基于知識圖譜的國內智慧學習研究現狀與趨勢分析

郭浩琳，肖廣德，張雙梅

（1.邯鄲市教育科學研究所，河北 邯鄲 056002；2.河北大學 教育學院，河北 保定 071002；3.北京師范大學 保定實驗學校，河北 保定 071000）

一、引言

隨著大數據、云計算、人工智能以及互聯網、物聯網等先進技術的不斷發展，各種新技術在教育領域的應用也受到了廣泛關注。教育部發布的《教育信息化 2.0 行動計劃》中明確提出要實行智慧教育創新發展行動。智慧學習作為實施智慧教育創新發展行動中的重要內容，迅速成為教育領域的研究熱點，受到眾多學者的廣泛關注。分析智慧學習研究現狀，以便更好把握其未來的研究趨勢，這對于落實《教育信息化 2.0 行動計劃》具有重要意義。為了解國內智慧學習的研究現狀，本文采取知識圖譜的方法進行了研究作者、研究機構、主題、關鍵詞等分析，并預測其未來的研究趨勢，以期為后續的智慧學習研究提供一定的參考。

知識圖譜(Knowledge Graph)，又稱為科學知識圖譜，主要是運用可視化技術挖掘、分析、繪制和顯示出知識之間的復雜網絡結構關系[1]，在教育領域有利于幫助分析學科的發展脈絡和研究熱點，并預測研究的未來發展方向等，它包括社會網絡分析、共現分析、共被引分析以及聚類分析等研究方法。本研究主要采用合作網絡分析、詞頻共現分析以及聚類分析這三種知識圖譜的研究方法，對文獻進行相關分析，挖掘出現有研究的深層次信息，更好了解當前國內智慧學習的研究現狀。

二、數據來源及處理

研究的數據全部來源于中國知網（CNKI），以“智慧學習”為主題名進行期刊文獻的檢索，檢索時間范圍為2012 年至2022 年，共得到723 條結果記錄，經過第一次篩選剔除論壇會議類文章、通知類文章、訪談對話類文章以及主題不相關等文章共151 篇，第二次進一步篩選剔除篇幅低于2頁的文章 115 篇，最終得到 357 篇有用文章，然后將選中的文章題錄以Refworks 格式導出，利用CiteSpaceⅤ分析軟件對357 篇文獻進行合作網絡分析、關鍵詞共現分析以及聚類分析，并生成研究合作網絡圖、關鍵詞共現圖等知識圖譜。用excel 軟件統計文獻的年發文量并繪制成圖表，進一步分析挖掘研究的深層信息，從多角度呈現出國內智慧學習的可視化研究現狀并預測其發展趨勢。

三、數據分析及結果

（一）研究整體趨勢

為了能夠比較清晰的看到關于智慧學習文章的數量，利用 Excel 軟件錄入文章的發表年份及各年的發文量，然后做出發文量與時間的折線圖，并顯示發文量與時間的線性走勢圖，如圖1 所示，統計了2012-2022 年智慧學習的發文量。從圖中可以看出，智慧學習的研究從2012 年開始，一直呈上升趨勢，說明越來越多的學者開始關注智慧學習領域的研究。由于發文量與時間呈線性關系，發文量在逐年增加，由此可以推測智慧學習的研究還會呈上升趨勢，是近幾年各專家學者的研究熱點主題。《教育信息化 2.0 行動計劃》中指出，要實施“智慧教育創新發展行動”，對智慧學習進行研究，構建智慧學習支持環境。因此，關于智慧學習的研究會持續上升。

圖1 智慧學習發文量與時間關系圖

（二）合作網絡分析

進行合作網絡分析，可以得出不同作者和機構間的合作情況等信息。如果同一篇文章中出現不同的作者和機構，可以認為他們之間屬于科學合作的關系[2]，即不同的作者和機構為了達到同一個目的而進行合作。通過對研究的作者和研究機構進行合作網絡分析，進而詳細了解智慧學習研究領域的作者、機構及其合作情況。

1.研究作者合作網絡分析

為了能夠快速而清楚的了解研究智慧學習領域的核心作者及其研究團隊信息，對研究作者進行合作網絡分析。核心作者是對在某一領域的研究具有較大貢獻并對該領域的發展起到一定的促進作用的主要研究者[3]28-33。根據作者的發文量選出核心作者，可以根據普萊斯定律來確定發文量的臨界值，計算公式為M=0.749(Nmax)1/2，其中M 為核心作者的最低發文量，Nmax 為指定時間范圍內最大發文量[4]，當某一作者的發文量不低于M 篇時，該作者可以認為是該領域研究的核心作者。

首先將從中國知網（CNKI）中Refworks 格式的數據在CiteSpaceⅤ中進行數據的轉化，然后進行文獻的作者合作網絡分析，選定時間范圍為2012-2022 年，切片間隔為一年，節點類型（Node Types）為作者（Author），其他為默認值，經過調整，最終生成如圖 2 所示的作者合作網絡圖。導出節點信息，得到相關作者及其發文量，可以發現黃榮懷為發文量最多的作者，共發表相關文章12 篇，即Nmax=12，計算得出M=2.59，即發文量在3 篇及以上的為核心作者，如表1 所示的核心作者及其發文量表，共有13 位作者。其中，黃榮懷、祝智庭對智慧學習的研究貢獻較大，發文量均在10 篇以上；其次，是王運武、胡永斌等其他核心作者都對智慧學習做出了一定貢獻。

表1 核心作者及其發文量

圖2 研究作者合作網絡圖

從圖2 的作者合作網絡圖中可以看出智慧學習的合作團體，其中以黃榮懷、楊俊峰、胡永斌、方海光等作者組成的團隊規模最大，其次是其他的一些小規模團隊，還有相當多的一部分研究作者尚未組成研究團隊，缺乏合作性。而且，在已經形成的研究團隊中，基本都是內部之間的合作，研究作者屬于同一學校或者同一師門，大規模的核心團隊合作力量尚未形成。

2.研究機構合作網絡分析

對研究機構進行合作網絡分析，可以了解各機構之間的合作情況以及機構開始研究的時間。節點類型設置為機構，其他的相關參數設置同作者合作網絡分析，生成機構合作網絡圖，然后對屬于同一上級機構的單位進行合并，主要對江蘇師范大學、北京師范大學、東北師范大學、華東師范大學、江蘇開放大學、浙江師范大學這六所學校的下屬單位進行合并，然后運用畫圖軟件修改節點名稱，如將江蘇師范大學智慧教育學院修改為江蘇師范大學。最終得出如圖3 所示的研究機構合作網絡圖，節點越大，表明該機構的發文量越高，最高發文量為江蘇師范大學21 篇，其次是北京師范大學20 篇。根據普萊斯定律可知，Nmax=21，M=3.43，所以，發文量在4 篇及以上的機構為核心機構，共有9 個，如表2 所示核心機構信息。

表2 核心研究機構及其發文量

圖3 研究機構合作網絡圖

圖3 中共有23 個節點，5 條連線，密度為0.0198，未形成合作網絡圖。這表明機構之間的合作還比較少，僅有幾個機構形成了極少數的線性合作網絡，機構之間尚缺乏合作意識。

為了分析機構的起始時間與其發文量的關系，形成了研究機構時序圖，如圖4 所示。北京師范大學于2012 年最早開始做關于智慧學習的研究，其次是江蘇師范大學從2014 年開始研究智慧學習。這兩個機構的研究時間最早，其發文量也是最多的前兩個。江蘇師范大學雖不是最早開始研究智慧學習，但其發文量是最多的，這說明江蘇師范大學在智慧學習方面的研究投入度高，而北京師范大學雖也一直在研究，但是其研究力度比江蘇師范大學低。從2012 年一直持續到2022 年，許多機構都陸續開展了關于智慧學習的研究。

圖4 機構起始研究時序圖

（三）關鍵詞及研究熱點分析

對關鍵詞進行分析，可以幫助了解當前智慧學習研究的熱點。節點類型選擇關鍵詞（Keyword），生成關鍵詞共現圖譜，然后對同義詞進行合并，得到的關鍵詞共現圖譜如圖5 所示。圖中共有71 個節點，201 條連線，密度（Density）為 0.0809。智慧學習環境與智慧學習出現的頻次最高，共 101次，其次是智慧教育、大數據以及“互聯網+”等關鍵詞。

圖5 關鍵詞共現分析圖

為更好把握當前智慧學習的研究內容，利用CiteSpaceⅤ中的聚類功能對關鍵詞進行聚類分析，聚類結果網絡模塊度Modularity Q=0.3614，平均輪廓值Mean Silhouette=0.5578，Q＞0.3 表明聚類是可信服的，S＞0.5 表明聚類是合理的。因此，該聚類結果效果顯著，共得到六個聚類，分別是：#0智慧學習環境、#1 創新創業教育、#2 智慧校園、#3 大學英語、#4 知識圖譜以及#5 智慧課堂。

根據聚類的結果以及對文獻內容的分析整理，最終歸納出智慧學習當前研究的熱點主題及關鍵詞。研究按照智慧學習內涵和所需環境、技術支持等，可以分為兩類，即智慧學習的內涵原理研究和智慧學習的外部訴求研究。每一類下邊又有具體的研究內容，具體情況如表3 所示。

表3 智慧學習研究主題及其關鍵詞

1.智慧學習的內涵及改革研究

智慧學習的內涵及改革研究，包括相關概念及理論研究、學習變革研究和教學變革研究。關于概念的探討，從關鍵詞共現圖可以看出智慧學習、智慧教育、智慧教室等詞語出現的頻次較高，因此對于與智慧學習相關的概念討論主要集中在智慧學習、智慧教育等方面，但目前這些概念尚無一個統一的定義。不同的專家學者對同一事物的理解不盡相同。如賀斌分別從學習者視角、技術視角、人-技術環境關系視角對智慧學習的內涵進行了闡述，他認為智慧學習是一種學習者自我指導的、以學習者為中心、具有完整學習體驗的新型學習范式[5]24-33,52；郭曉珊等認為智慧學習是一種學習過程，即在智慧環境下，學習者根據自己的需求來獲取學習資源并開展學習活動, 從而快速有效的構建自己的知識和人際網絡[6]5-12。關于智慧學習各學者都有自己的觀點，相同之處是學習者在智慧學習環境下進行各種有意義的學習活動，促進學習者的學習。

就智慧學習中學習變革的研究，主要集中在包括深度學習及學習方式等的研究。何克抗教授探討了互聯網時代下進行深度學習的學習方式，并提出了建立學習共同體、創設智慧學習環境等實施深度學習的有效條件和途徑[7]111-115；陳琳等在研究智慧學習內涵的基礎上，創造性的提出了創新學習、聯通式學習、跨界跨學科學習、新型自主學習、新型國際化學習等學習方式[8]31-37。智慧學習作為一種新的學習范式，與傳統的學習方式有很大區別，更加側重學生的自主學習以及協作學習等，讓學習者能夠根據自己的需求，靈活掌握自己的學習進度，并且通過分享并提出自己問題和觀點，可以培養學生的溝通交流能力，提高學生的問題解決能力和創新創造能力，促進學生的學習。

對教學變革的研究主要集中在對教學模式和教學方式的研究。學習方式的變革必然會導致教學的變革，在智慧學習方式下，教師教學也進行了一系列的調整變化。祝智庭提出了基于智慧學習的翻轉課堂 2.0 的教學方式理念，在該教學方式下，要求以培養學生的創新素養和創造性思維能力為主，實現創造驅動的智慧學習，培養出創新發展背景下的智慧型社會人才[9]5-12；余燕芳構建了基于移動學習的O2O 翻轉課堂教學模式，將面對面教學與網絡教學結合起來，進行課前預習、課中的引導與協作和課后的反饋與分析，變革了教學方式[10]47-52,67。智慧學習下，教師作為學生學習的引導者、幫助者，對學生在學習中遇到的困難及時予以反饋，而不是傳統教學中的知識傳授者。這種教學理念的變革下，可以促進學生自主進行知識的建構。

2.智慧學習的外部訴求研究

智慧學習的外部訴求研究，即支持或促進智慧學習發生的一系列條件，包括智慧學習環境研究、智慧學習相關的技術支持及應用研究和智慧學習的資源建設研究等。

智慧學習環境包括智慧教室、智慧校園、智慧課堂以及智慧圖書館等，它是智慧學習發生的重要基礎。對智慧學習環境的研究包括理論層次研究和實踐應用研究。如黃榮懷從理論層次上對智慧教室的概念及特征進行了探討，他認為智慧教室應具有內容呈現、環境管理、資源獲取、及時互動以及情境感知這五個特點[11]22-27；張凱在分析智慧教室的概念及特征的基礎上，提出了智慧教室的系統模型，并且以某學校的智慧教室建設為例，就如何建設智慧教室提出了室內空間設計和軟硬件環境實現的具體內容，并分析了應用效果[12]81-86。學習的發生在一定的學習環境下，對于智慧學習環境的研究比較全面，既包括了理論層次的探討，也有實際的應用研究。但是，需要注意的是，不同的學校智慧學習環境的建設受其資金條件等的影響制約，因此，對于智慧學習環境的建設要根據各地的實際情況來設計建構，沒有一個統一的建設模式。

智慧學習的開展還需要一定的技術支持。鄭海昊研究了數字交互技術在學習體驗中的應用，提出了促進學習者與智慧學習環境融合的交互“移情”模型[13]96-103，技術的支持促成學習者學習的認知體驗；祝智庭聚焦技術引起的教育變革，具體闡述了技術推動學習方式、教育資源、學習環境等的變革，提出了技術促進教育變革的策略[14]1-9。智慧學習是教育信息化的一種重要體現，落實教育信息化 2.0 行動計劃，技術對教育教學的支持至關重要，只有擁有了技術的支持，智慧學習的新方式才有可能發生。并且技術與教學的融合，可以促進學生的個性化學習，如VR 技術可以讓學生在學習中有更加深入的學習體驗，學習分析技術可以幫助教師了解到學生的學習情況，以便教師能夠及時引導幫助學生解決學習中的問題等。

資源建設是智慧學習發生的保障，如果沒有學習資源，智慧學習就無從說起。王紅梅等研究了3D 視頻資源在教育中的應用，3D 視頻滿足了智慧時代的智慧學習資源的新歷程[15]19-24。智慧學習時代，不僅僅是學習環境的變革，同樣也是資源的變革，倡導資源多樣性和豐富性。3D 視頻、數字教材以及數字圖書館等的建設，有利于學生的個性化學習和碎片化學習，更好服務學生，突出學生在智慧學習中的主體地位。

四、存在問題與研究趨勢

（一）存在問題

通過對上述國內當前智慧學習的研究內容分析，發現在智慧學習的研究中還存在一定的問題。

大多是對智慧學習方面理論層次的探討，缺乏實踐應用。對實踐的研究，從教師的角度來說可以幫助教師了解當前教學中的不足之處，及時調整修改自己教學的方式方法，優化課堂教學，從而為學生提供最優的教學服務；從學生的角度考慮，可以讓學生反饋自己在學習中收獲和不適之處，幫助學生不斷優化學習體驗；從學校的角度來講，對于提升學校的教育教學質量具有重要意義。目前關于智慧學習的研究大多都是停留在理論層次，包括學習方式和教學模式的變革、智慧教室和智慧校園等智慧學習環境的構建等，基本都是從理論的角度去構建，缺乏在實踐中的應用。

智慧學習中的活動研究還不夠多，包括智慧學習環境下學生學的活動與教師教的活動。活動作為智慧學習中一個關鍵內容，其實施的情況直接關系到教師的課堂教學質量，一個好的課堂教學活動的設計和實施有利于促進學生學習的參與度以及對知識內容的認知，使學生獲得有效的學習。已有研究只有極少數對智慧學習活動進行了探討，如何通過學與教活動的設計與實施來幫助學生學習，促進學生的學習體驗以及深度學習、提升教學質量，還需進一步的研究討論。

缺乏對智慧學習的評價研究，評價機制還不夠完善。學習方式發生了變化，那么對學生的評價也應有一定的調整。在智慧學習中，學生學習的過程如何，最終的學習效果怎么樣，都應有對應的評價機制對學生的學習進行評價。評價是衡量學生學習效果一個重要工具，是進行智慧學與教的重要組成部分，既應有對學習過程的形成性評價，也應有對學習結果的總結性評價。具體的評價如何進行，評價指標維度是什么，目前還沒有一個統一的測量標準，尚待進一步的研究討論。

（二）研究趨勢

關鍵詞的時區分布特征可以幫助我們預測智慧學習領域的研究方向。為了能夠進一步明晰智慧學習領域的研究趨勢，生成了如圖6 所示的關鍵詞時區分布圖。從圖中可以看出，智慧學習一詞最早出現在2012 年，主要是對智慧學習的概念和特征等分析；初期階段為2012 年至2014 年，主要是對智慧學習環境、智慧教育、智慧學習的研究，研究方向比較單一；從2014 年到2018 年，研究的內容逐漸增多，包括課堂變革、教學改革、核心素養、智慧圖書館、人工智能等多個方面，智慧學習的研究得到了發展，研究成果逐漸增多；2019 年以后研究的方向更加多元化，既有對原有研究的深入探討，還有隨著新技術的發展對智慧學習產生的影響等進行研究。

圖6 智慧學習關鍵詞時區分布圖

五、反思與建議

通過上述對智慧學習的相關分析，可以看出國內在智慧學習領域的研究已經取得了一定的成果，但是進一步研究的空間還比較大，可以考慮對以下幾個方面內容進行研究。

（一）智慧學習評價研究

雖然已經有一些關于智慧學習評價的研究成果，但是由于評價是對學生的學習效果的測量，不同地區的實際情況不同，因此，還需要對智慧學習評價進行深入研究，通過評價來督促學生進行學習，保證學生的學習進度與學習效果，而且還可以讓學生及時查看自己的知識掌握情況，發現不足，調整自己的學習方式與學習進度等。

（二）技術與教學深度融合的應用研究

當今時代，包括人工智能、大數據、云計算、互聯網以及物聯網等新技術的發展，在教育領域也產生了巨大影響，將這些技術融入到教育教學當中，進行教學的改革，是一個值得研究的重要內容。《教育信息化 2.0 行動計劃》中明確提出“教育治理能力優化行動”，要求充分利用云計算、大數據、人工智能等新技術，助力教育教學的改革發展。

（三）信息素養的研究

《教育信息化 2.0 行動計劃》指出，提升教師和學生的信息素養，對于落實立德樹人目標、培養創新人才具有重要作用。社會的發展對人才的要求也越來越高，更加注重人才的創新發展和信息素養。對于信息素養的研究，有助于落實“信息素養全面提升行動”，培養能適應社會發展的信息型人才。