王新新 黃海陽(yáng)

（1.江蘇省南通田家炳中學(xué) 江蘇 南通 226001；2.北京師范大學(xué)人工智能學(xué)院 北京 100875）

化學(xué)是一門古老的實(shí)踐科學(xué)，也是人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的重要工具。此外，作為高考考試科目，化學(xué)的重要性毋庸置疑?；ヂ?lián)網(wǎng)在20世紀(jì)中后期誕生，自2007年美國(guó)可汗學(xué)院成立以來，已經(jīng)悄然改變了傳統(tǒng)教學(xué)。2012 年，線上教學(xué)開始進(jìn)入教育元年。2017 年，我國(guó)國(guó)務(wù)院印發(fā)了《國(guó)家教育事業(yè)“十三五”規(guī)劃》，提出了大力推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的業(yè)態(tài)發(fā)展。次年，教育部推出了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，強(qiáng)調(diào)深化信息技術(shù)與課堂教學(xué)的融合。后來，疫情的出現(xiàn)迫使線上教學(xué)被緊急實(shí)踐。因此，對(duì)于中學(xué)化學(xué)的線上教學(xué)的研究變得尤為重要。

近年來，許多學(xué)者對(duì)中學(xué)化學(xué)線上教學(xué)進(jìn)行了大量實(shí)踐研究。為了順應(yīng)實(shí)證研究的趨勢(shì)，拓寬國(guó)際視野，吸取國(guó)外優(yōu)秀的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，本文采用共詞分析方法，對(duì)國(guó)內(nèi)外2012 年至2022 年間的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了定性和定量研究。通過整理國(guó)內(nèi)外線上化學(xué)教學(xué)的發(fā)展軌跡、研究熱點(diǎn)和走向，理性分析了我國(guó)中學(xué)化學(xué)線上教學(xué)的成果及不足，為完善國(guó)內(nèi)相關(guān)研究提供數(shù)據(jù)參考。

一、前期準(zhǔn)備

數(shù)據(jù)來源:中文文獻(xiàn)（包括學(xué)位論文）選自中國(guó)知網(wǎng)（CNKI），英文文獻(xiàn)來自Web of Science（WOS）的核心合集。CNKI以“化學(xué)”并含“線上”并含“中等教育”或“中學(xué)”或“高中”或“初中”為主題詞進(jìn)行搜索，并勾選了同義詞擴(kuò)展選項(xiàng)。WOS 主題詞設(shè)定“chemistry”并含“online education”并含“high school”或“secondary education”或“middle school”或“junior school”。檢索時(shí)間為2012年至2022 年，通讀文獻(xiàn)后，人工篩選獲得中文文獻(xiàn)251篇，英文文獻(xiàn)105篇。

共詞分析法是分析一組詞在同篇文獻(xiàn)中兩兩出現(xiàn)的次數(shù)，通常選用主題詞或關(guān)鍵詞，通過詞的頻次高低來揭示背后學(xué)科或主題間的親疏關(guān)系，進(jìn)而挖掘該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)、前沿及趨勢(shì)。［1］本文通過Cite Space 軟件統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)外近十年的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析、聚類分析和年度分析，將分析結(jié)果可視化。［2］

二、數(shù)據(jù)處理

1.關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是一篇文章的核心概括和高度凝練，對(duì)多篇文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可初步揭示該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文對(duì)251篇中文文獻(xiàn)和105篇英文文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析，見圖1。

圖1 2012-2022年線上化學(xué)教學(xué)研究的共現(xiàn)圖譜（a）國(guó)內(nèi)和（b）國(guó)外

圖1 分別得到234 個(gè)關(guān)鍵詞和469 條線段以及205個(gè)關(guān)鍵詞和956條線段。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的大小代表對(duì)應(yīng)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率的高低，節(jié)點(diǎn)間的連線表示共現(xiàn)程度，即關(guān)鍵詞間的聯(lián)系（連線越粗表明共現(xiàn)程度越大）。圖1（a）中網(wǎng)絡(luò)密度（0.0172）小于圖1（b）（0.0457），說明國(guó)內(nèi)中學(xué)化學(xué)線上教學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)間的聯(lián)系并不密集，尚需完善。由于所得關(guān)鍵詞并非全部顯示實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，選取前20個(gè)關(guān)鍵詞排序。結(jié)合高中心性（數(shù)值>0.1證明在研究中具有重大影響力）鎖定研究熱點(diǎn):從研究對(duì)象角度，國(guó)內(nèi)分為高中化學(xué)和初中化學(xué)；而國(guó)外研究對(duì)象包括小學(xué)科學(xué)、初中化學(xué)、高中化學(xué)、本科以及普通民眾。此外，國(guó)內(nèi)研究?jī)?nèi)容側(cè)重化學(xué)教學(xué)、線上教學(xué)、微課以及線上線下等，國(guó)外則強(qiáng)調(diào)教育、科學(xué)、基于計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)及影響等。

2.關(guān)鍵詞聚類分析

為了深度剖析關(guān)鍵詞間的相關(guān)性，更加全面地掌握研究熱點(diǎn)，繼續(xù)對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，聚類圖譜見圖2。左上角參數(shù)Q為模塊值，越接近1 模塊的獨(dú)立性越顯著，通常大于0.3；S為平均輪廓值，越接近1證明同質(zhì)性越強(qiáng)，一般要大于0.5。圖2（a）中Q=0.6512、S=0.9105，圖2（b）中Q=0.6144、S=0.8683，說明聚類效果明顯且合理。鑒于size>10，可信度高，因此選取國(guó)內(nèi)前8 個(gè)、國(guó)外前6 個(gè)聚類。通過對(duì)各聚類的相近關(guān)鍵詞探析，提煉出國(guó)內(nèi)外主題各4個(gè)。

圖2 2012-2022年線上化學(xué)教學(xué)研究的聚類圖譜（a）國(guó)內(nèi)和（b）國(guó)外

（1）國(guó)內(nèi)研究主題分析

主題1:圍繞課堂教學(xué)的研究。包括化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)、教學(xué)模式、有機(jī)化學(xué)、化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)等關(guān)鍵詞。立足化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，研究者們積極探索新型教學(xué)模式，包括MiniQuest 教學(xué)模式、BOPPPS 教學(xué)模式、SPOC 混合教學(xué)模式等；案例研究側(cè)重在有機(jī)化學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面。［3］

主題2:圍繞線上線下教學(xué)的研究。包括微課、翻轉(zhuǎn)課堂、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)研究、實(shí)施策略等關(guān)鍵詞。鑒于傳統(tǒng)授課的時(shí)空局限性和線上教學(xué)的單一性，線上線下教學(xué)被廣泛開展，包括積極探索、廣泛實(shí)踐、完善優(yōu)化以及普適常態(tài)。［4］例如將釘釘、學(xué)習(xí)通、iPad 及虛擬實(shí)驗(yàn)等與線下化學(xué)教學(xué)深度融合；根據(jù)化學(xué)知識(shí)分類的不同，探索不同的技術(shù)融合方式；在線翻轉(zhuǎn)課堂的研究等。

通過對(duì)部分職業(yè)院校教師調(diào)查和分析，目前教師在教科研能力主要兩種傾向，第一種傾向是認(rèn)為自己只要上好課就行了，高不可攀的教科研與自己關(guān)系不大，有這種認(rèn)識(shí)的大多數(shù)是普通專業(yè)教師；第二種傾向是想致力于提升自己教科研綜合能力，但找不到交流合作培訓(xùn)的平臺(tái)，持這種觀點(diǎn)的教師基本都是骨干教師、專業(yè)帶頭人。

主題3:圍繞線上教學(xué)思考的研究。包括大數(shù)據(jù)、智慧課堂、以問促學(xué)、學(xué)習(xí)氛圍、深度學(xué)習(xí)等關(guān)鍵詞。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時(shí)代背景下，研究多為思考如何讓教學(xué)效果最大化。［5］初中階段的思考在營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；高中階段則更注重宏微結(jié)合、深度學(xué)習(xí)、打造優(yōu)質(zhì)教學(xué)課堂等。［6］

主題4:圍繞化學(xué)知識(shí)的研究。包括高考改革、化學(xué)知識(shí)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)復(fù)習(xí)、思維導(dǎo)圖等關(guān)鍵詞。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究注重化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)化鋪展，包括構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖、建立題庫(kù)、基于信息技術(shù)手段構(gòu)建復(fù)習(xí)課堂等。［7］

（2）國(guó)外研究主題分析

主題1:以學(xué)生為中心的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。包括學(xué)生態(tài)度、探究式教學(xué)、教學(xué)指導(dǎo)、技術(shù)強(qiáng)化學(xué)習(xí)、知識(shí)整合等關(guān)鍵詞?；谝詫W(xué)生為本的教育理念，開發(fā)多種交互式軟件、游戲項(xiàng)目，提升學(xué)生的信息技術(shù)能力和自我學(xué)習(xí)能力。此外，還關(guān)注技術(shù)化教學(xué)對(duì)學(xué)生的影響，重視網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)下的殘疾學(xué)生。［8］

主題2:被研究群體和線上教學(xué)的研究。包括初中科學(xué)、高中、大學(xué)、終身學(xué)習(xí)、成人學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)策略等關(guān)鍵詞。研究對(duì)象涉及學(xué)生和各級(jí)教育工作者以及民眾。對(duì)于學(xué)生，尊重其學(xué)習(xí)主體地位；對(duì)于教師，關(guān)注其自我效能感，加強(qiáng)教師教學(xué)軟硬件的培訓(xùn)，推動(dòng)中學(xué)與高校的合作等；［9］關(guān)于民眾，積極推廣化學(xué)教育視頻，注重提升全民化學(xué)素養(yǎng)。［10］

主題3:多學(xué)科融合的線上教學(xué)。包括數(shù)學(xué)技能、生物學(xué)、概念理解、診斷評(píng)估、信心等關(guān)鍵詞。研究包括:利用數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科工具輔助化學(xué)教學(xué)；舉辦學(xué)科合作項(xiàng)目幫助學(xué)生深刻理解化學(xué)知識(shí)；組織趣味活動(dòng)提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

主題4:基于互聯(lián)網(wǎng)的線上教學(xué)。包括遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室、學(xué)習(xí)環(huán)境、實(shí)體建模、學(xué)生實(shí)驗(yàn)等關(guān)鍵詞?；ヂ?lián)網(wǎng)作為一種普遍的教學(xué)工具，為學(xué)生提供了更加靈活和多樣化的學(xué)習(xí)方式。例如，引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR），建立遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室，利用計(jì)算機(jī)程序建模，采用Facebook、谷歌或Java 工具等深入教學(xué)。［11］

對(duì)比國(guó)內(nèi)外各熱點(diǎn)主題，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外在技術(shù)深度融合教學(xué)方面給予了足夠的重視。但也略有差異:國(guó)內(nèi)線上化學(xué)教學(xué)研究涉獵廣泛:包括創(chuàng)新教學(xué)模式，變更教學(xué)策略，具體教學(xué)方法，反思教學(xué)實(shí)踐，整合教學(xué)知識(shí)等。其中，線上線下教學(xué)模式是國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)。同時(shí)研究關(guān)注教育均衡和教育公平，例如開展信息技術(shù)手段變革農(nóng)村教育。國(guó)外線上化學(xué)教學(xué)研究呈現(xiàn)多學(xué)科融合的繁榮態(tài)勢(shì)，重視跨學(xué)段的合作，主要體現(xiàn)在高校與中學(xué)間的交流合作。并且充分考慮到信息化背景下教師的信息素養(yǎng)和教學(xué)行為，以及現(xiàn)行環(huán)境下對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)思維和學(xué)習(xí)態(tài)度的影響。

3.關(guān)鍵詞年度分析

通過年度分析可重點(diǎn)把握研究趨勢(shì)。2013 年開始，國(guó)內(nèi)外中學(xué)化學(xué)線上教學(xué)研究趨熱。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究2017年后驟增，國(guó)外各時(shí)期增幅較為平緩。

2015年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)微課程、翻轉(zhuǎn)課堂走進(jìn)教學(xué)課堂的第一篇文獻(xiàn)；兩年后《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的提出使“互聯(lián)網(wǎng)+教育”研究繁榮發(fā)展，探索線上線下混合教學(xué)成為新熱點(diǎn)。2020 年以后受疫情影響，線上化學(xué)教學(xué)的研究被推上高峰。鑒于國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步比國(guó)外晚，綜合國(guó)情考慮，線上教學(xué)是今后的研究熱點(diǎn)。

2013 年起國(guó)外廣泛關(guān)注學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。2016年基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)受到研究者更多的關(guān)注，思考方向在如何為殘疾學(xué)生提供學(xué)習(xí)便利，怎樣使學(xué)生在“玩”中學(xué)。之后多學(xué)科融合教學(xué)的熱度有所提升。后面疫情迫使教學(xué)在線上開展，熱點(diǎn)轉(zhuǎn)為應(yīng)對(duì)、完善線上教學(xué)。但研究焦點(diǎn)依舊在學(xué)生身上，例如追蹤技術(shù)化教學(xué)下對(duì)學(xué)生的影響等。因此，學(xué)生是國(guó)外線上教學(xué)今后的研究熱點(diǎn)。

三、研究結(jié)論與展望

通過采用Cite Space軟件對(duì)國(guó)內(nèi)外十年來中學(xué)化學(xué)線上教學(xué)的研究進(jìn)行量化分析。結(jié)果表明:國(guó)內(nèi)外線上化學(xué)教學(xué)的研究涉獵廣泛，但是國(guó)外的研究視角更加多元化，重視跨學(xué)科、跨學(xué)段的合作等。研究均尊重學(xué)生的主體地位，旨在提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。國(guó)內(nèi)更關(guān)注學(xué)生的概念理解，對(duì)教學(xué)知識(shí)的研究呈現(xiàn)系統(tǒng)化的鋪展；國(guó)外對(duì)知識(shí)本身的研究更自由隨性。研究均強(qiáng)調(diào)實(shí)證研究，評(píng)價(jià)體系多元化。國(guó)內(nèi)外均喜歡采用問卷調(diào)查、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等方式，傾向用數(shù)據(jù)說話。對(duì)比國(guó)內(nèi)外研究的差異，本文對(duì)我國(guó)中學(xué)化學(xué)線上教學(xué)研究提出以下展望:

1.重視技術(shù)參與教學(xué)下的師生研究

利用信息技術(shù)手段和互聯(lián)網(wǎng)資源強(qiáng)化教學(xué)是研究的共同目標(biāo)。但是現(xiàn)行環(huán)境下學(xué)生對(duì)線上化學(xué)課程接受度的相關(guān)研究并不多。例如學(xué)生對(duì)線上化學(xué)課程教學(xué)的整體評(píng)價(jià)、學(xué)生使用線上教學(xué)的頻率、學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)和線上化學(xué)教學(xué)方式的比較等。后續(xù)研究可借助分析學(xué)生作業(yè)、調(diào)查問卷、訪談小組及大數(shù)據(jù)監(jiān)控等方式，深度剖析技術(shù)化教學(xué)方式下學(xué)生的態(tài)度及學(xué)生受到的影響，從而使教學(xué)更好地從學(xué)生角度出發(fā)。此外，教師在教學(xué)中扮演著非常重要的角色，國(guó)內(nèi)對(duì)教師的研究多為課堂教學(xué)時(shí)的提及，疏于對(duì)教師本體的研究，包括教師的信息素養(yǎng)、對(duì)線上教學(xué)的接受度、使用線上教學(xué)的原因和技術(shù)化教學(xué)下的自我效能感等。

2.加強(qiáng)不同學(xué)段間的協(xié)作

不同學(xué)段間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作是我國(guó)線上化學(xué)教學(xué)研究的薄弱方向。通過多學(xué)段協(xié)作，可以培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和創(chuàng)新能力，為其今后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為有必要加強(qiáng)大學(xué)與中學(xué)間的專業(yè)對(duì)話，例如進(jìn)行化學(xué)研究合作或者設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，這樣可以使學(xué)生在不同背景受啟發(fā)從而獲得不同的經(jīng)驗(yàn)和想法。此外，還可以在線上平臺(tái)上開設(shè)討論區(qū)或論壇，讓不同學(xué)段的學(xué)生可以進(jìn)行在線交流和互動(dòng)，分享經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，共同解決化學(xué)學(xué)習(xí)中的難題。與此同時(shí)，學(xué)?？山柚诰€平臺(tái)建立一對(duì)一互助小組，發(fā)展借力打力，以高帶低，以優(yōu)帶新的新型互助小組模式。

3.加強(qiáng)不同學(xué)科間的協(xié)作

著名科學(xué)家錢三強(qiáng)指出，我們正進(jìn)入一個(gè)交叉科學(xué)的時(shí)代，加強(qiáng)跨學(xué)科協(xié)作可以拓寬學(xué)生的視野和應(yīng)用能力，提高其綜合能力和創(chuàng)新能力。教師的教學(xué)過程應(yīng)注意突破學(xué)科壁壘，滲透多學(xué)科融合思想，并鼓勵(lì)學(xué)生自主轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)思維。首先，教師可以與生物、物理、數(shù)學(xué)等其他學(xué)科的教師合作，探討學(xué)科間的關(guān)聯(lián)和應(yīng)用，通過教學(xué)資源共享，課程整合，提供更豐富的知識(shí)和實(shí)踐案例。其次，化學(xué)教師也可以和其他學(xué)科的教師一起上跨學(xué)科活動(dòng)課，這樣可以增加學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。最后，化學(xué)老師還可以定期組織線上討論，讓學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科、多方位的討論和合作，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

4.加強(qiáng)推進(jìn)新興領(lǐng)域的發(fā)展

國(guó)內(nèi)外線上化學(xué)研究涉獵均廣，但是一些新興領(lǐng)域尚處于起步階段。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，為國(guó)家培養(yǎng)出更具有競(jìng)爭(zhēng)力的化學(xué)人才，化學(xué)教學(xué)宜與新興領(lǐng)域相結(jié)合。例如將VR融合到化學(xué)實(shí)驗(yàn)可定格現(xiàn)象不明顯、轉(zhuǎn)瞬即逝的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而幫助學(xué)生更好地掌握化學(xué)知識(shí)。利用虛擬實(shí)驗(yàn)室可以讓學(xué)生在線上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和探究，減少實(shí)驗(yàn)操作安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)還能解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)空受限等困擾。此外，化學(xué)教學(xué)可以引入數(shù)據(jù)分析的方法和工具，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用化學(xué)知識(shí)，同時(shí)提高學(xué)生的數(shù)據(jù)分析和處理能力。由于我國(guó)學(xué)生群體基數(shù)大，發(fā)展難度大，整體看化學(xué)結(jié)合新興領(lǐng)域的探究仍是遵循“低成本、高性能”的原則，后續(xù)研究應(yīng)得到橫向鋪展和縱向延伸。