高中与大学交叉化学电源研究知识图谱分析

李林林 牟新利*

重庆三峡学院环境与化学工程学院 重庆 404120

[摘要]目的：系统分析1993-2023年我国高中化学和大学化学交叉知识——化学电源研究的发展趋势和研究前沿。方法：利用Citespace知识图谱软件对通过中国知网数据库检索出来的305篇关于“化学电源”研究的论文进行数据可视化分析。结果：通过对发文量的研究分析得出化学电源研究当前整体处于一个平稳的趋势，对关键词的研究则表明我国化学电源研究先后聚焦于碱锰电池、科普知识和原材料等研究主题，而应用和教学改革等研究主题则是现阶段及未来一段时间内化学电源研究的热点与前沿。

[关键词]化学电源；新能源；知识图谱；Citespace

[作者简介]李林林（2000-）女，重庆云阳人，学科教学（化学）专业研究生。*通讯作者，牟新利（1979-）男，湖北利川人，副教授，从事化学与环境方面教学科研工作。

①重庆三峡学院2021年校级一流本科课程培育项目（2022-6）

1.引言

化学电源作为新能源产业的重要组成部分，在国民经济和社会发展中占有非常重要的地位[1]。高中化学和普通化学所学习过的“电化学”为化学电源的学习打下了坚实的基础，为培养新能源人才搭建了稳定的平台。因此，本文利用Citespace软件分析国内化学电源在近二十年的研究情况，并预测其未来发展。

2.研究数据与方法

2.1研究数据

本文数据是下载于中国知网数据库的论文文献。以主题词或关键词中含“化学电源”为检索条件，发文时间段为1993年—2023年，基于以上所有条件共得到1110条数据。笔者通过逐一阅读论文的标题和关键词，删除了20篇不符合化学电源研究范畴的文献，最终以1090篇论文文献为样本进行研究和分析。

2.2研究方法

本文通过Citespace软件绘制关于‘化学电源’研究方面的科学知识图谱来分析和预测该领域的研究现状及发展趋势。科学知识图谱是呈现科学知识的发展进程与结构关系的一种图形，运用文献计量软件—Citespace绘制知识图谱能够更准确地探寻研究热点演变的关键路径和知识拐点，便于后续对研究进展与前沿的掌控和把握[2]。

3.研究热点与前沿分析

3.1研究热点

（1）关键词共现网络分析

表1中罗列了出现频数不低于5次的10个高频关键词。由图1可知中心度最强的关键词为“化学电源”（中心度为1.22），它是不同聚类的连接‘桥梁’，具有较强的中介作用。

表1 1993-2023年高频关键词

序号	中介中心度	频数	关键词
1	1.22	159	化学电源
2	0.03	14	燃料电池
3	0.03	11	原电池
4	0.00	10	二次电池
5	0.00	7	科普知识
6	0.02	7	物理电源
7	0.01	7	干电池
8	0.01	6	电解液
9	0.01	5	应用
10	0.02	5	教学设计

图
1关键词共现网络

（2）聚类与鱼眼图分析

为了更加清楚地呈现研究热点的演变趋势，本文采用基于时间线图的鱼眼图，如图2所示。图中共包含了265个节点和489条连线，网络密度值为0.014；可将其划分为10个聚类，分别为#0化学电源、#1原电池、#2科普知识、#3燃料电池、#4电化学、#5一次电池、#6课程思政、#7发展趋势、#8可靠性、#9镍电极。聚类的模块值为0.6168，大于0.3，说明聚类内部连接关系密切，网络社团结构斐然；平均轮廓值为0.9253，大于0.5，表示聚类结果是合理的[5][6]。

高中化学和普通化学中“电化学”的相关知识在10个聚类中占据了50%的比重，说明高中化学和普通化学的学习可以很好的帮助学生学习化学电源的知识，并且#0化学电源、#1原电池和#4电化学的研究热度一直保持良好的发展。值得关注的是#6课程思政在国家倡导下突然发展起来，被众多学者所青睐，一时成为了化学电源教学中的研究热点。#3燃料电池作为一种清洁、高效的能源，具有广阔的市场前景，但是近年由于技术和经济上的难题，暂时抑制了燃料电池的发展，所以其研究热度逐渐下降。

图2 基于时间线的鱼眼图

4.2研究前沿

为了探索研究热点承袭与演化关系的形成，需结合样本的中介中心度和突现值来判断学科前沿及转向[3]。图3分析发现，突现开始年份位于增长和浮动两个阶段的关键词分别有8个和1个，绝大部分出现在增长阶段。从图3中可以看出，突发关键词中“科普知识”“原材料”“燃料电池”的研究热度持续时间最长（8年），在该时间段，国家大力发展工业，积极研究能源的创新，寻找更加清洁高效的能源，因此，电化学作为重点研究对象，其研究热度自然直线上升。但想要实现技术的创新和发现更加丰富的资源，就必须培养更多的专业人才，培养人才就必须拥有强大的教育体系，教学就必须进行改革和创新。因此，近年来“教学改革”也逐渐被重视起来，越来越多的学者对其产生浓厚的研究兴趣，相信在不断实施教学改革后我们国家会涌现大批更加优秀的人才，祖国的科技和经济发展必将跃上另一个崭新的高度。

图3 突现关键词

5.总结

通过对近二十年化学电源相关文献研究的可视化分析能清晰的发现化学电源研究的整体发展趋势呈上升状态。目前由于技术等相关原因使化学电源研究处于“瓶颈期”状态，但其研究并未中断。众多学者通过研究思路的创新，转变了研究方向，改从教学抓起，大力对教学进行创新和改革，力求培养更多创新型的技术人才，早日突破技术研究的“瓶颈期”。相信从根本上解决问题后，化学电源研究定能在不久的将来实现阶段性的跨越和创新性的发展。

参考文献

[1]李晓峰,王恒,王利霞等.“化学电源”课程思政教育教学改革初探[J].安徽化工,2022,48(03):178-180.

[2]陈悦，陈超美，刘则渊，等.CiteSpace知识图谱的方法论功能[J].科学学研究，2015（02）.

[3]刘瑶，张攀.中外政府创新研究20年——基于Citespace的知识图谱分析[J].软科学，2019（05）.

1