近10_a(2012—20...iteSpace可视化分析_王立新.pdf

第 卷第期 年月辽宁师范大学学报（自然科学版）（）收稿日期：基金项目：辽宁师范大学新进博士科研启动项目（）作者简介：王立新（），男，黑龙江绥化人，辽宁师范大学讲师，博士 ：文章编号：（）：近（）中学化学“物质的量”教学研究热点与趋势 基于 可视化分析王立新，张艺馨，闵青宇，王琪，韩墨轩（辽宁师范大学 化学化工学院，辽宁 大连 ）摘要：“物质的量”是中学化学的核心概念，它作为计量体系的关键节点，链接着宏观物质与微观粒子间的计量关系 利用 工具软件，对近（）中学化学“物质的量”教学研究文献进行可视化计量分析，定量梳理与呈现域内研究热点与趋势关键词共现分析呈现了域内高频关键词和高中介中心性关键词；关键词聚类分析将域内研究热点分为学科知识、教学设计、教学实验、习题、初高中衔接五大类；关键词时间线分析梳理了域内研究在时间维度上的变化历程；关键词突现分析将域内研究划分为建构基本概念（）、突破认知难点（）和发展核心素养（）个阶段 结果可为科学开展“物质的量”教学研究与实践提供参考，进而有效促进中学生科学建构“物质的量”概念关键词：物质的量；教学研究；文献计量；中图分类号：文献标识码：问题的提出核心概念是构成学科知识体系的关键节点，居于学科中心位置，具有较强统摄力和广泛解释力 促进学生对核心概念的科学理解和建构，是基础教育研究和中小学课堂教学实践的重要任务“物质的量”是中学化学的核心概念，表示含有一定数目粒子的集合体，其重要程度在 个“化学学科关键词”中排名第位，它作为计量体系的关键节点，链接着宏观物质与微观粒子间的计量关系“物质的量”是中学化学的教学难点，其内涵高度抽象复杂，需要学生的计量思维由宏观向微观过度，对学生的认知发展水平要求较高“物质的量”是近年中学化学教学研究的热点概念，通过定性整理与分析近（）“物质的量”教学研究文献发现，研究者的关注点在于：“物质的量”教学策略研究：运用策略突破认知难点或基于对知识本质的理性分析提出系统性教学观念、策略与方案“物质的量”教学设计研究：基于前沿教育理念、模式或先进教育认知工具的教学设计“物质的量”习题研究：针对某一道习题进行深入研究或聚焦高考题的考点 以上定性分析结果与现有的“物质的量”教学研究综述结果具第期王立新等：近（）中学化学“物质的量”教学研究热点与趋势 基于 可视化分析 有高度一致性现有研究较多从理论和实践层面上对具体“物质的量”教学案例或环节进行探讨，较少对“物质的量”教学研究领域进行整体梳理与分析，少量的文献综述类研究也主要以定性方法对研究内容进行归类与分析，缺少更具客观性的定量计量分析 软件是一种文献计量分析工具，为实现某领域研究文献的定量与整体分析提供契机，并可将文献间的关系以知识图谱方式进行可视化呈现综上，选取化学概念“物质的量”为研究对象，利用 工具软件，对近（）中学化学“物质的量”教学研究文献进行可视化计量分析，并采用定性和定量相结合的方法，梳理与呈现域内研究热点与发展趋势 本研究可为科学开展“物质的量”教学研究与实践提供参考，进而有效促进中学阶段“物质的量”知识域的科学“教”与“学”研究方法数据来源将 作为数据来源，以“物质的量”为检索词进行“主题”检索，文献发表时间设定为 年月日至 年月 日，文献分类选择“中等教育”，最终筛选获得有效文献 篇 按年份对有效文献进行划分并绘制折线图，呈现研究者对中学化学“物质的量”教学研究的关注度变化趋势，如图所示图 年文献数量统计图 参数设定将 篇有效文献数据以 的格式导出，整理数据并导入到 ，根据研究需要进行参数设定 时间区间设置为 年，每一年设置为一个时间切片，节点类型选择共现网络分析中的“关键词”，网络节点关联强度的计算方法保持默认值，设置阈值 运行软件进行文献计量分析，可视化呈现中学化学“物质的量”教学研究热点与趋势研究内容“物质的量”关键词共现分析关键词是对研究内容的高度总结与凝练，也是论文重点内容的体现 共现分析方法的原理是通过同一组词同时成对出现在一篇文章中的频次，反映关键词之间的关联强度，直接呈现研究对象的分布情况 关键词的出现频次和中介中心性可以在一定程度上揭示该研究领域的热门方向，可用来分析某研究领域的发展动向和研究热点 图是近（）中学化学“物质的量”教学研究关键词共现分析图谱 辽宁师范大学学报（自然科学版）第 卷图“物质的量”关键词共现图谱 “”图中共有 个“物质的量”关键词节点和 条连线，连线密度为 节点面积代表关键词的出现频次，节点越大，关键词的出现频次越高，表示研究者对该关键词的关注程度越高个关键词间的连线代表着它们之间的联系，连线越粗说明联系越紧密、关联性越强某个关键词的连线越多，代表它的中心性和影响力越强，域内研究热度越高（）频次分析“物质的量”居于关键词共现图谱的中心位置并向外延伸，其节点面积最大“物质的量”的高频关键词主要包括个方面：“物质的量”核心衍生概念，如：摩尔、摩尔质量、摩尔体积等“物质的量”教学设计和教学策略相关关键词；“物质的量”实验和习题相关关键词研究者关注程度最高的关键词（前 位）依次为物质的量、摩尔质量、教学设计、摩尔体积、高中化学、摩尔、混合气体、微观粒子、教学策略、物理量 结合关键词频次分析和中学化学教学实践可知，“物质的量”作为将学生计量思维由宏观过渡到微观的核心概念，它的学习和应用贯穿于整个高中化学，涉及的关联关键词复杂多样并分布在高中化学的各个章节中（）中介中心性分析中介中心性代表着节点在关键词共现网络中的媒介能力，表示关键词在整个共现网络关系中担任媒介的能力强度，中介中心性越大，说明其占据节点的位置越多、控制的关键词之间的信息流越多，表示该节点在网络结构中居于重要地位“物质的量”共现网络中媒介能力最强的关键词（前 位）依次为物质的量、教学设计、类比、教学策略、高中化学、核心素养、概念转变、对策、摩尔质量、混合气体、微观粒子（）高频关键词与高中介中心性关键词对比分析高频关键词（前 位）与高中介中心性关键词（前 位）信息对比，如表所示第期王立新等：近（）中学化学“物质的量”教学研究热点与趋势 基于 可视化分析 表两类关键词对比表 排序高频关键词频次高中介中心性关键词中心性物质的量 物质的量 摩尔质量 教学设计 教学设计 类比 摩尔体积 教学策略 高中化学 高中化学 摩尔 概念转变 混合气体 对策 微观粒子 核心素养 教学策略 摩尔质量 物理量 混合气体 微观粒子 由表可见，高频关键词与高中介中心性关键词共有项重合，它们代表着中学化学“物质的量”教学研究热点：物质的量、教学设计、教学策略、高中化学、摩尔质量、混合气体、微观粒子在中学化学知识体系内，“物质的量”用来计量微观粒子，链接着宏观物质与微观粒子间的计量关系，并成为混合气体相关考题中的解题难点研究者为促进学生科学建构“物质的量”这一抽象概念及其核心衍生概念，开展了多视角、多维度的教学设计研究与教学策略研究除以上个重合关键词外，其余高频关键词更倾向于“物质的量”的学科知识（如：摩尔体积、摩尔、物理量），而其余高中介中心性关键词则更侧重于教育教学理念与方法，主要涵盖以下信息：研究者从实际生活出发举例，如：“一滴水”“一粒米”等，运用类比的方法提升教学效果 针对“物质的量”章节内容概念难，学生易产生相异构想，甚至是错误理解，研究者提出具体对策引导学生科学建构概念内涵或实现概念转变，如：概念图策略、抛锚式教学策略等 随着 年月教育部 关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见 提出核心素养体系及 年月 普通高中化学课程标准（年版）的颁布，研究者开展了大量核心素养背景下的“物质的量”教学研究关键词聚类分析为揭示中学化学“物质的量”教学研究各个热点之间的联系，在关键词共现分析的基础上进行关键词聚类分析，关键词聚类图谱如图所示由图可知，中学化学“物质的量”教学研究共有个聚类，分别是物质的量、摩尔体积、教学设计、摩尔、电子守恒、氢原子、溶液颜色、初高中衔接，软件自动将聚类成员中频次最高的关键词作为该聚类的名称 将关键词聚类图谱进一步分析得到关键词聚类统计表，如表所示表中，容量用来表示一个聚类中的成员数量，一般成员数量小于 的聚类，表示聚类效果比较差，通常不做分析“物质的量”关键词聚类中，个聚类容量均大于，聚类效果较好 聚类剪影度用来表示一个聚类内部成员之间的紧密程度，即内部成员的同质性 一般来说，剪影度大于就可以认为聚类成员之间的紧密程度良好，或者说聚类内部的成员比较类似 由表中的剪影度数据可知，“物质的量”关键词聚类情况良好 辽宁师范大学学报（自然科学版）第 卷图“物质的量”关键词聚类知识图谱 “”表“物质的量”关键词聚类统计表 “”聚类名称容量剪影度所属高频关键词物质的量 物质的量，教材，微粒数，摩尔体积，物理量摩尔体积 摩尔体积，物理量，混合气体，摩尔质量，物质的量浓度教学设计 教学设计，教学策略，高中化学，核心素养，教学建议摩尔 摩尔，化学教学，概念转变，概念教学，类比电子守恒 电子守恒，元素守恒，思维视角，反应热氢原子 氢原子，完全燃烧，分子式，结构简式，碳原子数溶液颜色 溶液颜色，标准溶液，硝酸铜，阴离子，原子守恒初高中衔接 初高中衔接，分析，对策，问题，概念通过对以上每个类别所含关键词的再次分析，将具有高相似度的关键词聚类进行整合，中学化学“物质的量”教学研究热点可分为大类：（）学科知识包括物质的量、摩尔体积、摩尔个聚类 为深入剖析“物质的量”学科知识，研究者侧重从知识“是什么”、老师“教什么”、学生“学什么”等问题进行切入，以学科知识为本位，将研究视角聚焦到教材中的基本概念，包括物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度及其相互关系等，并以第期王立新等：近（）中学化学“物质的量”教学研究热点与趋势 基于 可视化分析 此为延伸点展开研究 例如：洪天慧在研究中探讨了高中化学教材中“物质的量”内容的编写及教学中存在的相关问题（）教学设计即教学设计聚类 为引导学生科学建构“物质的量”相关概念，研究者针对“怎么教”这一问题进行深入探讨 随着教学理念、教学模式和教育认知工具的不断发展，“物质的量”课堂教学发生了重大变革 在大概念教学、教学和具身认知等前沿思想的引领下，研究者和一线教师更注重学科知识与学生认知发展规律的有机融合，引导学生的计量思维从宏观层面向微观层面过度，帮助学生科学建构“物质的量”相关概念的内涵，发展化学学科核心素养（）实验即溶液颜色聚类 化学是一门以实验为基础的科学，实验是化学科学探究的必要手段，其为学生提供的直观感性材料，可作为思维操作载体支持科学认知 根据课标的要求，学生在建构起“物质的量”概念及其核心衍生概念的基础上，需完成“配制一定物质的量浓度的溶液”等实验，实验中观察“溶液颜色”的变化，是学生直观感知溶液“物质的量浓度”变化的一种有效方式 研究者意识到实验在“物质的量”教学中发挥的独特作用，针对“物质的量”实验展开深入研究，以期促进学生的科学概念理解、科学思维发展和核心素养提升（）习题包括电子守恒和氢原子两个聚类“物质的量”在化学计量中占据十分重要的地位，贯穿着整个高中化学计量体系的始终“物质的量”相关的计算题，既是高考的核心考点，也是教学研究的热门方向 近年，随着高考政策的革新，高考对“物质的量”相关计算的考查也发生了重大变化，考查重心由原来的计量运算转变为概念的深度理解和素养的全面提升，这一转变历程也清晰地体现在了“物质的量”相关习题的教学研究中（）初高中衔接即初高中衔接聚类，这一聚类仅出现在 年及以前的“物质的量”教学研究中“实验”是化学学科发展的核心支撑，在 普通高中课程标准实验教科书（化学必修）中，“实验”作为初高中知识衔接内容，设置在第一章引领学生学习高中化学，它涉及了宏观现象和微观本质两个层面，为了使学生科学建立起这两个层面间的计量关系，教材在第一章第二节设置了“物质的量”另一方面，“物质的量”的内涵高度抽象复杂，需要学生的计量思维由宏观向微观过度，对学生的认知发展水平要求较高因此，这一聚类内容引起了众多研究者关注，探讨如此高度复杂抽象的概念是否有利于初高中知识衔接