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【回顾与前瞻!】高等化学教育研究知识图谱分析与启示!

2021-11-29 07:53   编辑:admin   人气: 次   评论(

  (1.广州大学化学化工学院 广东广州 510006;2.广州市教育研究院 广东广州 510030;3.南京晓庄学院环境科学学院 江苏南京 211171)

  高等教育是人们通过高等教育实践,在感性认识的基础上,逐渐形成的对高等教育现象的理性认识。其研究领域包括高等教育结构、高等教育学校、高等教育课程、高等教育管理和德育等[1]。作为我国化学教育研究领域影响力最大的期刊——《化学教育(中英文)》,是刊载高等化学教育研究权威成果的主阵地之一,主要关注大学化学教育的课程与教学领域,比如课程资源、教学模式、教学改革、教学评价等。虽然近年来已有学者从年度载文、作者、单位分布等维度对该期刊进行系统分析,也有论文针对该刊的化学史、问题讨论与思考、调查报告、文献评价等特色栏目进行深入分析[2]。但基于“高等化学教育”视角对期刊文献进行系统分析的报道还尚未见载。故本研究采取文献计量方法,试图揭示近年来《化学教育(中英文)》期刊在“高等化学教育”领域的研究热点及趋势。

  研究将“中国知网CNKI(新版)数据库”作为文献搜索源,期刊限定为“化学教育(中英文)”;网页左侧有学科栏目:“高等教育”、“中等教育”和“职业教育”等,故勾选“高等教育”,限定检索对象为本研究必需文献;因《化学教育(中英文)》自2014年起成为半月刊,每年出版24期,故而将时间范围设定为2014年1月1日至2021年3月21日,共检索到1189篇,再剔除一些与研究无关的“教材简介”“书评”“人物评论”“赛事纪要”“寄语”等,将剩下的1147篇文献作为研究对象。鉴于样本量较大,故结合Cite Space 5.7 R5和VOS viewer文献计量分析软件,绘制知识图谱,挖掘《化学教育(中英文)》期刊在“高等化学教育”领域的研究热点,展望发展态势,启示高等化学教学研究的突破口和创新点。

  CiteSpace 是由陈超美教授团队开发的一款通过可视化的手段来呈现科学知识的结构、规律和分布情况(即科学知识图谱)的软件。VOS viewer是由荷兰莱顿大学科学技术研究中心开发的一款支持大规模数据处理的文献计量分析软件。结合本研究的文献数据来源于中国知网CNKI(新版),故使用Cite Space的“Author”-作者合作分析功能、“Institution”-机构合作分析功能和“Keyword”-关键词共现分析功能以及VOS viewer的线性模式图等功能呈现出关键词图谱、关键词聚类图谱、关键词突现图谱、作者合作关系网络图谱、时间线 结果分析

  通过研究高产作者,可以发现某特定研究领域的核心作者及学术贡献。对于大部分作者来说,论文产出及作者所发表的论文量是衡量一个作者的科学生产率的主要方式[3]。本研究采用普莱斯定律,以发文总量和论文总被引次数两个指标为参考,对高产作者中的核心作者进行探究,普莱斯定律定义如下:(其中Mp表示进入核心作者候选人所要求的最低发文数量,Npmax为检索范围内总的最高发文数量[4]

  在研究者合作网络图谱中,左上角的参数N表示网络节点数量,节点数量越多说明发文量越多,包含了各位作者在网络中的重要性指标及网络属性。E为连线总数,Density为连线的紧密程度,体现出了各位作者之间的合作关系及合作程度等。如图1所示,一共有324个节点,302条连线人及以上的作者合作群一共有4个。最大的作者合作群是以王志鹏为首,马新雨、程农壹、王鹏、蒋振雄、许兵、田杰、颜惠娟、缑允梓、袁金颖、张军参与的合作群,共11人,多来自不同的单位。其次,是张光辉、张拴、李小蓉、郭惠、孟庆华、龙旭、李佳佳的7人合作群(校内合作)。再者,就是以郭玉鹏为首,杨烨、魏士刚、许海、马强、马品一参与的6人合作群(校内合作)以及刘慧中、李宁、金玉杰、谢一凡、蔡玉兴的5人合作群(校内合作)。此外,图上还有许多节点呈现零星状,即作者之间并未建立合作关系。由此可知,在高等化学教育领域中,作者与作者之间合作紧密程度一般,且多为校内合作,跨单位合作较少。

  机构作为科学研究和科学产出的主要来源,其发文量可以用来衡量地区的科研产出绩效情况,反映科研产出的地区分布。通过对机构合作网络分析,可以得到其研究力量布局。由统计可知:发文量最多的机构为吉林大学化学学院,一共有24篇,说明吉林大学化学专业对教学研究非常重视。此外,发文量超过5篇的机构一共有13个,详情列于表2,发现有8个机构来自双一流高校,5个机构来自地方应用型本科院校,这说明普通高校(比如常州大学和晋中学院的发文量均为10篇,并列第2名)也越来越重视高等化学教育领域的研究。

  将某领域某段时间高度被引的关键词加以突显,显示出该领域在某段时间内的研究热点。在关键词共现图谱中,节点大小反映的是关键词的频次,两个节点之间的连线代表关键词之间的联系[5]。基于Cite Space的高等化学教育关键词共现图谱如图2所示,可以看到实验教学、教学改革、教学模式、有机化学、化学师范生、物理化学、综合实验等词比较突出。

  将高频数和高中心性的关键词(基于Cite Space)提取出来,罗列于表3中。其中频次代表关键词出现的次数,中心性能够反映该词的影响力,通常,中心性的数值大于0.1,则代表有比较大的影响力。从表3来看,中心性值大于0.1的有实验教学、教学改革、教学设计、物理化学、翻转课堂、教学模式,共6个。

  “实验教学”是图谱2中最大的节点,一共出现69 次,中心性为0.26。图2反映出与实验教学研究主题紧密相连的热点有教学内容、教学模式、教学方法、教学方式、化学实验、分析化学实验、课堂建设、翻转课堂、建构主义、科研能力、创新能力及培养、项目设计等。“化学”是一门以实验为基础的学科,从学科类别来看,“实验教学”所涉及的学科有新工科、化工原理、无机化学、有机化学、高分子化学、物理化学、仪器分析、分析化学等。关于实验课程的研究占比很大,有机化学实验是实验课程中研究热度最高的;还涉及到综合性实验、化学教学论实验、设计性实验、实验设计、实验改进等。此外,有从建构主义等理论来支撑实验教学;有基于科学思维导向学习模式、问题导向学习模式和项目设计等来构建实验教学;也有基于学生科研能力和创新能力培养等角度来探讨实验教学。

  教学改革是大小仅次于实验教学的节点,共出现59次,中心性为0.25。可见,关于教学改革的研究处于中心位置,与其他各领域关联较强。与教学改革研究主题紧密联系的关键词有:有机化学实验、创新能力、双语教学、课堂教学、课程建设、教学实践、教学内容、考核方式、教学质量、教学方式、翻转课堂、新建本科院校、应用型人才培养、理论教学、化学教育专业、无机化学、大学化学、绿色化学、化工原理、药学专业、通识教育。

  据表3可知,对物理化学、有机化学以及化学师范生的研究是高等化学教育领域的另一研究重点。关于具体学科课程的关键词“物理化学(排第3名,后面省略“排第”和“名”)、有机化学(4)、仪器分析(12)、分析化学(16)、大学化学(17)、无机化学(18)”等均属于高频词;这些课程均为高等化学教育相关专业需要开设的基础课程。还有“教学改革(2)、教学模式(5)、教学方法(8)、实验教学(1)”等关于教育教学方面的研究。

  借助VOS viewer的密度模式图功能进行数据处理与可视化,在密度模式(density visualization)图中,节点越大,表示其权重越大,即节点较大的区域为重要研究领域。图3是高等化学教育领域的密度视图(VOS viewer生成)。默认情况下,颜色范围从蓝色到绿色再到黄色。一个点附近的项目数量越多,相邻项目的权重越高,该点的颜色越接近黄色。由图3可知,实验教学、教学改革、教学设计、物理化学、有机化学、化学师范生等类别附近的项目数量较多,且居于中心位置,因此其所占权重较高,是高等化学教育者的研究重点。

  根据文献的关键词或名词短语产生聚类(Cluster)标识。聚类中Q值和S值的数值表征着聚类效果的好坏,通常:Q值一般在区间[0,1)内,Q大于0.3意味着聚类结构显著;S大于0.5聚类就是合理的,S大于0.7意味着聚类是可信的。在本研究中,选取“K”作为标签词,从Cite space绘制的关键词聚类图谱(如图4)来看,Q值为0.5884,表明聚类结构显著;S值为0.7246,表明聚类结果是可信的。

  将所含关键词个数超过10个的聚类类别及相关信息列于表4,一共包含9个类别,分别是#0实验教学、#1教学内容、#2有机化学、#3教学设计、#4化学师范生、#5综合化学实验、#6综合实验、#7物理化学、#8教师教育。

  CiteSpace具备统计突显关键词的功能,即将某段时间高度被引的关键词加以突显,呈现出某段时间的研究热点。与VOS viewer相比,Cite Space能提供包括网络中介中心度在内的更多分析参数和更完整图示,还具有时序分析功能。而 VOS viewer能够避免重要节点和标签的相互覆盖, 并注重数据集的主要信息呈现。在时间区域图中选择关键词突显,得出时间线中的节点为突显关键词,关键词分布得越靠左侧,则出现的年份越早[6]。以下将结合聚类结果图表和时间线图谱进行分析。

  第0类为实验教学。从教学主题来看,国内高等化学教育研究者有从绿色化学、无机化学、分析化学、有机化学、仪器分析等具体课程角度来阐述高等化学教育阶段的实验教学,“正交实验”这类方法和“虚拟仿真实验”这类技术手段也受到了一定的关注。此外,研究者们较为关注实验教学中的实验内容、教学质量和实践能力。

  第2类别“有机化学”和第7类别“物理化学”是图中仅有的两个具体学科类别。在第二类别“有机化学”中,更注重思维导图、双语教学等教学方法的应用,以及相关课程建设和教学改革。第7类别“物理化学”在2014年研究的领域非常广,例如sandwich教学法、表面张力、情境化教学、探究教学、公式推导等体现物理化学学科特色的教学方法,又如热力学函数、化学反应、二组分体系、相平衡、化学式等体现出学科知识理解的细节。

  ;还有研究者们将MOOC与“药物合成技术课程、无机化学、分析化学、食品化学等”主题紧密联系起来进行研究;贾丽艳等以有机化学为例,将时下最为流行的实时教学软件“雨课堂+企业微信+MOOC”联立起来探讨,呈现出有机化学在线教学实践案例,展示了“疑探”式教学体系,为线上教学实践提供了宝贵的经验

  [8]。将第4类“化学师范生”和第8类“教师教育”联系起来讨论,发现“课程设置、MOOC(慕课)、教学效果、微格教学、研究性学习”等逐渐走进高等化学教育研究者身边。通过整理文献发现研究者们对化学师范生的微格教学技能及其教学效果等较为关注,对“说课技能、导入技能、讲解技能、实验教学技能”等具体教学技能展开过深入探讨与研究。自2015年开始,研究者们对研究性学习应用于高等师范课堂教学进行深入思考与探索,并涉及到学科领域的专业基础课、专业选修课以及教师教育方向特色课程。

  “新建本科院校、地方高校、课程体系”等词在2014年前后出现,整理文献发现研究者们主要对“地方本科院校、新建本科院校、应用型本科院校、农林本科院校”等的化学课程教学体系改革展开了激烈地探讨。高等院校建设布局资源调整,地方本科院校亟待转型发展,化学类专业面对来自学生就业、教师自身发展等多方面的挑战仍需要大量的教研投入和思考

  从时间线性图谱来看,“核心素养”于2018年才突现,核心素养在中等教育的化学教学中研究颇多,但在高等教育中研究较少;邓超等基于化学核心素养视角,调查并研究了职前化学教师教学目标观[10]。“教师资格证”于2018年首次出现,师范生自2017年起需要通过国家的统一认证考试获得教师资格证,这是一个标志性的转折年份。梁永峰等人研究了教师资格证国家考试背景下的高师本科化学专业课程体系构建[11]

  。强调如果地方师范院校不积极应对教师资格证考试,将会有可能出现大多数师范生无法获得教师资格证的“尴尬”局面,因此,对于地方高师本科化学专业,应重新构建其课程体系,优化课程结构,整合课程内容,使课程、教学与教师资格证国家考试的价值取向相统一,提升化学师范生的专业能力。“质性研究”这一词在2020年首次出现,陈灵灵等用质性的研究方法探查了化学师范生TPACK的影响因素

  [12]。第5类“综合化学实验”和第6类“化学实验”在一定程度上具有相似性,都较为关注综合化学实验、定量分析等。同时,这也体现出综合化学实验在高等化学教育中的重要性以及定量分析在化学实验中的重要性。

  由图6关键词突现图谱可知,突现强度最高的词是“综合化学实验”,突现强度高达3.03。近年来,教育部印发《国家级实验教学示范中心管理办法》

  ,还联合高校举办了化学类、化工类、实验教学类等教学研讨会,这表明大学化学教学、实验教学越来越受到重视。综合化学实验课程不仅关注学生实验技能的培养,更加着眼于发展学生发现、分析和解决问题的能力,这样有助于锻炼学生初步的化学研究能力和综合创新能力。但“综合化学实验”突现于2019年,说明高校教师对其关注度不够敏感。通过分析大量文献,发现对于综合化学实验的教学研究大多集中在引领学生对某一具体主题的综合化学实验进行设计。比如:分子设计、有机合成、晶体培养、分析检测等主题。毕竟综合化学实验不属于经典化学实验,其发展需要不同学科教师不断地进行摸索与合作。

  此外,“化学师范生”的突现时间段为2014-2015年,近年来关注度有所下降;“综合化学实验”“思维导图”和“PCK”这三个词都是在2019年至2021年大量出现,是近两年较为关注的内容,例如:以“酸碱滴定法基本原理”为例,基于思维导图探究分析化学课堂思政教学[14];思维导图在大学化学热力学、有机化学、仪器分析实验教学、物理化学等教学中的应用也多有涉及;PCK是指“学科教学知识”,近年来有关PCK的论文研究对象包括化学师范生、职前理科教师、全日制化学教育硕士、初高中化学教师等,研究方法多为调查法。

  从机构和作者发文量来看,普通高校越来越重视高等化学教育领域的研究。但作者与作者之间合作紧密程度一般,且多为校内合作,跨单位合作较少。

  研究热点主要集中在实验教学、教学改革、教学设计、教学模式、教学方法、综合化学实验等。其中最为热门的名词是实验教学。实验教学是最有效的化学教学手段,是培养大学生科研能力的基础。实验教学类最为热门的学科是有机化学类、热门的教学模式主要是翻转课堂,教学改革目标主要集中在创新能力、科研能力等的培养。化学师范生和化学教师教育共占据了两类高频词聚类,属于高等化学教育中特别的研究对象。

  研究方法上需要关注实证研究范式。从关键词来看,“研究方法”或“研究工具”并未出现在图谱中,这表明我国高等化学教育领域基于实证视角的研究关注度不高,大多是个人经验的总结,而其又缺少系统的方法指引,证据的说服力不足,其可推广性也值得商榷。正因为目前实证范式尚未在高等化学教育研究领域推广,118图库118论坛开奖结果!所以才建议高校化学教师可以汲取自身自然科学研究的思维优势,从学生学习大学化学的学习成效、学习态度、学科概念的认识等视角来搜集证据,发现历程;对于课程建设和教学改革的研究也应该有理有据,通过实证研究范式来寻求突破。正因为这样,高等化学教育在实证研究上的缺口还很大,可创新的突破口也很多。

  高等化学教育需要紧跟教育热点,体现时代性和前沿性。“课程思政”这一研究热点在高等教育研究领域迅速升温,但高校化学专业的课程思政如何规划和实施?这既与学科特色有关,又与学校的文化背景、教师的个人思考有关,此类研究需要设计特色鲜明的课程思政模式进行实验、论证和推广。在高等化学教育领域,“课程思政”成为热门话题指日可待,其相关研究也一定会越来越受到关注。

  注重微观课例设计,打造大学化学金课。从高频词结果和聚类结果来看,对高等化学教育的微观教学设计及研究的关注度仍需提高。要把“水课”打造成有深度、有难度、有挑战度的“金课”,单单依靠宏观的理念是不够的。高等化学教育研究急需微观层面上的高等化学教育课例设计,考究每一节课的目标、环节、意图、知识相关的情境、问题背后的学科研究思维,深入了解学习者的困惑和收获等,真正实现课例设计应基于证据——来自学科本身和学情两个方面的证据,这才是化学金课建设的根本。

  (1)若留家庭地址,请保证居住小区有自己的信箱且正常使用,以便邮政投递;

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