人工智能在高等教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢

董雯靜 劉敏

一、引言

人工智能是新科技革命的重要推動(dòng)力量，正在改變著人們的工作、學(xué)習(xí)以及生活。隨著教育信息化2.0時(shí)代的到來，人工智能正加速融入到高等教育活動(dòng)中;高等教育也將迎來人機(jī)協(xié)同的智能時(shí)代，必將會對傳統(tǒng)的高等教育理念、教育方式等產(chǎn)生沖擊?！陡叩葘W(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》、《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》等一系列國家政策和文件的出臺，為人工智能的發(fā)展提供了指引和堅(jiān)實(shí)的保障。高校是人工智能發(fā)展的重要領(lǐng)域，但是目前對于該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)以及未來的發(fā)展趨勢的相關(guān)研究較少，基于此本文通過可視化分析探究人工智能在高等教育領(lǐng)域應(yīng)用中的熱點(diǎn)以及發(fā)展趨勢，對人工智能應(yīng)用于高等教育領(lǐng)域提供參考與借鑒。

二、研究設(shè)計(jì)

（一）數(shù)據(jù)來源

通過在中國知網(wǎng)（CNKI）中，以“人工智能&高等教育”以及”人工智能&高?！睘橹黝}詞進(jìn)行高級檢索，檢索條件為中文期刊，文獻(xiàn)時(shí)間跨度為2016-2020年，共檢索到期刊325篇。其中，CSSCI共43篇，這說明我國學(xué)者在人工智能應(yīng)用于高等教育領(lǐng)域的深入研究較少，研究深度有待加深。將檢索的文獻(xiàn)選中，以SATI軟件所支持的Endnote格式導(dǎo)出。

（二）研究過程和方法

本研究所采用的是共詞分析法，它通過文獻(xiàn)中共同出現(xiàn)的關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，反應(yīng)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)以及對未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。

研究過程為：首先，將導(dǎo)出的Endnote格式文獻(xiàn)導(dǎo)入到SATI中，并將其轉(zhuǎn)換成XML文件格式，進(jìn)行關(guān)鍵詞的詞頻統(tǒng)計(jì)，得出高頻關(guān)鍵詞的排序。然后將利用SATI生成的共詞矩陣導(dǎo)入到Ucinet中，并利用Netdraw對高頻關(guān)鍵詞生成的圖譜進(jìn)行中心度的分析。接著，再利用SATI生成關(guān)鍵詞的相異矩陣（由于相似矩陣中為O的關(guān)系較多，會對聚類效果會產(chǎn)生影響），將相異矩陣導(dǎo)入到SPSS中進(jìn)行關(guān)鍵詞的聚類分析，進(jìn)而分析出人工智能在高等教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。最后，根據(jù)閱讀的文獻(xiàn)以及研究的熱點(diǎn)提出人工智能在高等教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

三、人工智能在高等教育領(lǐng)域的年度發(fā)文量介紹

繪制人工智能在高等教育領(lǐng)域應(yīng)用的文獻(xiàn)發(fā)文量的折線圖，可以直觀的看出人工智能應(yīng)用于高等教育領(lǐng)域的年度發(fā)文趨勢。如圖所示，2016-2020年人工智能在高等教育領(lǐng)域的發(fā)文量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。在2016. 2017年，發(fā)文量均在十篇以下，說明高等教育領(lǐng)域中人工智能的應(yīng)用處于萌芽階段。2018年發(fā)文量開始逐漸上升，雖然低于50篇，但是相比較于前兩年有了較大的提升，說明高等教育領(lǐng)域中人工智能的應(yīng)用已經(jīng)開始初步發(fā)展。2019. 2020年發(fā)文量明顯得到提升，說明這兩年我國學(xué)者開始逐漸關(guān)注人工智能在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用，高等教育領(lǐng)域中人工智能的應(yīng)用處于快速發(fā)展階段。通過對2016-2020年文獻(xiàn)發(fā)文量的解讀，預(yù)測2021年總發(fā)文量仍然呈現(xiàn)上升趨勢。

四、人工智能在高等教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)分析

利用SAT13.2、Uciet6.O以及SPSS26.0作為主要的研究工具，對導(dǎo)出的文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

論文中的關(guān)鍵詞在很大程度上可以反映出該論文的研究方向以及所研究的主題，因此統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞的頻次，可以間接觀察該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本研究利用SAT13.2對檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞的詞頻統(tǒng)計(jì)，將表達(dá)意思相同的關(guān)鍵詞進(jìn)行合并（比如將人才培養(yǎng)與高校人才培養(yǎng)合并）剔除挑戰(zhàn)、影響等詞，選取頻次不低于4次的為高頻詞，其結(jié)果如表1所示：

利用Ucinet對關(guān)鍵詞的相似矩陣進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成為#≠≠h格式，然后將其導(dǎo)入到Netdraw軟件中，對關(guān)鍵詞的相似矩陣進(jìn)行中心度分析。結(jié)果如圖所示，高頻關(guān)鍵詞用節(jié)點(diǎn)表示，點(diǎn)越大代表該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)越多，說明該關(guān)鍵詞在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的作用越大;節(jié)點(diǎn)之間由實(shí)線連接線越粗，代表相連的關(guān)鍵詞之間的關(guān)系越強(qiáng)。

從以下兩個(gè)方面分析下圖：首先，節(jié)點(diǎn)大小，除“人工智能” “高等教育” “高?！蓖?，人才培養(yǎng)、高校圖書館、大數(shù)據(jù)比其他節(jié)點(diǎn)要大，說明較多的文獻(xiàn)涉及到該領(lǐng)域。因此，為人工智能在高等教育領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。其次，連線距離，人工智能學(xué)院、思想政治教育、教育人工智能處于邊緣處，并與其他關(guān)鍵詞之間的連線較少，說明在該領(lǐng)域的研究較少，關(guān)注度不高，有可能成為未來人工智能在高等教育領(lǐng)域的研究方向。如圖所示，高校教師、學(xué)科建設(shè)將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接了起來，豐富了人工智能在高等教育領(lǐng)域的研究體系。

通過分析后，將高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行分組，處在同一分組內(nèi)的關(guān)鍵詞具有較高的相似度。因此共詞聚類樹狀圖可以展現(xiàn)人工智能在高等教育領(lǐng)域的研究方向。利用SATI導(dǎo)出關(guān)鍵詞的相異矩陣，并將其導(dǎo)入到SPSS26.O中，利用系統(tǒng)聚類法對關(guān)鍵詞的相異矩陣進(jìn)行聚類分析，以Euclidean距離作為變量距離，使用瓦爾德法（Ward法）繪制聚類樹狀圖。如圖所示，圖中縱向是24個(gè)高頻關(guān)鍵詞，橫向的長度代表關(guān)鍵詞之間的距離。

根據(jù)聚類樹的結(jié)果，筆者將人工智能在高等教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)大致分為以下三類：

第一：人工智能促進(jìn)教學(xué)模式的改革。包含教學(xué)模式、成人高等教育等關(guān)鍵詞。由此我們可以看出高等教育領(lǐng)域的教學(xué)模式的改革大多為成人高等教育。成人高等教育作為我國高等教育的不可或缺的部分，為了促使其迅速發(fā)展，在教育教學(xué)過程中，應(yīng)該充分結(jié)合成人學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃。

第二：人工智能提高高校人才培養(yǎng)。包含虛擬現(xiàn)實(shí)、智慧教育、人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)、新工科、高校教學(xué)、人工智能技術(shù)、信息化服務(wù)等關(guān)鍵詞。智能時(shí)代，對于人才的培養(yǎng)不再只局限于知識的傳授，通過利用人工智能技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)行全方位評估與分析，了解學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題，提高教學(xué)效率。該主題主要研究智能時(shí)代對高校人才培養(yǎng)的啟示，從而制定出更加合適的人才培養(yǎng)模式。

第三：人工智能完善高校智慧教育的發(fā)展。包含高校教師、高等教育、教育人工智能、大數(shù)據(jù)、高校圖書館、智慧圖書館、就業(yè)、教學(xué)改革、高校財(cái)務(wù)、思想政治教育等關(guān)鍵詞。該研究主題包含兩方面，一是對高等教育領(lǐng)域人工智能硬件應(yīng)用的研究，如智慧圖書館的建設(shè)。高校圖書館以云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)為支撐，為師生提供更加方便快捷的閱讀方式。二是對高等教育領(lǐng)域教學(xué)改革的研究，智能時(shí)代的高等教育發(fā)生了整體性的變革，促進(jìn)高校教學(xué)方式、教育理念等發(fā)生變化。

五、發(fā)展趨勢討論

結(jié)合閱讀文獻(xiàn)以及對人工智能在高等教育領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的分析，筆者提出人工智能應(yīng)用于高等教育領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢，包含以下幾個(gè)方面：

（一）融合人工智能技術(shù)，完善高校教育人工智能

教育人工智能通過人工智能技術(shù)，以大數(shù)據(jù)作為基石，通過算法模型進(jìn)行分析、模擬和判斷，構(gòu)建自適應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境，形成人機(jī)融合的教學(xué)的方式，探索學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)發(fā)生的條件，并為其創(chuàng)建新的學(xué)習(xí)條件。教育人工智能是多學(xué)科融合的新興研究領(lǐng)域。高等教育人工智能的發(fā)展應(yīng)當(dāng)響應(yīng)國家政策，并與各級政府以及企業(yè)攜手前進(jìn)。在發(fā)展的過程中還應(yīng)不斷提高全體師生的信息素養(yǎng)，以期促進(jìn)教育人工智能的快速發(fā)展。

（二）延續(xù)教育使命，發(fā)展終身教育西交利物浦大學(xué)校長吳酉民指出，“未來的大學(xué)應(yīng)該成為一個(gè)可供終身學(xué)習(xí)的地方，支持人們有創(chuàng)意地生活的場所。政府、企業(yè)要攜手并進(jìn)，高校要對終身教育有足夠的了解，充分利用各種資源，為迎接Al時(shí)代和終身教育時(shí)代做好準(zhǔn)備。為了應(yīng)對智能時(shí)代給各行業(yè)帶來的沖擊，高校應(yīng)該貼合各行業(yè)的發(fā)展的現(xiàn)狀，開展符合行業(yè)發(fā)展情境的課程，以更為方便、快捷的方式滿足人們繼續(xù)學(xué)習(xí)的需求。

（三）注重培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的人工智能專業(yè)人才

國家要提高人工智能的發(fā)展，則需要增加高等教育人工智能的人才培養(yǎng)的能力，加大人才培養(yǎng)力度，提升人才培養(yǎng)水平。Al時(shí)代高等教育更應(yīng)注重創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，要逐漸增加高層次人才培養(yǎng)的研究型大學(xué)，進(jìn)而培養(yǎng)更多能解決復(fù)雜問題的綜合型創(chuàng)新人才。興辦人工智能學(xué)院是高校培養(yǎng)人工智能專業(yè)人才的主要途徑，高校在創(chuàng)辦人工智能學(xué)院時(shí)，應(yīng)結(jié)合國家政策以及學(xué)校自身的專業(yè)優(yōu)勢，既要符合發(fā)展的共性又要具有其自身的個(gè)性。

六、研究結(jié)論

本文利用SATI. SPSS. Ucinet軟件對中國知網(wǎng)中2016-2020年人工智能應(yīng)用于高等教育領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析。研究發(fā)現(xiàn)，人工智能在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用正處在快速發(fā)展期，研究的主要熱點(diǎn)為人才培養(yǎng)、教學(xué)模式改革、智慧教育的完善。未來希望在其發(fā)展過程中應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題以及新的發(fā)展方向。并且相關(guān)學(xué)者應(yīng)該深入研究人工智能在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其新的研究方向，拓寬其研究范圍，使得人工智能在高等教育領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更深層次的應(yīng)用。

作者單位：董雯靜曲阜師范大學(xué)傳媒學(xué)院教育技術(shù)學(xué)碩士研究生

劉敏曲阜師范大學(xué)傳媒學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師