基于知識圖譜的智慧教育熱點研究

馬燕 郭惠芬 張永儒

摘 要：智慧教育是我國教育信息化的發(fā)展趨勢和創(chuàng)新融合，逐漸成為教育領(lǐng)域關(guān)注的熱點。為了探究智慧教育領(lǐng)域的熱點研究，本文以中國知網(wǎng)（CNKI）核心期刊數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，以2015年至2020年收錄的智慧教育研究文獻(xiàn)為研究對象，梳理了智慧教育相關(guān)領(lǐng)域的研究內(nèi)容，采用SATI3.2構(gòu)建共現(xiàn)矩陣和相異矩陣，通過UCINET6繪制知識圖譜，運用聚類分析和多維尺度分析的方法繪制樹狀圖和距離模型。構(gòu)建共現(xiàn)矩陣和相異矩陣，研究各關(guān)鍵詞之間的內(nèi)在聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)智慧教育的三大研究領(lǐng)域——智慧教育資源的開發(fā)、智慧教學(xué)模式的設(shè)計、智慧校園生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，并指明了后續(xù)研究應(yīng)關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：共現(xiàn)矩陣;知識圖譜;聚類分析;多維尺度分析

一、研究背景

在教育信息化背景下，智慧教育推動教育改革的前進(jìn)，引起教育界的廣泛關(guān)注。智慧教育將成為我國教育改革的高端形態(tài)，如何將傳統(tǒng)教育過渡到智慧教育引起學(xué)者熱議。教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》將智慧教育納入國家信息化戰(zhàn)略體系，此舉加快了教育現(xiàn)代化的實現(xiàn)。

為深入了解智慧教育的發(fā)展趨勢及研究熱點，本研究采用科學(xué)分析軟件如 SATI 3.2、UCINET 6、SPSS 25.0，以中國知網(wǎng)（CNKI）核心期刊中的論文為數(shù)據(jù)源，運用聚類分析和多維尺度分析等方法對我國智慧教育研究的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，試圖探討我國智慧教育研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和研究熱點，以期為智慧教育相關(guān)研究提供借鑒。

二、研究設(shè)計

（一）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本研究以中國知網(wǎng)為數(shù)據(jù)源，在高級檢索中將關(guān)鍵詞設(shè)為“智慧教育”，時間范圍控制到2015年至2020年，并且選擇在核心期刊中進(jìn)行檢測，檢索結(jié)果共有484篇文獻(xiàn)。將這些文獻(xiàn)以EndNote的格式導(dǎo)出，為下一步研究做準(zhǔn)備。

（二）研究思路

本研究采用的方法主要有聚類分析、多維尺度分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析等。聚類分析是指以研究對象的特征為依據(jù)，將研究對象分為多個區(qū)域的過程。多維尺度分析是接受度最高的降維方法，可以對關(guān)鍵詞進(jìn)行定位、分析和歸類[1]。社會網(wǎng)絡(luò)分析是根據(jù)節(jié)點的大小以及節(jié)點之間聯(lián)系的強度來研究熱點之間的關(guān)系及結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上研究方法構(gòu)建文章研究流程，如圖1所示。

三、數(shù)據(jù)分析

（一）關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計分析

為了讓數(shù)據(jù)更加直觀，對2015年至2020年中與“智慧教育”相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。

由圖2可看出，以“智慧教育”為關(guān)鍵詞檢索的文獻(xiàn)從2015年到2020年呈緩慢上升的趨勢，文獻(xiàn)的數(shù)量也在勻速上升。從智慧教育研究文獻(xiàn)發(fā)文量圖中可以看出，隨著教育信息化2.0行動計劃的頒布與實施，智慧教育的發(fā)展將會越來越快速。

將檢索出的文獻(xiàn)導(dǎo)入Excel中，運用SATI 3.2提取高頻關(guān)鍵詞。如表1所示。

由表1可知，智慧教育（499次）、智慧課堂（82次）、教育信息化（80次）、大數(shù)據(jù)（48次）、智慧校園（45次）、人工智能（45次）頻次較高，說明國內(nèi)關(guān)于智慧教育的研究主要與教育教學(xué)有關(guān)。

（二）關(guān)鍵詞可視化分析

運用SATI 3.2分析軟件提取相異矩陣與共現(xiàn)矩陣，能夠發(fā)現(xiàn)智慧教育領(lǐng)域研究熱點的內(nèi)在聯(lián)系，并且可以分析與該主題相關(guān)的研究結(jié)構(gòu)。通過SATI 3.2建立相異矩陣和共現(xiàn)矩陣（24×24），部分相異矩陣如表2所示、部分共現(xiàn)矩陣如表3所示。

陳瑤[2]等人認(rèn)為相異矩陣表中行列交叉處的數(shù)值代表關(guān)鍵詞距離的遠(yuǎn)近，數(shù)值越大，兩個關(guān)鍵詞間距離越遠(yuǎn)，相關(guān)程度越小，反之亦然。如表2所示，“人工智能”與“智慧校園”“智慧課堂”“智慧教室”等行列交叉處的數(shù)值為1，說明二者的相關(guān)程度較小。

在共現(xiàn)矩陣表中，其對角線上的參數(shù)為該高頻關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)，單元格中參數(shù)代表對應(yīng)行關(guān)鍵詞與對應(yīng)列關(guān)鍵詞同時出現(xiàn)在一篇文獻(xiàn)中的次數(shù)[3]。如表3所示，“智慧校園”與“智慧教育”交叉單元格中的參數(shù)為13，說明這兩個關(guān)鍵詞在同一篇文獻(xiàn)中一共出現(xiàn)了13次，并且這兩個關(guān)鍵詞有聯(lián)系，參數(shù)越大，聯(lián)系越緊密。“智慧教育”和“教育信息化”出現(xiàn)了48次，“智慧教育”和“人工智能”出現(xiàn)了24次，“智慧學(xué)習(xí)”和“智慧教育”出現(xiàn)了11次，說明以上三組關(guān)鍵詞之間聯(lián)系較為緊密;但“智慧課堂”和“教育信息化”只出現(xiàn)了2次，“智慧學(xué)習(xí)”和“人工智能”僅出現(xiàn)了1次，“智慧課堂”和“智慧校園”出現(xiàn)次數(shù)為0，以上三組關(guān)鍵詞相對前三組高頻關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次相對較低，說明它們之間雖然存在聯(lián)系，但聯(lián)系不緊密。

為了深層次揭示數(shù)據(jù)間隱藏的重要信息，還需運用提取出來的高頻關(guān)鍵詞導(dǎo)入到UCINET 6繪制社會網(wǎng)絡(luò)分析圖，如圖3所示。

凡妙然[4]認(rèn)為社會網(wǎng)絡(luò)分析圖中的節(jié)點大小反映此關(guān)鍵詞在文章中的重要程度，節(jié)點越大，此關(guān)鍵詞在文章中發(fā)揮的作用越大，反之亦然。節(jié)點間的距離反映關(guān)鍵詞之間的密切程度，距離越小，關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系越緊密。節(jié)點間連線的粗細(xì)程度反映兩個關(guān)鍵詞關(guān)系的強弱程度，連線越細(xì)，關(guān)系越弱。

從圖3中可以看出，“智慧學(xué)習(xí)”“人工智能”“教育信息化”“智慧校園”“教育大數(shù)據(jù)”等都圍繞在“智慧教育”周圍，并且和“智慧教育”的距離相對較近，連線也較粗，說明以上關(guān)鍵詞所在節(jié)點之間的關(guān)系較為緊密;而“互聯(lián)網(wǎng)+”“學(xué)習(xí)分析”“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境”“智慧課堂”“智慧教學(xué)”等關(guān)鍵詞，距離“智慧教育”較遠(yuǎn)，說明以上關(guān)鍵詞與“智慧教育”的聯(lián)系不緊密，但它們是傳統(tǒng)教育與智慧教育之間的工具和橋梁;“核心素養(yǎng)”“教育變革”“個性化學(xué)習(xí)”“智慧教室”“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境”處于網(wǎng)絡(luò)分析圖的邊緣，說明在未來以上領(lǐng)域?qū)蔀檠芯繜狳c。

（三）關(guān)鍵詞聚類分析

通過相異矩陣對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置圖的類型（譜系圖）、方法（組間連接）、度量標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間（平方歐式距離）、顯示（統(tǒng)計和圖），得到對應(yīng)的關(guān)鍵詞聚類圖，如圖4（見下頁）所示。

如圖4所示，聚類圖又可以稱為樹狀圖，其以躺倒樹的形式呈現(xiàn)出聚類分析中每一次類合并的情況。SPSS 25.0自動將各類間的距離映射到0～25之間，并將聚類過程近似地表示在圖上。共聚為三大類：教育現(xiàn)代化、智慧時代、智慧教育、教育信息化、智慧校園、“互聯(lián)網(wǎng)+”距離最近，最早聚為一類。慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、智慧課堂、職業(yè)教育、智慧學(xué)習(xí)、智慧教學(xué)、教學(xué)設(shè)計、信息技術(shù)、核心素養(yǎng)相似性較高，較早聚為一類。教育技術(shù)、人工智能、智能教育、教育變革、智慧教室、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境、個性化學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)分析、教育大數(shù)據(jù)聚為一類。

（四）關(guān)鍵詞多維尺度分析

在圖4中，各個關(guān)鍵詞的位置很容易判斷，可以矯正之前聚類分析的結(jié)果。但由于多維尺度分析方法可以確定變量的位置，所以本研究運用多維尺度分析方法來確定“智慧教育”領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)研究的分類。具體的方法為通過 SPSS 25.0 統(tǒng)計軟件分析功能下的標(biāo)度（多維標(biāo)度），形狀設(shè)為“不對稱正方形”，度量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為“歐式距離”，最大迭代次數(shù)設(shè)為40，并將小于“1”的距離視為缺失。對高頻關(guān)鍵詞的共現(xiàn)矩陣進(jìn)行多維尺度分析并繪制距離模型，得到對應(yīng)的可視化結(jié)果，如圖 5 所示。

運用多維尺度分析并且參考聚類分析結(jié)果，確定“智慧教育”的相關(guān)研究可分為三大區(qū)域，并且三個區(qū)域既相互獨立又相互包含，構(gòu)成智慧教育的生態(tài)環(huán)境：開發(fā)智慧教育資源，建設(shè)智慧校園;構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，引入新型教學(xué)模式;融合智能技術(shù);形成智能化課堂，促進(jìn)智慧教育高水平發(fā)展。

四、研究熱點分析

一個領(lǐng)域的知識圖譜可以反映這一研究領(lǐng)域和某一模塊聯(lián)系的密切程度，由此可以判斷這一領(lǐng)域之后的發(fā)展趨勢。

（一）區(qū)域一：智慧教育資源的開發(fā)

教育部科技司提出，教育信息化的重點工作在于優(yōu)質(zhì)教育資源共建共享。祝智庭[5]等人認(rèn)為智慧教育的最終目的是能夠讓學(xué)習(xí)者更加快速適應(yīng)智慧環(huán)境，并且利用智慧設(shè)備和當(dāng)下技術(shù)提高學(xué)習(xí)者的智慧學(xué)習(xí)能力。區(qū)域一中“教育現(xiàn)代化”“智慧校園”對此有所體現(xiàn)。在優(yōu)質(zhì)資源匱乏的情況下，如何開發(fā)與利用智慧教育資源已成為促進(jìn)當(dāng)今教育發(fā)展的關(guān)鍵因素。依托國家資源搭建智慧校園平臺，廣泛開展智慧教學(xué)，整合教學(xué)資源，將資源優(yōu)勢最大化。在開發(fā)方面融入智能技術(shù);關(guān)注體驗，用理論指導(dǎo)實踐;面向需求，開發(fā)技術(shù)融合互補;促進(jìn)資源應(yīng)用，降低運行環(huán)境要求[6]。在資源推送方面實現(xiàn)個性化推進(jìn)、智能化推送、自動反饋、動態(tài)調(diào)整、自適應(yīng)呈現(xiàn)，體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。為智慧教育資源建立規(guī)范體系，增加資源認(rèn)證環(huán)節(jié)，實現(xiàn)資源傳播的規(guī)范化與體系化。

（二）區(qū)域二：智慧教學(xué)模式的設(shè)計

王米雪[7]等人認(rèn)為智慧教學(xué)模式需要以學(xué)習(xí)者為中心， 根據(jù)學(xué)習(xí)者特征進(jìn)行個性化、智慧化、多元化教學(xué)。區(qū)域二中“智慧課堂”“教學(xué)設(shè)計”等關(guān)鍵詞體現(xiàn)出我國對智慧教學(xué)模式的研究。無論線上、線下，在教學(xué)過程中互動都是必不可少的環(huán)節(jié)，借鑒較為經(jīng)典的信息傳播模式，例如 “香農(nóng)-韋弗”模式進(jìn)行課堂互動，信息發(fā)送者將信息源傳遞給接收者，接收者再將反饋信息傳送給發(fā)送者。將互動與課堂各個環(huán)節(jié)結(jié)合起來，重視課程的整體設(shè)計，構(gòu)建可以及時反饋、調(diào)節(jié)、有針對性的教學(xué)模式。

陳耀華[8]等人認(rèn)為智慧課程需要利用當(dāng)下技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)者的智慧學(xué)習(xí)，并對學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評價，實現(xiàn)學(xué)習(xí)者的智慧成長。通過智慧教學(xué)模式構(gòu)建智慧型課堂，充分利用智慧教學(xué)資源，進(jìn)行智慧教學(xué);開展智慧教學(xué)活動，提升學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造能力，促進(jìn)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新型發(fā)展。

（三）區(qū)域三：智慧校園生態(tài)系統(tǒng)研究

實現(xiàn)智慧教育的關(guān)鍵在于構(gòu)建與智慧教育理念相匹配的智慧教育生態(tài)系統(tǒng)[9]。綜合瀏覽與智慧教育有關(guān)的多數(shù)文獻(xiàn)，對于智慧校園生態(tài)系統(tǒng)的研究較少，雖然教育大數(shù)據(jù)、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等都涉及智慧校園的生態(tài)系統(tǒng)，但對其進(jìn)行研究的卻比較少。建構(gòu)智慧校園生態(tài)系統(tǒng)的核心就是能夠?qū)崿F(xiàn)人與物二者之間的交叉連接，即人與人連接、人與物連接、物與物連接。通過促進(jìn)教育資源共享實現(xiàn)教育公平、融合智慧化教育理念、運用個性化教學(xué)設(shè)計、構(gòu)建多元化的智慧校園生態(tài)系統(tǒng)，通過新技術(shù)的支持，重構(gòu)智慧教育生態(tài)系統(tǒng)，最終服務(wù)教師和學(xué)生，為其提供更加優(yōu)質(zhì)的資源。

五、結(jié)語

教育信息化2.0背景下，智慧教育發(fā)揮著舉足輕重的作用，推動教育信息化的發(fā)展。本研究對智慧教育相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點進(jìn)行梳理和分析，最后研究得出智慧教育三大研究熱點并對其進(jìn)行分析。后續(xù)研究應(yīng)更多地關(guān)注智慧教育的其他相關(guān)問題，如智慧校園生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)可上升到整個智慧教育的生態(tài)系統(tǒng)，為未來我國智慧教育的發(fā)展增添動力。因為本研究樣本數(shù)量較少，所以研究結(jié)果還不夠深入。后續(xù)的研究可以增大樣本容量、更新研究工具、改良研究方法、拓寬研究領(lǐng)域，進(jìn)行更深層次的研究。

[1]孟麗，馬秀峰，李曉月.國內(nèi)智慧教育研究熱點及發(fā)展趨勢的可視化研究[J].廣州廣播電視大學(xué)學(xué)報，2018，18（1）：30-36，108.

[2]陳瑤，胡旺，王娟.基于知識圖譜的智慧教育研究熱點與趨勢分析[J].中國遠(yuǎn)程教育，2016（9）：21-26.

[3][9]何文珍，蔡躍.我國智慧教育領(lǐng)域研究熱點探析：基于網(wǎng)絡(luò)知識圖譜和共詞分析[J].教育導(dǎo)刊，2018（12）：20-29.

[4]凡妙然.國內(nèi)教育游戲研究現(xiàn)狀的可視化分析：熱點與趨勢[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2018（2）：27-34.

[5]祝智庭，賀斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].電化教育研究，2012，33（12）：5-13.

[6]代詠梅.智慧教育背景下的數(shù)字教育資源開發(fā)[J].傳媒，2020（1）：81-83.

[7] 王米雪，張立國.我國智慧教育領(lǐng)域的研究熱點與發(fā)展趨勢分析：基于詞頻分析法、共詞聚類法和多維尺度分析法[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（3）：41-48.

[8]陳耀華，陳琳.智慧型課程特征建構(gòu)研究[J].開放教育研究，2016，22（3）：116-120.

（責(zé)任編輯 王策）