近10年国际科学教育关于HPS教育研究热点与趋势的可视化分析报告

一、研究概况与发表信息

本文献是一篇题为《近10年国际科学教育关于HPS教育的研究热点与趋势——基于Web of Science文献的CiteSpace可视化分析》的学术论文。该研究由重庆师范大学科技教育与传播研究中心的朱泓瑞作为第一作者，林长春作为通讯作者共同完成，发表于2025年6月的《中国科技教育》期刊。研究采用文献计量学方法，系统梳理了2014年至2023年间国际科学教育领域HPS（科学史、科学哲学和科学社会学，History, Philosophy and Sociology of Science）教育研究的发展脉络、热点领域与前沿趋势。

二、研究背景与目的

HPS教育最初指将科学史（History of Science）与科学哲学（Philosophy of Science）融入科学教学的教育理念。随着科学社会学（Sociology of Science）的快速发展及其重要性被学者们深入认识后，这一维度也逐渐被纳入HPS的定义框架之中。HPS教育自欧洲启蒙运动时期萌芽，在国外科学教育改革中持续发展。20世纪90年代，孟克和奥斯本（Monk & Osborne）基于建构主义理论提出了包含演示现象、引出观念、学习历史、设计实验、显示科学观念和实验检验、总结与评价六个环节的HPS教学模式，为HPS教育的落地实施奠定了重要基础。

相较而言，我国对HPS教育的研究起步较晚，以1997年清华大学刘兵教授的相关工作为起点，此后经历了理论引介与本土化适应阶段。虽然HPS教育常作为重要议题出现在国内学术会议的分会场或相关讨论中，但至今尚未形成定期举办的专题会议。基于此背景，本研究旨在通过系统分析近十年国际科学教育领域HPS教育研究的文献，运用CiteSpace软件进行可视化分析，以揭示该领域的研究热点、演化路径与前沿趋势，从而为我国进一步开展HPS教育理论研究与教学实践提供参考依据。

三、数据来源与研究方法

本研究以Web of Science（简称WoS）核心合集作为数据来源进行高级检索。检索策略采用主题词组合方式，具体检索式涵盖HPS、科学史、科学哲学、科学社会学四类术语，并与科学教育进行逻辑组配。检索时间限定为2014年1月1日至2023年12月31日，文献类型限定为论文（Article）和综述（Review Article）。在WoS学科分类层面，研究者将范围限定为“教育学与教育研究”（Education Educational Research），并在微观层面将引文主题限定为科学教育相关类别。经过上述检索与筛选，最终获得390篇有效文献用于分析。研究采用CiteSpace 6.3.R1版本软件作为文献分析工具，对目标文献进行共现分析、聚类分析和突现探测等可视化处理。

四、主要研究结果

（一）研究基础数据分析

从年度发文趋势来看，近十年国际科学教育中HPS教育研究呈现出稳步上升的总体态势。2017年以后，该领域年发文量稳定保持在35篇及以上，表明研究已进入稳定增长的发展阶段。在作者合作网络方面，图谱显示共有234位作者参与该领域研究，形成了一定规模的合作群组，但合作范围相对有限，群与群之间的联系并不密切，尚未形成具有权威性的核心研究群体。从国家与地区分布来看，研究涵盖了49个国家与地区，其中美国以128篇的发文量遥遥领先，中心性高达0.42，在该领域占据核心地位。英国、巴西、西班牙、瑞典等国也有较为突出的贡献，但国家间合作网络的整体密度不高，国家与国家之间的学术联系并不紧密。该领域存在显著的区域发展不平衡问题。

（二）研究热点领域分析

基于关键词共现分析，排名前十的高频关键词包括“教育”（Education）、“科学”（Science）、“科学教育”（Science Education）、“学生”（Students）、“视角”（View）、“概念”（Conceptions）、“知识”（Knowledge）等，这些词汇反映了HPS教育的核心目标、属性与内容。同时，“历史”（History）、“科学本质”（Nature of Science）和“哲学”（Philosophy）是与HPS教育高度相关且频次突出的关键词，其中“历史”出现58次，“科学本质”出现47次且具有0.11的中心性，“哲学”出现45次。这些数据表明，科学史与科学哲学在HPS教育研究体系中占据着核心位置。

通过关键词聚类分析（聚类模块值Q=0.7153，平均轮廓值S=0.8882），研究进一步识别出国际HPS教育研究的结构特征，主要涵盖研究目的、研究方法、教学方法、研究内容及应用领域等方面。综合词频与聚类分析结果，近十年国际科学教育中的HPS教育研究热点可归纳为以下三个主要方向。

第一，HPS教育内部的偏向与整合问题，呈现出从HP（科学史与科学哲学）向HPS（纳入科学社会学）演变的发展趋势。此前的多数研究主要集中在科学史与科学哲学两个维度，近年来，科学社会学的内容逐渐被融入教育改革的教学实践。例如，Reiss M.J.（2020）研究了科学史、哲学和社会学如何共同为COVID-19大流行时代的科学教育作出贡献，并探讨了如何通过跨学科科学课程教授社会科学议题以提升学生科学素养。

第二，HPS教育在科学学科中的实践应用与贡献，主要体现在促进教师与学生对科学本质（Nature of Science）的理解，以及提升学生科学素养两个方面。相关研究涵盖了“科学本质”“科学素养”“概念”“观念”“课程”“贡献”等关键术语。研究者不仅关注HPS教育在加深学生对科学本质理解方面的作用，还将HPS教育应用于教师专业发展领域，以增强教师对科学本质的理解。例如，Pavez J.M.等人（2016）的研究表明，科学史活动在提高生物教师对科学本质的理解方面具有显著贡献。同样，Allchin D.（2014）指出，科学史与科学哲学在支持科学素养方面的作用已在国际课程标准中被广泛制度化，理论向实践导向的视角转变进一步凸显了HPS作为一种教育工具在科学领域的价值。

第三，HPS教育理念在其他科学分支学科中的实践应用与贡献，涉及物理、化学、生物、地理等具体学科。例如，Henke A.等人（2015）调查了八名具有HPS项目教学经验的德国中学物理教师，这些教师描述并评估了使用合作开发的HPS教材的感受，以及在实施基于HPS的物理课程过程中所面临的挑战，结果一致认为HPS在科学知识的教授方面是不可或缺的。

（三）研究前沿与趋势分析

通过CiteSpace的关键词突现功能，研究识别出2014—2023年间突现强度最高的五个关键词。其中，“学校科学”（School Science，突现系数3.97）、“概念转变”（Conceptual Change，突现系数2.38）和“态度”（Attitudes，突现系数2.35）均于2014年开始突现，表明学者在这一时期重点关注学校科学教学改革，探索通过HPS帮助学生实现概念转变并影响其学习态度。2017年之后，随着科学社会学等相关知识的融入，“多元视角”（Perspective，突现系数2.57）成为新的突现关键词。2021年以来，研究视角进一步聚焦于“能动性”（Agency，突现系数2.1），显示出研究者对教师与学生主体性作用的关注。

值得注意的是，2021年以来共有“能动性”、“种族”（Race）、“语言”（Language）、“教师专业化发展”（Professional Development）和“参与”（Engagement）五个关键词实现突现。其中，“能动性”“教师专业化发展”与“参与”的突现可能反映了社会发展对教师教育领域需求的变化，要求教学理念与方法进行深刻变革，最终落实为教与学过程中更高层次的主动参与。“种族”与“语言”两个关键词的突现则表明，社会公平议题正在成为HPS教育研究领域的新关切点。

五、研究结论与启示

基于上述分析，研究得出以下主要结论：HPS教育研究在国际上受到广泛倡导，总体呈现上升趋势；然而，该领域存在作者与国家间合作交流不足、核心研究群体缺失、区域发展不平衡等问题；研究内容逐渐偏向将科学社会学纳入科学教学并实现三者整合；研究热点持续深化且趋于实践化，但实践中仍面临教材开发、课程实施等挑战，且缺乏有效的评价工具。

针对上述发现，研究提出了四点启示：第一，深化科学课程改革，以课程标准引领研究方向，参考英国“国家科学课程改革”和美国“2061计划”等国际经验；第二，加强HPS教育的高水平理论研究，以理论进步带动实践发展；第三，完善HPS教育评价体系，开发具有信效度且符合本土实际的测量工具，建立理论与实践相互反馈的螺旋发展机制；第四，注重HPS教育研究的国际交流合作，在系统吸纳国际前沿成果的同时积极开展本土化创新研究，为国际HPS教育发展贡献中国智慧。