基于科学知识图谱的国外在线学习研究历程与热点分析

李远航，张真真，宋 攀

（1. 唐山师范学院 物理系，河北 唐山 063000；2. 黄骅新世纪中学，河北 沧州 061000；3. 唐山市第一中学，河北 唐山 063000）

教育教学研究

基于科学知识图谱的国外在线学习研究历程与热点分析

李远航1，张真真2，宋 攀3

（1. 唐山师范学院 物理系，河北 唐山 063000；2. 黄骅新世纪中学，河北 沧州 061000；3. 唐山市第一中学，河北 唐山 063000）

以Web of Science（WOS）数据库为数据源，获取与在线学习相关的3 605条文献，采用科学知识图谱的方法进行了理论演进路线与研究热点的分析。研究结论包括，国外在线学习经历了理论酝酿——初步发展——迅速发展——反思提升四个发展阶段；国外在线学习的研究呈现出学习者、环境以及策略三个研究热点。

在线学习；科学知识图谱；CiteSpace3.0

1 引言

在线学习是在由通讯技术、微电脑技术、人工智能、网络技术和多媒体技术等构成的电子环境中的学习。《美国市场自主数字化学习产品和服务：2010-2015年预测与分析》报告预测：未来5年，参加传统课堂学习的学生人数以每年22.08%的综合速度下降；同样是这5年，接受高等教育的学生参与部分在线课堂的人数以每年11.08%的综合增长速率增长，将由2010年的1 236万人，增长到2015年的2 213万人。由此可见，在线学习作为一种典型的基于技术的学习方式，正在成为教育信息化背景下学习发展的趋势。本研究将采用科学知识图谱研究的方法，探讨在线学习的理论根源、演进路线以及当前的研究热点。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法与工具

科学知识图谱是一个以科学学为基础，涉及应用数学、信息科学以及计算机科学等的交叉科学领域，它以科学知识为对象，显示科学知识的发展进程与结构，具有图和谱的双重性质与特征[1]。本研究将借助陈美超博士开发的信息可视化软件CiteSpace3.0R2，并依据所采集的数据绘制在线学习研究的科学知识图谱，将在线学习的理论根源和研究脉络以可视化的形式直观展示出来。

2.2 数据来源

3 研究数据统计与分析

3.1 国外在线学习的思想根源与理论演进路线

为了解国外在线学习的思想根源与理论演进路线，本研究将获取到的3 605条来源文献导入CiteSpace3.0R2，进行时区视图分析。基本设置如下：（1）尽管来源文献是从1994年开始的，但为更清楚地显示在线学习在此之前的思想根源发展历程，并充分利用数据中最有价值的引文数据，本研究设置“Time Slicing”为“1992-2013”，时间跨度为22年；（2）时间分区设置为“1”年一个分区，即22个单个时间分区；（3）在节点类型“NodeTypes”中选择“CitedReference”，阈值引文数量（C）、共被引频次（CC）、共被引系数（CCV）分别设定为（2.2.2）、（4.3.20）、（4.3.20）[2]。运行Citespace3.0R2后，得到在线学习研究的关键节点文献时区视图（Time-ZoneView）如图1所示。

图1 国外在线学习研究时区视图（Time-Zone View）

同时，本研究通过阈值设定选择出88个关键词及100条关键词间的连线，并根据图1中节点的大小寻找关键的节点，最后确定选取11篇中心性大于等于0.07的文献为关键节点文献。在文献共被引网络的发展演进关系中，关键节点文献具有较高的中介中心性，在不同的聚类网络中可以起到连接和桥梁的作用[3]。在本研究中，我们根据各节点文献的中心性与时间分布，结合各节点文献的内容分析，综合揭示出在线学习的理论根源与理论演进路线，分为理论酝酿期、初步发展期、迅速发展期和反思提升期四个阶段。

3.1.1 理论酝酿期

虽然在WOS数据库中，有关在线学习的文献最早出现于1994年，但从图1可以看出，在1994年之前提取出了3篇关键节点文献，是在线学习的理论基础和思想准备，构成了在线学习的理论酝酿期。1978年出版的《The Mind in Society: The Development of Higher Psychological Processes》是最早的节点文献。在该书中，维果斯基强调个体心理发展的社会文化取向，强调人与人在交互过程中建构自己的知识，成为当前在线学习的重要理论根源[4]。在1991年出版的《Situated Learning: Iegitimate Peripheral Participation》著作中，斯坦福大学伯克利分校Jean Lave教授和哈佛大学Etienne Wenger教授从社会学的视角，提出了情境学习理论，强调人类学习过程中“社会实践与社会生活”“合法的边缘性参与”等要素，认为知识是个体和社会情境互动的产物，学习研究的重点应考察实践共同体中学习者的社会性参与，强调参与是学习的关键成分。1991年北卡罗来纳大学的Dale H. Schunk教授在《Educational Psychologist》上发表的文献《Self-Efficacy and Academic Motivation》则从社会认知的角度，提出了自我效能理论，强调自我效能感和学习动机的重要作用。以上三篇节点文献，均强调人的主体性、人与人之间的交互学习以及知识共享等理念，与在线学习的核心理念是一致的。在线学习能否发挥真正的价值，很大程度上取决于学习者，学习者自身能力和自我效能感等因素对更好地实现在线学习的效果有重要的作用。当人们接受并使用在线学习这种新的学习方式和理念、研究在线学习的实际应用时，这些理论提供了强有力的理论支持。

3.1.2 初步发展期

人类社会进入20世纪90年代以后，各个国家都开始实施国家教育信息化行动计划，为在线学习搭建了良好的技术平台，进入了初步发展时期（1995年-2000年）。本研究在这个阶段共提取3篇关键节点文献，其中于1998年出版的《Communities of Practice: Learning, Meaningd, and identity》的中心性达到0.68，显示出其在在线学习领域所占有的举足轻重的地位。在该书中，哈佛大学Etienne Wenger教授提出了实践社团的概念，认为学习是社会性活动，那些关注并对某一主题抱有兴趣的人，通过群体的交互，促进知识共享，最终提升自己的知识与技能，为在线学习研究者提供了新思路。

键词和高中心度关键词(表4)。从表4中发现，关键词频次和中心度的排名虽然不一一对应，但在整体上存在一致性。

3.1.3 迅速发展期

2000年之后，在线学习进入迅速发展时期，共提取出3篇关键节点文献，其中《Facilitating Cognitive Presence in Online Learning: Interaction Is Not Enough》一文引用频次最高，对在线学习领域的研究起到了较大影响力。在该文中，卡尔加里大学的D. Randy Garrison和阿萨巴斯卡大学远程教育中心的Martha Cleveland-Innes教授明确提出互动是教育经验的中心，是在线学习研究的主要焦点。他们发现结构和领导力对在线学习者采取深度和有意义的学习方法是至关重要的。当学习方式呈现出面对面学习与在线学习、混合学习交融互补的趋势时，师生之间、生生之间的交互必须更加结构化和系统化。因此引入定性维度的互动能够影响学生的批判和反思式的思考，这也成为在线学习研究中一个备受关注的热点问题。

3.1.4 反思提升期

2006年之后，互联网技术的应用进入普及阶段，成为终身学习的强有力支撑。人们在享受技术所带来的便利和机会时，也开始用一种更为理性的态度评析技术及技术对学习和生活的影响。2008年Pei-Chen Sun教授撰写的《What Drives a Successful E-Learning? An Empirical Investigation of The Critical Factors Influencing Learner Satisfaction》是该时期被引频次、中心性最高的文献。文章在调查分析的基础上，介绍了影响学习者对在线学习满意度的关键因素，并形成了包含六个维度的综合模型：学习者、教师、课程、技术、设计和环境。在这篇文献的影响下，人们开始意识到在线学习需要更多地关注用户感受，形成人和技术的有效交互。

关于在线学习的研究已有19年，经历了上述四个阶段，形成了一个相对完整的发展周期。从思想的萌芽到迅速发展再到反思提升，在线学习有了自己的一套应用指导理论和较为成熟的技术，应用反思必然使在线学习不断提升，预示着其将开始进入逐渐成熟的阶段。

3.2 国外在线学习的研究热点分析

研究热点是在某一时期内，有内在联系的、数量相对较多的一组论文所探讨的科学问题或专题。在科学知识图谱中，中心性反应出某个关键词在整个网络中作为“媒介”的能力，是沟通其他两个节点的桥梁。本研究借助Citespace3.5R3关键词共现功能，输出关键词共现图谱（如图2）。

图2 关键词共现图谱

根据图2中呈现的关键词，结合表1所示的高频关键词，本研究最终确定在线学习研究中的热点问题包括学习者、环境和策略三个方面。学习者是在线学习活动实施的主体，环境是指支持在线学习顺利实施的虚拟场所，而策略则必须要与环境和学习者特征相匹配，才能达到更好的学习效果。

表1 在线学习领域高频关键词的中心性与频次列表

3.2.1 学习者

无论是传统面授型课堂还是在线学习方式，学习者都是研究的核心问题，这是因为任何一种教育改革的目的都是为了促进学习者更好地完成学习活动，并在这个过程中获得知识、技能和情感的全面发展。在本研究中，students、performance（绩效）、motivation（动机）均被归结为学习者研究范畴，这表明在信息技术尤其是web2.0技术的支持下，人们越来越重视学习者的主动性。不同年龄、职业、学习目的、爱好的学习者对同样的在线学习系统的态度和表现往往是不同的，这就要求在线学习系统设计过程中要注重学习者特征的分析，设计出有针对性的课程。同时由于在线学习多为完全的自主学习方式，监督较少，因此，需要学习者有明确的目标和较强的动力，以保证学习过程持续顺利进行。

3.2.2 环境

环境是在线学习开展的必要条件，因此环境建构的研究自在线学习出现至今从未停止。其中interactive learning environments在所提取出来的关键词中的中心性是最高的，说明交互式学习环境在在线学习领域占有极其重要的地位，可以看出在线学习十分重视网络环境下教育环境和交互的构建，与建构主义理论观点相吻合。建构主义认为理想的学习环境应当包括情境、协作、交流和意义建构四个部分。情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构，协作和交流有利于知识的共享，这对于推进每个学习者的学习进程是至关重要的手段。

3.2.3 策略

teaching/learning strategies、cooperative/collaborative learning等高频关键词凸显出以策略研究为核心的研究热点。在线学习注重教学策略的灵活运用，更注重学习者的主动性和交互性[5]。协作学习/合作学习是在线学习常用的学习策略，通过同步或异步交流平台使更多的学习者参与到同一个问题的讨论中，更有助于学习者建构全面的知识，也能培养学习者的合作能力和与他人交流的能力。同时由于虚拟学习环境下教师面对面地对学习者进行指导较少，所以如何解决或减少学习者在学习中的困难成为研究的一个热点话题。教学问题主要包括技术的使用和学习疑问，对于技术使用的问题，可以提供详细而明确易懂的关于使用方法的教材，而学习问题的解决则需要指导教师熟练掌握相应知识并进行及时反馈，教师还要灵活运用多种教学策略。

4 研究结论

以Web of Science（WOS）数据库为数据源，以在线学习为主题的3 605条来源文献为研究对象，进行了科学知识图谱的分析，在研究过程中获得如下研究结论：

（1）在线学习研究经历了理论酝酿——初步发展——迅速发展——反思提升四个发展阶段。在研究中可以看到，社会建构主义、情境学习、社会认知主义是在线学习的重要思想根源；“实践社团”的概念对在线学习中群体交互学习的设计有着重要的价值；结构化和系统化的交互、定性维度的批判式和反思式思考、系统的三个特征（交互性、响应及系统功能）等的探究调查，促进了在线学习的进一步成熟，使其迅速发展；对伴随发展而出现的问题的深度反思，并进行实证调查，必然引发在线学习的提升。在线学习经历了一个完整的周期，进入反思提升期也预示着在线学习开始趋向成熟。

（2）在线学习研究中，呈现出以students（学习者）、environments（环境）以及strategies（策略）为代表的研究热点领域。其中学习者是在线学习的主体，环境是在线学习所具有的独特技术特征，而策略的研究则更侧重以自主学习、合作学习为代表的在线学习方法的变革。

[1] 刘则渊,等.科学知识图谱:方法与应用[M].北京:人民出版社,2008:164.

[2] 蔡建东,马婧.Web2.0教育应用领域知识图谱研究[J].远程教育杂志,2012(1):57-62.

[3] 刘则渊,王贤文,陈超美.科学知识图谱方法及其在科技情报中的应用[J].数字图书馆论坛,2009(10):14-32.

[4] 高文.维果斯基心理发展理论的方法论取向——维果斯基思想研究之一[J].全球教育展望,1999(3):45-47.

[5] 秦丹,武丽志.信息化背景下教师专业发展研究:基于技术应用的视角[J].中国电化教育,2013(5):54-59.

（责任编辑、校对：韩立娟）

The Study Process and Hot Issue Analysis of Foreign Online Learning Based on Scientific Knowledge Map

LI Yuan-hang1, ZHANG Zhen-zhen2, SONG Pan3
(1. Department of Physics, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China; 2. Huanghua Xinshiji Middle School, Cangzhou 061000, China; 3. Tangshan No.1 Middle School, Tangshan 063000, China)

3, 605 source documents for online learning are obtained through WOS. Based on the extracted key literatures, the ideological roots and the route of the evolution theory about online learning are studied. The conclusion is that the online learning abroad has gone through four stages: the theoretical deliberation, initial development, fast development and introspection. The hot issues about online learning abroad are learners, environment and strategies.

online learning; scientific knowledge maps; CiteSpace3.0

G43

A

1009-9115(2014)02-0100-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2014.02.030

教育部人文社会科学研究青年基金项目（12YJC880080），河北省教育科学研究“十二五”规划课题（13090042），唐山师范学院科学研究基金项目（2013C10）

2013-10-24

李远航（1976-），男，河北唐山人，硕士，副教授，研究方向为教育技术基本理论、教育影视制作。