06）和“实验室”（0.47），均为检索词内含词，“安全管理”（0.25）位列第三，说明在实验室安全教育研究中，“安全管理”是研究的重点，也是研究的“枢纽”。

表4 高频关键词（频次7 以上）

对图5 进行聚类，并采用LLR对数极大似然率算法提取聚类标签，其聚类模块值（ModularityQ，简称Q值）为0.683 ＞0.3，平均轮廓值（Mean Silhouette，简称S值）为0.9383 ＞0.7，表示聚类结构显著，聚类效果良好［4］，进一步生成整理得到聚类信息如表5 所示，从中对比看出，一半聚类标签名称为高频关键词。

表5 2014-2022 年实验室安全教育研究关键词聚类

表4 和表5 这些词在一定程度上反映了实验室安全教育的研究热点，进一步结合相关文献及全部核心文献的二次深读，可以总结归纳得到实验室安全教育研究热点为以下5 方面。

（1）实验室安全教育意义认识。正确认识实验室安全教育的意义，是重视和加强实验室安全教育工作的前提。实验室安全教育是实验室安全管理工作的基础和重要内容［5］，是落实实验室安全源头管理的关键措施［6］。研究发现，88%以上的实验室安全事故是由于人的不安全动作引起［7］，通过安全教育，可以增加个体的安全知识、提高安全意识、养成安全习惯等，改善个体的不安全动作，减少和避免实验室安全事故的发生［8］。教育的根本任务是立德树人，安全教育也是立德树人的过程，其深层次的教育目标是要培养学生能敬畏生命、勇担责任、遵守规则，树立正确的安全道德价值观［9］，使得学生在学习、工作和生活等方面终身受益。

（2）实验室安全教育体系构建。系统、科学的实验室安全教育体系是确保实验室安全的有效手段和长效机制，备受研究人员广泛关注，黄凯［10］阐述了北京大学符合人才培养目标的大安全教育体系的构建实践；顾昊等［11］探讨了契合“针对性、全程性、全员性、全时性”四性特点的教育体系的构建方法；金仁东等［12］系统构建了分级分层的教育体系；陈亮等［13］研究了以教育培训、隐患排查与风险评估、应急处置为基础的教育体系，方瑾等［14］系统构建了“一式、两化、四推进”的教育体系，曹颖等［15］提出了融合课程思政的“1 +N+5 +1”的教育体系。这些教育体系的研究与探索，与近年来教育部在连续开展的高校实验室安全检查工作中，多次提出的要把实验室安全教育纳入学生的培养环节，实行“全员、全程、全面”以及分门别类的安全教育指引和要求相一致。

（3）实验室安全教育内容分类。实验室安全教育内容研究的主要观点有：内容性质层面，分为通识类、准入类和专业类［16］；内容特点层面，分为安全知识、安全技能和安全对策［17］；内容主体层面，分为人身安全、财产安全和环境安全［18］；内容类型层面，分为消防安全、用电安全、生物安全、设备安全、化学品安全、环境保护等［19-20］，这种划分较为普遍；内容要求层面，分为指示类、指令类、警告类和禁止类［21］。综合上述研究观点，认为实验室安全教育的内容可以整体概况包括思想教育、法制教育、安全知识教育、安全技能教育以及预防教育等。不同层次不同年级学生、不同学科专业、不同风险等级实验室的教育内容不同。

（4）实验室安全教育课程设置。实验室安全教育课程的设置，从课程性质来看，包括必修和选修课程。从课程内容来看，包括通识教育类和专业教育类课程。具体来说，高校均开设了必修性质、通识教育类的“规定性”课程“大学生安全教育”；部分高校结合学科或专业类特点开设通识与专业知识相结合课程，比如材料学科的“实验室安全基础”［22］、化学学科的“实验室安全与环保”［23］等；另外，许多高校实施了实验室准入制度，开展准入教育，要求学生进入实验室前必须通过学习考核［24］，但是鲜有以规定学时学分课程的形式实行准入课程教育。

（5）实验室安全教育方法改革。教育方式方法的创新与运用，对于提升实验室安全教育效果至关重要，研究人员对其进行了广泛探索，主要集中在以下两方面：①传统教育方式的创新，采用“课堂+实践”相结合，引入案例研讨或案例教育，引入消防和应急演练等体验式教学［25］；②信息技术的融合应用，开展线上线下混合教学和翻转教学，引进MOOC 资源，制作微课［26］，建设互联网与微信或小程序相结合的实验室安全教育与考试平台［27］，等。另外，应用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，开展沉浸式、交互性实验室安全教育［28-29］，是近年来实验室安全教育的研究热点和发展趋势，关键词聚类和突现结果也反映了这点。

4 结论与建议

4.1 研究结论

（1）从文献的时间分布特征来看，2004 年以来，我国实验室安全教育在基金的大力支持下，文献数量总体呈现稳步增长的趋势，未来仍有快速发展的态势。但是文献平均被引频次基本呈线性递减状态。

（2）从文献的研究主体特征来看，实验室安全教育的研究机构主要为高校，其中“双一流”建设高校贡献较大，机构之间的合作较少；研究领域尚未形成核心作者群，研究工作缺乏连续性和长期性，作者之间合作较为普遍，但是合作团体之间的合作以及团体成员之间的交叉合作很少。

（3）从文献的来源期刊特征来看，载文期刊种类繁多，但是载文量相对集中。近年来，核心文献占比趋于稳定，其中期刊《实验技术与管理》载文量最多，以占样本文献量15%居首。

（4）通过关键词共现知识图谱和聚类、中介中心性及频次的分析，结合对样本文献的二次阅读，归纳出我国实验室安全教育的研究热点主要为5 个方面，即实验室安全教育意义的认识、教育体系的构建、教育内容的分类、教育课程的设置和教育方法的改革。可以预计这些研究热点仍会继续受到研究人员和管理人员的广泛关注，并开展更加深入的研究和实践。