基于CiteSpace的智慧教室研究動態的可視化分析

王建祎，周悅

智慧教室是網絡多媒體教室和在線課堂的智能化形式，這種新型的教育形式有別于傳統授聽課方式：課前學生提前預習，課中學習分組討論，隨時測試，教師能快速掌握每位學生的學習情況，并進行針對性的指導，課后可以進行移動端的互動交流。智慧教室應用現代化教學手段，是基于物聯網技術集智慧教學、人員考勤、資產管理、環境智慧調節、視頻監控及遠程控制于一體的新型現代化智慧教室系統。[1]智慧教室運用現代化手段切入整個教學過程，讓課堂變得簡單、高效、智能，有助于開發和培養學生的自主思考與學習能力。本文擬用科學知識圖譜的分析方法對我國智慧教室研究的發展脈絡進行梳理，圖譜化展現各時期的研究熱點、前沿及未來趨勢，為將來更為深入的相關研究提供認識基礎。

一、數據來源與研究方法

（一）數據來源

本文使用高級檢索方式，在CNKI數據庫中設置文獻類型為全部文獻，以“主題=智慧教室”，來源類別設置為全部期刊、SCI來源期刊、EI來源期刊、核心期刊、CSSCI期刊的方式進行精確查找共找到456條結果（考慮到數據的查全率故其他檢索條件不做限制，數據檢索時間截至2018年8月8日）。

（二）研究方法

科學知識圖譜包含了電腦制圖技術、數據可視化技術、文獻計量可視化技術，可將某研究領域或學科的發展演進及知識結構、前沿熱點趨勢等圖像化地展現。[2]本文使用CiteSpaceⅤ對基于CNKI數據庫1997—2018年智慧教室研究主題的456篇論文進行作者合作、研究機構合作、關鍵詞的時間線視圖、時區視圖、共現及聚類視圖進行分析，以期可視化呈現我國智慧教室研究譜系圖。

二、我國智慧教室研究現狀

（一）研究機構分布情況

根據知網文獻發表年度信息可知，我國智慧教室相關研究最早出現在1997年的論文中，所以將文獻數據的分析時間跨度設置為1997—2018年，時間切片（Years Per Slice）選擇為1年，閾值（Selection Criteria）設為Top N=40，其他設置保持默認，運行CitespaceⅤ軟件得出發文機構分布圖譜，如圖1所示。

圖1 研究機構分布圖譜

機構的發文量可以反映研究機構對某項研究課題和領域的關注程度、科研實力、學術地位等信息。由圖1可知，華中師范大學教育信息技術學院（論文初現年2016）發文年輪圓環最大為9篇，說明此機構對于智慧教室的研究和應用處于全國前列；華中科技大學附屬小學（論文初現年2016）發文6篇緊隨其后，無錫技師學院、浙江師范大學信息傳播實驗教學中心、浙江師范大學教師教育學院教育技術學系、陜西師范大學教育學院均為3篇，其余教學科研機構發文數量均為2篇。在機構分布中，具有合作關系的5所教育教學單位形成了2條關系線：北京師范大學教育學部教育技術學院與浙江師范大學教師教育學院教育技術學系、華中師范大學教師教育學院；華中師范大學教育信息技術學院與華中科技大學附屬小學。圖譜中散點居多，沒有形成機構合作的網絡狀關系，各個單位發文的時間相對較近，說明國內教育與科研機構對智慧教室的相關研究都處在起步階段。

（二）作者合作分析

選取閾值N=15進行作者合作分析，如圖2所示。

圖2 作者合作圖譜

圖2中，合作脈絡結構形成了以張屹（9篇）為合作中心，白清玉（8篇）、陳蓓蕾（6篇）、董學敏、朱映暉、李曉艷、趙佳、陳珍、范福蘭為主要分支的網狀合作網絡。何文濤、王亞萍、楊開城；劉圓月、劉林林；趙苗苗、李康康、陳琳等也有合作關系。

三、我國智慧教室研究動態

（一）研究熱點

本文將Citespace Ⅴ計算參數的時間切片（TimeSlicing）設置為從1997—2018年、每3年為一次時間切片，節點類型（NodeTypes）設為關鍵詞（Keyword）、限定性算法設為Top N=30（意為選取每個以3年為最小單位的切片網絡中熱度最強的30個關鍵詞）、網絡修剪算法（Pruning）選擇最小生成樹算法（Minimum Spanning Tree）并進行修剪切片網絡和合并后的網絡以期得到更為科學合理的研究熱點圖譜，經電腦計算分析后繪得我國智慧教室研究的關鍵詞共現圖譜，如圖3所示。

圖3 關鍵詞共現圖譜

學術論文的研究關鍵詞可以簡明扼要地表征研究的中心思想或是文章的主旨精髓。文獻分析軟件CiteSpace可提取數據庫中的關鍵詞共現矩陣，并在大數據的人工智能算法下繪制以主題詞為智慧教室的文獻數據中的熱點關鍵詞共現圖。圖中樹環中心顏色表示某關鍵詞首次出現的年份，年份越早顏色越偏藍，年份越近越偏紅，每個色塊年輪的厚度代表色塊對應的年度里此關鍵詞出現的次數，樹環總的直徑代表關鍵詞公共出現的次數且成正比。由圖3的矩陣數據得出關鍵詞出現頻次前十五位的依次是：智慧教育（29次）、物聯網（27次）、教育信息化（26次）、智慧校園（25次）、智慧課堂（19次）、互聯網+（13次）、課堂教學（11次）、多媒體教室（10次）、信息技術（9次）、智慧學習環境（9次）、教學模式（8次）、云平臺（6次）、大數據（6次）、移動學習（6次）、翻轉課堂（6次）。

中介中心性是常用來進行中心性測度的指標，它是指網絡中經過某點并連接這兩點的最短路徑占這兩點之間的最短路徑線總數之比。[3]圖3的數據中按照中介中心性排列前十位的依次是：智慧校園（1.30）、智慧教育（1.21）、移動學習（1.02）、物聯網（0.92）、智慧教室（0.77）、教育信息化（0.65）、雨課堂（0.62）、智慧教學（0.53）、教學模式（0.44）、微課（0.37）。綜合上述兩項評測數據可知，在國內關于智慧教室的研究熱點集中在智慧教育、物聯網、教育信息化、智慧校園、移動學習、智慧課堂、智慧教學、微課等方面。

（二）前沿與趨勢

在海量文獻數據中，挖掘熱點研究關鍵詞背后的聚合度脈絡以及學術演變發展路徑是分析某項研究前沿與趨勢的基礎。關鍵詞共現圖譜類似于給我們呈現了夜空中哪顆星星最大最亮，哪顆具有特殊的象征意義。聚類分析可以將同質性相對較高且具有緊密聯系的關鍵詞放在網絡層面分析，這樣更具有概括性和預測性，這類似于分析由多顆星星組成的星座所代表的多層意指。

將關鍵詞按照對數似然率（LLR）算法聚類后得出七類研究領域：移動學習、自主學習、物聯網、電子白板、智慧學習、智慧教學、課堂交互。每個研究領域內不僅有代表性的研究課題，而且還具有學術傳承演變關系。例如，智慧教室—智慧教育—“互聯網+”；智慧教室—智慧校園—職業教育—物聯網；智慧教室—電子書包—電子白板—微課—課堂教學。近兩年具有高黏合度的三個研究前沿是教育信息化、教學模式、智慧教學。其中，2017年關于教育信息化方面的研究有楊萬和對于怎樣應用智慧教室提高農村小學的語文課教學效果的研究，他指出先進的教學技術是促進和支持學生發展，智慧教室的設計應考慮特殊的教學環境。2018年邱月用大數據分析了學校智慧教室的教學環境、學生對于這種創新的教學模式接受和反饋情況的量化調查，并以云課堂和翻轉課堂為例分析了智慧教學中應注意的問題。

四、研究結論

智慧教室的理論研究與實踐教學經驗的總結是當下智慧教室研究的兩大基本點。在教學方面，新的教學模式的探討和新的學習環境對于師生教學和學習的行為、技巧、能力等可看作一個有機整體來深入探索；在協作學習與智慧教室的融合研究方面，重點在于資源配置和教學功能，強調智慧教室的信息呈現方式與教學的互動性。基于云端平臺的以大數據、自帶設備（BYOD）、移動學習手機APP為新型信息化教學模式的應用與探索將會是今后智慧教室研究與應用的風向標。