基于CiteSpace的PBL知識圖譜可視化分析

蚩志鋒 鄒筱雨 顏 俊　魏子萱 呂曉瑩

基于CiteSpace的PBL知識圖譜可視化分析

蚩志鋒1鄒筱雨1顏 俊1魏子萱1呂曉瑩2

（1.信陽師范學院地理科學學院，河南 信陽 464000；2.信陽市勝利路學校，河南 信陽 464000）

文章以1992—2019年中國知網收錄的“PBL問題式學習”主題的文獻為基礎，利用CiteSpace繪制知識圖譜，研究國內PBL研究的發展脈絡，旨在厘清研究現狀、熱點及變遷。結果表明：國內PBL問題式學習領域研究成果持續增長；文獻學科結構傾向明顯，以醫學教育及醫學邊緣學科為主；作者合作關系呈現出“大分散，小集中”的特點。

PBL；CiteSpace；知識圖譜；可視化分析；問題式學習

引言

問題式學習（Problem-Based Learning，PBL）是一種以問題為導向的新型教學模式，它基于建構主義學習理念[1]，強調學生在學習中的主體地位，把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力[2]。

1969年Barrows首創PBL教學模式[3]，在美國的某些醫學院校試行后廣泛應用[4]。國內學者針對PBL也做了大量的教學應用研究工作，并取得了良好的教學效果。蒲丹等[5]對醫學生對不同職稱和專業背景教師PBL教學效果進行評估，認為要保證教學效果，需要加強PBL師資培訓；馬艷梅等[6]利用PBL教學法進行大學物理學的教學改革，提高課堂教學效果；徐洪軍等[7]采用PBL結合CBL教學模式，在醫學統計教學中進行應用研究，在提高學生醫學統計學教學效果方面，效果顯著，教學應用價值高；羅曉雨等[8]對PBL教學模式進行優化，將創新教育理念及DIY理念融入到PBL教學模式中，提升課堂教學效果。

問題式學習和項目式學習（Project-Based Learning）英文縮寫均為PBL，二者都是通過發揮學生在學習中的主體性、圍繞問題進行合作探究來發展學生的“21世紀學習力”。區別在于項目式學習強調讓學生通過完成項目來達到學習的目標，而問題式學習強調以問題為導向來進行學習。國內學者關于PBL的應用研究成果日益增多，因此分析PBL在各個學科領域的研究進展，展現其在各個學科教學中的應用全貌，有一定的研究及現實意義。本文擬采用CiteSpace對PBL的研究知識圖譜進行可視化分析。國內也有學者采用CiteSpace對某一研究主題知識圖譜進行可視化分析研究，如李文田等[9]運用CiteSpace對地理教育研究文獻進行分析，從4個方面繪制知識圖譜；喬薪納等[10]基于CiteSpace知識圖譜的可視化分析，對中國近30年國際疾病進行分類研究；張益生等[11]基于CiteSpace繪制近60年玄府學說知識圖譜。然而目前國內從綜合維度梳理PBL研究成果的綜述并不多，多聚焦于某一個或幾個主題。原因是對大樣本文獻進行全面梳理存在較大困難，且研究者難免受其主觀認知的影響，難以確保結論的客觀性與科學性。但是文獻計量學方法可以彌補這些不足，科學知識圖譜可充分展示某學科領域的研究全貌[12]。因此運用可視化軟件CiteSpace對1992—2019年PBL領域的研究現狀、研究熱點進行梳理，以便為PBL實踐和學術研究提供一定參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

由于PBL在教學改革中的突出優勢，近年來，我國學者開展的有關PBL研究主題的相關文獻數量較多，僅學術期刊就有3.3萬余篇，文獻質量參差不齊。本文如果對全部文獻進行統計分析，那么統計分析難度會很大。相對于普通期刊，核心期刊有較高的權威性，因此本研究以中國知網（CNKI）中北大中文核心、CSSCI和CSCD三類核心期刊為數據來源，采用計算機檢索與人工排查相結合的方法，選取“（主題：PBL）AND（全文：教學）AND（全文：問題）”進行檢索，設定截止發刊時間為2019年12月31日，作者、單位、基金等其他條件不限，初步獲得1182篇文獻。手動剔除會議、教材、與本領域關聯性不大的文獻等無效樣本后，最終得到相關文獻1127篇，以Refworks格式導出，即為本次研究的目標數據源。

1.2 研究方法

CiteSpace是一款引文可視化軟件，它是在科學計量學發展背景下逐漸產生并日益完善的文獻分析工具。由于通過可視化的手段來呈現科學知識的結構、規律和分布情況，通過此方法生成的可視化圖形稱為“科學知識圖譜”[13]。使用CiteSpace 5.6.R5版本軟件對文獻進行分析，時間跨度為1992－2019年，時間分區長度為1年。通過對發文作者、機構、關鍵詞等進行共現分析和聚類分析等一系列可視化知識圖譜來探討以下4個問題：國內PBL問題式學習法發展趨勢、研究現狀、熱點變遷的特征以及未來的研究應該關注的問題。

2 文獻概況

2.1 發文數量分析

文獻歷年的數量變化情況在一定程度上反映了歷年來某一主題在相關專業領域的受關注程度。根據1992—2019年以來PBL研究領域的文獻數量，繪制PBL相關文獻數量年際變化趨勢圖（圖1）。從變化趨勢來看，我國PBL研究的核心文獻數量經歷了萌芽階段、快速發展階段、波動發展階段3個主要階段，整體呈增長趨勢。

萌芽階段：自1992年CNKI收錄的三類核心期刊中首次出現了對于PBL的研究，該文獻主要介紹了如何運用“以問題為基礎”的教學方法對社區定向醫學生進行師資培訓[14]。由于其受到的關注比較少，很少有國內學者對PBL進行研究，因此1992年至2002年10年間發表的相關核心文獻較少，本文將1992—2002年這個階段作為PBL研究的萌芽階段。

圖1 1992—2019年PBL研究領域文獻數量

快速發展階段：自2003年，由于PBL受到國內學者的關注，國內學者針對對PBL的應用研究進入到快速發展時期，相關論文發文數量開始快速增長。在該階段許多學者將PBL應用于相關領域的教學中，探索創新教學方法，提高教學質量，取得良好的效果，PBL在各學科應用的文章呈現井噴式增長，并于2014年達到統計時段內的峰值，為112篇。在該階段PBL在我國各個學科領域得到廣泛關注。

波動發展階段：2017年后，PBL研究發文量開始波動，一定程度上顯示了該學科領域理論日趨完善，文獻增加量日趨減少。但每年發文量均在45篇以上，研究成果持續增長，發展態勢良好。

2.2 主題詞云分析

借助中文分詞技術對論文標題進行核心詞匯分析，通過核心詞匯的字體大小反映詞頻高低。基于1127篇有關PBL問題式學習的研究文獻，利用標題生成詞云（圖2）。其中位列第一的詞“PBL”詞頻最多共693次；第二是“教學”，共出現548次；第三是“應用”，共486次。圖中“模式”“教學法”“實踐”“臨床”等詞也十分醒目。這些高頻詞體現了PBL作為一種創新的教學模式，在醫學及相關學科的不同方面得到了實踐應用和深入研究。

圖2 PBL標題詞云

3 作者與機構分析

3.1 作者分析

作者作為研究的主體，作者之間的合作反映出該研究領域內的學術聯系強弱。在所有的522位作者中，發文量最多的作者是吳立玲和關曉輝，均為6篇，李麗、向若蘭、徐海等5位作者作為主要的核心作者，發文量為5篇。采用普萊特公式對核心作者進行篩選，M≈1.83，故將發文量大于2的作為核心作者，共有153人，占全部作者數的29.31%，穩定的核心作者數量保證了PBL研究的可持續發展。

核心作者群是形成文獻流的主干力量，對學科發展起著導向作用，推動著研究領域不斷發展[15]。從作者網絡中可以看到，PBL研究領域內形成了多個核心作者群，尤其以吳立玲、向若蘭、李麗等為代表的作者群，是其中最大的作者群之一，內部聯系緊密。另外還有如以彭志行、王建明等為代表的作者群。研究可以發現不同作者群之間的連線較少、學術聯系較弱，網絡比較零散；連線主要在作者群內部，總體呈現出“大分散，小集中”的狀態。

3.2 機構分析

在論文發文機構中，以北華大學附屬醫院消化內科發文量最多，共5篇。整體來看，醫科大學、高等院校醫學部及高等院校附屬醫院為主要發文機構，體現出PBL多見于醫學教學過程，并在與其融合中得到發展。發文機構等級較高，多為雙一流高校和三級甲等醫院，體現出其在PBL的研究領域內較高的權威性。

同時也發現對PBL的研究雖然得到一些學術團體的關注，但機構間的連線較少，說明大多為機構內獨立研究，機構間缺乏相互聯系，知識與研究成果的共享和流動性不強。

4 關鍵詞分析

關鍵詞是一篇文獻的主題的高度提煉，利用CiteSpace的關鍵詞共現分析、聚類分析和熱點突顯分析，有助于梳理研究現狀，探測熱點變遷。

4.1 關鍵詞共現分析

PBL關鍵詞知識圖譜其網絡密度為0.0928，圖譜顯示了部分核心關鍵詞（圖3）。在生成的PBL關鍵詞共現網絡中，關鍵詞出現頻次越多，節點越大。從節點大小看，“PBL”“教學模式”“教學改革”等節點較大，表明這些關鍵詞出現頻次較高，在一定程度上反映了該領域的研究熱點，其中“PBL”出現頻次最多，共416次。中心性反映出關鍵詞共現程度的高低，“PBL”的中心性數值為0.39，從中心性和頻次上都顯示其是該領域最核心的研究重點。“教學模式”“教學改革”“教學方法”“教學”的中心性數值均在0.10以上，是次要的聯系節點，這些關鍵詞既是高頻詞也是高中心性詞，在該領域的研究中具有重要影響。

PBL相關概念研究。PBL有關的關鍵詞有“PBL教學法”“基于問題的學習”等。PBL來源于國外，自提出以后在國內外研究者對其有不同的理解。在中國對于PBL的研究大多直接對他人觀點進行引用，而不進行深入研究，在自行解讀的過程中對某些原理、概念的理解不同。從此角度來看，中國研究者應對PBL教學法的內涵的仔細研讀，為其在中國的傳播和應用提供理論支持。

圖3 PBL關鍵詞共現網絡

采用普萊特公式計算高頻關鍵詞的最低頻次，最高詞頻為416，計算得M≈15.42，故凡詞頻大于或等于16次均為高頻關鍵詞，最終獲得11個高頻關鍵詞。

4.2 關鍵詞聚類分析

為更好地把握PBL研究領域的熱點主題，根據文獻主題詞計算確定聚類的網絡圖譜（圖5），主要包括“教育”“醫學生”“教學效果”“循證醫學”“實驗教學”5個聚類，不同聚類多有重疊。

圖4 PBL關鍵詞聚類網絡圖譜

#0教育：聚類詞包括教育、本科、自主學習等。PBL教學法以教學內容為基礎，引入PBL教學方法的目的即為探索更好的教學方法，革新當前傳統的教學方式，更好地提高學生解決問題的能力，促進學生的全面發展。

#1醫學生與#3循證醫學均可歸于醫學教育類：聚類詞包括醫學教育、病理學、臨床實習、護理、全科醫學等。醫學教育貫穿始終并在PBL研究領域中占據很大比重。自1986年我國引入PBL教學法開始其在我國內地醫學教育領域的探索應用。自20世紀90年代以來，引進PBL教學法的院校逐漸增多，高等院校分別在基礎課、臨床課和實驗課中部分試行PBL并取得了良好的效果。國內核心期刊對PBL的研究首先從定向社區醫生的師資培訓開始，之后在耳鼻咽喉、免疫學、護理學、臨床醫學等方面都得到了長足發展。

#2教學效果：聚類詞包括PBL模式、CBL、LBL、教學改革等。我國目前仍以傳統教學法（Lecture Based Learning，LBL）為主，LBL發揮教師的主導地位，知識的傳授具有系統性，可在相對較短時間內傳授相對較多的知識，但不利于調動學生的積極性、培養學生獨立思考的能力，與PBL教學法各有優勢，研究方向多見于PBL與LBL的對比研究或綜合應用研究。

#4實驗教學：聚類詞包括案例式教學法、TBL、實驗班、教學模式、教學改革等。PBL教學法作為區別于傳統的教學模式，改變傳統以教師為中心的授課模式，改為以學生為中心進行教學，中早期的研究多通過設置采取PBL教學法的實驗班與對照班結合進行對照實驗，以檢驗教學效果。

4.3 熱點分析

熱點顯示的是突變性關鍵詞，反映專業領域內研究的前沿領域的演化動態。利用CiteSpace的控制面板中的Burstness生成1992－2019年PBL關鍵詞突現圖譜，得到8個具有高突現值的節點，強度在3.615至4.8984之間（圖5）。

圖5 PBL研究關鍵詞突顯分析

（1）出現最早的熱點，以問題為基礎的學習：早期由于發文量少，以問題為基礎的學習并未獲得高突顯值，直到1997年才成為熱點關鍵詞，并持續到2008年。

（2）短暫出現的熱點，預防醫學：2016年由劉曉芳、宿莊主編的《預防醫學》出版，作為高等學校醫學臨床系列教材，引發了一定的熱度。預防醫學作為突顯熱點，出現于2016年，在2017年熱點就消失了。

（3）后期研究熱點，翻轉課堂和CBL。相較于傳統課堂，翻轉課堂讓學生通過課前學習，觀看教學微視頻完成知識點的理解，將學習的主動權交還給學生。CBL是基于PBL發展而來的以病例為基礎的教學模式，CBL更適合對已完成部分知識的學生，避免因基礎知識缺失而增加自學難度與時間消耗。與PBL相互補充，是當下教師探索并流行的教學模式。

5 結論

PBL研究通過在不同學段、不同學科的實踐應用理論內涵和外延得到發展，特別是在醫學教育方面，以點帶面為我國的教育事業發展改革提供了重要的支持。

本文采用CiteSpace對PBL研究的知識圖譜進行可視化分析，通過研究分析發現，在文獻概況方面，1992—2019年間，中國學者在PBL研究領域開展了一系列研究，發表的關于PBL的相關文獻數量大致經歷了“萌芽階段—快速發展—波動發展”3個主要階段，總體上呈現良好的發展態勢，主題詞云分析，PBL作為一種創新的教學模式，在醫學及相關學科等不同方面得到了實踐應用與深入研究；作者與機構分析方面，有關PBL的研究形成了明顯的核心作者群，但是他們之間的聯系主要在作者群內部，總體呈現出“大分散，小集中”的狀態，缺少相關的合作交流，論文發表機構普遍平臺比較高，但是機構與機構之間的聯系比較少；關鍵詞分析方面，通過關鍵詞共現分析，核心關鍵詞為PBL、教學模式、教學改革等，同時具有高詞頻和高中心性，關鍵詞聚類分析，主要包括“教育”“醫學生”“教學效果”“循證醫學”“實驗教學”5個聚類，1992—2019年的研究熱點分析，反映專業領域內研究的前沿領域的演化動態，翻轉課程、CBL為新出現的研究熱點。PBL在現代信息時代下的與網絡環境相結合，強化實證研究，推進網絡教學與PBL的融合，拓寬研究外延。

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Visual Analysis of PBL Knowledge Atlas Based on CiteSpace

Based on the literature on the theme of "PBL problem-based learning" collected by CNKI from 1992 to 2019, this paper uses CiteSpace to draw a knowledge atlas and study the development context of domestic PBL research, in order to clarify the research status, hot spots and changes. The results show that the research results in the field of PBL problem-based learning in China continue to grow; the literature discipline structure tends to be obvious, mainly medical education and medical marginal disciplines; the author's cooperative relationship presents the characteristics of "large dispersion and small concentration".

PBL; CiteSpace; knowledge atlas; visual analysis; problem-based learning

G652

A

1008-1151(2022)03-0001-04

2021-12-19

河南省教師教育課程改革研究項目（2021-JSJYYB-068）；河南省普通本科高等學校智慧教學專項研究項目“信息技術深度融合下高校地理學智慧課堂建構與實施”。

蚩志鋒（1981－），男，河南許昌人，信陽師范學院地理科學學院副教授，碩士，從事地理教學研究。

顏俊（1974－），男，河南固始人，信陽師范學院地理科學學院副教授，博士，從事地理教學研究。