国内智慧教育的文献计量和知识图谱分析
梅莉 赵巾伟
【摘 要】随着教育信息化的发展，智慧教育受到越来越多的关注。文章以中国知网（CNKI）数据库2004—2018年收录的智慧教育论文为研究对象，利用信息可视化软件CiteSpace梳理国内智慧教育研究现状，发现：智慧教育的热点研究主题可以概括为理论研究、环境建设、技术支持和实践研究四个方面;总体而言，国内智慧教育的研究仍处于起步阶段——理论研究不够深入，实践探索也存在一些误区，有待进一步加强和完善。
【关键词】智慧教育;教育信息化;知识图谱
【中图分类号】G720
【文献标识码】A
【文章编号】1001-8794（2019）09-0014-08
一、研究背景
近年来，人工智能（AI）、大数据（Big Data）、云计算（Cloud Computing）等信息技术的发展、成熟，给人类的生产、生活带来了巨大变化。信息技术与教育领域的融合，萌生了新的教育理念，形成了新的教育环境，发展了新的教育模式，建设了新的教育资源。2017年国务院印发《新一代人工智能发展规划》提出，要完善人工智能教育体系，实施智能教育。2018年4月教育部颁布的《教育信息化2.0行动计划》象征着智慧教育迈入了新征程。
目前，学界对智慧教育的研究进行梳理和分析的文献不多。在智慧教育研究领域，哪些文献是具有开创性和标志性的？在智慧教育的发展历程中，哪些机构和作者起着关键作用？当前的研究热点是什么？未来的发展趋势是什么？为了回答这些问题，本研究以CiteSpace 可视化分析软件为工具，对智慧教育核心作者、研究机构、来源期刊、热点主题等进行分析，梳理出国内智慧教育的研究热点和趋势演化。
二、研究方案
（一）研究工具
本研究使用的CiteSpace是一款在科学计量学、数据和信息可视化背景下发展起来的引文可视化分析软件，国内学者主要使用CiteSpace进行研究热点、研究前沿和研究趨势的分析。[1]CiteSpace软件进行可视化分析主要是基于共引分析理论、寻径网络算法等，对某个领域文献进行计量，探寻该领域发展演变的路径及关键转折点，通过绘制知识图谱来探测该领域的前沿动态。[2]在利用CiteSpace生成的各种图谱中，节点大小表示出现频次或数量，之间的连线反映合作关系强度。[3]本研究使用的软件版本是CiteSpace V。
（二）研究样本
本研究数据来源于CNKI数据库，以“智慧教育”为主题词，截止日期为2018年8月29日，共检索到文献336篇，剔除访谈类、会议类、随笔类文章110篇，得到有效文献226篇。
三、数据分析
利用CiteSpace聚类，将CiteSpace设置“时间”为“2004—2018”，以1年为一个时间分区，在“Term Source”中选择“Title”、“Abstract”、“Author Keywords”和“Keywords Plus”;“Node Types”中选择“Author”“Institution”、“Terms”和“Keyword”，其他参数不变，由软件自动抽取聚类，得到7个文献网络聚类，其中聚类值 Modularity Q 为0.593，聚类内部相似度指标Silhouette 值为0.537，结果具有参考价值。
（一）发布时间及数量分析
一般认为，国内学者对于智慧教育的研究，可以追溯到钱学森院士于1997年提出的“大成智慧学”。[4]钱老构建的大成智慧工程是一种从定性到定量综合集成法，特点是在面对复杂性的难题时，主张以人为本，利用计算机、信息网络等现代信息技术和人工智能技术，形成人—机结合系统，集古今中外有关经验、知识、智慧之大成，以迅速做出科学的判断与决策。[5]尽管并未明确提出“智慧教育”的相关内容，“大成智慧学”对于智慧教育的发展有着重大意义。从CNKI数据库收录的中文核心期刊和CSSCI期刊文献时间分布（图1）来看，对于智慧教育的研究，自钱学森院士之后十余年进程缓慢，直到2012年发文量才逐年增多，到2017年时有51篇，2018年截止到2018年8月29日共有40篇。随着《教育信息化2.0行动计划》的颁布与实施，未来将进一步引发智慧教育的讨论热潮。
（二）作者及研究机构分析
分别将“Node types”设置为“Author”、“Institution”，利用CiteSpace 可视化功能，分析运行后得到智慧教育的主要研究作者合作图谱（图2）、主要研究机构图谱（图3），呈现研究作者与研究机构在智慧教育方面的影响力。
根据图2显示，陈琳、祝智庭、杨现民、彭红超、陈耀华等作者节点大、字号大，是主要的研究作者，且这些高产作者之间连线明显，说明合作关系较强。他们对智慧教育理论研究与实践研究进行了不同程度的研究，包括智慧教育内涵、智慧课程设计、智慧学习环境、智慧技术等内容。来自教育理论与教育管理方面的专家学者与信息技术、计算机软件及计算机应用方面的专家学者合作比较常见，他们从不同的专业视角出发，共同探索“互联网+”背景下教育信息化发展给智慧教育带来的变化。除此之外，其余作者分布相对分散，且互相之间没有连线，不存在合作关系。
根据图3显示，在智慧教育的研究上，江苏师范大学、华东师范大学、北京师范大学、东北师范大学、江苏省教育信息化工程技术研究中心等机构成果较为丰富。其中江苏师范大学独占鳌头。另外，江苏师范大学与北京师范大学、东北师范大学，东北师范大学与教育部数字化学习支撑技术工程研究中心等存在不同程度的合作关系。总体来说，各大高校的教育学院、信息技术学院是研究主体。
（三）来源期刊分析
根据文献来源期刊进行计量分析，得到来源期刊分布图（图4）。如图所示，文献发布排名前10的期刊分别是《中国电化教育》《电化教育研究》《现代教育技术》《中国成人教育》《远程教育杂志》《开放教育研究》《现代远程教育研究》《教育理论与实践》《教育研究》《中国远程教育》。文献来源不仅反映了智慧教育研究内容与教育理论、教育技术、远程教育、开放教育、成人教育等密切相关，更说明智慧教育是现代教育制度下贯穿人一生的教育。
（四）关键文献分析
一般来说，高被引文献可以视为对某一研究领域具有关键作用的文献。表1中列出了CNKI收录的中文核心期刊和CSSCI期刊中关于智慧教育的最高被引的10篇文献。其中，祝智庭教授占据了4篇，可见其在智慧教育研究领域的重要地位。除此之外，近两年还有许多文献对智慧教育的研究有重要意义。如钟绍春等于2018年发表在《中国电化教育》上的《智慧教育的关键问题思考及建议》一文，从学生与教师两个角度探究实现智慧教育的有效路径，使知识习得更容易、智慧教育更可行。曹梅等发表在《电化教育研究》上的《数字化校园到智慧校园的差距与行动——来自南京市若干学校的调研分析》一文通过调研发现，当前在智慧校园建设上，智慧教学、特色发展方面的内容比较薄弱，智能环境建设、网络学习空间、数字化教学评估体系等内容是推进中的难点。总的来说，智慧教育领域的关键文献涉及智慧教育的微观层面和宏观层面，是在理论内涵、技术支撑、环境构建、实践研究这四个方面对今后研究有参考价值的文献。
（五）研究熱点分析
1.高频关键词分析
在使用CiteSpace对数据进行分析时，频次越高的关键词越有可能是某一领域的研究热点，如果某一节点的频次高，中心性却为0，说明尽管它多次出现，却是孤立的节点，不能被当做关键节点。[6]因而，研究热点需要根据出现频次和中心性一起来判定。在收集的智慧教育的数据中，“教育信息化”与“教育信息化2.0”及“信息化”、“大数据”与“教育大数据”、“智慧课程”与“智慧型课程”、“信息技术”与“技术”等关键词意思相近，对它们逐一合并后进行关键词共现，得到智慧教育的关键词列表。本文取频次靠前的20个关键词，按频次进行排序，如表2所示。
2.研究热点分析
将“Node types”设置为“Keyword”，分析运行得到智慧教育的关键词聚类图谱（图5）。以图5为基础，结合主题聚类标签、摘要聚类标签，可以将智慧教育的研究热点归为以下几类：（1）理论研究：个性化学习、智慧学习、智能教育、智慧教学、学习方式等;（2）环境建设：智慧学习环境的关注重点有智慧校园、智慧教室、网络学习空间、电子书包、智慧课本等;（3）技术支持：信息技术、互联网+、人工智能、大数据、云计算、学习分析等;（4）实践应用：MOOC、微课、晒课、创客教育、智慧课程、教学设计、教学模式等。本文从这四类内容进行综述。
（1）理论研究
国内对于智慧教育的理论研究众多，不少学者就智慧教育的内涵特征、体系架构等做了研究。
祝智庭等认为智慧教育的基本内涵是在智慧学习环境中，采用智慧教学方法，促进学习者的智慧学习，引导学习者发现、发展、应用和创造自己的智慧，从而培养具有高智能、高创造力的人才，这种智慧人才能针对不同的实践活动选择适当的技术参与其中。[7]祝智庭还提出智慧教育的研究框架主要由四部分构成，即智慧教育、智慧环境、智慧教学法、智慧人才，它们分别与教育理念创新、技术创新、方法创新以及人才观变革相对应，理论研究在整个智慧教育的研究框架中居统帅地位。[8]杨现民指出智慧教育是数字教育的高级发展阶段，是依托包括物联网、云计算、无线通信等技术在内的新一代信息技术打造的一种新型教育信息生态系统，这种系统具有物联化、智能化、感知化、泛在化的特征。[9]他将智慧教育的总体架构概括为“一个中心、两类环境、三个内容库、四种技术、五类用户、六种业务”，即智慧教育以智慧中心云建设为基石，以在智慧校园和智慧城市两类环境中构建的学习资源库、开放课程库和管理信息库三个智慧内容库为载体，融合应用物联网、大数据、云计算、泛在网络四种关键技术，面向教师、学生、家长、教育管理者和社会公众，提供智慧教学、智慧学习、智慧管理、智慧科研、智慧评价和智慧服务六大教育业务。[10]黄荣怀指出智慧教育可以理解为一种面向学生、教师、家长的，学习体验良好、内容高度适配、教学效率高于传统课堂的，由学校、区域或国家应用多种科学技术提供的教育行为系统。他认为，根据现代教育系统的构成要素可以将智慧教育系统分为三种境界：第一境界是智慧学习环境，第二境界是新型教学模式，第三境界是现代教育制度。[11]陈琳等分析了智慧学习的内涵，认为智慧学习是与智慧教育匹配的学习，由创新学习、联通式学习、跨界跨学科学习、泛在学习等多种学习方式构成，有利于人的个性发展、全面发展、创新发展。[12]
（2）环境建设
智慧教育的实现依托相关环境的建设。因智慧教育环境建设的内容专业性程度较高，相关研究者专业背景大多是计算机学科及相关专业的。他们主要对智慧教育环境的概念、特征、设计、体系架构、管理研究、环境评估等方面进行研究。
钟国祥等认为智能学习环境是以建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论为理论基础，以网格理念、集成理念、代理理念、开放理念为设计理念，以学生学习为中心，能提供概念学习、问题解决、自适应导航、教学指导和学习伙伴功能的数字虚拟现实学习空间，并以此为指导思想构建了一个有基础层、信息层、系统层、服务层、代理层的通用智能学习环境模型。[13]黄荣怀等认为智慧学习环境是数字学习环境的高端形态，应能支持和适应“课堂学习”、“个人自学”、“研讨性学习”、“在工作中学”、“在做中学”等不同的学习情景，促进学习者轻松、投入和有效学习。他还提出了智慧学习环境的系统模型和 TRACE3功能模型，为建设更加便利、舒适、有效的学习环境提供了方向和依据。[14]赵秋锦等构建了一个智慧教育环境的系统模型，该系统以教育共同体为中心，利用物联网、云计算等先进技术智能感知教育环境，创设智慧教育情境，并通过情境感知方式进行情境推理、获取情境信息，为教育活动的顺利开展提供个性化的资源、工具和服务。[15]胡沛然、王宜之以上海交通大学的“智慧教室”为例，探讨了智慧教育的技术支撑、学习空间设置和教学方法，并指出新一代信息技术的深入应用，带领教育的信息化建设和管理进一步走向“智能构建”和“智慧管控”。[16]周东岱等围绕“评估什么”和“如何评估”两个问题对智慧学习环境的评估问题做了探讨，指出智慧环境的评估应从两方面进行——以教师和学习者为主的“人的智慧”和以基础设备、资源、工具为主的“物的智慧”，实施时还要注意结合具体的学科特征，才能使评估更科学、适用。[17]刘俊构建的智慧教育环境评估框架包含六个维度，分别是学习者、教师、资源、设备、工具和学习活动，指出在进行评估时，既要树立全局观，注意各维度之间的相互影响，又要能抓住主要矛盾，从不同维度进行单独考评。[18]
（3）技术支持
技术是智慧教育的重要支撑。学者们对于智慧教育的技术研究聚焦在信息技术与教育的深度融合、信息技术对教育发展的作用、如何善用信息技术实现智慧教育等方面。
张进宝、黄荣怀等分析了云计算技术在教育信息化发展中的重要作用，并指出智慧教育并不仅仅是在教育中简单应用知识工程、人工智能技术手段等，而是二者的全方位的融合与应用。[19]杨现民指出技术推动智慧教育的发展，信息时代智慧教育的技术特征主要表现为：情境感知、无缝连接、全向交互、智能管控、按需推送和可视化。[20]杨现民还与余胜泉提出支撑智慧教育的四种核心技术是物联网、云计算、大数据与泛在网络。除此之外，增强现实、定位导航等先进技术的发展，也为智慧教育的发展进化提供了更多可能。[21]刘清堂等梳理了机器教学、计算机教学和智能导师系统的发展历程及核心特征，指出未来发展方向是以人的需求为中心，利用多種先进技术构建的新型教育形态，智能感知技术、学习分析技术、情感计算技术是其发展的驱动力量。[22]李新等分析了在智慧教育时代，区块链技术对于构建开放教育资源新生态的独特优势，指出区块链技术可以在加强版权保护、降低运营成本、促进资源共享和提升资源质量四个方面解决开放教育资源的现存难题，促进教育资源的智慧流转，为智慧教育学习者提供更优质、开放的教育资源。[23]孙波等指出通过情感分析技术、表情识别技术掌握学习者的情感数据，可以感知学生在学习过程中的情感状态变化，提供即时的学习分析和教学干预，为整个智慧学习环境提供智能服务。[24]唐烨伟等指出xAPI能满足智慧教育背景下的学习需求，它通过挖掘教育数据，跟踪学生学习经历，进行学习分析，为评估教学提供依据，为实现个性化学习提供可能。[25]
（4）实践研究
目前，对于智慧教育的实践研究还停留在起步阶段。陈琳指出智慧型课程是智慧教育最重要的元素之一，课程师资、课程评价、课程形态重构是智慧型课程的基础和保障，按照“互联网+”时代对教育的创新要求，设计和实施“融创式智慧教学模式”是智慧型课程的关键。[26]陈琳还指出晒课、智慧型课程、创客教育、资源全覆盖、智慧学术平台等都是智慧教育的创新实践，这些新探索各有其内涵与价值，使智慧教育拥有旺盛的生命力。智慧型课程的评价要结合“互联网+”的特点，构建新的、更科学的评价体系。[27]张琪基于长尾理论构建了智慧课程的评价体系，将评价贯穿于课程教学的若干关键场景，收集学习者更多过程性信息，使评价更多维、客观。[28]尽管对MOOC、SPOC、微课、晒课、公开课等的研究都属于智慧教育的实践研究范畴，但这些只是较浅层次的，国内对于智慧教育深层次的实践研究仍然匮乏。实践应用对于理论的检验与修正，对智慧教育的进一步发展完善具有重要意义，未来需要进一步关注智慧教育实践研究。
3.热点迁移分析
在CiteSpace聚类中选择“Timezone View”可以得到文献聚类时区视图（图6），呈现智慧教育研究热点关键词演进过程。由图6可知，自有研究以来，“智慧教育”的频次就一直居高不下，属于关键术语。2012年3月，教育部颁布了《教育信息化十年发展规划》，提出要推动信息技术与教育教学的深度融合，运用云计算技术建设国家教育云基础平台，加强高校数字校园建设与应用，之后学者的研究中“教育信息化”、“信息技术”、“大数据”、“云计算”、“电子书包”、“智慧校园”、“智慧学习环境”等关键术语开始大量涌现。近几年来，随着教育信息化的发展，“互联网+”模式的广泛应用，“互联网+”、“智能教育”、“教育大数据”、“个性化学习”等愈加受到关注，不同的研究热点之间紧密相连，关系密切。预计随着研究的继续深入，智慧教育的热点主题将会进一步变化。
4.研究前沿分析
突变词是在短期内发生重大变化的词，反映正在兴起的研究主题与前沿方向。利用Citation Burst得到智慧教育领域的突变词，按起始年份排序如表3所示。根据表3发现，智慧教育的研究前沿在前期主要是理论探讨，如“智慧”（2004）与“知识”（2005）关系。近年来，“云计算”（2012）、“大数据”（2013）、“互联网+”（2015）等智慧教育的支持技术，“智慧校园”（2014）、“智慧教室”（2015）等有关智慧教育的环境建设及“教学设计”（2015）这类智慧教育的教学实践成为新兴研究主题。
四、研究结论与思考
在信息时代，利用“互联网+”背景推进信息技术与教育的深度融合，培养学习者的学习能力、协作能力、创新能力及复杂问题解决能力是现代教育的新追求。本研究运用CiteSpace可视化分析软件为工具，以智慧教育为主题的中文核心期刊和CSSCI期刊论文为分析对象进行研究，对作者、来源期刊、研究机构等内容做了计量分析，对关键词、研究热点做了聚类分析，得出以下结论：
第一，智慧教育的理论研究先行于实践应用，且理论研究也只是处于起步阶段。尽管众多学者对智慧教育的内涵、特征、体系架构已做了不少探索，但尚未形成系统的理论体系，对于概念和模式也没有统一的认识。理论指导着实践的前行，脱离理论的实践是盲目的，因此，智慧教育的发展进步首先在于理论研究的进一步深入。另外，脱离实践的构想与设计华而不实，智慧教育的理论研究还应注意紧密结合教学实践，避免成为一纸空文。
第二，国内很多地区对智慧教育实践做了探索。如北京、上海等城市，宁夏也作为国家首个“互联网+教育”示范省（区），在智慧校园的建设上走在前列。但具体实践过程中，重硬件轻软件、重建设轻应用、重拥有轻共享的现象明显。智慧教育不应仅是“器物”的智慧，更应是“教育”的智慧、“学习”的智慧，教育本身远比技术工具更重要。因此，未来在实践过程中，必须消除智慧环境建设的认识误区——智慧教育不是通过简单地充实硬件就能实现的，还需要智慧教学模式、教育制度的变革。
第三，目前对于智慧教育技术的研究比较分散，没有形成完整的支持技术体系。使用互联网、云计算、大数据、人工智能等单个关键技术进行教学实践的研究较多，但多个技术之间交互作用、共同应用的研究寥寥无几。仅依靠单个技术难以支撑整个智慧教育系统，因此，智慧教育的技术研究需要教育学、计算机学科的多个研究方向学者的协作与努力。另外，当前技术在教育领域的应用实践尚不成熟，更多地停留在构想层面，接下来还需进一步试点、总结、改善、再实践。
第四，研究中对“人”的关注较少，关于“智慧型”教师和智慧学习者的研究屈指可数。智慧教育的实现离不开“智慧型”教师，教师不仅需树立智慧教育理念，保持开放的学习心态，乐于改变，还需掌握智慧教学方法，提升信息技术素养及终身学习能力，[29]善用混合式教学、精准教学等教学模式，满足信息社会对人才培养的需求。另外，在智慧教育时代，学习者也不可避免地面临着更多的挑战，只有具备一定程度的专注力、自主学习能力、自我管理能力、信息技术能力，[30]才能使智慧教育达到应有的效果。未来研究应更多地关注“人”这一因素，以更好地推进智慧教育的发展。
由于样本局限，本研究仍有许多不足，后续还需扩大样本数量与范围，结合其他研究方法做进一步分析。另外，有必要分析国外智慧教育的研究进程与发展现状，并与国内的情况做对比，以更好地把握智慧教育的未来发展趋势。
【参考文献】
[1][3]李杰，陈超美，等.CITESPACE：科技文本挖掘及可视化[M].北京：首都经济贸易大学出版社，2016：3—8，78.
[2]陈悦，等.引文空间分析原理与应用：CiteSpace实用指南[M].北京：科学出版社，2014：12.
[4][7]祝智庭，贺斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].电化教育研究，2012（12）：5—13.
[5]钱学敏.略论复杂系统与大成智慧[J].河池学院学报：哲学社会科学版，2005（1）：7—12.
[6]王国华，俞树煜，黄慧芳，等.中国远程教育研究的可视化分析：核心文献、热点、前沿与趋势[J].远程教育杂志，2015（1）：57—65.
[8]祝智庭.智慧教育新发展：从翻转课堂到智慧课堂及智慧学习空间[J].开放教育研究，2016（1）：18—26.
[9][20]杨现民.信息时代智慧教育的内涵与特征[J].中国电化教育，2014（1）：29—34.
[10][21]杨现民，余胜泉.智慧教育体系架构与关键支撑技术[J].中国电化教育，2015（1）：77—84.
[11]黄荣怀.智慧教育的三重境界：从环境、模式到体制[J].现代远程教育研究，2014（6）：3—11.
[12]陳琳，王蔚，李冰冰，等.智慧学习内涵及其智慧学习方式[J].中国电化教育，2016（12）：31—37.
[13]钟国祥，张小真.一种通用智能学习环境模型的构建[J].计算机科学，2007（1）：170—171.
[14]黄荣怀，杨俊锋，胡永斌.从数字学习环境到智慧学习环境：学习环境的变革与趋势[J].开放教育研究，2012（1）：75—84.
[15]赵秋锦，杨现民，王帆.智慧教育环境的系统模型设计[J].现代教育技术，2014（10）：12—18.
[16]胡沛然，王宜之.智慧学习环境的设计、构建和管理研究：以上海交通大学“智慧教室”为例[J].实验室研究与探索，2018（7）：286—290.
[17]周东岱，孙聘，于伟.智慧学习环境评估：评估什么和如何评估[J].现代远程教育研究，2017（3）：26—33.
[18]刘俊.智慧教育环境及其实现方式设计[J].中国电化教育，2013（12）：20—26.
[19]张进宝，黄荣怀，张连刚.智慧教育云服务：教育信息化服务新模式[J].开放教育研究，2012（3）：20—26.
[22]刘清堂，毛刚，杨琳，等.智能教学技术的发展与展望[J].中国电化教育，2016（6）：8—15.
[23]李新，杨现民.应用区块链技术构建开放教育资源新生态[J].中国远程教育，2018（6）：58—67.
[24]孙波，刘永娜，陈玖冰，等.智慧学习环境中基于面部表情的情感分析[J].现代远程教育研究，2015（2）：96—103.
[25]唐烨伟，赵桐，王伟.xAPI——新一代学习技术规范引领智慧教育新标准[J].现代教育技术，2015，25（1）：107—113.
[26]陈琳，陈耀华，李康康，等.智慧教育核心的智慧型课程开发[J].现代远程教育研究，2016（1）：33—40.
[27]陈琳.智慧教育创新实践的价值研究[J].中国电化教育，2015（4）：15—19.
[28]张琪.技术变革视域下学科智慧课程建设：基于“长尾”评价的研创课程探索[J].远程教育杂志，2015（3）：88—94.
[29]祝智庭，魏非.面向智慧教育的教师发展创新路径[J].中国教育学刊，2017（9）：21—28.
[30]莉兹·阿尼.混合式教学：技术工具辅助教学实操手册[M].孙明玉，等译.北京：中国青年出版社，2017.
