国内“5E教学模式”的研究现状及演进走向*--基于CiteSpace知识图谱软件的可视化分析

王 芳，武 彧

(黔南民族师范学院 化学化工学院，贵州 都匀 558000)

“5E教学模式”是美国生物科学课程研究(BSCS)组成员R.Bybee等人基于建构主义学习理论和概念转变理论所开发的探究式教学模式，其将课堂教学划分为引入(Engagement)、探究(Exploration)、解释(Explanation)、迁移(Elaboration)和评价(Evaluation)五个环节，该教学模式强调学习的主体是学生，教师是学习的引导者[1]。“5E教学模式”自21世纪引入我国以来，备受教育领域的广泛关注，已被广泛运用到物理、化学、生物、数学、地理、英语等学科领域[2-7]。为更清晰地把握国内中等教育阶段5E教学模式研究现状并持续更好地研究和运用5E教学模式，采用科学研究方法，系统、科学的对其进行深入分析是有必要的。然而，目前利用CiteSpace知识图谱软件定量分析5E教学模式研究现状及其演进走向的方法还未涉及。鉴于此，本研究运用CiteSpace软件对2013-2022年9月5E教学模式的相关文献进行了定量分析，以期用一个全新的角度分析国内中等教育阶段5E教学模式的研究现状及演进走向，为今后我国5E教学模式研究与应用的可持续发展提供参考与借鉴。

1 数据来源与研究方法

为客观描述我国中等教育阶段“5E教学模式”研究的具体情况，本研究以中国知网(CNKI)数据库为研究数据源，以“5E教学模式”为主题词进行检索，学科范围选择“中等教育”，文献时间范围选定为2013-2022年9月，一共检索得到446篇文献，手动剔除与研究主题不相符的会议通知，共得到441篇有效文献。本文通过文献计量法对文献进行全面梳理分析，结合二次文献检索及内容分析，解释相关特征。运用CiteSpace5.8.R2作为研究工具对“5E教学模式”研究进行全景式图谱分析，得出近十年来我国中等教育阶段“5E教学模式”的研究情况及演进走向。

2 研究结果与分析

2.1 年度发文量分析

通过对我国近十年中等教育阶段“5E教学模式”研究发文量的统计，可以整体把握发文数量变化趋势(如图1所示)。从整体上来看，“5E教学模式”的发文量呈现出增长趋势，可将其划分为两个阶段：

第一阶段为起步阶段(2013-2016年)，由于“5E教学模式”理论研究相对缺乏，相关理念尚未系统地引入国内，相关论文数量较少，该时间段内“5E教学模式”研究发展呈现态势平稳，共发表文献53篇，年均发文量13.25篇，占总发文量的12.02%。随着研究者和研究机构不断加入“5E教学模式”研究，第二阶段进入迅速发展期(2016-2021年)，该阶段发文数量整体呈上升趋势，该阶段发文量高达364篇，年均发文量72.8篇，占总发文量的82.54%。同时，据中国知网(CNKI)数据显示，2022年预估关于“5E教学模式”发文量将达到119篇，研究表明，研究者们对“5E教学模式”的研究方兴未艾。

2.2 期刊发文情况分析

对发文期刊进行统计分析，发文量排名前20位是《中学生物教学》 《中学生物学》 《考试周刊》 《生物学教学》 《生物学通报》等期刊。如图2所示，《中学生物教学》 《中学生物学》 《考试周刊》3家期刊发文超过20篇，且占总发文量的20.41%，占据着领先地位；其余期刊发文均未超过20篇。

图2 期刊发文情况图

在所有发文期刊中，核心期刊共9种(如图3)，其发文量占总发文量的10.2%。在这些期刊中，仅有2种期刊发文超过10篇，分别是《生物学教学》 《生物学通报》，占核心期刊总量的71.1%。其余期刊发文量不超过5篇，占核心期刊发文总量的28.9%，核心期刊年均发文量1.2篇。

图3 核心期刊发文情况图

2.3 发文作者分析

表1 部分核心作者发文信息

发文作者是该领域内研究的核心主体，通过运行CiteSpace软件得到如图4所示。由图4左上角信息可知，节点(N)反映了发文数量，连线(E)反映作者之间的合作程度。从总体上看，尚未形成核心作者群，表明我国“5E教学模式”网络研究处于零散化、碎片化的状态。同时，现有作者学术合作联系较弱，研究团队的规模有待提高。如果能大力加强高校理论研究者与一线实践者之间的合作，将理论与实践相结合，对“5E教学模式”的研究将会有更进一步突破。

图4 研究者发文合作图谱

2.4 发文机构分析

通过对研究机构的分析可以探测某一领域研究力量的分布以及研究基地形成情况。利用CiteSpace软件绘制的研究机构知识图谱和相关数据的分析发现，对“5E教学模式”研究的机构主要有2大类。居于领先地位的是高等师范院校，如福建师范大学，发文量达15篇。紧随其后的是一线中学，如福建省漳州市第一中学，发文量达12篇。本文对发文量不少于5篇的研究机构进行统计(如表2)，发现主要的研究机构有福建师范大学(15篇)、广州大学(12篇)、福建省漳州市第一中学(12篇)等，这些机构形成了“5E教学模式”主要研究基地。从研究机构知识图谱显示信息来看(如图5)，有184个节点，25条连线，发现部分研究机构存在一定的合作关系，但合作强度明显不够。如果能加强高等师范院校与一线学校的合作，则能带动新一轮对“5E教学模式”的研究。

图5 研究机构合作图谱

表2 部分核心机构发文信息

2.5 关键词及中心性统计分析

本文利用CiteSpace5.8R2对关键词进行分析，检索出关键词节点(N)为319。关键字越大，意味着出现的频次越高。关键词节点间的线性关联数(E)为703(见图6)，线越粗，不同关键词共同出现的频次越高。与此同时，提取了频数不小于5的关键词作为代表“5E教学模式”研究热点的高频关键词(见表3)。一般而言，频次和中心性是衡量一个关键词重要性的主要指标。节点的中心性数值越大，意味着其所连接与传达信息的关键词越多，在整个知识图谱中的媒介作用越强，表明节点越重要[8]。

表3 部分关键词节点中心词排列

图6 关键词共现图谱

对中国知网(CNKI)数据库关键词频次及中心性进行分析得出结果(表3)，显示“5E教学模式”的词频出现高达253，位居首位；紧随其后的是“5E”教学模式、教学设计和教学模式等关键词。根据表中的中心性来分析，有4个关键词的中心性高于0.2，分别是5E教学模式(0.58)、“5E”教学模式(0.45)、教学设计(0.23)和教学模式(0.40)，表明这几个关键词是中等教育阶段5E教学模式领域研究的热点及核心。但需要注意的是：关键词出现的频次高，并不意味着中心性也高，如关键词“高中地理”和“教学中的应用”出现频次分别是6次、5次，但中心性数值为0。

2.6 时间线视图分析

时间线图可以显示出共引网络中节点随时间变化的结构关系[9]。利用CiteSpace软件生成时间线视图(如图7)，能清晰地反映我国近几年来研究“5E教学模式”的演化路径与发展脉络。

图7 关键词时间线视图谱

聚类#0教学模式从2013年一直持续到2022年，教学模式是研究热度最高、交叉线最多的。聚类#1、聚类#2 5E教学模式从2013年一直持续到2022年，其中包括单元设计、深度教学、STEM教育、STEAM教育理念等热点问题。聚类#3高中生物从2016年逐渐引起关注并持续至今，关注点逐渐由5E教学向情境教学和智慧课堂转变，并且在研究过程中与不插电的计算机科学相结合。聚类#4高中生物学关注较晚(2018年)，学科核心素养、概念教学是该聚类的研究热点。聚类#5教学设计关注始于2013年并持续至今，关注热点包括概念转变、pbl教学、探究式教学以及各学科教学等。自2014年3月教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见(简称《意见》)》，明确提出了核心素养体系[10]。该《意见》的提出，加深了“5E教学模式”与各学科之间的联系。为此，学术界从理论与实践角度给予了高度关注。

2.7 关键词突现分析

利用CiteSpace软件的关键词突现检测功能可以反映出研究热点的变化和趋势，本文运用CiteSpace对我国近十年中等教育阶段“5E教学模式”研究进行分析，共得出20个突现关键词(如图8所示)，可将其划分为两个阶段进行分析：2013-2016年为第一阶段，“教学模式”“5E学习环”“前科学概念”“核心概念”成为了“5E教学模式”研究领域的热点关键词。2017-2022年为第二阶段，“核心素养”“概念教学”成为了该时期的主要关键词，研究者们运用5E教学模式培养学生学科核心素养和进行概念教学，取得良好的教学效果[11-12]。

图8 关键词突现图谱

2.8 关键词聚类分析

聚类顾名思义就是将词意大致相近的词汇聚集成一块儿，成为相对独立的概念聚类。本研究对样本文献进行关键词聚类分析，识别研究热点(如图9所示)，共有628个节点，1730条连线，网络密度值为0.0088，Modularity Q=0.6099>0.3，表明聚类结构显著，积聚类效果良好；Mean S=0.8854>0.5，表明聚类结果合理。通过K算法且筛选小聚类，共得到5个主要关键词聚类。通过分析可将其划分为核心素养培养研究、教学设计研究、5E教学模式本体研究三个研究大类。

图9 关键词聚类图谱

2.8.1 5E教学模式的本体研究

聚类#0 5E 教学模式为第一大聚类，其包含“5E教学模式”“5E”教学和“深度学习”等关键词。在建构主义学习理论影响下，美国生物课程(BSCS)主要研究者(R.Bybee)在《中学科学教学》中提出了5E学习环模式。为更好地研究和运用5E教学模式，胡久华和高冲[13]系统地梳理了5E教学模式的起源、内涵及其特征，对5E教学模式的发展演变和研究进展进行阐释并描绘了其未来的研究方向和内容；谭鹃和霍静[14]以“生物核心概念”教学为例，阐述了5E教学模式中“参与”环节在教学中的运用；何晶等[15]人深入分析美国 “概念体育”的5E教学模式，总结出5E教学模式的特征、优势，为我国体育教育提出了“多段式”教学模式的建议。

2.8.2 基于5E教学模式的核心素养培养研究

聚类#3核心素养培养大类，该大类核心关键词有“核心素养”“STEAM教育”“STEM教育”等，该聚类着力于不同的教学途径发展学生的核心素养。《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》明确指出：学科核心素养是学生通过学习各学科知识而逐步形成正确的价值观念、必备品格和关键能力[16]。王绍刚等[17]人利用STEAM教育理念结合物理课堂的5E教学模式，让核心素养在实验教学中落地；赵呈领等[18]倡导将STEM教育与各学科素养交叉融合，塑造跨学科的综合型核心素养；黄峰[19]以“生态结构系统”教学为例，运用5E教学模式开展教学，提高了核心素养；方文婷和田芳[20]利用“5E教学模式”与数学教学进行结合，通过相关数据分析表明，认为该模式有利于学生核心素养的培养；张博和周莹[21]借助“双曲线及其标准方程”的教学与“5E”教学模式结合，探讨了该模式对于学生数学核心素养培养的可行性。

2.8.3 基于5E教学模式的教学设计研究

聚类#2教学设计为本研究的第二大聚类，其关键词含有“PBL教学” “实验活动”和“任务驱动教学”等，着力于将“5E教学模式”运用于各学科的教学实践中。孙影等[22]人以化学能与热能为例运用5E教学模式进行教学设计，为5E教学模式在化学教学中的应用奠定的基础；杨晓燕等[23]用“5E教学模式”设计了“传感器及其工作原理”的物理课堂，认为学生可以通过教师的引导对知识进行探索；邓秋萍和刘恩山[24]通过“5E教学模式”进行教学设计，帮助学生总结出多种拒绝饮酒的策略；付鑫和杨文源[25]通过对“细胞的分化”这一节进行了教学设计，培养了学生利用课堂上学习的理论知识去解决生活中实际问题的能力；孙新和张勇[26]运用5E教学模式对“法拉第电磁感应定律”一节课进行了教学设计，有效地提高了学生的科学思维，促进学生认识探究过程在物理学研究中的重要意义；卜丽君等[27]人运用5E教学模式对“躯体的运动”一节课进行教学设计，激发了学生的学习兴趣，促使学生自主建构知识，取得较好的学习效果；冯涛励[28]将“5E教学模式”运用于单元教学设计中并提出相应的学段的应用策略。

3 总结与展望

本研究运用CiteSpace可视化软件对国内近十年中等教育阶段5E教学模式研究的发文数量、发文期刊、研究者、研究机构、时间线视图及关键词进行可视化分析，反映出5E教学模式的研究现状、热点及演进方向，研究结果表明，5E教学模式仍是当前基础教育教学研究的热点。

5E教学模式作为一种有效的探究式教学模式，在我国教育领域得到广泛研究应用，但是也还存在持续研究和完善的地方，本文提出以下展望：①从研究作者和教育机构来看，其间合作比较少，几乎为独立研究，如果在未来的5E教学模式研究中加强高校研究者和一线教学工作者之间的合作，将高校研究者的理论与一线教学工作者的实践有效结合，对5E教学模式的研究和应用会有进一步突破。②从时间线视图和关键词突现来看，学科教学设计(特别是单元整体教学)的融合以及深度教学是今后5E教学模式领域研究的热点课题。③通过二次阅读文献，发现在研究内容上，5E教学模式研究内容较为广泛，但是将5E教学模式与其他教育理念相结合的研究还比较少，在这方面的研究还需进一步强化。另外，5E教学模式在理科领域的应用研究广泛，文科(如思政、历史等)领域涉及较少，建议在这方面加强研究。