基于CiteSpace的國內(nèi)人工智能教學(xué)研究熱點及趨勢分析

陳池荷 張文泉 李 琛 王強國

（1.陸軍工程大學(xué)軍械士官學(xué)校 湖北·武漢 430075；2.陸軍裝備部駐武漢地區(qū)軍代局駐武漢地區(qū)第三軍代室 湖北·武漢 430300；3.中國人民解放軍69243部隊 新疆·昌吉 831500）

1 研究背景及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究背景

近年來，人工智能的發(fā)展推動著教育發(fā)生深層次變革，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》顯示：在教育領(lǐng)域中，我國提倡構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系，推動人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用。當(dāng)前正處在新工業(yè)革命時代，人工智能教學(xué)是教育技術(shù)領(lǐng)域頗受關(guān)注的研究課題之一。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文研究數(shù)據(jù)引用自中國知網(wǎng)（CNKI）“北京大學(xué)中文核心數(shù)據(jù)庫”。以“主題”為檢索項，以“人工智能&教學(xué)”為檢索式，以“2016年到2021年”為檢索時間范圍，以“北大核心”為檢索類別，共檢索894篇文獻(xiàn)。通過人工方法刪除會議通知、人物訪談、文件講話、重復(fù)發(fā)表的文獻(xiàn)及與主題不相關(guān)文獻(xiàn)之后，最后一共得到834篇有效文章。

2 研究結(jié)果統(tǒng)計與分析

2.1 人工智能教育領(lǐng)域期刊論文統(tǒng)計分析

2.1.1 作者分析

運行CiteSpace得到人工智能教學(xué)研究的作者共現(xiàn)圖譜。該網(wǎng)絡(luò)十分零散（密度:Density=0.0054），雖然作者數(shù)量較多（節(jié)點數(shù)：N=222），但絕大多數(shù)作者之間缺少合作（連線數(shù):E=132），大多數(shù)作者都為獨立研究，僅存在少量兩至三人的小規(guī)模合作團體。

2.1.2 機構(gòu)分析

機構(gòu)發(fā)文量分析。從表1發(fā)文量前10位機構(gòu)來看，發(fā)文量最多的是北京師范大學(xué)教育學(xué)部，高達(dá)20篇。西南大學(xué)教育學(xué)部次之，發(fā)文量為15篇。分列三至十位的均為師范類高校，這表明其已成為該研究領(lǐng)域的主力，并且已取得了較為豐碩的學(xué)術(shù)成果。

表1：發(fā)文量前10位機構(gòu)（單位：篇）

圖1：機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析圖

圖2：關(guān)鍵詞聚類分析圖

機構(gòu)合作關(guān)系分析。從圖1機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析圖看出，人工智能教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)共有209家研究機構(gòu)，機構(gòu)間的連線數(shù)為144，密度僅為0.0066。表明各機構(gòu)分布零散，僅有少數(shù)幾個機構(gòu)之間存在著合作。主要存在三種合作形式：一是師范類高校之間的合作。如北京師范大學(xué)教育學(xué)部和西南師范大學(xué)教育學(xué)部的合作等；二是同一研究機構(gòu)內(nèi)部之間的部分合作：例如華東師范大學(xué)內(nèi)部學(xué)院之間的合作；三是以某些師范類高校為中心，和同一地區(qū)內(nèi)政府機構(gòu)的合作，如華東師范大學(xué)與上海市教育委員會等之間的合作。

以上兩點反映了該領(lǐng)域的研究雖然得到學(xué)術(shù)團體的關(guān)注，但多為獨立研究或者地區(qū)性的少數(shù)機構(gòu)間的合作研究。總體而言，研究人員和機構(gòu)合作意識不夠，知識與研究成果的共享與流動性不強。

2.2 人工智能教學(xué)研究熱點分析

2.2.1 人工智能教學(xué)的研究熱點呈現(xiàn)

衡量研究熱點的兩個重要指標(biāo)分別為關(guān)鍵詞頻次和中心性。結(jié)合高頻關(guān)鍵詞與中心性兩方面分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)人工智能教學(xué)研究熱點集中于人工智能、大數(shù)據(jù)、人才培養(yǎng)、智能教育等方面；連接兩個不同教學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵樞紐為人工智能、大數(shù)據(jù)、智能教育、人才培養(yǎng)，具有高中心性的關(guān)鍵詞對其他關(guān)鍵詞具有較高影響力

2.2.2 基于人工智能教學(xué)關(guān)鍵詞聚類的研究熱點分析

為了進一步探索研究前沿，本研究利用CiteSpace軟件的關(guān)鍵詞聚類分析，經(jīng)過聚類計算后模塊值(Modularity，Q值)為0.5027，Q值＞0.3，表明劃分出來的社團結(jié)構(gòu)是顯著的。平均輪廓值（Silhouette，S值）為0.8062，S值在0.7時，聚類是高效率令人信服的。

因此，這些聚類一定程度上折射出我國人工智能教學(xué)研究領(lǐng)域的研究熱點，包括#0人才培養(yǎng)、#1人工智能、#2教育人工智能、#3智能教育、#4智慧教育等共10個主要聚類標(biāo)簽。關(guān)鍵詞聚類分析圖如圖2所示，其中十字標(biāo)志表示每個聚類包含的標(biāo)識詞。

因文章篇幅所限，僅對前五個聚類進行分析：

聚類#0人才培養(yǎng)：包含前五個關(guān)鍵詞為人才培養(yǎng)；課程體系；人工智能時代；模仿學(xué)習(xí)；學(xué)科發(fā)展。處于中心位置的節(jié)點分別是人才培養(yǎng)和課程體系。在人工智能時代的人才培養(yǎng)研究領(lǐng)域方面，劉蘭等演研究者認(rèn)為，工作任務(wù)的變遷呈現(xiàn)了新特征。與之相適應(yīng)的，技能人才培養(yǎng)模式應(yīng)作出調(diào)整，從改變過于偏重知識灌輸?shù)慕虒W(xué)模式和轉(zhuǎn)變教學(xué)內(nèi)容兩方面入手，構(gòu)建數(shù)字技能、創(chuàng)新創(chuàng)造、人際交往相結(jié)合的人才培養(yǎng)體系。

聚類#1人工智能：包含前五個關(guān)鍵詞為人工智能；大學(xué)教學(xué)；開放大學(xué)；大數(shù)據(jù)；人工智能時代。在人工智能與大數(shù)據(jù)背景下，智能技術(shù)以其特殊優(yōu)勢在大學(xué)教學(xué)場景中被廣泛應(yīng)用，有研究者指出，現(xiàn)今的大學(xué)教學(xué)正在遭受“技術(shù)”“同質(zhì)”“單向”等思維特征的束縛，李洪修，吳思穎認(rèn)為大學(xué)的教學(xué)思維應(yīng)回歸學(xué)生生命本真的本原思維，促進學(xué)生個性化發(fā)展的異質(zhì)思維，塑造交互性共同體的交互思維。

聚類#2教育人工智能：包含前五個關(guān)鍵詞為教育人工智能；數(shù)據(jù)挖掘；人工智能倫理；數(shù)據(jù)倫理；學(xué)科建制。不僅限于大學(xué)教學(xué)思維方面，羅生全，王素月認(rèn)為，大學(xué)以往的教學(xué)倫理正在發(fā)生變革，為應(yīng)對教學(xué)倫理面臨的挑戰(zhàn)與變革，應(yīng)注重大學(xué)教師基于人工智能的教學(xué)倫理素養(yǎng)的有力提升以及大學(xué)生基于人工智能的教學(xué)倫理素養(yǎng)的著力培養(yǎng)。許多學(xué)者將目光投向了教育人工智能的利益相關(guān)者倫理、社會倫理、數(shù)據(jù)倫理等方面，不少學(xué)者認(rèn)為，在將教育人工智能大范圍的投入應(yīng)用之前，有必要慎重考慮教育人工智能倫理原則的構(gòu)建。

聚類#3智能教育：包含前五個關(guān)鍵詞為智能教育；數(shù)字孿生；教育應(yīng)用；人機共生；數(shù)智融合。智能教育聚類中這些關(guān)鍵詞的出現(xiàn)，表明了目前，很多學(xué)者已經(jīng)逐漸將研究方向轉(zhuǎn)移至后人工智能教育時代的學(xué)習(xí)形態(tài)，例如：“人機學(xué)習(xí)共生體”，數(shù)智融合驅(qū)動下的數(shù)字孿生技術(shù)等富有前瞻性的研究領(lǐng)域。

聚類#4智慧教育：包含前五個關(guān)鍵詞為智慧教育；教育變革；職業(yè)教育；地平線報告；互聯(lián)網(wǎng)+教育。人類目前處于第四次工業(yè)革命時代，教育變革正朝著智慧教育（以互聯(lián)網(wǎng)+教育為代表）發(fā)展。其中節(jié)點“地平線報告”表明，在人工智能教學(xué)研究方面，我國目前許多研究仍是基于美國高等教育信息化協(xié)會（EDUCAUSE）發(fā)布的《地平線報告》。這表明，我國的許多研究仍建立在借鑒領(lǐng)先國家研究成果的基礎(chǔ)之上。

3 結(jié)論與討論

綜合前文的統(tǒng)計分析和可視化分析，梳理出國內(nèi)人工智能教學(xué)研究熱點及趨勢有如下特征。一是人工智能正在推動教育革新，人才培養(yǎng)體系正在做出相適應(yīng)的調(diào)整，教育的思維變革正在悄然發(fā)生；二是教育人工智能的倫理原則亟待構(gòu)建，在教育人工智能的大規(guī)模投入應(yīng)用前，需要為其安全有效的利用奠定倫理道德基礎(chǔ)；三是人工智能教學(xué)研究主題更加多元化，未來幾年可能將聚焦于“機器人”“新工科”以及“人機學(xué)習(xí)共生體”等更加多元化的主題。