高校實驗室研究熱點及演進(jìn)可視化研究

嚴(yán)佩升 曹阜孝

摘 ? 要：實驗室是高校建設(shè)的一個重要組成部分，隨著高等教育改革的不斷深化，實驗室作為培養(yǎng)學(xué)生能力和傳授知識的重要環(huán)節(jié)而被日益重視。基于CiteSpace軟件對《實驗室研究與探索》近10年的9370篇論文的分析，生成知識圖譜，凸顯實驗室問題的科學(xué)知識結(jié)構(gòu)，通過對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，提取出國內(nèi)實驗室問題研究的四大熱點主題：實驗（實踐）教學(xué)及改革、實驗室管理問題、基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室研究、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，分析各大主題的演化過程，以期為提升實驗室的建設(shè)和改革提供新的思路。

關(guān)鍵詞：實驗室 ?研究熱點 ?可視化分析 ?CiteSpace方法

中圖分類號：G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0228-03

摘 ? 要：實驗室是高校建設(shè)的一個重要組成部分，隨著高等教育改革的不斷深化，實驗室作為培養(yǎng)學(xué)生能力和傳授知識的重要環(huán)節(jié)而被日益重視?；贑iteSpace軟件對《實驗室研究與探索》近10年的9370篇論文的分析，生成知識圖譜，凸顯實驗室問題的科學(xué)知識結(jié)構(gòu)，通過對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，提取出國內(nèi)實驗室問題研究的四大熱點主題：實驗（實踐）教學(xué)及改革、實驗室管理問題、基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室研究、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，分析各大主題的演化過程，以期為提升實驗室的建設(shè)和改革提供新的思路。

關(guān)鍵詞：實驗室 ?研究熱點 ?可視化分析 ?CiteSpace方法

中圖分類號：G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0228-03

1 ?研究方法及樣本選取

1.1 研究方法

為了揭示高校實驗室建設(shè)管理的現(xiàn)狀、特點和發(fā)展趨勢，本文采用文獻(xiàn)計量的方法，運(yùn)用CiteSpace軟件進(jìn)行可視化分析，使學(xué)術(shù)界對高校實驗室多年來的研究成果通過知識譜圖的形式呈現(xiàn)，提取高校實驗室研究的主題變遷和熱點領(lǐng)域，并探索其演變規(guī)律。

1.2 樣本的選取情況

本文以CNKI（中國全文期刊數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)庫為檢索平臺，在平臺的“高級檢索”中以“期刊”作為檢索庫，在“來源期刊”中設(shè)定為《實驗室研究與探索》，不限定起止年限的情況下，共檢索到17520篇文獻(xiàn)，本文以該期刊近10年左右發(fā)表的文獻(xiàn)為研究對象，將時間設(shè)定為2009—2018年進(jìn)行精確檢索，得到9740篇檢索結(jié)果。剔除10年間刊登的各類實驗中心介紹、實驗室展示、征訂單、任務(wù)訪談、寫作小常識、名人名言、新年賀詞、實驗體會、摘錄、撰稿規(guī)范、導(dǎo)讀、學(xué)術(shù)會議信息、通訊等非學(xué)術(shù)性文章194條，在保證研究的可行度的基礎(chǔ)上，最后獲得有效文獻(xiàn)9370條，并以此作為分析樣本。

1.3 合作作者及合作機(jī)構(gòu)的共現(xiàn)圖譜分析研究

在CiteSpace軟件中設(shè)定Node Types為“Author + Institution”，Top設(shè)為50，對實驗室研究問題進(jìn)行合作機(jī)構(gòu)與作者共現(xiàn)分析，獲得共現(xiàn)知識圖譜，顯示上海交通大學(xué)聚類最突出，上海交通大學(xué)電子信息與工程學(xué)院節(jié)點最大，說明該機(jī)構(gòu)是研究實驗室問題較為核心和權(quán)威的機(jī)構(gòu)。其次，電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院、吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院、國防科技大學(xué)、中北大學(xué)測試技術(shù)重點實驗室、陸軍軍官學(xué)院訓(xùn)練部、青島大學(xué)、大連理工大學(xué)工程裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室、湖南科技學(xué)院等節(jié)點相對較大，說明這些高校也是這一領(lǐng)域的主要陣地。同時，各機(jī)構(gòu)節(jié)點周圍分布著作者節(jié)點，其中河海大學(xué)的朱昌平，上海交通大學(xué)劉昭、蔡海燕、姜建民、夏有為，湖南科技大學(xué)李文、電子科技大學(xué)胡天友、陸軍軍官學(xué)院徐曉慧、米良，中北大學(xué)李杰、劉俊、同濟(jì)大學(xué)大學(xué)王磊等是這些研究機(jī)構(gòu)的中堅力量和主力軍。另外，作者之間連線的粗細(xì)反映作者合作的頻次，從圖譜看，同一機(jī)構(gòu)的作者間連線較粗較明顯，但不同機(jī)構(gòu)之間的作者少有連線，說明對于實驗室問題的研究缺乏機(jī)構(gòu)的合作交流，未能在該研究領(lǐng)域形成高水平的核心作家群，呈現(xiàn)各自為陣的特點。

1.4 關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計及共現(xiàn)圖譜分析

文章的關(guān)鍵詞有呈現(xiàn)文章主題的功能，關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率能有效反映該領(lǐng)域的研究熱點[1]。通過CiteSpace對樣本文獻(xiàn)的統(tǒng)計分析，并將相同詞義的關(guān)鍵詞歸并，將出現(xiàn)頻次靠前的關(guān)鍵詞作為實驗室研究的熱點關(guān)鍵詞（見表1）。剔除“實驗室”這一與題目一致的關(guān)鍵詞后，“實驗教學(xué)”、“實踐教學(xué)”作為相近關(guān)鍵詞組排在前兩位，“教學(xué)改革”作為實驗室研究的出發(fā)點排在第三，“創(chuàng)新能力”作為實驗室研究的落腳點排在第四，其次依次為“實驗室建設(shè)”、“人才培養(yǎng)”、“實驗室管理”、“教學(xué)模式”、“高?！钡汝P(guān)鍵詞位居前十位。從這些高頻關(guān)鍵詞基本能看出實驗室研究的熱點。

在關(guān)鍵詞共現(xiàn)譜圖中，關(guān)鍵詞節(jié)點的大小代表其出現(xiàn)頻次的高低，關(guān)鍵詞之間的連線的粗細(xì)代表二者共現(xiàn)頻次的多寡，共現(xiàn)圖譜能較為直觀的展現(xiàn)關(guān)鍵詞的分布及關(guān)系。在圖譜中，“實驗教學(xué)”的節(jié)點呈現(xiàn)的年輪最多，節(jié)點最大，說明在該研究領(lǐng)域出現(xiàn)的實踐較早，此外，“實踐教學(xué)”、“創(chuàng)新能力”、“實驗室建設(shè)”“教學(xué)改革”等關(guān)鍵詞的節(jié)點外圍的紫色邊框代表這些主題仍是當(dāng)前的研究熱點。

表1中各關(guān)鍵詞節(jié)點的中心性能展現(xiàn)某節(jié)點相對于中心節(jié)點的“權(quán)力”大小問題[2]。除“實驗室”外，“實驗教學(xué)”、“教學(xué)改革”、“人才培養(yǎng)”“創(chuàng)新能力”、“實踐教學(xué)”、“實驗室管理”、“教學(xué)模式”、“實驗平臺”、“實踐能力”等關(guān)鍵詞的中心性依次排在前十位，可見高頻關(guān)鍵詞也是中心性較高的關(guān)鍵詞，只是在排序上并不完全一致。其中“實驗教學(xué)”和“教學(xué)改革”是中心性最高的兩個關(guān)鍵詞，同時也是學(xué)術(shù)界對實驗室研究的兩條重要路徑。

1.5 關(guān)鍵詞聚類分析視圖下的可視化分類

聚類分析是共詞分析常用的方法，通過將共同出現(xiàn)頻次高的關(guān)鍵詞聚在一起形成群組，使組內(nèi)的關(guān)鍵詞相似性大，組間關(guān)鍵詞的差異性較大[3]。一組聚類可以反映一個階段中研究的熱點，在運(yùn)用CiteSpace軟件完成關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析后，利用軟件的自動聚類功能，用直線區(qū)分不同的聚類，并從施引文獻(xiàn)的標(biāo)題中提取聚類命名術(shù)語（見圖1），分別為“實踐教學(xué)”、“實驗室建設(shè)”、“l(fā)abview”（虛擬儀器）、“實驗教學(xué)改革”，綜合考慮四種聚類的主題分類結(jié)果，并考慮聚類的科學(xué)性和可行性，根據(jù)每個關(guān)鍵詞群組的內(nèi)容和聚焦點，提取出關(guān)于實驗室研究的四大熱點主題，分別為實驗（實踐）教學(xué)及改革、實驗室管理問題、基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室研究、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)等。從圖1可見，雖劃定了聚類團(tuán)組，但個團(tuán)組之間仍有復(fù)雜的連線，說明各群組之間也聯(lián)系密切。

2 ?實驗室研究的熱點主題分析

根據(jù)前文對實驗室研究進(jìn)行的知識圖譜分析，進(jìn)一步剖析關(guān)鍵詞聚類分析的結(jié)果，將呈現(xiàn)的4種聚類綜合考慮其內(nèi)部標(biāo)簽、聚類的科學(xué)性和合理性，提取出實驗室問題研究的四大熱點主題：實驗（實踐）教學(xué)及改革、實驗室管理問題、基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室研究、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2.1 實驗（實踐）教學(xué)及改革

在實驗（實踐）教學(xué)方面主要從三個方向進(jìn)行研究：一是，從實驗（實踐）教學(xué)體系方面探討改革，比如分階段分專業(yè)設(shè)計實驗（實踐）教學(xué)，獨(dú)立設(shè)置實驗教學(xué)中心，重視實驗基本技能的訓(xùn)練，將部分聯(lián)系較強(qiáng)的實驗進(jìn)行適當(dāng)合并形成綜合性的實驗課程等;二是，對實驗課教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，比如，分階段進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的安排，采取開放式實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和動手的能力，從實驗的實用性出發(fā)，在掌握基本知識的基礎(chǔ)上不斷更新實驗內(nèi)容，與時俱進(jìn)，借助新的教學(xué)輔助設(shè)備不斷改進(jìn)教學(xué)方式等;三是，改進(jìn)實驗（實踐）課程的考核方式，注重過程性評價，實驗課程的成績由多部分構(gòu)成，使量化更加科學(xué)合理。

2.2 實驗室管理問題

實驗室管理工作是實驗室工作的關(guān)鍵，也是實驗室工作的中心內(nèi)容，更是實驗教學(xué)的重要前提與根本保證[4]。對于實驗室管理問題的研究目前主要涉及四大內(nèi)容：一是，對實驗師資隊伍的管理問題，師資隊伍結(jié)構(gòu)、師資素質(zhì)、培養(yǎng)培訓(xùn)等;二是，對實驗室安全的管理，實驗儀器設(shè)備的安全、保障配套、使用過程的安全問題、實驗者的安全意識等;三是，對實驗儀器使用過程的管理，主要從提高儀器的利用率、借助網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對儀器的使用和管理、建立實驗測試中心等方面研究;四是，對實驗員的管理，采用傳幫帶、導(dǎo)師制等方式。

2.3 基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室研究

所謂虛擬實驗室，即利用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)建模技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等構(gòu)建一個用軟件來模擬硬件設(shè)備進(jìn)行實驗的運(yùn)行在計算機(jī)上的實驗室[5]。現(xiàn)階段虛擬實驗室的研究方向主要是虛擬實景、多人協(xié)作的虛擬實驗室、基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用云計算技術(shù)。虛擬實驗室必將因其巨大的應(yīng)用前景而受到越來越多的重視。

2.4 創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

實驗教學(xué)是學(xué)生開展創(chuàng)新活動的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)知識在實驗教學(xué)中得以鞏固，創(chuàng)新情感得以提升，創(chuàng)新意志不斷升華，研究實驗教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中效果的提升，加強(qiáng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作，推動實驗室建設(shè)的轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)而改進(jìn)和提升實驗教學(xué)水平，切實提高學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

3 ?結(jié)語

基于CiteSpace軟件進(jìn)行可視化分析，描繪了近10年國內(nèi)實驗室研究的知識圖譜，提取出實驗室問題研究的四大熱點主題，分別是實驗（實踐）教學(xué)及改革、實驗室管理問題、基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室研究、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，并對各大主題進(jìn)行了討論?？傮w來看，國內(nèi)實驗室研究還存在一些有待深化的地方，一是，該領(lǐng)域沒能形成高水平的核心作者群體，學(xué)者間各自為陣，聯(lián)系較少，不能凝聚力量持續(xù)深入研究，對實驗室問題起到的實際作用甚微;二是，對實驗室問題缺乏理論的研究，難以提出更富實踐指導(dǎo)意義的建議。

參考文獻(xiàn)

[1] 龐博.我國農(nóng)民工社會養(yǎng)老保險“碎片化”現(xiàn)狀及對策研究[D].河北大學(xué)，2012.

[2] 楊剛.國際有氧耐力訓(xùn)練研究現(xiàn)狀與熱點分析[J].首都體育學(xué)院學(xué)報，2015，27（4）：354-358+363.

[3] 張紅春，卓越.國內(nèi)社會保障研究的知識圖譜與熱點主題———基于文獻(xiàn)計量學(xué)共詞分析的視角[J].公共管理學(xué)報，2011，（4）：111-121+128.

[4] 阿力木江·阿布都拉，羅依扎·瓦哈甫.高校實驗室管理綜述[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2013，19（11）：141-143.

[5] 劉世偉，田世鵬，甘濤，蔣婷，楊明翰.虛擬實驗室的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（9）：82-83.