近十年來國外工程教育研究進展與趨勢

祝蕾 陳瑩

摘 ?要： 通過選取2009年以來《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的期刊論文，將作者、研究機構、關鍵詞、被引文獻等作為關鍵變量，繪制近十年來工程教育研究的知識圖譜。研究發現，比較教育領域的研究者主要分布在美國的大學，分別形成了以美國普度大學（Purdue Univ）、弗吉尼亞理工大學（Virginia Tech）、亞利桑那州立大學（Arizona State Univ）、密歇根大學（Univ Michigan）為核心的凝聚子群，研究熱點主要集中于工程教育中的性別差異、動機、概念學習和跨學科四個方面;研究前沿主要包括工程教育的模型與架構，工程教育的質量、工程教育領域的實踐設計、實施策略、真實情景與問題解決、工程教育的前景、工程教育改革與成就等方面。

關鍵詞： 《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》; 可視化分析; 工程教育

中圖分類號： TB-4 ? ? ? ? ?文獻標志碼： A ? ? ? ? ?文章編號： 1671-2153（2020）03-0036-05

近十年來，在全球化的推動下，國外工程教育研究重點和前沿到底是什么呢？本文通過對近十年來《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的載文進行可視化分析，以期發現世界工程教育的研究熱點和前沿，為國內學者更好地開展相關研究提供參考。

一、數據來源與研究方法

（一）數據來源

本文以Thomson Retuters公司開發的Web of Science 核心合集 （WOS） 為檢索源，按出版物名稱檢索了2009-2018年 SSCI 中 《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》，最后保留共得到文獻類型為論文（article）的241篇論文。

（二）研究方法

本文對采集的期刊文獻進行了文獻計量學分析。文獻計量學方法是以本研究領域文獻的外部特征為研究對象，采用數學與統計方法探索學科文獻的各種特征及量變規律，以此來描述、評價和預測本領域的研究現狀和未來發展趨勢。本研究采用的分析工具是由美國費城德雷賽爾大學陳超美博士開發的信息可視化應用軟件（CiteSpace 5.3 R4版）。本研究的研究設計主要包括三個方面，一是對論文基本特征的分析，包括年度分布、核心作者、研究機構等方面;二是對比較教育研究熱點和前沿的分析;三是對比較教育研究知識基礎的分析。通過對365篇期刊論文的作者、關鍵詞、摘要以及引文等進行分析，繪制出相應的知識圖譜。除此之外，本文通過Web of Science的在線統計功能獲得了部分數據。

二、數據統計與分析

（一）載文期刊分析

由JCR2016年對SSCI 期刊的評估，《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》期刊的影響因子（Journal Impact Factor）是3.047，總計被引率（Total Cites）2 205，特征因子分值（Eigenfactor Score），由此可見，《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》是比較具有國際影響力的工程教育類期刊。

圖1是2009年到2018年《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的載文年度分布。可以看出，各個年度的發文量比較均衡。

（二）核心作者分析

在一個學科的發展過程中，作者與論文數量分布的不均衡性，表現為不同作者在一定時期內撰寫的論文數量不一致，即不同作者對學科的貢獻率不同，其中對學科發展貢獻率大的作者被認為是核心作者，核心作者集聚成群從而形成核心作者群。核心作者群是學科研究的中堅力量，既引領著學科未來的發展方向，又對非核心學術研究人員產生非常重要的指導性意義。美國科學計量學奠基人普萊斯（Price）曾提出了“大約10%的杰出科學工作者發表的論文量占全部論文量的一半”的推論。為了更好地了解工程教育領域研究者的科研能力和集群分布，本文對2009年以來的《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的重要作者進行統計（詳見表1所示）。

表1顯示了《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》排名前列的 7位作者，分別來自4所大學，合計發文32篇。根據普萊斯定律可知，目前工程教育領域還沒有形成高產作者群。但是，從表1中作者所發表文章的H指數和最大引用頻次看，他們是這一研究領域的代表性人物。

筆者分析了《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的作者合作情況，發現，在工程教育研究領域并沒有形成非常核心的合作作者群，來自不同學術機構的作者有著不同程度的合作，但核心高產作者之間的合作不明顯，僅形成了以高產作者為核心的研究團隊。

（三）核心研究機構分布

表2為《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》2009-2018年間作者所在研究機構的發文量排序。結果顯示，發表論文數量排名前13的研究機構中，全部來自美國。圖2顯示的是《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》期刊論文呈現的研究機構合作的情況，可以發現目前在工程教育研究領域形成了三大研究陣地，分別是以美國普度大學、弗吉尼亞理工大學、亞利桑那州立大學、密歇根大學為核心的凝聚子群。以美國普度大學為核心的凝聚子群囊括了德克薩斯A&M大學（Texas A&M Univ）、華盛頓州立大學（Washington State Univ）、俄勒岡州立大學（Oregon State Univ）、匹茲堡（Univ Pittsburgh）與上海交通大學等機構;以密歇根大學為核心的凝聚子群囊括了賓州州立大學（Penn State Univ）、博林格林州立大學（Bowling Green State Univ）等機構;以亞利桑那州立大學為核心的凝聚子群囊括了麻省理工學院（MIT）等機構。

另外，還形成以弗吉尼亞理工大學（Virginia Tech）等為核心的研究團隊。總的來說，雖然形成了以部分高校為核心的凝聚子群，但是從整個世界范圍內來看，機構之間的合作并不普遍。

三、研究主題和研究熱點

期刊論文的關鍵詞能夠揭示研究主題，是其核心和精髓所在。通過對高頻關鍵詞進行統計，可以以此來分析某一研究領域的總體特征和研究熱點。筆者進行了關鍵詞的“共現聚類”與“突現主題”的分析，從中可以發現，education、science、student、persistence、achievement等關鍵詞的排序比較靠前（詳見表3），“工程教育”作為關鍵詞并沒有排在前十位，僅位列十三位。

近十年來，工程教育領域研究較為廣泛，學者們對gender、motivation、conceptual learning、interdisciplinary等方面進行了較為深入的研究。通過對共現關鍵詞聚類的分析可知，當前世界范圍內工程教育研究的熱點如圖3所示。

（一）性別差異

最大的熱點是聚類Cluster （#0），其聚類大小為26，輪廓值0.53，標識詞為性別。工程教育一貫關注工程教育中的性別差異，因為男性與女性生理心理結構的異質性，在工程領域會凸顯各自的優劣勢，加之國外對于種族、性別等弱勢群體的關注度尤為高，故引起國外研究者的大范圍研究探討。Brawner， Catherine E.; Camacho， Michelle M.; Lord， Susan M研究工業工程中的女性刻板印象。Blair，Elizabeth E認為女性在本科工程課程中的代表性仍然很低，STEM教師可以在這些領域促進性別包容性，來構建學生性別表達。Ro， Hyun Kyoung; Knight， David B從工科學生的大學生經歷探討使學習成果造成的性別差異。Stump， Glenda S.; Hilpert， Jonathan C.; Husman， Jenefer研究工科學生的協作學習中性別與成就的關系。Rosenberg-Kima， Rinat B.; Plant， E. Ashby; Doerr， Celeste E.等研究性別對女大學生對工程態度和信念的影響。Amelink， Catherine T.; Creamer， Elizabeth G.研究性別在專業滿意度及將工程學作為職業的差異。de Cohen， Clemencia Cosentino; Deterding， Nicole探討了女性在工程中嚴重不足的原因。Ingram， Sandra; Bruning， Sue; Mikawoz， Irene研究發現，具有先前工作經驗的女工程師對他們的導師最滿意，指出公司特定的本科工作經驗作為社會化工具的價值，在培養年輕女性工程師長期職業發展中所起的作用。Wolfe， Joanna; Powell， Elizabeth調查了工程和非工程男性和女性在團隊環境中如何看待普通言語行為的差異。Pawley， Alice L.; Schimpf， Corey; Nelson， Lindsey認為這些工程教育領域的性別研究并未影響實踐。

（二）動機

排在第二位的聚類是#1，其聚類大小為24，輪廓值0.541，標識詞為動機。工程教育是國家科技文化影響力的重要支撐點之一，工程教育是培養高端工程技術人才的主要渠道。研究工程專業學生的內部求知興趣與外部升學驅動并重的學習動機，對培養方案設置、專業選擇機會、學習科研資源的自主支持力度，更有效地進行“工程教育”具有較大的參考意義。Yi， Soohyun; Duval-Couetil， Nathalie運用創業動機量表，研究工科學生成為企業家的動機。Matusovich， Holly M.; Paretti， Marie C.; McNair， Lisa D研究教師激勵這一轉變工程教育的途徑。Jones， Brett D.; Paretti， Marie C.; Hein， Serge F.等對一年級工科學生的動機結構進行分析，探討其期望、價值觀、成就和職業規劃之間的關系。 Koh， Caroline; Tan， Hock Soon; Tan， Kim Cheng等研究三維仿真學習對工科學生學習動機和成績的影響。

（三）概念學習

排在第三位的聚類是#2，其聚類大小為20，輪廓值0.755，標識詞為概念學習。背景概念理解是工程能力的先決條件，國外一直是教育學與心理學相結合進行對教育問題的研究。因而，大批認知心理學的理論應用于工程教育領域，對工程能力結構模型進行完善。Bornasal， Floraliza; Brown， Shane; Perova-Mello， Natasha等對工程實踐中的概念成長問題進行研究。Brown， Shane; Montfort， Devlin; Perova-Mello， Natasha等運用概念轉換框架理論解讀本科工程專業學生對材料概念力學的解釋。Van Meter， Peggy N.; Firetto， Carla M.; Turns， Stephen R.等探討通過激發有意義學習的認知操作的任務，改善學生的概念推理。Watson， Mary Katherine; Pelkey， Joshua; Noyes， Caroline R.等用三種概念圖評分方法評估概念知識。Jamison， Andrew; Kolmos， Anette; Holgaard， Jette Egelund通過回顧工程教育的制度化歷史，將歷史回顧與大學的教育概念化以及課程模型聯系起來，提出了三種工程教育模式的分析區別。Kolloffel， Bas; de Jong， Ton發現虛擬實驗室條件下的學生，比傳統條件下的學生獲得了更好的概念理解，并且還培養了更好的程序技能，因此概念理解和程序技能似乎以迭代的方式發展。Moore， Tamara J.; Miller， Ronald L.; Lesh， Richard A.等研究工程建模：表征流暢性在學生概念理解中的作用。

（四）跨學科

排在第四位的聚類是#3，其聚類大小為17，輪廓值0.595，標識詞為跨學科。工程教育本身就是發展中的跨學科領域，且培養跨學科新型工程人才是當前工程教育發展的新趨勢，如美國斯坦福大學工程學院通過依托科研平臺實施跨學科研究性教學、不斷優化課程資源、豐富教學途徑、為學生提供多樣化的工程實踐項目等方式，實現其新型工程人才的培養目標。因而很多研究聚焦跨學科的工程人才培養。Lattuca， Lisa R.; Knight， David B.; Ro， Hyun Kyoung等支持工程師跨學科能力的培養。Borrego， Maura; Foster， Margaret J.; Froyd， Jeffrey E.介紹系統評價在工程教育領域的方法，并使系統評價的現有資源適應工程教育和其他發展中的跨學科領域。McNair， Lisa D.; Newswander， Chad; Boden， Daniel等研究自我管理團隊中的學生和教師跨學科身份問題。Borrego， Maura; Cutler， Stephanie通過一個成功案例研究工程與科學跨學科研究生課程的建構性對齊問題。

四、前沿演進

突發專業術語往往用作某領域研究前沿的分析，是研究前沿的突出代表。因此領域未發現共被引突變頻次的文獻，即工程教育研究關注度高的代表性文獻，故僅僅只從時空圖，梳理得出國際工程教育領域的未來研究趨勢。本文利用Citespace中的TimeZone View（時空圖）對研究熱點分布做時空趨勢分析，具體見圖4，從圖中我們可以清楚地觀察到國外就業質量研究領域的一些突發關鍵詞。可以看出，研究工程教育的模型與架構，工程教育的質量、工程教育領域的實踐設計、實施策略、真實情景與問題解決、工程教育的前景、工程教育改革與成就等是研究的熱點。

五、結論與啟示

關于工程教育研究的熱點，國內的作者沒有做過相關的研究。國外學者僅僅從性別差異這一維度對工程教育類期刊載文進行可視化分析，如Beddoes， Kacey; Borrego， Maura分析了工程教育期刊（JEE）、歐洲工程學報（EJEE）和國際工程教育期刊（IJEE）的文章，分析了直接針對性別或工程中的女性的88篇文章，以確定她們與女權主義理論的接觸程度。本研究采用CiteSpace軟件對《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》近十年以來發表的論文進行分析，并繪制出了相應的知識圖譜，更加直觀地反映了國外工程教育研究的研究陣地、研究熱點、研究前沿以及知識基礎，為國內學者更好地開展比較教育的相關研究提供參考。今后國內工程教育領域在研究視閾上要著重進行跨學科研究，研究方法上要多進行實驗對比等實證研究，研究內容上要多關注認知心理在工程教育領域的應用。

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Abstract： Based on the visual analysis of the articles published in Journals of Engineering Education since 2009， selecting several key variables such as author， institute， keywords and cited references， the author draws a engineering education studies knowledge map rencent ten years. The study found that researchers in the field of comparative education are mainly distributed in universities in the United States， which form Purdue Univ， Virginia Tech， Arizona State Univ， and University of Michigan as the core cohesive subgroup， and the research focus is mainly on the four aspects of gender difference， motivation， concept learning and interdisciplinary in engineering education;Research Fronts of engineering education contain several aspects， including ?the model and structure of engineering education， the quality of engineering education， the practical design， implementation strategies， real scenarios and problem solving in the field of engineering education， the prospects of engineering education， the reform and achievements of engineering education and so on.

Keywords： JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION; visual analysis; Engineering Education

（責任編輯：程勇）