基于CiteSpace的智慧教育的可视化分析

2024-04-14韦昌群张娅妮

现代信息科技 2024年1期

韦昌群张娅妮

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.01.036

收稿日期：2023-05-29

基金项目：贵州省教育科学规划课题（2021B203）；黔南民族师范学院“教育质量提升工程”科研项目（2020xjg0501）；2020年黔南民族师范学院教育质量提升工程项目：新增专业建设项目与师范类专业认证专项（人工智能）

摘要：智慧教育是一种基于数字形态的教育新形态，是数字技术教育发展的趋势，有利于实现教育可持续发展。为了探究国内智慧教育的研究现状与发展趋势，文章选择2013—2023年知网中以“智慧教育”为研究主题的文献。采用CiteSpace分析工具，选取具有代表性的核心期刊的文献进行发文量、关键词、相关机构等维度可视化分析。分析结果显示，祝智庭、陈琳两位学者在该领域最具有影响力，智能教育、智慧课堂、智慧学习、人工智能、大数据等是研究的热点。

关键词：智慧教育；可视化分析；CiteSpace；知识图谱；研究热点

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）01-0170-05

Visual Analysis of Smart Education Based on CiteSpace

WEI Changqun， ZHANG Yani

（School of Computer and Information， Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun 558000， China）

Abstract： Smart education is a new form of education based on digital forms， which is a trend in the development of digital technology education and conducive to achieving sustainable development of education. In order to explore the current research status and development trends of smart education in China， this paper selects literature from CNKI from 2013 to 2023 with “smart education” as the research theme. Using the CiteSpace analysis tool， select representative literatures from core journals for visual analysis of publication volume， keywords， relevant institutions， and other dimensions. The analysis results show that scholars Zhu Zhiting and Chen Lin are the most influential in this field， smart education， smart classrooms， smart learning， artificial intelligence， big data are research hotspots.

Keywords： Smart Education; visual analysis; CiteSpace; Knowledge Graph; research hotspot

0 引言

党的二十大报告与联合国教育峰会中提到，要推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会。智慧教育也成为必然趋势[1]。

随着中国信息化的蓬勃发展，党和国家一直重视推进信息化建设和高等教育融合的步伐，以实现中国高等教育现代化。《教育信息化2.0行动计划》[2]与《中国教育现代化2035》[3]指出在信息化背景下应充分利用现代科学技术去服务教育。统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台，去推动教育现代化。2023年国務院教育部发布《中国智慧教育蓝皮书（2022）》[4]，强调智慧教育是数字时代教育领域的新形态，通过建立基于数据的教育模型，运用先进的教育科技，改善教育教学环境，实施教育课程改革，提升教育治理体系和治理能力现代化水平。

1 研究设计

1.1 研究数据来源

本文采用陈超美教授团队研发的CiteSpace 6.2.2为分析工具，该软件分析的图谱（数据）不仅能够准确地反映科学知识的变迁，而且还能够利用数学的方程式和信息的可视化技术，如引文分析、信息分析和图谱等[5]，更好地把握和描述科学的发展趋势。本文在中国知网中以“智慧教育”为主题选取核心期刊相关文献进行处理与分析，文献时间跨度为2013年到2023年（具体截止时间为2023年3月10日），通过筛选文献把会议、通知、论坛、新闻等去除，最终得到551篇文献。

1.2 研究设计与思路

将搜索的相关文献借助CiteSpace软件进行研究，对数据进行可视化分析得到的关键词聚类分析、关键词共现、研究热点时区进行评述，对我国智慧教育研究现状与发展趋势进行分析。

2 研究主题与前沿变化

2.1 发文量基本情况

根据图1看出文献的发文量体现出智慧教育研究的基本情况，也是分析其发展趋势的重要指标与手段。根据发文量可知，我国智慧教育在这10年间的发文量不断增加，这不难看出我国在智慧教育方面的重视程度。在2022年，教育部在总结国家中小学网络云平台运行服务经验的基础上，制定《国家中小学智慧教育平台建设与应用方案》，特别是“双减”政策提出后，对我国的基础教育高质量发展，提供优质的教育资源、以信息化助力教育现代化提出了迫切要求。《教育信息化2.0行动计划》与《中国教育现代化2035》的政策提出以及《中国智慧教育蓝皮书（2022）》发展指数报告的发出，全国教育界的重视程度大大提高，引起了全社会的关注。

2.2 研究作者分析

将数据导入CiteSpace中，使用Author分析功能对发文作者进行分析，统计前10位发文量最多的学者得出表1，其中，祝智庭、陈琳为发文最多的作者，分别为25篇、24篇；其他8位學者的发文量较少一些，由普莱斯定律计算公式：，其中Nmax指高产作者的发文量[6]，根据该公式就可以算出文献样本高产作者的阈值，这些作者在“智慧教育”研究领域具有较强的影响力。

2.3 研究机构分析

通过CiteSpace软件分析，将排在前10名的发文机构数据整理得出，华东师范大学开放教育学院、江苏师范大学智慧教育学院的发文量最多，江苏师范大学教育研究院、北京师范大学智慧学习研究院、华南师范大学教育信息技术学院、江苏师范大学智慧教育研究中心次之。从图2可知，节点大小表示文献在“智慧教育”的研究领域中的中心性与发表文献频率的高低；节点间连线的粗细表示发文作者之间的共现程度，字体越大表示该作者在该领域的发文量较多。节点N为236（作者），E为125（协作关系），Density为0.004 2，小于0.3，说明各机构之间的合作较少，大多为独立研究，尚未形成极具凝聚力的科研群体。

2.4 关键词分析

CiteSpace的关键词聚类功能可以明确到某一个研究领域的热点，研究热点是指在一定的时间段，存在内在联系的、且数量较多的一组文献探讨的研究问题。词频指在文中所出现的次数，能反映出该领域的研究热点与研究方向，关键词出现的频率越高则该关键词在该领域的研究就越重要。利用该软件对关键词进行分析，以节点类型为Keyword，网络裁剪选择pathfinder、Pruning sliced networks、Pruning the merged network，其他条件为默认状态。节点大小则为关键词共现频次的高低（学术的贡献度），节点线段粗细为关键词共现强度（线段越粗贡献度越大）。从关键词共现图谱图3可知，研究的关键节点N为351个，连接数量E为431条，网络密度为0.007。由表2可知，共现频次最高的前4个关键词分别为：智慧教育、智慧教室、人工智能、智慧课堂，中心度分别为0.74、0.33、0.14、0.82；频次分别为314、52、36、28。

根据图3、表2显示，通过CiteSpace的Find Clusters功能得到“智慧教育”关键词共现图，我国主要的研究领域为：智慧教育、智慧教室、人工智能、智慧课堂。在教育现代化时代，学者在不断地探索其发展路向、服务支持以及演化机制，因此对“大数据、智慧学习、互联网+”等有所关注。学者在研究过程中还发现智慧教育其与学习环境有莫大的关系，在培养学生的过程中还应围绕学科的“核心素养、人机协同”等进行。

为了能够更清晰地看出“智慧教育”研究热点的演变趋势，绘制出关键词聚类的时间线视图，如图4所示，横轴代表关键词的发展历程，并用不同的颜色来区分他们的发展情况，纵轴代表聚类编号及关键词名称。聚类的模块值Q（modularity）为0.825，大于0.3，说明该关键词的聚类内部结构紧密，聚类结构显著；平均轮廓值S（Mean Slihouette）为0.987 4，大于0.5，证明关键词聚类合理，令人信服[7]。关键词共划分为10个聚类，分别为：#0智慧教育、#1大数据、#2智慧校园、#3智慧课堂、#4智慧学习、#5信息化、#6智能教育、#7人工智能、#8智慧、#9创客。

智慧教育。主要聚焦于智慧教育的发展之路以及需要的服务支持，在教育信息化时代，要探究智慧教育方式并巧妙与翻转课堂模式结合。

大数据、信息化。通过大数据技术，教师可以全面了解学生的基本情况，可以通过对学生的行为习惯进行记录总结，对数据进行分析，从而更全面地了解学生。在信息化时代传统的教育方式已经不能满足学生的学习需求，利用信息技术开展混合式教学，优化教育资源配置、提升教学质量，将大数据精准教学、个性化学习更紧密结合才能更好地因材施教。在智慧教育环境下，教育主体全通道数据可被挖掘分析以发现潜在模式和知识来支持智慧教育的创新发展[7]。

智慧校园、智慧课堂、智慧学习、智慧。移动智慧校园是以物联网为基础，集智慧化的教室、学习、工作与生活一体化的环境，实现教学、科研、管理的校园生活的有效融合。智慧学习则反映了学习者在智慧环境中根据自身需求选择性的获取学习资源，灵活展开学习活动。智慧课堂是我们在教学环境所需要的一种“智慧”，但我们的课堂从属性分，有理论文化课、实验展示与实训操作课、研讨课、辩论式课程等，从规模上看，课堂上的人数几人到几百人不等，所以智慧课堂是智慧校园、智慧学习最直观的体现。智慧课堂是培养学生自主学习能力、自由发展、自我规划、实现师生互生共长、智慧发展的校本化课堂[8]。

人工智能。它在教育上的应用主要体现在图像识别、语义识别、语音识别、创建虚拟化学习环境等方面。人工智能技术促进学生在学习上的理解，打破了教育知识传播的平衡，促进了学生个性化学习，突破了评价的单一性；创建了虚拟化学校环境，使学生能够随时随地学习，通过教育创新手段提高学生的学习能力。基础科学与人工智能的耦合能促进教育与经验的统一，推动教育实践自身水平提升，解决了知行分离的难题[9]。

创客。创客教育是学校教育模式迭代变革的产物，可以帮助学生发展创新思维和提高动手能力、提高学习的趣味性与实效性，实现学科教学方式多样化的创新，为挖掘学生创新创造能力提供技术基础与途径[10]。对工业领域的应用主要是通过开放的实验室、智能制造等形式推进产业创新发展，同时还可以培养人才，提高技术水平，有效地促进产教结合。

2.5 关键词突现分析

在CiteSpace软件中选择Burstness View功能，在保持其他参数不变的同时通过突增算法得到突变关键词，突变词是指在一定时间出现的比较频繁。对关键词的突变得出关键词，如图5所示。

智慧教育突变关键词图谱由突变关键词起始时间、截止时间与突变强度组成。智慧教育突变词较少，且从2018年到2019年结束。由图5可知，智慧课堂成为突变词的热点词汇。自《中国智慧教育蓝皮书（2022）》发布，国家就着重强调智慧教育應突破学校教育的边界，智慧课堂以数字化信息和网络为基础，合理利用多媒体教室等数字环境和各类数字化平台、资源、工具及技术，体现了启发式、互动式、体验式、探究式、分享式、合作式、开放式等现代课堂特点，可以有效调动学生学习兴趣，提升课堂效果，实现有教无类、因材施教。智慧课堂是智慧教育领域的小分支，也是实现智慧教育的重要表现形式之一；智慧课堂的出现顺应了信息化时代数字环境要求，也是与信息技术深度融合的重要体现，所以这也是智慧课堂突变强度最大的原因。

在智慧教育的三大突变中，“智慧课堂”的突变值最高为4.72，这意味着在智慧教育的研究领域，“智慧课堂”受广大学者关注。教育信息化时代，课堂教学采用的教学方法与传统的教学方法有一定的区别，不管是对于课程内容结构还是教学资源相对于传统的教学都有绝对的优势，那么如何实施智慧教学，激发学生的学习兴趣、提高学习质量、加强信息化能力、优化教学资源成为智慧课堂建设的重点。根据关键词共现分析，智慧课堂还与智慧学习、人机协调、翻转课堂等新兴教育理念和教学方法相结合，这也是近两年的研究前沿，例如智慧教学平台、学习通、微课、慕课等。其中，在中小学、高职院校已经有研究者借助智慧教育平台在课程中进行混合式教学实践。

3 结论

智慧教育研究从以下三个方面进行，分别为理论研究、构建教学系统搭建（环境）研究、实践研究。2012年开始对智慧教育的概念、理论等进行研究，到2014年由理论层面的研究转为教学设计、教学模式、互联网+教育等应用方面，2018年从智慧教学的应用开始向学校、学生的学习（以学生为中心）层面探索在智慧教育中学校的教学模式，使用大数据的挖掘技术深度分析智慧教育的相关数据。

在数字化转型的大背景下，智慧教育是数字时代的教育新形态，它能突破学校教育的边界，推动各种教育类型、资源、元素结合，构建个性化终生学习体系。越来越多的学者对关键技术、环境、教学范式等多方面开展学术研究，但是开展智慧教育大多数为一线教师，所以中小学校长、教师、培训团队以及管理者应抓住机遇，与高校一线教师、研究人员等共建区域智慧教学研究和实践，探索出最佳的教学模式，产出更多的研究成果。

随着人工智能的不断发展，促进了信息技术与教学实践的发展，有一部分IT企业研究人员开发了智慧校园、智慧课堂应用等多种方案，其研究成果以论文的形式展现，研究内容紧跟前沿，质量高、价值大，为中小学学校、高职院校、本科院校等实践者提供了参考。

智慧教学的探索还在不断地建设与实践，因智慧教育的最初实践者为一线教师，其智慧教育在地方院校实践“本土化”带来的问题都需要去解决，所以要加快构建区域智慧教育教学研究，积极推进智慧教育全方面的研究，如课程设计要以交互为前提、教学模式要多样化、智慧教育评价方式与评价主体多元化等。

参考文献：

[1] 杜玉波.以智慧教育赋能多样化综合学习体系 [J].中国高等教育，2023（2）：1.

[2] 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知 [EB/OL].（2018-04-18）[2023-04-23].

http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_

334188.html.

[3] 中华人民共和国教育部.中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》 [EB/OL].（2018-04-18）[2023-04-23].http：//

www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201902/t20190223_

370857.html.

[4] 中华人民共和国教育部.《中国智慧教育蓝皮书（2022）》发布智慧教育将突破学校教育的边界 [R/OL].（2018-04-18）

[2023-04-26].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/