基于知识图谱的智慧教育研究热点与趋势分析

2016-11-19陈瑶胡旺王娟

中国远程教育 2016年9期

陈瑶++胡旺++王娟

【摘要】

智慧教育已成为当前教育领域关注的一个新热点。本文以中国知网（CNKI）数据库2011-2016年1月收录的与信息化相关的智慧教育学术论文为研究对象，采用共词分析及多维尺度分析方法，绘制知识图谱来探究我国智慧教育领域的研究热点与发展趋势。研究发现，我国智慧教育研究主要围绕智慧教育的技术支撑与理论探讨、智慧教育发展的宏观与微观两条主线及智慧学习需求研究、新背景下的智慧教育理论研究、智慧校园生态研究、智慧教学模式研究、智慧教育技术支撑环境研究5个主题。未来应主要集中在智慧教育理论应用于实践的研究、智慧教育关键技术支撑环境的研究、智慧学习资源与智慧教学模式的开发应用研究、智慧教育生态观研究四个方面。

【关键词】智慧教育；共词分析；多维尺度分析；知识图谱；研究热点；趋势分析

【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009—458x（2016）09—0021—06

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出“加快我国智慧教育建设，提高信息化和智能化对教育发展的贡献度，推动教育现代化发展，为加快实现我国教育现代化提供有力支撑，构建学习型社会，建设智慧型教育环境”。《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出“以教育信息化带动教育现代化，是我国教育事业发展的战略选择”（陈琳，等，2013）。智慧教育是信息化的产物，是教育现代化的集中体现（祝智庭，等，2012）。随着教育信息化的不断发展，智慧教育已成为当前教育研究的新热点、新趋势。本文运用共词分析和多维尺度分析对2011年以来我国智慧教育领域的文献进行梳理，以期为学者的进一步研究提供借鉴。

一、研究设计

（一）研究方法

本研究采用可视化的知识图谱展现智慧教育研究领域的研究热点，为文献综述提供科学的计量方法，提高文献综述的可信度及科学性。其中，共词分析法是分析关键词两两在同一篇文章中出现的现象的内容分析法，根据分析结果判断该研究主题的现有研究结构（张勤，等，2007）；多维尺度分析实质是根据关键词之间的“距离”即关系的紧密程度对研究问题进行聚类，以全面反应主要研究角度和热点（翁胜斌，2013）。Bicomb、Excel、SPSS19.0是本研究使用的主要软件。

（二）研究过程

1. 数据库及论文的选取

本研究基于国内与信息化相关的智慧教育相关文献，研究对象来源于中国知网，论文样本的选择标准如下：① 论文正式发表并收录到学术论文数据库；② 论文检索期刊限定为教育技术学科的CSSCI来源期刊与中文核心期刊；③ 本研究分别以“篇名”和“关键词”为条件进行检索。首先以篇名为限制条件，以“智慧”为关键词进行检索；然后以关键词为限制条件，以“智慧教育”“智慧学习”“智慧环境”“智慧学习环境”“智慧教学”“智慧管理”“智慧服务”“智慧课程”“智慧型课程”“智慧校园”“智慧学习空间”“智慧管理”“智慧服务”“智慧技术”为关键词分别进行检索，以期科学、准确、全面地获得研究样本；④ 搜索时间段为2011年1月1日到2016年1月26日，去除重复文献得到样本165篇。剔除会议评述、会议通知等无关论文51篇，得出所有与教育技术和信息化发展相关的智慧教育主题的CSSCI期刊论文共114篇，作为本研究的有效数据。检索期刊名称及具体发文情况如图1所示。

图1 智慧教育发文期刊统计表

2. 数据处理

对数据的处理主要分为以下几个步骤：

① 数据导出。将与智慧教育相关的114篇文献从中国知网导出，文件格式为notefirst。② 提取关键词。利用Bicomb软件对选取的样本进行关键词提取及词频统计，关键词进行清洗和标准化后根据高频词界分公式提取出高频关键词。③ 高频关键词的共词矩阵。利用Bicomb软件建立高频关键词的共词矩阵。④ 高频关键词的聚类分析。利用SPSS19.0对共词矩阵进行聚类分析。⑤ 高频关键词的多维尺度分析。高频关键词相异矩阵导入到SPSS19.0中进行多维尺度分析，并用聚类分析图对多维尺度分析图进行描绘，产生知识图谱。

二、研究结果与分析

（一）关键词词频统计分析

利用Bicomb软件统计关键词，经过对关键词的清洗，即将近义关键词合并（智慧课程与智慧型课程）等，得出关键词共316个。根据1973年由Donohue提出的高频词界分公式（王宪磊，2004）[T=12（-1+1+8I1）]，（其中[I1]为关键词的总数）计算得出[T]=25.14，阈值为26，即高频关键词只有智慧教育1个，这显然不能反映智慧教育领域的主要研究方向，出现该问题的主要原因有二：一是国内对该主题的研究起步较晚，现有文章较少；二是所选期刊的特殊性，载文量少（储节旺，等，2011）。

本研究选取词频大于等于3的关键词（24个）为高频关键词，以期全面反映智慧教育领域的研究热点，关键词的具体情况如表1所示。由表1可知，智慧教育研究领域的前10个高频关键词为智慧教育（43）、智慧校园（20）、智慧环境（19）、智慧学习（18）、教育信息化（11）、智慧教室（9）、学习分析（8）、大数据（7）、互联网+（6）、物联网（6）。

智慧教育领域的研究热点不仅体现在关键词的出现频次上，关键词之间的关系也是研究重点（孙诚，等，2015）。首先利用Bicomb建立高频关键词的共词矩阵（24×24），如表2所示。表2中行列交叉处为关键词两两在同一篇文献中出现的次数。

为了消除自身频次差异造成的影响，以揭示关键词间的真正隐含关系，先将共词矩阵导入SPSS19.0中转化为相关矩阵。再将相关矩阵导入Excel中，经过计算得出相异矩阵，相异矩阵表示关键词的相异程度，行列交叉处数值越大，两者相关程度越小，关键词距离越远，如表3所示。最后将得出的相异矩阵导入SPSS19.0中进行多维尺度分析。

（二）高频关键词聚类分析

关键词聚类分析是将关系密切的关键词聚在一起，形成类团，使类团内的相似性最大，类团间的相似性最小（王敏，等，2011）。将Bicomb产生的高频关键词共词矩阵（24×24）导入SPSS19.0中进行聚类分析，得出的聚类图如图2所示。根据聚类图分析结果，将关键词聚合为五类主题。

主题一涉及学习方式，包括学习分析、数据挖掘、个性化学习、智慧学习4个关键词。个性化学习与智慧学习（贺斌，2013）是当前研究的热点，以满足学习者的个性化需求为宗旨，充分发挥学习者个性及创造性。学习分析与数据挖掘则为个性化与智慧化学习服务，通过挖掘学习者的个性化需求，提供个性化的学习资源，实现个体定制化学习。

主题二涉及信息化与智慧教育，包括教育信息化、晒课、智慧课程、智慧教育4个关键词。智慧教育是教育信息化发展到一定阶段的产物，是推动教育现代化的有力跳板。其中，晒课与智慧课程提供大量优质的课程资源，不仅有利于减缓地区差异导致的教育不公平问题，同时为所有学习者（包括非在校生）提供了优质的学习平台。智慧教育发展的根本就是要满足人的发展，遵循以人为本的教学观，推动地区平衡、和谐发展。在互联网+时代，互联网思维与创新思维成为智慧教育高水平发展的重要思维模式，互联网+教育（詹青龙，等，2015）的深度融合将促进智慧教育的新一轮变革发展。

主题三涉及互联网+校园，包括大数据、云计算、互联网+、智慧校园、数字校园5个关键词。大数据、云计算（熊频，等，2015）、互联网技术等是构建智慧校园（张怀南，等，2013）的基本技术，是从技术视角研究智慧校园的建构。而从数字校园到智慧校园，不仅仅是技术的改变，更是智慧性的体现。智慧校园以“智能+互联+协同”为理念，从教师的教和学生的学，从完整的管理体系到评价体系等，都以“智慧”为指导思想和核心。互联网+校园等同于智慧校园，同时还体现在虚拟大学、网络大学，能够足不出户上大学。

主题四涉及智慧教学模式，包括翻转课堂、移动学习、教学模式、增强现实、智慧环境5个关键词。技术变革通常是教育变革的前提，而教育变革的核心是模式的创新。新颖的教学模式、创新的教学方法为教育的发展注入新鲜血液。增强现实为学习者提供更加真实、生动的学习情景；翻转课堂、反转教学等创新教学模式将不断引领教育创新，促进智慧教育的高水平发展。教学作为教育的落脚点与微观层面，是智慧教育理论的实践，是理论与具体教学情况相结合的体现（王帆，2015）。在未来智慧教育发展的进程中，翻转课堂必将呈现出更加独特的学习魅力和教学效果，极大促进智慧教育的发展。

主题五涉及智慧技术的智能应用，包括智慧课堂、信息技术、智慧技术、集体智慧、智慧教室、物联网6个关键词。信息技术的不断发展，衍生出多种智能技术和设备，智能技术的融合运用为智慧教室等智慧环境提供基本技术保障（杨现民，等，2015），形成智能化的课堂环境。智慧课堂、智慧教室的出现为学习者提供更加人性化的服务，能够满足不同人群的学习需求。因此，技术在教育的更新迭代中具有加速发展和不断变革的重要作用，新一轮的智慧技术必将发挥其更重要的价值。

三、当前研究热点分析

多维尺度分析可以对聚类分析结果进行矫正（储节旺，等，2012），将Excel产生的相异矩阵导入SPSS19.0中进行多维尺度分析，再结合聚类图，描绘出知识图谱，该图谱可以直观展现智慧教育研究领域当下的研究热点，如图3所示。

图3 我国智慧教育研究热点知识图谱

由图3可知，智慧教育研究主要围绕两大主线展开，分别是智慧教育的技术支撑与理论探讨（左右分）、智慧教育发展的宏观与微观（上下分）。具体来说，智慧教育的技术支撑（右半部分）包括增强现实、学习分析、云计算、大数据、数据挖掘等热点；智慧教育的理论探讨（左半部分）包括智慧校园、智慧课堂、智慧课程、智慧教室、教育信息化等热点；微观部分（上半部分）包括教学模式、智慧技术、智慧教室、个性化学习等热点；宏观部分（下半部分）包括教育信息化、互联网、智慧课程等热点。结合图2 ，各领域具体分析如下：

领域一：智慧学习的需求研究

自古以来，不论是生活、工作还是学习都是以满足人们的需求而进行的社会活动。特别是学习活动，学习的出发点就是为了获取所需的知识，提升自身的能力。智慧学习同样如此，不论智慧学习如何智慧都必须满足学习者的学习需求，其智慧性也恰恰体现于此。智慧学习的第一要义就是充分满足学习者的个性化需求，提供人性化的学习服务。而数据挖掘、学习分析技术的运用目的就在于发掘学习者的学习动机，匹配学习者特征，从而提供个性化学习服务，因此智慧学习需求研究成为智慧教育研究的一大热点，也是智慧教育智慧性的集中体现。随着技术的不断成熟，需求分析越来越智慧，当满足学习者的个性化需求时，关于需求分析的研究也会随之减少。

领域二：新背景下的智慧教育理论研究

智慧教育作为一种新兴的教育形态，随着产生背景的不断发展，相应的理论基础相对来说也不完善。当前对智慧教育的理论研究主要集中在智慧教育的内涵、特征、原则等方面，以及由智慧教育衍生出来的智慧学习、智慧课程的理论探讨，可以说当前尚未形成有关智慧教育完整的理论体系（陈琳，等，2015）。而随着教育信息化的程度加深、互联网+背景的出现与深化，由网络和新技术支撑的新理论也随之出现（如新建构主义理论（王竹立，2011）、长尾学习理论（张琪，2015）），这些新理论必将对智慧教育的研究产生深远的影响。

领域三：智慧校园生态研究

生态是自然平衡的一种状态，是社会和谐的一种体现。当前智慧教育的发展已经上升到2.0层面，互联网+时代的到来，为智慧教育的发展注入了新的活力。当前智慧校园生态系统构建研究成为智慧教育领域的一大热点话题，同时也是未来研究的重点方向。数字校园是智慧校园的基础，智慧校园是数字校园的延伸，将这二者联系起来研究是可行的，更是科学的。生态校园是智慧校园的高级形态，体现着校园的平衡、和谐发展，是智慧教育的终极发展，因此，智慧校园的生态研究是目前以及未来研究的热点，抓住生态的核心观点与智慧教育理念融合，发现二者的内在联系，是研究生态教育的关键。智慧教育生态系统集智慧学习、智慧教学、智慧环境、智慧评价、智慧管理、智慧服务于一体，因此，笔者认为，智慧校园生态研究只是在环境要素视角下研究智慧教育的开始，未来的研究将逐渐扩展到智慧学习生态观、智慧教育生态观等更深入的领域。

领域四：智慧教学模式研究

从现代教育系统的构成要素来看，智慧教育系统包括现代教育制度、现代教师制度、数字一代学生、智慧学习环境和教学模式五大要素。其中，教学模式是智慧教育系统的核心要素（黄荣怀，2014）。然而，当前的研究现状是对教学模式的关注不够，对智慧教学模式的研究仅仅处在构建的层面，并未实际应用，其教学效果自然不得而知。究其原因，一是智慧教学模式应用所需的各种硬件设备不到位，智慧教学模式是依靠多种现代化设备支撑的新型教学模式，硬件设施达不到标准，智慧教学模式只能是纸上谈兵；二是智慧教学模式的相关执行者（教师）难以转变思想，阻碍传统教学模式向智慧教学模式的转变，使智慧教学模式无法落地生根。在今后智慧教学模式的发展过程中，要避免这种只建不用、重理论轻实践的倾向；国家和相关部门要加大对智慧教育领域的投入，尤其是要使各学校具备实施智慧教学模式的硬件设备；要积极转变教师观念，提高教师的信息技术素养，使教师成为引导智慧教学模式落地生根的主要力量。

领域五：智慧教育的技术支撑环境研究

智慧教育是依托物联网、云计算、大数据等智能技术打造的教育信息生态系统，是数字教育的高级发展阶段（杨现民，2014），可以说没有技术就无从谈及信息时代的智慧教育。智慧教育的发展需要智慧环境，智慧教室是实现智慧教育的硬环境，智慧课堂则是推动智慧教育发展的软环境。一开始关于智慧教育的研究主要集中在关键技术的应用上，近一两年来则转变为智慧教室、智慧课堂学习环境（刘永权，等，2014）的构建。这表明智慧教育的发展上升到新的阶段，迫切需要支撑环境以保障运行。

四、发展趋势预测

综上所述，智慧教育的研究主要沿着两条主线、五个领域展开，包括智慧学习需求研究、新背景下的智慧教育理论研究、智慧校园生态研究、智慧教学模式研究、智慧教育技术支撑环境研究。结合智慧教育的区域实践，针对以上智慧教育研究领域的聚类和热点分析，提出以下四点研究趋势：

趋势一：智慧教育理论应用于实践的研究

任何理论的发展最终都将落实到实践上，否则便失去了其应有的价值，成为一纸空文。从知识图谱聚类分析可以看出，当前对智慧教育的研究几乎仅限在理论层面，并没有过多地应用于实践层面，即便涉及实践应用，也只停留在浅层，往往是以一个班级、一所学校为试点，这样的应用难以推广，其结果是智慧教育实践无法得到大规模的发展，理论也无法融入实践，难以可持续发展。究其原因，笔者认为首先是智慧教育的理论研究还未完全成熟，需要更深层次的方法论和系统研究来支撑其发展；其次是实践往往发展缓慢，摸着石头过河需要时间和积累，因此当前理论应用于实践的研究较薄弱，这也就对未来的研究指明了方向，在理论研究达到一定高度的同时需要将重点放在实践应用上，当然将理论应用于实践并不是理论的生搬硬套，全盘接收，而是在结合具体实践情况的基础上有所取舍，是运用理论中适合自身情况的部分，实事求是，推动实践的发展。

趋势二：智慧教育关键技术支撑环境研究

尽管国内当前技术层面的研究文献数量较多，但多集中在理论探讨。就目前的技术手段来说并不足以支撑智慧教育的发展，关键技术还未能从根本上产生重大突破。大数据、云计算、学习分析（王良周，等，2015）等技术应用并不成熟，更多处于理论研究层面，应用前景巨大，但就目前应用效果来看却并不明显。技术是手段，是推动教育发展的有力工具，重视技术运用，创新智能化技术，对教育的发展具有加倍加量的作用。未来对于关键技术的研究应更多地放在技术融合层面，割裂技术之间的相互性将大大削弱技术的应用效果，探讨智能技术间的相互关系，从点到线再到面的突破，从研究技术本身发展到技术作用于具体智慧环境，再到整个智慧教育系统的构建，实现技术突破、技术创新、技术融合。

趋势三：智慧学习资源与智慧教学模式的开发应用研究

教育的最终目的是推动人的发展，满足人的需求。智慧教育作为互联网+时代的新型教育形态，更应关注学生的个性化发展。这需要在教学资源、教学模式开发之初就深入挖掘学生的真实需求、了解学生的个体差异，再结合教育信息化发展新阶段的诉求，合理设计应用场景，避免在开发和应用的过程中出现“唯技术论”的弊端，而应使新技术与教学深度融合。笔者认为智慧教育的教学资源与教学模式（李凡，等，2012）应是多元化的、个性化的、有系统的、有层次的、有针对性的，其应用场景应囊括校内校外、课上课下，涉及学生发展的全过程。此外，教学资源及教学模式的开发机构（如各级学校、电教馆）之间要建立资源共享、相互协作的机制，遵循共建共享的原则，避免资源的重复建设与浪费。

趋势四：智慧教育生态观研究

在所有样本文章中，关于生态的研究并不是很多，但究其本质，涉及生态观的研究却十分普遍，智慧教育、教育大数据、微课、MOOCs（郝丹，2013）、翻转课堂等都体现了教育的生态观。智慧校园的构建其核心就是生态，实现物与物、人与物、人与人的和谐连接；MOOCs有助于资源共享、促进区域公平，这就是教育生态。因此，智慧教育生态观不仅是当前的研究热点，更是未来的研究重点。实现教育现代化本身就是为了实现教育生态发展，智慧教育作为助推教育现代化的加速器，研究其生态观势在必行。

智慧教育的成熟发展必将是集智慧学习、智慧学习环境、智慧型课程（陈琳，2015）、智慧学习方式、智慧管理、智慧评价、智慧服务等于一体的系统研究，因此除以上四点主要趋势外，未来关于智慧教育的研究应向智慧管理、智慧服务、智慧评价等方面集散，形成完整的智慧教育体系。

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