基于主題建模的教育技術研究趨勢及演化分析

李朝乾 鄭雪薇 陳云紅 李書明

摘 要：對國內CSSCI期刊20年間的主要載文進行主題建模分析，探討教育技術研究領域熱點主題的演化過程，從整體上把握教育技術學科的發(fā)展趨勢。通過主題關鍵詞逐年貢獻度對主題的研究意義和時代內涵的演進分析，將我國教育技術20年間的研究分為建設驅動、應用驅動和智能與創(chuàng)新驅動三個發(fā)展階段。結合年度發(fā)文量的趨勢分析和主題之間的相關性分析發(fā)現，教育人工智能、在線教育、基于游戲的學習、混合學習等12個主題的研究熱度呈顯著上升趨勢。教育理論研究、教育技術與政策和教育信息化存在較強相關性，而這3個主題與重點關注應用實踐的主題之間相關性弱。

關鍵詞：教育技術；主題模型；文獻計量；研究趨勢

中圖分類號：G4文獻標識碼：A文章編號：2096-0069（2023）02-0019-07

引言

一直以來，學術界都把技術的教育價值當作教育技術研究和應用領域最深層的問題[1]。我國教育技術領域的理論和實踐研究，在2001—2021年這20年的宏觀政策指導下，呈現出積極迅猛的發(fā)展趨勢。要深入了解一門學科的研究概況，對該學科有影響力期刊的載文進行統計分析，是一個科學有效的方法。此前，不少學者通過文獻分析，采用量化方法從多個視角和不同層面對我國教育技術發(fā)展作了較為詳細的研究。本研究采用主題建模分析法來分析國內教育技術學領域的研究主題，通過主題關鍵詞在時間維度上的演變歷程分析主題在不同時期的研究意涵，提供一個新的視角供未來研究參考。具體研究問題包括：國內教育技術領域包含哪些研究主題以及這些主題的關鍵詞是什么？哪些主題之間存在相關性？從整體來看，隨著時間的推移，各個主題的發(fā)文量趨勢如何？研究主題隨著一些關鍵詞的突現有著怎樣的演化趨勢？

一、研究方法與研究過程

（一）數據來源

在中國知網，以“電化教育研究”“開放教育研究”“遠程教育雜志”“中國電化教育”和“現代教育技術”為文獻來源，檢索時間設為2001—2021年，共檢索到22 655篇文章。

（二）研究方法

主題建模是一種自然語言處理算法，可作為篇章級別的文本語義理解工具，其理念是能夠從一組文本數據中，抽取出若干組關鍵詞來表達文章的中心思想。主題建模被認為比文檔聚類等其他方法更加靈活有效。本研究利用主題建模分析方法，選取LDA（隱含狄利克雷分布）作為數據分析的算法模型，首先通過關鍵詞的聚類分析了解我國教育技術領域的研究主題，然后通過追蹤主題關鍵詞探究研究主題的演進趨勢。

二、結果與分析

（一）研究主題、關鍵詞、相關性

利用主題一致性指標來確定數據集的最佳聚類主題數量：當K（簇數）為19時，CS（主題一致性）得分最高，即最佳的主題數量為19。主題模型分析結果如表1所示。

由表1數據可知，2001—2021年這20年最受關注的前5個主題分別是教育技術與政策（8.42%）、教育信息化（8.13%）、教育理論研究（7.79%）、教學設計 （7.34%）和科學教育（6.81%）。教學設計、網絡社區(qū)學習、教學評價、教育人工智能、情景學習與協作學習、遠程教育、混合學習、教師培訓和STEM教育主題的關鍵詞在數據集中的占比度呈現顯著上升趨勢。但是，教育信息化、科學教育、教育理論研究和教育技術與政策的主題關鍵詞呈現顯著的下降趨勢。

選擇皮爾遜相關算法對19個主題進行兩兩之間的相關性計算。根據計算結果形成主題關聯熱圖（見圖1）。由圖1可看出，教育人工智能與STEM教育（0.91）、遠程教育（0.77）具有高度正相關性。這3個主題都涉及了創(chuàng)新技術的整合以及計算科學與網絡概念，例如個性化推薦在遠程教育中的應用、使用人工智能促進STEM教育。情景學習與協作學習和教學評價（0.89）、混合學習（0.77）、遠程教育（0.79）這4個主題也呈現出緊密的聯系，這是因為在線教育、混合學習和遠程教育都是利用網絡進行基于Web的學習。三者學習場景的相似性也會導致教學方式和教學目標的高度一致性。以前只能在線下通過面對面的教學方式才能構建情景學習和協作學習，隨著大環(huán)境的變化和技術的進步，教學場景也逐漸被遷移至網絡之中。另外值得注意的一點是，教育理論研究、教育技術與政策和教育信息化這3個主題之間呈現較強的相關性，但與其他以教育技術運用和實踐為研究核心的主題表現出較弱的相關性。這體現一些新技術在教育中的運用缺乏政策導向和理論指導。如今，科技飛速發(fā)展促使應用于教育場景的軟硬件快速迭代，與新技術背景適配的教育理論研究和相關政策需要實時更新，才能更好地促進教育與技術有效結合。

（二）研究發(fā)文量趨勢

利用趨勢散點圖及擬合曲線，來表示各個主題在20年間的發(fā)文量變化（見下頁圖2）?？梢钥闯?，教育技術與政策、教育信息化、教育理論研究、科學教育四個主題的發(fā)文量都存在不同程度的下降趨勢。項目與課程建設、教師培訓、教育公平與資源分配的主題年發(fā)文量比較均衡，趨勢比較平緩。其他主題的研究均呈現出了顯著的上升態(tài)勢。

（三）研究主題演化趨勢

針對主題關鍵詞進行逐年的趨勢分析，不僅能從整體上把握主題所蘊含的研究意義，還有助于領悟新技術賦予主題的時代內涵。本研究主要選取教育與技術結合最具代表性的兩個主題進行分析。

1.教育人工智能

對教育人工智能主題的關鍵詞“科學”“未來”“自適應”“倫理”“系統”“測評”進行趨勢分析發(fā)現，研究者針對該主題的研究主要集中在以下幾點：人工智能與教育結合的科學性理論研究、人工智能技術在教育場景下的開發(fā)與應用研究、人工智能教育評價以及人工智能教育倫理道德問題的探討。

通過對教育人工智能主題關鍵詞的分布情況，以及論文收錄時間分析發(fā)現，“科學”和“未來”這兩個關鍵詞的突現年份均為2002年，且占比度很高，研究的時間跨度也很長。這一時期，人工智能是數字化、全球實時通信和生產網絡及生產過程自動化所帶來的廣泛變革的一種表現，并且對教育系統已經產生了深遠的影響。在早期，它被認為是一系列技術或算法的集合，用來解決在教育和學習中出現的各類問題，通常扮演教學輔助工具的角色。但如果沒有科學的教學原則的指導及清晰的愿景和政策，將人工智能技術的潛能置于教育轉型和未來學習的更大背景下，教育人工智能的應用也只會是提供解決問題的產品和服務，而不是更根本的人才培養(yǎng)機制的改革。因此，對于教育技術研究者來說，理解為什么要使用人工智能，可能比理解如何使用人工智能更重要。在這種觀點下，人工智能對未來教育的影響必須通過明確使用技術的動機及支持所述動機的關鍵假設來證明?；谝陨峡紤]，研究者不僅建立了人工智能主流技術與教育應用的結構對應關系[2]，還從教育培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方式兩方面，深刻探討了人工智能對教育的影響[3]，同時，通過對國外教育人工智能發(fā)展現狀的分析，為國內教育人工智能的應用提供了諸多有建設性的參考[4]。

聯合國教科文組織在2019年發(fā)布的《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)和機遇》中，首次對教育人工智能的實現途徑、未來愿景、應用挑戰(zhàn)等多方面的闡述，以及2019年國際人工智能與教育大會的“人工智能將如何深度改變教育的未來”會議主題的確定，引起了研究者針對該主題進行更深入、更全面研究的熱情?？d的關于教育人工智能主題的文章數量也急劇增加，此時，體現該主題的熱點詞匯也慢慢由“科學”“未來”演變成“自適應”“系統”“倫理”，研究的關注點轉向了更加注重人工智能系統在教育場景中的實際應用[5-6]，利用人工智能技術優(yōu)化教學過程、提升學習效果[7-8]，以及人工智能倫理治理 [9]。

結合眾多研究發(fā)現，“教育人工智能”在教育信息化發(fā)展過程中正處于融合創(chuàng)新階段，其相關的理論和應用在多種教學場景下都得到了實證檢驗。如今，人工智能已在教學流程的各個環(huán)節(jié)使用，包括智能輔助學習、創(chuàng)新虛擬學習和數據分析預測等。人工智能在教育中的主要應用場景變得愈發(fā)多元化，關鍵技術也日趨成熟。隨著學習需求的不斷促進，人工智能將會成為新時期教育生態(tài)系統的重要組成部分。

2.在線教育

對在線教育主題關鍵詞“資源”“在線學習”“慕課”“評價”“影響”“建設”進行趨勢分析發(fā)現，主題關鍵詞的熱度在不同時間段呈現交替波動的趨勢。結合眾多研究發(fā)現，在線教育的發(fā)展可以分為如下階段。具體來看：

2000 —2008年，在線教育的關鍵詞是“資源”“模式”。彼時還是教育信息化1.0時期，國家頒布相關政策以促進“三通兩平臺”的建設，強調基礎網絡設施的建設和在線教育應用的覆蓋，數字教育資源的開發(fā)和積累，以及在線教育平臺的搭建。在此背景下，研究者針對這一主題的研究主要圍繞著在線教育的數字資源的開發(fā)和網絡學習平臺的建設，以及對在線教育的教學模式，教學設計和教學過程的探索這幾個方面展開[10-11]。

2009—2015年，在線教育的教學模式伴隨著科技的發(fā)展，也在不停改進。而慕課相對于傳統的線上教育，有著更廣泛的適用性和更加靈活的開放性。通過這一時期的研究可以發(fā)現，慕課的在線性質，結合聯結主義理論，能夠將基于網絡的學習效益最大化[12]。它不僅能夠產生一個積極的學習環(huán)境，可以滿足來自不同背景的各種學習者，為他們提供更加開放和靈活的學習資源，促進他們的個性化學習，還能為每個學習者提供一個終身學習的機會[13-14]。

2016年至今，隨著國務院和教育部在2015年相繼出臺的文件中提倡將傳統教學在線化、個性化和數據化，“評價”“分析”“影響”成為在線教育研究主題的微觀熱點。研究者把關注的重心逐漸放在了對在線學習測評模型的設計[15-16]，以及對在線教育的影響因素的探討[17]。在2020年初，研究者不僅對特殊時期的在線教學環(huán)境和教學設計，以及“停課不停學”在線教學方式進行了深入的分析[18]，同時對特殊時期在線教育的教學目標也進行了重新審視。這些研究工作不僅擴展了在線教育的應用邊界，也豐富了在線教育的時代內涵。

三、研究結論

（一）教育技術研究主題演進階段分析

根據主題關鍵詞演變分析，結合學科發(fā)展狀況，將教育技術研究主題發(fā)展過程分為如下階段。

1.建設驅動發(fā)展階段（2000 —2010年）

這一階段的研究主題主要是教育技術與政策、教育信息化、教育技術理論研究、教師培訓、項目與課程建設。隨著以互聯網為載體，運用于教育的多媒體技術高速發(fā)展，技術結合教育的相關應用在數字環(huán)境中得到了廣泛運用。在此信息發(fā)展的大環(huán)境下，國家頒布了相關政策，希望通過對教育項目的推動來加快信息化基礎設施的建設和數字化教育資源的開發(fā)，以及提升中小學教師的信息技術能力。在這個階段，研究者逐漸摸索出了一條具有中國特色的教育信息化道路，也形成了許多適合中國教育的教學理論。它們?yōu)橹袊逃畔⒒M一步發(fā)展提供了理論依據和基礎保障。

2.應用驅動發(fā)展階段（2011—2016年）

這一時期研究的關注點主要集中在STEM教育、在線教育、混合學習以及影響因素研究等方面。隨著“三通兩平臺”的建設，全國大部分中小學實現了互聯網接入，使用多媒體設備進行教學也在慢慢普及，基于互聯網進行教與學的新模式逐漸形成，數字化教育資源得到極大豐富。這些客觀因素促進了慕課、混合學習等基于網絡學習的教學模式的研究。同時，教學過程中評價體系的構建、教學工具和學習資源平臺的設計與開發(fā)，以及新的技術背景下教學環(huán)境的應用，也成為了這一時期教育技術領域研究的熱門話題。眾多研究的具體案例和實證數據為教育與技術的深度融合提供了實際的參考價值。

3.智能與創(chuàng)新驅動發(fā)展階段（2017年至今）

隨著教育信息化建設迎來新篇章，新技術背景下的教育形態(tài)呈現出四大特征：（1）以數據為基礎，強調將教學過程中的教學資源、教學行為、過程評價以及學情反饋數據化；（2）以開放為策略，強調數據資源透明化、公開化，共同建立教育資源大數據庫；（3）以智能為目標，強調將個性化學習資源適時、有針對性地推薦給教育工作者和學生；（4）以創(chuàng)新為動力，強調形成科學有效的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，構建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系。從教育層面來看，這些特征不僅豐富了傳遞知識的教學手段，提升了教育者的教學體驗，優(yōu)化了教育產品的教學服務功能，還從本質上重新定義了教育的形式。

教育技術學在不同時期的演進發(fā)展歷程中呈現兩個顯著特征：（1）教育技術學研究的微觀熱點的變遷與科技進步息息相關，尤其是計算機軟、硬件的迭代升級，以及網絡技術與教育的結合發(fā)展，在一定程度上反映了教育技術學的“技術”屬性；（2）教育技術學研究主題同樣伴隨著特定時期的歷史事件的發(fā)生而變化，體現了該學科“社會”特性的一面。

（二）教育技術研究發(fā)展趨勢分析

結合歷年主題發(fā)文趨勢和關鍵詞趨勢分析，從兩方面對教育技術學發(fā)展趨勢進行總結：

1.有關技術在教育中應用的研究的發(fā)展趨勢

通過對主題的分析和不同階段的梳理，可以看出，關于信息技術與教育結合的研究主要圍繞“功能定位”“設計開發(fā)”“有效應用”三個方面展開。隨著研究的深入，信息技術賦能教育的新體系逐步健全，對信息技術本體和外延的認識更加深入，應用模式和場景更加豐富多樣，但對技術在教育中的應用效果的評價依然是當前的研究弱項。讓“功能定位”“設計開發(fā)”“有效應用”“科學評價”在教學過程中形成閉環(huán)，才能發(fā)揮技術的巨大功效，也是未來教育技術研究發(fā)展的新趨勢。在線學習新模式成為了滿足特殊時期教育需求的必要手段，因此，人工智能、大數據等新技術如何賦能在線練習環(huán)節(jié)和講授環(huán)節(jié)成為研究者進一步關注的熱點。

2.有關教育技術本地化的研究的發(fā)展趨勢

對研究結果進一步分析可以看出，教育模式的創(chuàng)新和教育產品的應用受到了本土化因素的影響：首先，一些主題的關注點在特定時間段里，受政策的影響非常明顯。政策導向在推動技術應用趨勢方面發(fā)揮了重要的作用。其次，開放和共享的本土文化、包容的教育傳統以及不同利益相關者所追求到的教育目標影響了教育技術的發(fā)展方向。再次，研究教育技術產品的不同設計特點以及它們與當地實際需求的關系也可能是以后研究的熱點。最后，教育技術涉及的語境因素，在不同語境下的系統特征和政策限制，同樣需要進一步的探索。

基金項目：國家自然科學基金面上項目“基于硬件計數器的惡意代碼分析方法研究”（62172144）；湖北省高等學校教學研究項目“專業(yè)認證視域下師范類課程目標達成度及影響因素研究——以“現代教育技術”課程為例”（2021358）；湖北師范大學2021年度研究生創(chuàng)新科研項目“虛擬現實環(huán)境下學習效果的影響機制與提升路徑”（20220504）

作者簡介：李朝乾（1982 — ），男，湖北黃石人，碩士研究生，研究方向為教育測量與評價；鄭雪薇（2000 — ），女，湖北荊州人，碩士研究生，研究方向為教育測量與評價；陳云紅（1969 — ），女，湖北荊門人，副教授，研究方向為數字媒體技術應用；李書明（1968 — ），男，湖北仙桃人，博士，教授、碩士生導師，研究方向為教育信息科學與技術。

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（責任編輯 孫興麗）

Abstract： Based on the subject modeling analysis of the main articles in domestic CSSCI journals of the recent 20 years， this paper explores the evolution process of hot subjects in the field of educational technology research， and grasps the development trend of educational technology discipline as a whole. By analyzing the research significance and the connotation evolution of the subjects in different times through the year-by-year contribution of subject keywords， the research in Chinas educational technology in the past 20 years is divided into three stages， namely， the construction-driven， the application-driven， and the intelligence and innovation-driven. Based on the trend analysis of annual publication volume and the correlation analysis among subjects， Based on the trend analysis of annual publication volume and the correlation analysis among subjects， it is found that 12 subjects are showing a significant upward trend in popularity， such as educational artificial intelligence， online education， game-based learning， blended learning， etc.. Strong correlations exist among educational theory research， educational technology and policy， and educational informatization， while correlations are weak between these three subjects and those focusing on application practices.

Key words： Educational technology; Subject modeling; Bibliometric; Research trends