我国教育领域云计算研究热点及发展脉络分析

潘玮，李冲冲，陈兴智，杨枢

(蚌埠医学院 卫生管理系，安徽 蚌埠 233030)

0 引言

教育信息化突出数字化、多媒体化和网络化，是教育现代化的重点和核心内容[1].教育信息化变革了传统的教学手段，丰富了教育信息资源，大大提高了教学质量.云计算是信息技术在教育领域中的重要应用[2].云计算是分布式计算、网格计算和虚拟化等多种技术融合而成的基于互联网的超级计算服务模式.在该模式下，用户以按需付费的方式随时随地获得“云”提供的网络资源、计算服务和数据存贮，而无需自己购买基础硬件、操作系统和软件.自2008年上海师范大学黎加厚教授论述了云计算对教育信息化的影响，并展望了云计算在教育领域的应用前景之后[3]，云计算在教育领域的应用研究方兴未艾，取得了大量的研究成果.为了扩展研究思路，进一步深化云计算应用于教育领域的理论与实践研究，首先需要从整体上对已有研究的研究现状和发展脉络进行全面的总结和梳理.但是对于全面阐述云计算应用于教育领域的研究热点及系统梳理领域发展脉络的研究偏少.本研究基于共词分析方法对云计算应用于教育领域的相关文献进行分析，以识别该领域的研究热点，梳理该领域的发展脉络.

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

研究以CNKI期刊数据库和学位论文数据库为数据来源，其中期刊数据库的论文来源限定为CSSCI.两数据库的文献分类目录限定为社会科学Ⅱ辑下的教育理论与教育管理、学前教育、初等教育、中等教育、高等教育、职业教育和成人教育与特殊教育，检索时间限定为2008年1月1日-2017年8月15日.研究以“云计算”、“云环境”、“云平台”、“云服务”、“云技术”和“云模式”为检索词进行主题检索，共获得文献561篇，其中期刊文献311篇，博硕士论文250篇.通过人工筛选将会议通知、编者按、广告、书评及征求意见稿等非研究类文献剔除，最终获得研究样本文献544篇.将样本文献的题录信息以EndNote格式从CNKI数据库中导出，存储于.txt文件中供进一步分析.

1.2 数据清洗

对样本数据题录信息中的关键词进行清洗[4].包括①整合不一致关键词，如将“MOOC”、“慕课”及“MOOCs”等同义词统一整合为“MOOC”.②补充缺失关键词，即根据文献内容和关键词的语义关系添加适当的关键词，如一篇文献的某关键词为“高等教育信息化”，根据文献内容补充该关键词的两个上位词即“高等教育”和“教育信息化”为关键词，这样做的目的一方面能够减少共词网络中的孤立节点，提高聚类的准确性；另一方面对关键词进行了规范，能够提高研究热点识别的准确性.

1.3 研究方法和工具

研究以共词分析法为基础，通过知识图谱分析[5]，对云计算在教育应用于教育领域的研究热点和发展脉络进行识别和梳理.共词分析法的基本思想是：当两个浓缩科学研究领域的关键词共同出现在同一篇文献中时，表明两个关键词之间存在某种内在联系，且两个关键词在不同文献中共同出现的频次越高，说明其内在联系越紧密，因此通过分析文献集中关键词共同出现的情况，能够确定文献集所代表研究主题之间的关联.在共词分析的基础上，一方面运用社会网络分析中的凝聚子群分析，依据关键词之间的共现频次将各关键词进行归类，使得相同类别内关键词的关联程度最高，且不同类别之间关键词的关联程度最低，通过进一步分析各类别内关键词之间的关系归纳出整个研究领域的研究热点；另一方面通过描述各类别关键词的时间分布可以梳理出整个研究领域的发展脉络.研究使用的研究工具包括文献题录信息统计软SATI 3.2，社会网络分析软件Ucinet 6.0和数据分析可视化软件Citespace Ⅲ.

2 研究结果

2.1 筛选高频关键词

将数据清洗后的以EndNote格式保存的.txt文件导入SATI 3.2软件，抽取关键词字段并对其进行词频统计，共得到1399个关键词.根据普赖斯计算公式 确定高频关键词阈值，其中M为高频关键词阈值，Nmax为样本数据中文献的最高被引次数.本研究样本数据中Nmax=148，代入公式得M=9，因此选择词频≥9次的40个关键词为高频关键词，研究列出频次排名前20位的高频关键词如表1所示.

2.2 构造高频关键词共现矩阵

关键词共现矩阵是进行关键词社会网络分析的基础，运用SATI 3.2软件构造高频关键词共现矩阵，以Excel文件保存，部分如表2所示.在关键词共现矩阵中，行与列交叉的数据表示两关键词的共现次数，矩阵对角线上的值为关键词与自身的共现次数，即高频关键词的频次.

2.3 构造高频关键词社会网络

为去除高频关键词与自身之间的联系，将共现矩阵对角线上的值统一改为“0”后导入Ucinet 6.0软件，构造高频关键词社会网络，如图1所示.在图1中，节点表示高频关键词，节点之间的连线表示高频关键词间的共现关系，节点的大小与高频关键词的频次成正比，连线的粗细与关键词之间的共现次数共成正比.由图1可知，研究筛选的40个高频关键词均展现在社会网络中，没有孤立节点，说明每个高频关键词至少与其余关键词中的一个存在共现关系，可见该研究领域从整体上看联系较为紧密.社会网络中各节点的大小及节点之间连线的粗细不同，说明各在整个研究领域中各关键词的地位，及各关键词间的亲疏关键各不相同.

表1 教育领域云计算研究高频关键词(部分)

表2 教育领域云计算研究高频关键词共现矩阵(部分)

图1 教育领域云计算研究高频关键词社会网络

2.4 高频关键词聚类

运用Ucinet 6.0软件对高频关键词社会网络进行凝聚子群分析，对各高频关键词进行归类，每一类代表整个研究领域的一个研究热点.凝聚子群分析采用Factions派系算法，通过计算子群密度矩阵将社会网络中的各节点进行聚类，子群关系密度值能够反应聚类效果：子群内部的关系密度值比子群之间的关系密度值越大，说明聚类效果越好.经过重复调试研究发现将高频关键词分为五个子群聚类效果最好.子群密度矩阵如表3所示，聚类结果如表4所示.

表3 子群密度矩阵

表4 高频关键词聚类

2.5 高频关键词的时间分布

运用Citespace Ⅲ软件对高频关键词的时间分布进行描述，如图2所示.在图2中圆点表示高频关键词，圆点的大小与高频关键词的频次成正比，圆点的位置表示高频关键词第一次出现的年份，圆点之间的连线表示高频关键词之间的共现关系.由图2可知教育领域云计算研究高频关键词最早出现于2008年，多集中于2009年至2012年间，截至2015年所有高频关键词均已出现.

3 教育领域云计算研究热点分析

由表4可知教育领域云计算的研究热点包括以下五个：

3.1 云计算辅助教学的技术支撑与应用

计算机网络技术的发展，使传统教育方式悄然改变，在云计算的基础上，运用云计算网络辅助教学平台构建全新的教学思路，对我国高校现代化事业的发展和进步起到了巨大的促进作用[6].云计算辅助学习是指教育机构利用云服务实现个性化教学，具体表现为教师的有效教学和学生的主动学习.云计算技术跨平台的特点能够为各类终端提供服务，打破了传统高校的数字课程资源必须局限于某一特定平台的限制，使课程资源共享成为可能，从根本上解决了高校优质课程资源配置不平衡的问题.尤其对于珍贵的课程资源和教学经验，真正做到了按需分配，使学习者可以随时随地通过网络访问平台上的相关资源，解决了高等教育信息孤岛的问题.云服务和信息技术是云计算辅助教学的技术支撑，决定着教学的效率和效果，其中谷歌公司为云计算辅助教学提供了重要的服务平台.协作学习和混合式学习是云计算辅助教学的重要应用模式.基于云计算辅助教学的混合式学习及协作学习均是现代信息技术环境下教学模式的改革与创新，云计算辅助教学通过平台即服务(PaaS)为混合式学习的线上学习资源提供存储服务，为协作学习提供信息获取、交流和反馈等功能[7]，而无论是学习资源的存储还是信息的获取、交流和反馈实质上都属于云计算辅助教学的知识管理功能.

图2 教育领域云计算研究高频关键词时间分布

3.2 云学习过程中的资源管理

互联网上的数字资源虽然处于爆炸式的增长中，但其地域分布不平衡，资源与平台之间兼容性差等特点使行原有的数字教学框架不能满足当下多元的、需要知识共建及知识共享的需求，云计算最大的作用之一就在对于资源、信息的整合处理，之后再将其进行共享.在云计算的架构下，各个学校、平台可以根据自身的学科、专业优势，进行联合教育资源的开发，模块化设计.形成统一、优质的精品课程库、课件库、教学案例库、教学音视频库等等.对于现有资源，可以通过云计算平台对资源进行有效整合，形成较大规模的资源储存库，统一为用户输出优质资源[8].云学习是一种利用云计算服务的以学习者为中心，以协作为形式，以资源为核心的学习模式.实现学习者的智慧学习和自主学习是云学习的重要目标，云学习架构对多学习场景和多学习风格的支持为实现智慧学习和自主学习提供了技术支持和智能导航[9].在云学习的过程中实现有效的资源管理是决定云学习效率效果的关键因素.围绕云学习过程中资源管理这一主题，对如何开发新的工具如电子书包实现云学习过程中的资源管理，如何实现大数据时代云学习有效的资源管理，如何使云学习过程中需要的教育资源更好的数字化等问题进行了扩展研究.

3.3 基于云技术的移动学习模式

移动学习是指学习者在非预先设置的位置发生的学习，或利用移动技术发生的学习.云技术提供的云服务器存储服务和资源传输功能，降低了移动学习终端的硬件要求并实现了用户资源的共享，从而解决了制约移动学习发展的终端设备限制和学习资源稀缺问题，为移动学习提供了一种新的模式.作为高校教育信息化改革与实践的重要组成部分，基于云技术的移动学习模式凭借自身的诸多优势成为高校课程信息化改革实践的重要应用领域.而面对着移动互联时代学生更容易受多元思潮影响导致思想不稳定以及“手机控”冲击课堂教学的重灾区，主动将基于云技术的移动学习模式引入思想政治教育课以代替被动冲击成为高校思想政治教育提高教学效果、做好舆情监管的重要手段[10].

3.4 基于云平台的网络学习研究

利用云平台开展网络学习一方面能够运用云计算弹性扩展的特性动态分配教育资源，一方面可以利用云存储为网络学习提供丰富的学习资源[11].因此基于云环境的网络学习解决了传统网络学习中负载大、成本高和管理难的问题，为网络学习的发展提供了新的思路和解决方案.围绕这一研究主题，对如何借助“互联网+”深化教育信息化水平，如何利用教育云开展更有效的远程教育，如何在虚拟化的网络学习空间中有合理有效的管理和分配教育资源等问题进行了扩展研究.

3.5 基于云服务的智慧教育研究

智慧教育是指信息技术支持下的，为发展学生智慧能力的教育.依靠云服务智慧教育能够实现其开放的、泛在的、按需分配的教育理念.智慧教育是继电化教育和数字化教育之后教育发展的新阶段，其中翻转课堂是智慧教育的教育理念，MOOC、微课、网络课程是智慧教育的教学模式，智慧校园是开展智慧教育的物质载体，基于智慧教育理念的教学设计是实现智慧教育的重要手段，这些教育理念、教学模式、教育载体和教育手段的变化是智慧教育的实质与核心，共同构成了智慧教育的结构体系和生态系统[12].

4 教育领域云计算研究发展脉络分析

由图2可知2008年-2017年十年间，我国教育领域云计算研究的发展大致可以划分为以下三个阶段：

4.1 理论奠基阶段(2009-2010年)

以“教育云”、“云计算辅助教学”、“云学习”和“虚拟化”等高频关键词为代表，有关云计算应用于教育领域的具体概念及理论相继出现，在此基础上对于云计算在“远程教育”、“移动学习”、“网络学习”和“协作学习”中的具体应用模式和问题解决机理进行了理论探索.这一阶段的特点是有关教育领域云计算的概念、机理、模式及应用领域的关键词大量涌现，为云计算在教育领域中的具体应用的实践奠定了理论基础，并初步确定了应用场景.

4.2 技术应用阶段(2011-2012年)

以2011年“云平台”、“云技术”和“数字化”等高频关键词的出现为标志，可以认为教育领域云计算研究进入技术应用阶段.该阶段以云平台的构建为核心对教育资源包括硬件和软件进行整合和连接.2012年“智慧校园”和“智慧教育”等高频关键词的涌现代表了云计算在教育领域中的应用进入了实质性阶段.

4.3 情景扩展阶段(2013-2015年)

随着教育领域新理念和新事物的涌现，教育领域云计算的研究与这些新事物和新理论不断的融合，使教育领域云计算的应用情景不断的扩展.具有代表性例子包括随着“大数据”和“互联网+”理念的兴起，2013年和2015年教育领域云计算研究分别开始在大数据和“互联网+”的环境探索其相应的应用机理和模式；随着“微课”、“MOOC”等新事物的出现，2013年和2014年教育领域云计算研究分别开始寻求针对微课和MOOC的切入点进行相关研究，由此可以预见当教育领域再有新理念和新事物涌现后，教育领域云计算的研究仍会与其相结合，使自身的研究情景不断扩展.