基于知识图谱的我国遗传学实验教学可视化分析研究
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摘要 在CNKI数据库中以“遗传学实验教学”为主题，将检索到的在1986—2019年期间发表的相关文献作为研究对象，借助于Cite-space软件构建知识图谱进行可视化分析，初步厘清了1986年以来我国遗传学实验教学研究热点与研究趋势演变，其中热点主题包括“实验教学”“遗传学实验”“遗传学”“教学改革”等，热点主题的演进分为4个阶段，各阶段内在联系紧密。
关键词 遗传学实验教学;知识图谱;可视化分析
中图分类号 G642.4;G353.1 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2020）02-0248-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）
Abstract This paper took the relevant literature achievements of genetics experiment teaching published in CNKI database from 1986 to 2019 as the research object，constructed the knowledge graph for visual analysis by using Citespace software.The study initially clarified the hot-spot topics and the evolution of research trend about genetics experiment teaching in China since 1986.The hot topics included "experimental teaching"，"genetics experiment"，"genetics"，"teaching reform" and so on.The evolution of the hot topics was divided into four stages，and each stage was closely connected.
Key words genetics experiment teaching;knowledge graph;visual analysis
遺传学实验教学是遗传学教学不可或缺的一部分，很多院校结合自身优势都开设了遗传学实验课程。遗传学的实验教学以培养目标为导向，在教学中需要对行业动向、社会需求、专业发展有更加敏锐的洞察力和宏观的把握能力，以确保培养出的专业人才能够适应社会发展。为此，许多教师进行了更加全面与深入的遗传学实验教学研究[1]。
随着信息技术的快速发展，信息传播更加便捷，导致遗传学实验教学研究报告、教研成果数量呈几何增长。教学改革研究层出不穷，面对日益增长的海量文字和数据信息，如果仍然使用传统的文献资料法进行分析归纳，更加耗时费力且实时性较差，不能对不断更新的相关信息作出及时反应，广大教师无法把握相关的教学研究趋势，无法提出切实有效的教学改革方案，达不到很好的教学实践。因此，可以借助信息技术手段，将定性问题转化成定量问题进行解决，有助于辅助教研人员在全面了解行业专业发展情况的基础上开展相关教学研究。
知识图谱是通过数据收集、统计、处理等方法绘制出知识图谱网络，直观展现学科专业的相关规律，为掌握当前教科研热点问题、预测学科专业的发展方向提供有利参考[2-3]。目前，对遗传学实验教学研究进行梳理和分析的不多。本研究通过构建遗传学实验教学知识图谱，进行可视化分析，从分散的研究内容中梳理出本研究领域的热点、前沿问题，不仅可以为优化现有遗传学实验教学模式提供参考，更能与理论教学相结合，指导学生继续学习与就业。
1 数据与方法
1.1 研究工具
在知识图谱绘制工具中，CiteSpace使用最广泛[4]，它是由陈超美教授及其团队开发的一个免费Java应用程序，是可以适合进行多元、分时、动态知识网络的可视化知识分析工具[5]。Citespace软件主要对分析单元（参考文献、关键词、作者、期刊、机构等）进行相似性分析与测度重构，形成关键词共现图、关键词聚类图等一系列可视化图谱，通过图谱中节点、连线、聚类状态等来展示该知识领域的发展演变与研究趋势[6]。
1.2 数据来源
本课题研究对象是我国遗传学实验教学相关文献成果，数据来源于中国知网（CNKI）数据库。
1.3 研究方法
检索主题“遗传学实验教学”，检索时间1986—2019年，数据来源为全部期刊，进行高级检索，检索日期2019年9月3日，经检查与整理，删去访谈、会议等无效篇目共得到有效文献360篇。以Refwork格式输出这些文献，接着选用可视化文献分析工具CiteSpace V（5.5.R2版本）绘制遗传学实验教学知识图谱并进行可视化分析。打开CiteSpace软件，先进行数据格式转换处理，接着导入格式转换后的数据，然后逐一对时区分割（Time Slice）、阈值选择（Selection Criteria）、显示类型（Layout）、节点类型（Node Type）等相关参数进行对应设置。通过文献时间数量分析、作者及研究机构分析、来源期刊分析、关键文献分析、研究热点分析来揭示遗传学实验教学研究发展阶段与研究热点主题。 2 结果与分析
2.1 文献数量
在1985年的首次全国教育工作会议上，正式颁布《中共中央关于教育体制改革的决定》，其对抓好教育工作做了详细的规定与要求。随后大批学者聚焦教学改革的探索研究，本文检索到1986—2019年期间的遗传学实验教学研究文献发表数量分布情况（图1），首篇遗传学实验教学论文是关于中学遗传学实验教学改革的初步设想[7]，1986—2000年遗传学实验研究发文不多，增长缓慢;2000—2012年大体呈现大幅增长趋势，其中2012年达到整体发文量的峰值，是整个研究的高潮时期;2012—2019年发文量呈现上下波动趋势。
2.2 研究群体
打开Citespace软件，节点类型选择“Author”，得到遗传学实验教学研究的作者共现图谱。由图2可知，网络节点数量58，连线数量74，网络密度0.044 8，图中颜色与年代时间条颜色相对应，图谱中显示连线较多的作者发文普遍集中在同一年，其中2017年、2018年作者共现网络密度最紧密。结合相关文献分析，发现发文作者团队内合作密切，团队间合作薄弱，图中吉林大学的作者邢沈阳，字体大，与其连线较多，发文量最高，与其连线的其他几位作者均来自同一个团队。其中西北农林科技大学、复旦大学、吉林大学等发文量较多，多数研究重点是遗传学实验教学改革。总体来说，各大高校的生命科学学院、医学院是研究主体。
2.3 研究热点
2.3.1 关键词共现分析。关键词是文献的信息知识标签，是对研究内容的高度概括，是研究的主题内容。关键词出现频次高低和中心性是反映该领域研究热点的重要要素[8-9]。时间区段设置为1980—2019年，以1年为一阶段，选择关键词“Keyword”作为节点分析类型，阈值选择Top50的数据，得到关键词共现知识图谱（图3）。图谱网络中网络节点数量为44个，连线数量为59个，网络密度0.062 4。图中关键词字体大小与其中心性成正相关，十字架表示高频关键词节点，连线颜色与发文年份颜色相对应。由图3与表1可知，排在前5位的高频与高中心性的关键词为“实验教学”“遗传学实验”“遗传学”“教学改革”以及“医学遗传学”。
2.3.2 研究热点的演进。所有的研究热点都是一个动态变化的状态，会随着社会发展而变化，根据关键词的时区网络图谱，可以分析不同时间段的遗传学实验教学研究热点主题演变[10]。因1986—1998年相关研究的发文量几乎为0，仅发文的几年发文量只有1～2篇（图1），这个时间段关键词动态变化不显著，因而选取研究分区跨度为1999—2019年，研究关键词的时区动态变化。随着遗传学技术水平的提高、探索领域的扩大，相关研究热点相继出现，不同的研究热点连接紧密。
2.4 我国遗传学实验教学演化
由图4所示，我国遗传学实验教学研究主题的演化可分为4个阶段：
第一阶段是2001—2003年，以实验教学、遗传学实验、教学改革、医学遗传学为主题的研究，在1999年第三次全国教育工作会议上对新世纪的教育改革发展做了一系列安排部署，紧跟政策导向，大批学者对该研究领域展开研究，如图4所示，该领域相关几个关键词出现频次比较高，研究关注度很高。2001年热点聚焦在实验教学，实验教学受理论的指导，反过来验证并且推动理论趋于更科学化的方向发展，因而实验教学与理论教学的相互反馈，有利于教师提高教学效果[11]。随后出现的教学改革，是几届教育工作会议强调的重点，学者们提出了很多遗传学实验教学改革策略，主要集中在教学模式、教学内容、考核方式等方面：提高教师队伍建设水平;整合实验内容，开设多种类型的实验设计;开放实验室，让学生参与准备实验;优化考核办法;以学生为主体开展教学等[12-13]。2003年人类基因组计划测序工作完成之后，医学遗传学得到飞速发展，吸引了大批研究者聚焦于此。
第二阶段是2005—2013年，本阶段主要围绕遗传学、综合实验、教学质量、创新能力、动物遗传学开展相关研究。2005—2007年，对遗传学实验教学的研究从微观层面细化到综合实验、教学质量等不同侧重点，提出优化传统的验证性实验，增加创新、综合、设计三性实驗;结合学科的发展变化，设计实验教学内容，抓好实验教学各个环节[14];2008—2010年，学者们将研究重点聚焦在创新能力上，在遗传学教学中，以创新能力培养为重点，大力改革实验教学模式和内容，培养生命科学领域的创新人才[15]。2011—2013年，动物遗传学成为学者们的研究热点，针对动物遗传学实验教学的改革研究主要集中在实验室管理、完善实验教学体系与考核评价体系等方面[16]。
第三阶段是2014—2016年，遗传与考核是本阶段的研究重点，主要提出了遗传学实验考核的细节量化标准与多样化考核并举。除了基础的实验报告考核外，新提出了学生实验室工作规范考核、实验理论与操作考核等[17]。
第四阶段是2017年至今，学者们的关注点转移到分子遗传学、实践教学。分子遗传学实验技术近年来发展迅猛，分子标记、转基因技术、基因编辑技术等广泛应用在农业、医学等各个领域。很多高校单独开设了分子遗传学实验课程，结合实际教学条件，引进新的技术知识，在确保实验安全的基础上，理论与实践指导相结合，开设相关实验教学，以期培养学生实际动手能力，在实际生活或工作中学以致用，能解决实际问题。
3 结论与讨论
本研究通过对遗传学实验教学进行知识图谱构建，进行可视化分析后得到如下结论：
（1）从整个研究阶段来看，21世纪以前，遗传学实验教学相关研究的发文量不多;21世纪以后，相关发文量呈现整体增长趋势，2012年是该主题的研究最热年，近几年发文情况出现略微波动。 （2）从研究群体的组成来看，研究学者团队内合作密切，团队间合作薄弱，研究机构中西北农林科技大学、复旦大学、吉林大学等发文量较多，而各大高校的生命科学学院、医学院是研究主体。
（3）关键词共现分析表明，遗传学实验教学的研究热点主要集中在“实验教学”“遗传学实验”“遗传学”“教学改革”以及“医学遗传学”等方面。二次文献分析发现，重点在对相关实验教学方法的探究。
（4）从关键词网络时区图谱分析发现，遗传学实验教学研究热点的演变经历了4个阶段，各个阶段的内在联系比较紧密，基本所有的热点主题都是围绕遗传学实验教学研究开展，从最初的教学模式、教学内容到教学质量、创新能力再到考核评价、实践教学，研究面不断拓宽，研究深度不断加深。
综上所述，不同机构与研究团队应该进一步加强合作交流，把握当下遗传学实验教学热点问题同时积极开展研究，以政策与实际为导向，回归初心，重视人才培养的质量和效果。
4 参考文献
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