国 内 实 验 教 学 信 息 化 研 究 进 展——基于CitesPace的可视化分析

杨选瑾， 熊宏齐

(东南大学 a. 生物科学与医学工程学院； b. 实验室与设备管理处， 南京 210096)

0 引 言

2016年3月，我国教育信息化“十三五”规划中提出要“强化教育信息化对教学改革，尤其是课程改革的服务与支撑”[1]。2017年3月，北京师范大学智慧学习研究院与美国新媒体联盟(New Media Consortium)联合发布《2017新媒体联盟中国高等教育技术展望：地平线项目区域报告》，预测了未来5年内中国高等教育技术应用中的“更多应用混合式学习设计”等12大技术发展、“将技术融入师资培训”等9大关键趋势和“翻转课堂”等9大重要挑战[2]。经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development)也指出，“信息与通信技术在教育中所带来的显著变化至少在3个重要方面不同于任何以往的变革”[3]。可以说，教育教学与信息技术已经过计算机辅助教学、信息技术与课程整合前两个阶段，迈向同信息技术深度融合的新阶段。而实验教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊的作用[4]，是创新人才能力培养的有效载体[5]，因此实验教学也在近年来受到教育界的关注，尤其是综合运用各种信息技术后，实验教学信息化在现阶段高校实验教学中具有不可替代的重要作用[6]。

然而，国内对实验教学信息化现状与趋势进行分析的文献较少，为此，本文采用文献计量法和科学知识图谱方法，对检索到的近20年国内实验教学信息化研究进展进行了多层次的研究，即利用 CiteSpace知识图谱对实验教学信息化研究进行可视化分析，探寻实验教学信息化研究的发展状况。

1 研究方案

1.1 数据来源

研究主要针对文献中的关键词、机构、作者等进行聚类、时序、突现分析。文献以CNKI数据库平台期刊、特色期刊、博士、硕士、学术期刊为来源数据库进行统计。统计主题为“实验教学和信息化”“实验教学和数字化”“实验教学和信息技术”“实践教学和信息化”“实践教学和数字化”“实践教学和信息技术”，统计时间为2000年1月1日～2017年12月31日，共统计出1 048篇相关文献，剔除报道、会议通知、文件、征稿启事等，共得993篇有效文献，采用CiteSpace软件对其进行定量与定性分析。

1.2 研究工具

采用2004年陈超美教授[7]设计开发的CiteSpaceⅢ，将从中国知网(CNKI)数据库中下载的993篇文献进行格式转换后导入其中。将时区跨度(Time Slicing)设置为2000～2017年，单个时间分区(#Years PerSlice)设置为1年，节点类型(Node Types)选择作者(Author)、机构(Institution)、关键词(Keyword)等，阈值(Top N Per Slice)选择每年前30个高频词，然后依次运行程序，采用静态聚类和显示整个网络的方法将数据以可视化的形式呈现，得到相应的知识图谱。

2 研究结果与分析

2.1 年发文量分析

同一主题文章刊载量的增减变化是衡量科学研究发展的重要指标，它在一定程度上反映了科学知识量的变化情况以及学者对该研究领域的研究进度[8]。根据图1显示，实验教学信息化的相关研究数量总体呈上升趋势，并经历了3个阶段。第1阶段为起步期(2000～2006年)，年发文量均在15(含)篇以下；第2阶段为发展期(2007～2012年)，该阶段年发文量呈显著增加的势态，年均发文量在60篇以上，其中2007年为第1个转折点(33篇)，并在2012年达到峰值(111篇)；第3阶段为波动期(2013～2017年)，该阶段年发文量呈上下波动的状态，最高时达108篇(2016年)，最低时仅有74篇(2015年)。

图1 核心期刊关于实验教学信息化历年文章刊载量

针对某一主题的刊文量能够准确的反映期刊对该主题的关注度[]。从国内各核心期刊文章发表量上来分析，实验教学信息化相关主题文献刊发量在15篇以上的核心期刊有11种，这11种核心期刊总刊文量占该主题文章总数的64%(见表1)。这些文献主要被 《实验室研究与探索》《实验技术与管理》两个实验教育领域专门期刊所发表，占文章总数的48.1%。除实验教学领域外，其余核心期刊主要分属教育技术领域、高等教育领域、职业教育领域、继续教育领域，如《现代教育技术》《中国大学教学》《中国职业技术教育》《中国成人教育》等。同时，财经领域也对实验教学信息化进展十分关注，如《财会通信》有16篇有关会计专业实验教学的相关文章。

表1 发文量15篇以上(含)的核心期刊

2.2 作者及其影响力分析

随着实验教学信息化受关注程度的扩大，从事该主题研究的学者队伍也逐渐扩大。在993篇相关核心期刊论文作者中，发表过3篇及以上论文者有24人(见表2)，即关于实验教学信息化研究的核心作者群已初步形成。核心作者群中的每位学者都对实验教学信息化各个层面进行较为深入的思考与研究，如华中师范大学的杨九民教授立足于教育技术学，研究在线学习对实验教学带来的变革与影响；东南大学熊宏齐教授从学生本位出发，对实验课程体系设计、信息化实验教学平台搭建等进行研究；滕利荣、孟威、孟庆繁、逯家辉、周毓麟等均为吉林大学生命科学学院学者，研究主要集中于虚拟仿真技术在实验教学中的应用、生物类化学类实验教学案例及大型实验教学仪器共享平台建设等；湛江师范学院的孙艺权主要对云技术、教学游戏在实验教学中的应用进行研究。

表2 2000～2017年发文3篇以上的作者

对作者合作进行分析，可以了解重要学者分布[10]，并厘清具有重要影响的学者及其研究实验教学信息化的重要成果。为研究作者之间合作关系以及具有影响力的作者，将统计的文献导入CiteSpace中，设置节点为作者，时间区间为2000～2017年，生成作者合作网络图谱。如图2所示，样本中共有654个作者，22个两人及以上的合作团队，网络密度为0.001。由作者合作网络图可以看出，当前作者合作十分分散，尚未在全国形成合作群。这与实验教学信息化发展时间较短、发展规模较其他领域略低有一定关联；当前实验教学信息化的研究主要聚焦在各高校开展的信息化资源建设、实验教学案例上；学校与学校之间合作停留在借鉴学习上，研究的关联度较低，因此实验教学信息化研究的学者合作网络较为稀疏。而随着实验教学信息化的逐渐成熟，各高校间的互通互融将显著提升，作者合作网络也会增加，未来将全国形成实验教学信息化的研究及合作体系。

图2 2000～2017年实验教学信息化作者合作群

2.3 被引文分析

被引次数，即被引量，是指文献发表后被其他文献作为参考文献引证过的次数，被引量的多少可以判断该文献引起同行反响的程度和质量水平的高低[11]。为了解实验教学信息化相关领域具有重要影响的文献，本文列举被引频次前10的文献(见表3)。这10篇文献主要集中于课程与教学论、教育技术学及虚拟仿真技术的研究，具体而言，被引用量排名第一、第五的文献均为讨论实验课程设计的相关研究，其中排名第一的文献由北京师范大学教育学部宋朝霞博士后及俞启定教授采用问卷调查法，针对实践教学中项目式教学的翻转课堂应用进行研究[12]；被引用量第二、第九、第十的文献均属于教育技术学研究领域，其中排名第二的文献由华中师范大学教育信息技术学院的杨九民教授等，针对“现代教育技术”实验课程资源利用率不高、学习效果欠佳等问题, 分析微视频资源、翻转课堂在解决这些问题上的价值, 并构建以自主学习和协作学习为主、以微视频资源学习为核心的翻转课堂实验课程教学模式[13]；被引用量第三、第四、第六、第七、第八的文献均为讨论虚拟仿真技术的相关研究，其中被引量第三的文献由教育部高等教育司实验室处李平等，针对虚拟仿真实验教学的内涵和要求，提出虚拟仿真实验教学建设是高校实验教学改革的必然发展方向等建议[14]。

表3 2000～2017年实验教学信息化主题被引用频次前10的文献

2.4 发文机构分布

对实验教学信息化进行研究的文献主要来自40个研究机构，为直观显示各机构发文情况，列举文献产量高于(含)9篇的一级机构13个(见图3)。图中13个机构发文量之和占实验教学信息化主题研究文献总数的14.7%，共同组成实验教学信息化研究的核心机构群。其中吉林大学、华中师范大学、华南师范大学位居实验教学信息化机构发文量的前三名，可见，这3所学校对于该领域的研究较其他机构更为深入，在实验教学信息化领域属于研究的中坚力量。具体而言，吉林大学主要集中于生物类化学类实验教学的案例总结与实证研究，华中师范大学依托于教育技术学专业进行大量的教学实证分析与理论研究，华南师范大学的研究较为多样，包含外语类、工程类等不同专业的实验教学研究。除此之外，清华大学、北京大学、浙江大学发文量处于第二梯队，发文量均为12篇，这也符合其实验教学水平较强、实验室技术质量较高的现实情况；上海交通大学、北京邮电大学等7所高校发文量居第三梯队，且北京联合大学、温州大学、浙江工业大学3所地方应用型本科院校在实验教学信息化研究领域表现属同类院校前列，其研究与发展值得持续关注。

图3 实验教学信息化研究核心机构群

2.5 研究主题与热点演进

文章关键词是对文章核心内容的高度提炼，同时也是学者学术思想和理念的高度浓缩。因此，对高频率的关键词展开分析，在某种程度上可以窥见该研究领域的研究热点及其发展脉络。通过运行CitesPace Ⅲ软件，我国实验教学信息化研究的关键词形成共现知识图谱，见图4。图中圆圈越大表示该关键词在文献中出现的频率越多，字体越大说明该关键词的中心性越强，各圆圈之间的连线越粗说明两者之间的相关性越强。关键词的频率、中心性及其联系，可以直观地看出在某一时期内，研究者所共同关注的热点。具体来看，除去实验教学、实践教学、信息技术、信息化、数字化及与之意义相近的统摄性较高的关键词外，近年来，实验教学信息化研究热点主要包含“教学改革”“虚拟仿真”“实验室建设”“人才培养”“教学模式”“资源共享”“创新能力”“翻转课堂”等方面。

图4 实验教学信息化关键词共现图谱

突现词指在较短时间内出现较多或使用频率较高的词，根据突现词的词频变化可以判断研究领域的前沿与趋势。根据CitesPace相关分析,得到实验教学信息化突现主题及对应的突现率和被引历史曲线，如图5所示。“虚拟仿真”“实验室建设”“翻转课堂”“资源共享”主要在2013～2017年间突现，“会计信息化”主要在2006～2011年突现， “人才培养”“云计算”“实验教学中心”分别在2011～2014年突现，“示范中心”主要在2008～2011年突现。其中，国家级实验教学示范中心是“十二五”期间高等学校“本科教学质量与教学改革工程”的一项重要建设内容[15]，通过教育部推进国家级实验教学示范中心的引领建设，逐步形成了全国高校重视实验教学中心建设的氛围。这在一定程度上说明，实验教学信息化同国家教育政策的关联度较高，且当前实验教学信息化领域前沿主要体现在虚拟仿真、翻转课堂、实验室建设及资源共享方面。

图5 实验教学信息化关键词突现年表

本研究在关键词突现年表的基础之上，按时间片段统计了实验教学信息化关键词时序图谱，如图6所示。按照关键词的出现时序，实验教学信息化的研究发展脉络大致分为3个阶段：第1阶段为酝酿期(2000～2006)年，主要集中于实验教学的“教学资源”“教学模式”“教学改革”“教学体系”“教学管理”等研究；第2阶段为发展期(2007～2012年)，关键词迅速增加，在过去研究的基础上增加了包括“ERP”“会计电算化”“物联网”“实验教学示范中心”“实验教学中心”等研究关键词；第3阶段为变革时期(2013～2017年)，开始出现“云计算”“互联网+”“移动学习”“虚拟仿真”等技术关键词。这与核心期刊关于实验教学信息化历年文章刊载量趋势也相符合(见图1)，即起步期发文数量较少、文章数量缓慢上升、关键词数量较少，发展期发文数量较多、文章数量稳步上升、关键词数量明显增加，波动期发文数量不稳定、关键词的更新速度较快。

图6 实验教学信息化关键词时序图谱

3 思考与启示

我国高校实验教学信息化经过近20年的若干建设，相关主题的关注度、发文量及研究的层次与水平已获得稳步提升；研究的核心作者群已初步形成，但作者合作十分分散，尚未在全国形成合作群；吉林大学等13所高校已组成实验教学信息化研究的核心机构群；高被引文献主要集中于教育技术领域及虚拟仿真技术研究；相关研究的重点已从传统的实验教学资源建设、模式变革、技术应用，逐步转向围绕人才培养、信息化教学、示范中心建设及互联网+的新阶段。这得益于我国在高等教育的巨额投入及政策导向，同时也与高校实验教师队伍的壮大及水平提升息息相关。

而当前实验教学信息化研究还局限于教育技术学领域的准实验研究、各专业实验教学的案例分析、前沿技术手段的应用推广等，研究的系统性、科学性、可推广性等较教育研究其他领域有一定差距。因此，在未来的实验教学研究中，研究者们可从以下几个方面进行思考与提升：

(1) 立足于教学实践。加强校院两级联动，提升专业教师、实验教师的岗前岗内培训力度，在一线实验教师熟练掌握信息技术的基础上，充分结合教育学理论与学科专业特点进行系统化、可持续化的实验教学信息化研究。

(2) 着眼于技术前沿。加强对国内外最新技术手段与实验发展的追踪与了解，为实验教学人员、实验技术人员提供教学教育的新思路、新方法，合力推进教育信息资源的高效利用与协调发展，不断推进实验教学模式的创新与变革。

(3) 成长于合作交流。加强实验教学领域的各研究机构、研究团队的交流学习，促进各高校在实验室管

理模式上相互借鉴，促进各教学单位在实验教学方法上取长补短，促进各实验教师在实验教学研究路径上合作共赢，共同推进信息技术与实验教学的深度融合。

参考文献(References)：

[1] 中国政府网(2016).中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要[EB/OL].[2017-08-28].http://www.gov.cn/xinwen/2016-03/17/content_5054992.htm.

[2] 北京师范大学智慧学习研究院(2017).2017新媒体联盟中国高等教育技术展望：地平线项目区域报告(中文版)[EB/OL].[2017-08-28].http://sli.bnu.edu.cn/a/xiazaizhuanqu/guojijiaoyuxinxihuadongtai/2017/0327/314.html.

[3] 经济合作与发展组织编．学会变革：学校中的信息与通信技术[M]王晓华，彭欣光译.北京：教育科学出版社，2008：2.

[4] 易 红, 熊宏齐, 郑家茂. 构建整体优化的实验教学与创新实践平台[J]. 中国高等教育, 2005(18):29-30.

[5] 易 红. 高校实验教学与创新人才培养[J]. 实验室研究与探索, 2008, 27(2):1-4.

[6] 余建波, 杨西强, 王 瑗,等. 高校实验教学信息化的建设与探索[J]. 实验室研究与探索, 2010, 29(10):150-153.

[7] Chen C M. CiteSpace II: Detecting and visualizing emerging trends and transient patterns in scientific literature[J]. Journal of the American Society for Information Science and Technology, 2006, 57(3), 359-377.

[8] 肖 明，孔成果．2013年我国图书馆学情报学发展前沿文献计量分析[J]．图书馆学研究，2014 ( 20) : 6-15．

[9] 肖 宏, 伍军红, 孙 隽. 学术期刊量效指数(JMI)的意义和作用[J]. 编辑学报, 2017(4):340-344.

[10] 汪 丹. 网络结构分析在作者合作关系测度中的实证研究——以图书馆学情报学领域为例[J]. 情报科学, 2008(11):1735-1739.

[11] 葛赵青, 苗 凌, 赵大良,等. 科技期刊参考文献数量与部分引证指标的定量关系初探[J]. 编辑学报, 2015, 27(5):423-425.

[12] 宋朝霞, 俞启定. 基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J]. 远程教育杂志, 2014(1):96-104.

[13] 杨九民, 邵明杰, 黄 磊. 基于微视频资源的翻转课堂在实验教学中的应用研究——以“现代教育技术”实验课程为例[J]. 现代教育技术, 2013, 23(10):36-40.

[14] 李 平, 毛昌杰, 徐 进. 开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J]. 实验室研究与探索, 2013, 32(11):5-8.

[15] 姜文凤, 高 欣. “十二五”国家级实验教学示范中心建设与思考[J]. 实验技术与管理, 2013, 30(5):5-7.