于琪 李維

(天津師范大學(xué)教育學(xué)部 天津 300387)

物理知識的學(xué)習(xí)過程是一段認(rèn)知發(fā)展的過程，對現(xiàn)有知識的歷史考察，可以把發(fā)現(xiàn)的過程放在更真實的背景下，使學(xué)生懂得發(fā)現(xiàn)的本質(zhì)，并得到超出定律和公式的許多啟示[1]．物理學(xué)史包含了大量的科學(xué)思維形成和發(fā)展的案例，物理教師若能將其穿插在教學(xué)過程中，不僅會使課堂內(nèi)容更加生動，而且有利于發(fā)展學(xué)生的物理觀念和科學(xué)思維，提升科學(xué)素養(yǎng)[2]．

長期以來，我國眾多學(xué)者及一線教師曾對物理學(xué)史和物理教學(xué)的融合問題進行過探索，發(fā)表這方面的論文也很多．本文擬通過對物理學(xué)史與物理教學(xué)相關(guān)的文章進行定性和定量的分析，對二者融合問題的研究進行梳理和揭示，試圖從整體上把握二者之間的聯(lián)系，以期為強化物理學(xué)史在物理教學(xué)中的應(yīng)用提供參考．

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以主題或關(guān)鍵詞為“物理學(xué)史”并含“物理教學(xué)”為檢索條件，以中國知網(wǎng)的全部期刊為數(shù)據(jù)庫進行檢索．檢索時間為2001年6月8日至2019年6月20日的相關(guān)文獻共計1 006篇．經(jīng)人工篩選，去除來源為學(xué)術(shù)會議及報紙的論文后，確定972篇有效文獻．將文獻題目、發(fā)表年份、關(guān)鍵詞、作者、摘要等數(shù)據(jù)導(dǎo)出后分別保存為txt文本以及xls格式的表格，以供后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析．

1.2 研究方法

采用定性分析與定量分析相結(jié)合的研究方法，從論文的發(fā)表時間、作者、來源期刊分析，并使用由美國德雷塞爾大學(xué)華人學(xué)者陳超美博士開發(fā)的名為Cite Space的信息可視化軟件中的關(guān)鍵詞分析統(tǒng)計關(guān)鍵詞頻次、中介中心性以及突現(xiàn)值并進行共現(xiàn)聚類分析．

Cite Space是應(yīng)用Java語言開發(fā)的一款信息可視化軟件，它主要基于共引分析理論(co-ciation)和尋徑網(wǎng)絡(luò)算法(path Finder)等，對特定領(lǐng)域文獻(集合)進行計量，以探尋出學(xué)科領(lǐng)域演化的關(guān)鍵路徑及其知識拐點，并通過一系列可視化圖譜的繪制來形成對學(xué)科演化潛在動力機制的分析和學(xué)科發(fā)展前沿的探測[3]．利用Cite Space進行科學(xué)知識圖譜的繪制，能夠更直觀地展現(xiàn)所要研究的主題的信息全景，高效地找出前沿方向，大大提高研究效率．

2 研究結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文的年代分布

某領(lǐng)域文獻的時間分布和發(fā)表數(shù)量能在一定程度上反映該領(lǐng)域理論研究歷程、軌跡和實踐發(fā)展水平[4]．有學(xué)者曾對1998至2017年與物理學(xué)史相關(guān)的文獻進行統(tǒng)計分析得出結(jié)論：物理學(xué)史正成為一種珍貴的教學(xué)資源，開始受到越來越多教師的重視[5]．但僅用“物理學(xué)史”作為檢索信息，可能混入與教學(xué)應(yīng)用不直接相關(guān)的研究文獻，因此不宜將之作為上述結(jié)論的立論依據(jù)．若要進一步確認(rèn)上述結(jié)論正確與否，可將“物理學(xué)史”合并“物理教學(xué)”作為關(guān)鍵字搜索文獻并統(tǒng)計分析，從而得到如圖1所示的文獻發(fā)表數(shù)量及時間分布圖．

圖1 文獻發(fā)表數(shù)量及時間分布

在2001年與物理學(xué)史和物理教學(xué)相關(guān)的文獻僅有12篇．2002—2007年，相關(guān)文獻數(shù)量逐漸上升，但上升趨勢較緩慢，以每年約10篇的數(shù)目增長，2008—2015年，文獻數(shù)量存在小幅度的波動，在2010年達到峰值(75篇)．2016年開始，文獻發(fā)表數(shù)量開始逐年下降，至2019年年中，發(fā)文量卻只有12篇．可以看出2001年至今，對物理學(xué)史與物理教學(xué)融合問題研究的趨勢并不明顯，甚至近幾年頗有些后繼乏力的意味，遑論越來越重視．可見對物理教學(xué)聯(lián)系物理學(xué)史的問題雖然已經(jīng)得到部分學(xué)者和一線教師群體的關(guān)注,但尚未形成規(guī)模，影響范圍并不廣泛．

2.2 研究領(lǐng)域及文獻來源分布分析

2.2.1 研究領(lǐng)域分布分析

如圖2所示，按照研究領(lǐng)域分布，發(fā)文量前5名分別是，基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育388篇，基礎(chǔ)研究(社科)259篇，基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究(自科)142篇，職業(yè)指導(dǎo)(社科)82篇，工程技術(shù)(自科)79篇．其中基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育發(fā)文數(shù)量最多，占總數(shù)的39.9%，可見物理學(xué)史與物理教學(xué)融合的主陣地集中在基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育．

圖2 研究領(lǐng)域分布圖

比較前5個研究領(lǐng)域從2001年到2019年的發(fā)文趨勢(圖3)可以看出，在2010年以前，這5個研究領(lǐng)域雖然每年發(fā)文數(shù)量有差異，但均呈逐年小幅度上升的趨勢．但從2010年到2019年除基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育以外的4個研究領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量明顯下降，而基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育在2013年與2016年經(jīng)歷過兩次發(fā)文量突增的階段，所以即使近3年基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育發(fā)文量有所下降，還是能夠與其他4個研究領(lǐng)域比較出明顯的不同．可見，其他研究領(lǐng)域雖然對物理學(xué)史與物理教學(xué)融合問題有所涉獵，但顯然研究主體部分還是在基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育這一領(lǐng)域．2010年后不同領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量的下降趨勢也可以看出物理學(xué)史作為教育資源的關(guān)注度有所下降．

圖3 排名前五的研究領(lǐng)域發(fā)文量對比

2.2.2 文獻來源分布分析

文獻的來源渠道是文獻先進性判斷的一個重要依據(jù)．為了進一步了解物理學(xué)史與物理教學(xué)融合研究的來源分布，可借助圖4和圖5分析發(fā)文量≥10的期刊及機構(gòu)．

就期刊而言，2001年至今發(fā)文量最多的是《物理通報》，為40篇，占總發(fā)文量的4.1%．發(fā)文量排名第二的是《物理教學(xué)探討》，為29篇，占總發(fā)文量的2.98%．就機構(gòu)而言，發(fā)文量最多的是蘇州大學(xué)，為22篇，占總發(fā)文量的2.3%．

結(jié)合圖示，可得出結(jié)論：物理學(xué)史與物理教學(xué)融合研究的發(fā)文期刊及機構(gòu)分布比較廣泛，但排名靠前的期刊大多為與基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育相關(guān)的刊物，而排名靠前的機構(gòu)則大多數(shù)為師范院校．

圖4 高產(chǎn)期刊

圖5 高產(chǎn)機構(gòu)

2.3 被引頻次分析

文章被引頻次能在一定程度上反映出論文的參考價值，及該領(lǐng)域?qū)φ撐闹兴杏^點的認(rèn)可程度，從而反映出論文對這一領(lǐng)域的影響．表1列出了物理學(xué)史與物理教學(xué)相關(guān)的研究中被引頻次≥25次的論文．華東師范大學(xué)侯新杰所作《物理學(xué)史與物理教學(xué)結(jié)合的理論與實踐研究》為檢索內(nèi)容中被引頻次最高的論文，為83次．物理學(xué)史與物理教學(xué)融合這一問題在侯新杰的《物理學(xué)史與物理教學(xué)結(jié)合的理論與實踐研究》中有較為清晰明確的敘述，除侯新杰的論文外其余高被引文獻均無確切的表述，大多是結(jié)合大中學(xué)教材內(nèi)容分析物理學(xué)史的育人價值．

表1 被引頻次≥25次的文獻

續(xù)表1

2.4 發(fā)文作者分析

通過對作者群體進行研究，可以把握學(xué)科科研活動的深度和廣度，對于科研活動的管理、組織、協(xié)調(diào)和引導(dǎo)都有積極意義[6]．

2.4.1 高產(chǎn)量作者分析

與物理學(xué)史和物理教學(xué)相關(guān)的作者體量龐大且分布廣泛，表2列出了物理學(xué)史與物理教學(xué)合并檢索結(jié)果中的高產(chǎn)作者、作者機構(gòu)及其研究方向．其中浙江師范大學(xué)的陳世鷗、山東理工大學(xué)的陳欽生、首都師范大學(xué)的續(xù)佩君、北京教育學(xué)院的張芳和陜西師范大學(xué)的王較過發(fā)文量在眾多作者中排名最高，為4篇．高發(fā)文量作者的主要研究方向多為物理學(xué)和教育學(xué)，所以說，物理學(xué)史與物理教學(xué)融合問題也是既涉及物理學(xué)又涉及教育學(xué)的具有邊緣屬性的問題．

表2 高產(chǎn)量作者

2.4.2 作者間合作分析

通過對發(fā)文作者間合作分析可以從整體上掌握相關(guān)學(xué)者對該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，了解是否構(gòu)成科研共同體以及該領(lǐng)域的研究規(guī)模．為了分析發(fā)文作者之間的合作情況，筆者將972篇文獻數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cite Space，將Cite Space中的Node Type選擇為“Author”．運行Cite Space后得到如圖6所示的作者合作網(wǎng)絡(luò)知識圖譜．圖中名字之間的連線表示二者間存在合作關(guān)系．字體較大則表示發(fā)文量多；字體較小則表示發(fā)文量相對較少．從圖中不難看出，雖然在物理學(xué)史與物理教學(xué)融合研究上少數(shù)學(xué)者之間有合作的關(guān)系，但大部分學(xué)者都是各自為戰(zhàn)，缺少團隊合作．可見物理學(xué)史與物理教學(xué)融合的研究共同體尚未建立，研究力量并不強大．從而也體現(xiàn)出物理學(xué)史與物理教學(xué)融合問題研究具有邊緣性和交叉學(xué)科性質(zhì)．

圖6 物理學(xué)史與物理教學(xué)研究作者合作分析圖譜

2.5 高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計和共現(xiàn)聚類分析

2.5.1高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計與分析

高頻關(guān)鍵詞的分析能直觀體現(xiàn)出學(xué)術(shù)研究的熱點問題．運行Cite Space進行高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計，并繪制出關(guān)鍵詞分析圖譜如圖7所示．圖中關(guān)鍵詞字體越大表示其出現(xiàn)的頻率越高，節(jié)點之間的連線表示關(guān)鍵詞的共現(xiàn)關(guān)系．表3列出了頻率較高的20個關(guān)鍵詞及其對應(yīng)的年份、出現(xiàn)次數(shù)和中介中心性．由于在檢索文獻時是以“物理學(xué)史”和“物理教學(xué)”作為檢索條件的，所以“物理學(xué)史”和“物理教學(xué)”詞頻遠高于其他關(guān)鍵詞的頻率，分別為451次和412次．然而在進行關(guān)鍵詞分析時，這兩個詞并不是我們分析的焦點，故剔除掉這兩個關(guān)鍵詞后排名前三位的關(guān)鍵詞分別是大學(xué)物理、高中物理和科學(xué)素養(yǎng)．

圖7 物理學(xué)史和物理教學(xué)融合研究關(guān)鍵詞分析圖譜

表3 高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計表

續(xù)表3

2.5.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖分析

利用Cite Space繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)視圖(Timezone View)如圖8所示，能夠在時間維度上掌握物理學(xué)史與物理教學(xué)融合問題研究的演進過程，同時解析關(guān)鍵詞在不同時區(qū)的分布特征，從整體上歸納出二者融合研究熱點隨時間的動態(tài)變化情況．

圖8 物理學(xué)史與物理教學(xué)融合研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖

在Cite Space的關(guān)鍵詞分析圖譜界面上選擇Timezone View繪制出關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)視圖．從圖8中可以看出，物理學(xué)史和物理教學(xué)的關(guān)鍵詞分布隨時間發(fā)生變化．2001年到2006年期間有關(guān)物理學(xué)史與物理教學(xué)研究重點在大學(xué)物理上，對中學(xué)階段的物理教學(xué)和學(xué)習(xí)涉及的并不多，高中物理在2007年才成為研究重點關(guān)注的對象．2012年之后研究重心開始偏重人文素養(yǎng)和實踐研究等方面．2014年之后則聚焦于核心素養(yǎng)、物理學(xué)科素養(yǎng)、情景教學(xué)等方面．基于此，可以將關(guān)于物理學(xué)史與物理教學(xué)的研究分為早期(2001-2006)、中期(2007-2013)和近期(2014至今)3個階段．

早期階段物理學(xué)史與物理教學(xué)融合的研究主體在大學(xué)物理領(lǐng)域．進入中期之后，物理學(xué)史與物理教學(xué)的融合研究側(cè)重點向高中物理和初中物理偏移．近期，物理學(xué)史和物理教學(xué)與核心素養(yǎng)聯(lián)系比較緊密．將物理學(xué)史融入物理教學(xué)過程中，可以讓學(xué)生了解物理規(guī)律的背景知識，知道物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，體會科學(xué)家的思維過程和思維方式，感受物理學(xué)中的人文精神[7]．在落實核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上將物理學(xué)史與物理教學(xué)相互融合屬于研究的前沿內(nèi)容．

此外，為了佐證關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖的分析結(jié)果，也為了進一步揭示物理學(xué)史與物理教學(xué)研究的演變特征，可在軟件Cite Space中選擇突發(fā)性節(jié)點(Brustness)得出物理學(xué)史與物理教學(xué)研究突發(fā)性關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)圖譜，如圖9所示．

圖9 物理學(xué)史與物理教學(xué)融合研究突發(fā)性關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)圖譜

由圖9可知，不同關(guān)鍵詞的突增點覆蓋時區(qū)是有區(qū)別的．“素質(zhì)教育”“創(chuàng)造性思維”“物理概念”“科學(xué)素質(zhì)”“物理”“高中物理”“中學(xué)物理”突變時間均持續(xù)了至少5年，足以說明這幾類研究方向在物理學(xué)史和物理教學(xué)的范疇中受到學(xué)者的長期關(guān)注．2014年-2019年，“教學(xué)策略”“核心素養(yǎng)”等新型關(guān)鍵詞出現(xiàn)，成為研究物理學(xué)史與物理教學(xué)融合的熱點前沿問題，這在一定程度上能夠幫助我們有依據(jù)地做出研究熱點預(yù)測．

3 研究結(jié)論

通過梳理中國知網(wǎng)中收錄的972篇與物理學(xué)史和物理教學(xué)有關(guān)的文獻，利用統(tǒng)計軟件和可視化分析，將我國關(guān)于物理學(xué)史與物理教學(xué)融合研究的發(fā)展歷程直觀展現(xiàn)出來并進行總結(jié)歸納后，可以得到以下結(jié)論：

第一，物理學(xué)史和物理教學(xué)融合雖然受到關(guān)注，但研究并不深入．雖然在物理教學(xué)中結(jié)合物理學(xué)史是很多學(xué)者都關(guān)注過的領(lǐng)域，然而從整體上看，這一研究始終處于比較邊緣的位置，研究熱度不高，近幾年學(xué)者的研究熱情甚至在逐年遞減．這對物理教學(xué)的發(fā)展是無益的．

第二，研究對象、研究者相對分散，尚未形成研究體系．通過對發(fā)文作者、機構(gòu)及關(guān)鍵詞的分析，我們可以看到，在物理學(xué)史與物理教學(xué)融合的研究上，研究者之間尚未形成“研究共同體”，大部分研究者仍是各自為政，并未呈現(xiàn)合作研究的態(tài)勢．

第三，物理學(xué)史和物理教學(xué)融合問題的研究具有邊緣性．對物理學(xué)史與物理教學(xué)融合問題研究較多的學(xué)者多數(shù)是既關(guān)注物理學(xué)又關(guān)注教育學(xué)的，且作者間合作較少，說明物理學(xué)史和物理教學(xué)融合問題是邊緣性的交叉問題．