基于CiteSpace的生...学深度学习研究的可视化分析_刘杨.pdf
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1、基于 CiteSpace 的生物学深度学习研究的可视化分析刘杨1肖翔鹏2苗琳琳3(1 陕西师范大学生命科学学院西安710119;2 长沙麓山国际实验学校长沙410006;3 山东省青岛第六十八中学青岛266071)摘要本文以中国知网(CNKI)数据库收录的 94 篇与中学生物学深度学习相关的学术论文为数据来源,以 CiteSpace 可视化分析软件为研究工具,梳理生物学深度学习领域的时空分布、热点共现与研究脉络。结果显示,近年来该领域发文量逐年增长;研究热点关注于学科核心素养的培养、促进深度学习、深度教学;研究前沿集中于设计策略、实验教学、核心素养。关键词中学生物学深度学习研究热点文献计量20
2、18 年 10 月,教育部等六部门发布的关于实施基础学科拔尖学生培养计划 2 0 的意见 中明确提出“促进学生自主深度学习、建构知识体系、形成多维能力”,足见深度学习作为一种创新学习方式的重要性。深度学习(Deep Learning)的概念是针对浅层学习提出的,是指学习者在理解新的知识的基础上,对复杂概念进行建构,并形成相关的解决实际问题的能力1。深度学习强调深层次的认知过程,追求学习的持续性,以促进学习者的全面发展。中学生物学概念丰富,经常因为应试而导致学生学习仅仅停留在浅层,缺少思维方式的形成与强化。经过查阅文献发现,深度学习正成为教育研究的热点。基于此,笔者基于文献计量学方法对中学生物学
3、深度学习的研究脉络进行可视化分析,以期为中学生物学教师研究与实践深度学习提供借鉴。1研究方法1 1数据来源笔者在中国知网(CNKI)数据库利用高级检索功能,以“生物学深度学习”为主题检索期刊,时间截至 2022 年 6 月,选择“中等教育”学科,经过筛选并排除无关文献,共检索获取相关文献 94 篇。1 2分析方法本研究主要使用文献可视化分析软件 CiteSpace 进行数据分析。CiteSpace 软件具有对文献数据进行图谱化分析的功能。本研究主要使用了该软件关键词共现、关键词突现及关键词聚类等功能。2研究结果及分析2 1年发文量分析文献的时间分布可以展现研究的发展趋势,并预测未来的发展导向。
4、笔者经过对各文献发文年份进行统计,绘制出中学生物学深度学习文献年度分布图(图 1)。由于 2022 年发文量暂不确定,故不做分析。可以看出,发文始见于 2010 年,此后经历了几年研究空白期,但 2017 年后发文量呈现逐年增长的趋势,并在 2020 年至今呈现快速增长。查阅相关文献发现,教育部颁布的 普通高中生物学课程标准(2017 年版)提出了生物学学科核心素养。学生深度学习能力的发展与其学科素养的培育密切相关2,这促进了教师更多地关注深度学习理论。2 2高产机构分析通过对高产机构的分析,可以了图 1中学生物学深度学习研究发文量年度分布解中学生物学深度学习研究领域学术资源分布情况。据统计,
5、共有86 个机构研究并发文。发文量在2 篇及以上的机构共有 11 个。在这 11 个机构中,高校及中学均有发文,高校均为师范院校,另外部分中学研究产出丰富。其中,发文量最多的为东北师范大学教育学部,为 4篇。从初次发文年份来看,发文量较多的机构初次发文年份均在5 年以内,再次表明深度学习近年来正逐步成为研究热点。从发文地区来看,江苏省的中学最为突出。2 3文献互引网络分析通过文献互引网络的可视化分析,可以较直观地展现文献研究主题的关系网络。以 CNKI 中文献互引网络分析功能进行可视化分析,生成文献互引网络图谱(图 2)。图 2 中每一个点代表一篇文献,点越大代表被引次数越多,点与点之间的连线
6、代表文献之间存在引用。图 2检索文献互引网络分析对被引频次前 5 的文献进行标注并统计(表 1),5篇文献被引量均达到了 15 次以上。其中,“深度学习理念下的有效教学设计例谈”被引量最高,检索发现,19生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期该文献发文时间较早(2010 年),引用该文献多为深度学习相关研究的硕士学位论文(52 篇)。此外,其余 4篇被引量较高的文献,发文年份均在 5 年内,且均在网络中处于较中心地位。其中,“促进深度学习的中学生物学教学策略”3 位于互引网络的核心,对于相关研究具有深远的影响。表 1检索文献中被引量前 5 文献一览表第一作者文献名称发文年份被引量点
7、1龚雷雨深度学习理念下的有效教学设计例谈201062点 2吴举宏促进深度学习的中学生物学教学策略201755点 3孟凡龙生命观念视域下的生物学大概念深度学习实践201919点 4朱晓燕深度学习理论在发展学生生物学学科核心素养中的实践201917点 5安云彦生物学核心素养视角下深度学习的构建2020152 4文献关键词分析关键词是反映文献核心研究内容的扼要阐述,CiteSapce 关键词共现功能可展现该领域研究热点及其相互联系。经过关键词共现分析,保留出现频次在 2 次及以上的关键词,得到关键词共现图谱(图 3)。图 3 中每个节点均代表一个关键词,节点及字体越大表示关键词出现频次越多;节点间连
8、线表示关键词存在共现,连线越粗表示关键词间共现频率越高。对关键词相关数据进行整理,得到关键词一览表(表2)。其中,中心性表示某关键词与其他关键词的联系及其重要性。图 3中学生物学深度学习关键词共现图谱表 2中学生物学深度学习出现频次2 关键词一览表关键词频次中心性出现年份关键词频次中心性出现年份深度学习761 262010单元教学30 022020高中生物学270 632017概念教学30 032020核心素养200 372018模型建构30 012019实验教学100 32018教学策略30 012017初中生物学90 172019设计策略202010教学设计70 162019科学思维20
9、022019复习教学60 162019光合作用202020生物学50 082018论证式教学20 022020科学史教学40 082017表观遗传20 022021生命观念40 042019单元设计20 052021生物学教学40 012017探究实验20 012020高阶思维40 032019跨学科20 012020深度教学40 09201529生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期可见,除去作为文献检索词的“深度学习”外,出现频次最高的关键词为“高中生物学”。“初中生物学”出现频次仅为“高中生物学”三分之一,联系到高中新课标已颁布 4 年有余,为研究提供了丰富的指引;“核心素养”
10、的高频出现表明教师在如何利用深度学习培养学科核心素养有着许多研究;“实验教学”“复习教学”“科学史教学”“单元教学”及“概念教学”等关键词表明许多研究将深度学习与具体的教学内容、方法相结合,产出了众多成果。笔者对各个关键词出现的文献进行研读,总结了以下三个中学生物学深度学习研究的要点。其一,关注生物学学科核心素养的达成。新课标中概括的学科核心素养是学科育人价值的核心体现,培养学科核心素养是落实立德树人过程中不可或缺的一环。以此为指导,许多研究者开始着手将深度学习与培养学科核心素养相结合,“核心素养”出现频次仅次于“深度学习”与“高中生物学”。对于学科核心素养四个具体方面的培养也有不少更具体的研
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