2000-2021年间国内外数学问题提出的比较研究——基于CiteSpace软件的可视化分析.pdf
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1、第2 5卷第2期2 0 2 3年6月暋暋暋暋暋辽宁师专学报(自然科学版)J o u r n a l o fL i a o n i n gN o r m a lC o l l e g e s(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n)暋暋暋暋V o l 灡 2 5 N o 灡 2J u n棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁棁灡2023收稿日期:2 0 2 21 21 8作者简介:贾旋(1 9 9 6-),女,贵州遵义市人,硕士研究生在读,主要从事数学教育方面研究.基金项目:2 0 2 3年度凯里学院联
2、合培养研究生专项课题(LHY J S 2 3 0 6)暰 学术研究暱2 0 0 0 2 0 2 1年间国内外数学问题提出的比较研究 基于C i t e S p a c e软件的可视化分析贾暋旋1,2,袁暋涛1,2,吴凤桥1,2(1.凯里学院 理学院,贵州 凯里5 5 6 0 1 1;2.贵州师范大学 数学科学学院,贵州 贵安新区5 5 0 0 2 5)暋暋摘暋要:针对数学问题提出运用科学计量工具系统分析不足的问题,基于C i t e S p a c e可视化软件对2 0 0 02 0 2 1年间的相关研究成果进行关键词共现、关键词聚类及作者共被引知识图谱分析,得到以下研究结论:第一,国内的问题
3、提出研究保持平稳,而国外呈现上升趋势;第二,国内外对于数学问题提出的研究领域既有重叠之处,也存在一定区别;第三,国内外关于问题提出的研究团队主要集中于吕传汉和C a i J i n f a为主的两个研究团队之中.针对上述研究结论,提出今后国内的研究应该实现以下两点转变:一是在方法上从简单模仿转向西体中用;二是在研究视角上从单一层次转向多元层次.关键词:问题提出;C i t e S p a c e;比较研究;研究热点中图分类号:G 6 2 3 灡 5暋暋暋暋文献标识码:A暋暋暋暋文章编号:1 0 0 8-5 6 8 8(2 0 2 3)0 2-0 0 1 3-0 90暋引言2 0世纪8 0年代以
4、来,以美国为代表的西方国家掀起了一场以“问题解决暠为核心的数学改革运动,至此,“问题提出暠随之成为数学教育研究所关注的热门话题1.B r o w n等2主张数学问题提出应是数学课程的重要组成部分,可视为数学教学活动的中心;E d w a r d等3认为问题提出不仅可以提高学生解决问题的能力,观察学生对数学的理解程度,还可以培养学生良好的学习习惯,是数学教学中的重要组织形式.此外,国内外数学课程标准都对问题提出给予了极大的关注,如:国内 义务教育数学课程标准(2 0 1 1年版)普通高中数学课程标准(2 0 1 7年版)及 义务教育数学课程标准(2 0 2 2年版)都在总目标和学段目标中对问题提
5、出做出了明确的要求;美国 学校数学课程与评价标准(1 9 8 9)数学教学的职业标准(1 9 9 1)学校数学教育的原则与标准(2 0 0 0)也都对问题提出陈列了详尽的教学目标4,并随着时间的推移,关于问题提出的相关表述愈加具体.可见,不管是作为解决数学问题的一种手段,还是作为一种独立的教学活动,数学问题提出都是在数学教育研究和数学课堂之中极力倡导和备受关注的.2 0 0 0 2 0 2 1年间,国内外关于问题提出的研究成果已经遍布数学教育研究领域的各个角落,并且已有学者对相关的研究成果进行梳理,如:学者李兆祥5通过对国内外关于数学问题提出的实证研究进行分析,认为研究主要集中在问题提出与数学
6、理解、问题提出与问题解决、问题提出的认知策略、问题提出的教学实验几个方面;尚亚明等6通过文献计量法对发表在国内核心期刊上的文章进行定量与定性分析,总结出了当前数学问题提出的主要研究内容集中于6个研究领域.此类相关研究都对问题提出的发展做出了很大贡献,但也存在着一定的局限:首先,从内容1 4暋暋暋辽宁师专学报(自然科学版)2 0 2 3年第2期上看,现有研究更多的是对国内外研究成果的归纳总结,以定性研究为主;其次,就研究方法而言,更多的是以主观内容解读为主,运用科学计量工具进行客观系统分析不多.而基于知识图谱的可视化研究可以更为客观地反映某一领域的研究热点及趋势7.鉴于此,本文以学界普遍认可的科
7、学计量软件C i t e S p a c e作为研究工具,从比较的视角对国内外关于数学问题提出的文献进行系统的研究和分析,以期为数学问题提出的研究提供一定的参考.1暋研究方法与数据来源1 灡 1暋研究方法本研究借助于美国德雷克塞尔大学陈超美博士开发的C i t e S p a c e可视化分析软件8,利用该软件的关键词共现和关键词聚类功能得到国内外问题提出的研究热点,通过作者共被引知识图谱了解2 0 0 02 0 2 1年间国内外的数学问题提出的相关研究基础,经过进一步对比研究,发现国内外数学问题提出的研究差异.1 灡 2暋数据来源任何知识图谱绘制的科学性都根源于数据基础,即如何精准全面地检索
8、到所要研究主题的全部文献是关键问题.因此,为保证本研究的科学性和数据的可信度,研究的数据均来源于中美两国的权威数据库,其中,国内文献来源选自中国知网(C NK I)的核心期刊,国外文献来自W e bo fS c i e n c e核心合集数据库.为了能够更加完整地筛选出关于问题提出研究的核心文献并进行国内外的研究现状比对,在中国知网数据库中,以“数学问题提出暠为主题词,匹配为“精确匹配暠,期刊来源为“核心期刊暠,检索出2 0 0 02 0 2 1年间收录的所有文献,再通过手动筛选,剔除一些其他学科领域的文献,共获得9 7篇文献;在W e bo fS c i e n c e核心合集数据库中,以主
9、题词为“M a t h e m a t i c a lP r o b 灢l e mP o s i n g暠、文献类型为“A r t i c l e暠、时间跨度为“2 0 0 02 0 2 1年暠进行检索,通过手动筛选后剔除无关文献,共得到1 3 3篇文献.以上筛选出的文献均不包括书评、报纸或者会议等.2暋结果与分析对于国内外关于数学问题提出的研究现状分析拟从3个方面进行:首先,利用C N K I和W e bo fS c i e n c e自带的数据统计功能,对2 0 0 0 2 0 2 1年以来的发文量进行统计;其次,通过C i t e S p a c e软件的关键词共现功能对关键词频次及可视
10、化图谱进行分析,了解当前问题提出的研究热点;最后,通过共被引作者图谱对比进行分析,结合文献的二次检索了解国内外研究基础.2 灡 1暋发文量及时间分布差异在利用C i t e S p a c e软件进行可视化分析之前,先对国内外关于数学问题提出研究的发文量进行统计.与某一主题相关的文献数量可以反映学术界对该领域的关注度,文献数量越多,表明研究越活跃.国内外数学问题提出研究的发文量及时间分布如图1所示.由图1可知,在2 0 0 02 0 2 1年间,国外关于数学问题提出的研究整体呈现上升趋 势,发 展 速 度 较 快,并 且 从2 0 1 82 0 2 1年间的发文量可以看出,问题提出是数学教育研
11、究领域的热门主题.较之于国外,国内贾暋旋,等2 0 0 02 0 2 1年间国内外数学问题提出的比较研究 基于C i t e S p a c e软件的可视化分析1 5暋暋暋的研究在2 0 0 12 0 1 4年间呈现快速上升趋势,这得益于 义务教育数学课程标准(2 0 0 1版)在总目标中开始关注问题提出并提出简单要求9,以吕传汉和汪秉彝教授1 09 灢 1 4为代表的研究团队主要开展数学情境与提出问题的教学实验研究;在2 0 0 42 0 1 8年间,问题提出的研究基本处于平稳态势;在2 0 1 9年短暂出现峰值,而这段时间的研究成果更多集中于以C a i J i n f a1 1为主的研究
12、团队之中,主要表现在问题提出与课堂教学的深度结合.2 灡 2暋国内外研究热点差异2 灡 2 灡 1暋国内研究热点将国内9 7篇关于数学问题提出的文献以纯文本的格式导入到C i t e S p a c e软件中,把N o d eT y p e s设置为K e y w o r d,选取阈值T h r e s h o l d=5,得到国内关于数学问题提出的关键词共现图谱,包括1 8 0个关键词节点和4 0 5条连线,如图2所示.其中,年轮的厚度和颜色分别表示关键词所出现的数量和时间;节点之间的连线表示关键词的共现,连线越粗,关键词共同出现的频次越高;节点的大小表示关键词所出现的频次,节点越大,则表示
13、该关键词在文献中出现的频次越高,反之亦然.暋暋在某一研究领域中,被研究者广泛关注的问题通常就是该领域的研究热点,而关键词是对研究内容的高度概括,起着统领全篇的作用,因此,通过分析出现频次高的关键词,可以了解该领域的研究热点.另外,关键词的中介中心性越高,表明该关键词与其他关键词共同出现的频次也越高,同样可用于分析某一研究领域的研究热点.因此,将中心性排在前2 0的关键词进行列举,如表表1暋国内数学问题提出中心性排前2 0的关键词关键词频次中心性提出问题2 30 灡 9 5问题提出3 20 灡 6 0问题解决1 20 灡 3 2数学情境1 00 灡 1 9不等式20 灡 1 9小学生50 灡 1
14、 3数学教育30 灡 1 2数学应用20 灡 1 2教学模式20 灡 1 1复习课20 灡 0 9关键词频次中心性数学问题50 灡 0 8数学通报20 灡 0 7数学教学50 灡 0 6问题意识40 灡 0 6显著差异20 灡 0 6教学实践20 灡 0 4美国20 灡 0 3数学教师30 灡 0 2单元教学20 灡 0 2述评20 灡 0 21所示.相比于关键词频次分析,中介中心性的分析稍有不同,频次较低的关键词并不一定排在后面,如“教学模式暠“数学教育暠等,这是因为有些关键词虽然频次低,但却是那些看似毫无关联的关键词之间联系的桥梁,具有重要的价值.结合图2和表1可以得出,国内文献中出现频次
15、最高的关键词为“提出问题暠“问题提出暠,其中介中心性也最高.另外,“问题解决暠“数学情境暠“数学教育暠等关键词都是国内问题提出研究领域的重点.进一步将研究热点中的高频关键词进行聚类、整合,得到文献中的研究热点聚类知识图谱1 6暋暋暋辽宁师专学报(自然科学版)2 0 2 3年第2期(图3,1 6页).由图3可以看到,聚类的S值为S=0 灡 9 5 70 灡 7,说明聚类结果是可信的.由此可以得出:(1)国内的研究更多集中在问题提出与课堂教学的相互融合之中,包括数学情境与问题提出教学模式的构建、问题提出与小学数学教学的结合以及将问题提出与学生创新意识结合起来等.从聚类图谱可以看出,“数学情境暠处于
16、中心位置,“提出问题能力暠“教材暠与“问题解决暠等主题词紧靠其左右,结合已有研究可知,正是由于情境问题教学实验的成功开展,国内对数学问题提出有了更深的关注,随后数学问题提出能力评价框架的制定1 2 灢 1 3、调查学生问题提出能力的实验1 4及从问题提出视角研究数学教材1 5等研究逐步展开.(2)从节点的年轮颜色深浅还可以看出,“数学情境与问题提出暠的研究大多是之前的研究成果,而“问题提出与问题解决暠“问题提出与数学教育暠及“问题提出与小学课堂暠的结合是当前数学问题提出领域的研究热点.如通过设置相同的数学情境设置,从问题提出的各个方面对学生在情境之中的表现进行分析,以探究问题提出与问题解决的表
17、现的内在联系,从而达到探究学生思维过程的目的1 6.并且,此研究热点也可通过最新发文得以验证,如对小学数学教师课堂教学行为的研究1 7和问题提出融入中小学教科书的研究1 8等都是最新发表在核心期刊上的文章.2 灡 2 灡 2暋国外研究热点采用同样的方式对国外1 3 3篇文献进行分析,得到关键词共现知识图谱(图4,1 7页)、关键词聚类图谱(图5,1 7页),共包括2 3 6个关键词节点和7 5 2条连线,并将中介中心性排在前2 0的关键词进行列举,如表2(见1 7页)所示.结合图4和表2可以看出:“P r o b l e mP o s i n g(问题提出)暠出现频次最高,且中介中心性也最高;
18、其次,“P r o b l e m S o l v i n g(问题解决)暠“T e a c h e r(教师)暠“M a t h e m a t i c a lP r o b l e mP o s i n g(数学问题提出)暠等关键词频次都达到1 0次以上,并且中介中心性也相对较高.结合关键词聚类图谱可以看出:(1)国外关于数学问题提出的研究也特别关注问题提出和课堂教学的结合,不仅要求学生能够提出好的问题,而且要求教师能够引导或者教会学生提出问题.对教学的关注不仅仅局限在课堂教学,数学问题本身、职前教师、教学或学习策略、问题类型也都有涉及,如C a i J i n f a等1 9通过问题提出
19、任务和问题解决任务诊断和评估职前教师对分数除法的数学理解.他们的研究结果表明:尽管9 9%的职前教师能够正确执行分数除法,但是很少通过涉及图形表征的问题解决任务或问题提出任务来表现出对分数除法的概念理解,而通过概念提示似乎又能够大大增加了他们对分数除法的概念理解.(2)从关键词共现知识图谱的年轮颜色深浅可以看出,问题提出与问题解决、问题提出与创造力、问题提出能力、问题提出与课堂的结合都是当前国外的研究热点.例如,以研究热点之一的问题提出与创造力的研究主题为例,贾暋旋,等2 0 0 02 0 2 1年间国内外数学问题提出的比较研究 基于C i t e S p a c e软件的可视化分析1 7暋暋
20、暋HE N D R A J AYA H等2 0在最新的研究成果中,通过收集学生创造性思维能力数据进行数学分析的定量研究方法,对问题提出与学生创造性学习过程的关系进行研究,结果表明,问题提出对学生的创造性数学学习过程存在影响.表2暋国外数学问题提出研究中心性排前2 0的关键词关键词频次中心性P r o b l e mP o s i n g6 20 灡 8 5T e a c h e r1 90 灡 2 4M a t h e m a t i c a lP r o b l e mP o s i n g1 10 灡 1 8P r o b l e mS o l v i n g2 30 灡 1 3K n o
21、 w l e d g e90 灡 1 2I m p a c t30 灡 0 9D i v i s i o n20 灡 0 7C o n s i d e r a t i o n so fA p t n e s s20 灡 0 7F r a m e w o r k80 灡 0 6C r e a t i v i t y50 灡 0 5关键词频次中心性F r a c t i o n60 灡 0 4E d u c a t i o n60 灡 0 4E d u c a t i o n60 灡 0 4M a t h e m a t i c a lC r e a t i v i t y70 灡 0 3P r
22、e 灢 s e r v i c eT e a c h e r30 灡 0 3S t u d e n t1 00 灡 0 2A b i l i t y60 灡 0 2B e l i e60 灡 0 2P e r f o r m a n c e50 灡 0 2E l e m e n t a r yS c h o o l30 灡 0 22 灡 3暋重要作者分析共被引作者分析是C i t e S p a c e可视化分析的另一种功能,通过对文献进行共被引作者分析,有助于发现在数学问题提出研究领域的权威学者和经典文献,然后对这些学者进行二次文献检1 8暋暋暋辽宁师专学报(自然科学版)2 0 2 3年第2
23、期索,就能更好地了解数学问题提出研究领域的知识基础.2 灡 3 灡 1暋C NK I中关于问题提出研究成果中的重要作者分析C NK I中对于问题提出的研究成果基本反映了 国内关于问 题提出的基 本研究情况.在C i t e S p a c e初始界面中,将节点类型(N o d eT y p e s)的设置改为被引作者(C i t eA u t h o r),其余保持默认值,得到共被引作者可视化图谱,共有1 3 2个节点和1 4 3条连线,如图6所示.由图6可知,C NK I中数学问题提出的研究成果主要集中于2个团队.第一个是以吕传汉为代表的数学问题情境教学研究,主要的研究成果集中在2 0 0
24、32 0 0 8年间.期间发表的 论中小学“数学情境与提出问题暠的数学学习1 02 1 灢 2 2 再论中小学“数学情境与提出问题暠的数学学习2 1 数学情境的创设与数学问题的提出2 2以及 论中小学“数学情境与提出问题暠的教学2 3等文章奠定了国内情境问题教学的理论和实践基础.第二个是以C a i J i n f a为代表的研究团队,其发表的 用问题提出与问题解决测试小学生对平均数的理解 数学问题提出与课程演变:两个版本小学数学教材的比较2 4以及 小学数学教师“问题提出暠课堂教学行为研究2 5等文章都从问题提出的视角对学生的数学理解、教材的演变过程和教师的教学行为进行研究,为问题提出更好地
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