小学科学课程中多媒体技术的知识图谱分析——基于 Citespace 软件的文献统计分析

王亚敏，张放平，盛正发，周硕林，毛新星

(1.长沙师范学院，湖南长沙410100；2.湖南省教育科学研究院，湖南长沙410005)

0 引言

多媒体技术是一种支持完成一系列交互式操作的信息技术，它可以通过计算机综合处理和控制将文本、图形、图像、动画和声音等形式的信息结合在一起[1]。目前，我国现代教育技术发展迅速，信息技术在中小学教育、“校校通”工程、校园网建设、教师信息技术培训及相关的教学资源建设等方面都得到了较快发展。国内对于多媒体技术在小学科学教学中的应用已有不少的研究[2-6]。通过已有的文献分析当前小学科学课程中多媒体技术的研究发展现状，从而发现该主题的研究热点，对了解小学科学课程中多媒体技术的研究动态有重要作用。为了解某一领域的研究现状，需要对已有的相关文献进行梳理，而传统依靠手动进行文献检索和阅读，难免耗时过长，难度很大，同时容易掺杂研究者的个人主观因素，从而使研究结果产生偏差，缺乏数据和信息的完备性和科学性[7]。

科学知识图谱是以知识领域为对象，显示知识的发展进程与结构关系的一种图形。它通过可视化的知识图形和序列化的知识谱系，显示知识单元或知识群之间网络、结构、互动、交叉、演化或衍生等诸多复杂的关系，展示新兴交叉学科领域发展的过程[8]。科学知识图谱在新兴交叉学科领域有着极其重要的作用。CiteSpace包括文献计量分析，数据挖掘算法和可视化方法，与其他可视化工具相比，其可视化更清晰，更易找到知识结构中的重要趋势和关键词[9]。利用该方法可以很好地探讨某一学科或某一领域的结构和发展趋势，可以把文本的信息转换为数据信息进行定量统计和计量分析[8]。因此，本文利用 Citespace 软件从发文量时间、关键词知识图谱和关键词聚类分析3个角度进行研究，多方位揭示小学科学课程中多媒体技术的研究和发展现状。

1 研究数据与研究工具

1.1 研究数据

本文数据来源于中国期刊全文数据库(简称“CNKI”)。中国期刊全文数据库收录内容覆盖学科领域广泛，是全球最大的中国文献数据库。该数据库可以全面集中反映中国科技、经济、政治、社会、文化各方面的研究成果与发展动态，是文献计量学调查的理想数据来源[10]。为了突出检索的准确性和有效性，本研究以“小学科学”和“多媒体技术”为篇名，期刊年限设置为“2000～2016年”(2016年检索的截止日期是12月31日)，共检索到119篇核心期刊的论文，其中硕士论文5篇。

1.2 研究工具

本文研究工具是 Citespace 软件。它可以识别学科领域演化的关键知识点、关键路径、研究热点和新兴趋势。 CiteSpace可以生成8种不同的可视化图表来表示科学文献的模式。用户可以指定文献的时间段，选择节点，并在同一屏幕中设置所有阈值。节点和链接是CiteSpace可视化图形的组成部分。节点类型包括作者、机构、国家、术语、关键词、类别、引用作者、参考文献、引用期刊、基金和论文。中介中心性来发现和衡量文献的重要性，并用紫色圈对该类文献(或作者、期刊以及机构等)进行重点进行标注。节点中不同颜色的同心圆代表论文的引文时间。同心圆厚度和与相应时间分区内引文数量成正比[9]。本文的数据处理采用5.0.R4版本的CNKI和CSSCI数据分析板块。

2 小学科学课程中多媒体技术的研究现状

2.1 发文量的时间分析

发文量是从宏观角度观察、评价某一研究领域发展状况和变化情况的重要指标，是最直观地观察期刊整体情况地一种途径。从图1可以看出，小学科学课程中多媒体技术研究的发文数量经历了缓慢增加——迅速增长两个阶段，2000～2009年发文量比较少，年均为5篇以下。我国2001年启动了新一轮基础教育课程改革，小学科学取代自然成为小学基础课程之一，小学科学相关的研究逐渐被学者们所关注。然而，将小学科学课程与多媒体技术相结合的研究屈指可数。2010年之后，发文量有所上升，2013年至今发文量增长较快。2010年的国家中长期教育改革和发展规划纲要的发表，使得小学科学相关的研究呈现新一轮的增长趋势。有关小学科学课程的研究掀起了一番热潮。伴随计算机、互联网和多媒体技术的更新换代，许多致力于教育研究的学者提出了信息技术和课程整合的理论，掀起一股教育信息化的海潮，技术装备不断升级，尤其是无线通信技术获得普遍应用后，教育信息化出现在大众眼前的形式变得越来越多样。因此，小学科学课程与多媒体技术相结合的研究也逐渐增多。这方面的研究中，包括对多媒体课件在科学课中的实践和多媒体辅助教学在科学课中的运用进行探讨[11]，设计并开发支持问题解决的小学科学网络学习环境[12]，提出符合小学科学课程特点的探究式教学功能PPT演示文稿以及它的设计理念[13]，以iPad平板电脑作为移动学习的终端设备，构建基于评价的信息化教学模型—APT教学模型[14]等。

图1 2000～2016 年小学科学课程中多媒体技术的研究发文量的趋势

2.2 关键词分析

关键词是一篇论文的核心观点，是论文主题的高度概括，因此对某一领域相关文献关键词的分析，有助于挖掘该领域的研究热点。将关键词出现频次进行高低排序，某个关键词出现的频次越高，表明该领域对其的关注度越高。高频关键词通常可用来确定某个研究领域的热点状况[15]。本研究利用Citespace软件对检索的所有文献的关键词进行知识图谱分析，时间跨度设为2000-2016年，单个时间分区为1年，节点类型确定为关键词(Keyword)，阈值选择 Threshold Interpolation 方式，数值设定为2，2，3；2，2，3；2，2，3。采用 Minimum Spanning Tree 算法，其他采用系统默认的格式，绘制出小学科学课程中多媒体技术研究关键词的知识图谱(见图2)。圆圈表示节点，节点的大小代表关键词出现频次的大小，节点越大，文字就越大，说明关键词的受关注度越高。

图2 2000～2016 年小学科学课程中多媒体技术研究关键词知识图谱

如图2所示，“多媒体技术”和“小学科学”关键词的节点最大，出现频率最高，关于该主题的研究文献也越多。结合表1来看，“小学科学”“多媒体技术”“多媒体”关键词的出现频次都在10次以上，由于本研究以“小学科学”和“多媒体技术”作为检索词筛选文献，因此在文献中多以这些词作为关键词。表1中，“信息技术”虽然频次达到了7篇/次，较其它关键词频次稿，但其中心性为0.00，说明关键词出现频次高并不意味着中心性也高。相对来说，“小学科学”“多媒体技术”“教学效果”“教学质量” “教学情境” “多媒体课件”等关键词的中心性达到了0.20以上，说明对小学科学课程多媒体技术方面的研究多围绕这些方面展开。

表1 2000～2016年小学科学课程中多媒体技术研究文献的高频关键词

总体来说，从研究对象来看，“小学科学”“多媒体技术”“多媒体课件”“信息技术”成为研究的主体，“小学科学教学”“小学科学课程”“科学教学”等也有涉及但是文献不多；从研究范围上看，主要围绕“兴趣”“教学质量” “教学效果”“教学情境”等方面，旨在说明当前小学科学课程中多媒体技术研究侧重于分析教学质量和效果，进而提出解决措施；从研究内容来看，主要涉及“课堂教学”“实验活动”“探究欲望”“课型”“素质教育”“实验器材”等方面；从研究时间来看，这些高频关键词(表1)大多集中在2007年，说明2007年小学科学课程中多媒体技术的研究内容多围绕这些方面展开，之后有所突破，开始拓宽新的研究内容。

2.3 文献作者和发文机构分析

通过作者共现分析，能够识别出一个学科或领域的核心作者及其之间的合作强度和互引关系[16]。使用 CiteSpace 对发文作者进行分析得到共引作者图谱(图3)，图谱共有103个节点，9个连接，网路密度为0.0017，图中的节点越大表示作者出现的次数较多。从图中可以看出，出现次数最多的作者是樊世静，为2次，其他作者出现次数多为一次。从作者角度看，小学科学课程中多媒体技术研究处于“整体分散”的状态，不同作者之间学术联系较弱。

图3 2000～2016 年小学科学课程中多媒体技术研究作者图谱

由于对小学科学课程中多媒体技术研究较为分散，对相关的硕士论文进行统计，小学科学课程中多媒体技术相关硕士论文情况如表 2 所示。2006年，河北大学李宣[12]设计并开发了支持问题解决的小学科学网络学习环境。近些年，对小学科学课程中多媒体技术的系统研究趋多。从具有探究式教学功能的PPT演示文稿的含义以及它的设计理念的提出[13]，到多媒体技术支持的情境教学模式[17]和信息化教学模型APT教学模型的构建[14]。表明小学科学课程中多媒体技术研究领域，作者集中度虽然较低，但对小学科学课程中多媒体技术的研究在不断的重视和深化。如何运用多媒体技术环境来促进教育深化改革、大幅提升各级各类学校的学科教学质量与效率的问题，是教育信息化健康、深入发展的关键问题。

表2 2000-2016年小学科学课程中多媒体技术研究相关硕士论文

对研究对象的113条检索结果的发文机构进行分析(图4)，杭州师范大学发文最多，为7篇，天津师范大学、北京师范大学、北京教育学院、东北师范大学发文量也较多，均为6篇，其他发文机构不集中。小学科学课程中多媒体技术研究机构以师范院校较为集中，其他发文机构分散，发文机构之间的联系较小，学术交流有待加强。

图4 2000～2016 年小学科学课程中多媒体技术研究发文机构分布

3 结论

对2000～2016 年小学科学课程中多媒体技术的研究现状进行分析，有助于厘清该主题所要研究的问题，为后期的研究提供借鉴。主要的研究结论有以下 3 点。

(1)总体来说，2000～2016 年小学科学课程中多媒体技术研究呈上升趋势，近 4年来发展迅速，说明多媒体技术在小学科学课程中的研究越来越受到关注。

(2)“小学科学” “多媒体技术” “多媒体课件”“信息技术”成为小学科学课程中多媒体技术研究的主体，研究主要围绕“兴趣” “教学质量” “教学效果” “教学情境”等方面，研究者多关注多媒体技术对小学科学课程教学质量和效果的提升，且高频研究内容多集中在 2007 年，在此之后研究范围逐渐拓宽，但是研究内容相对分散。

(3)小学科学课程中多媒体技术研究处于“整体分散”的状态，各研究者之间的互引关系较弱。小学科学课程中多媒体技术研究机构以师范院校较为集中，其它发文机构分散，发文机构之间的联系较小，学术交流有待加强。

从总体分析可以发现，关于小学科学课程中多媒体技术的研究范围比较广，涉及兴趣、教学质量、教学效果、教学情境等方面，特别是教学质量和教学效果的研究较多，研究者也要为指导实践提出自己的意见和建议；研究者认识到问题的本质，探讨多媒体技术在小学科学课程中的优缺点，并积极地将理论融入实践，为解决小学科学课程质量问题提供理论支持；特别是在后期，研究者渐渐摆脱传统研究的桎梏，不再将多媒体技术看作是完美的理想化身，更多地关注小学科学课程自身的内在需要，开始基于不同视角去认识小学科学课程中多媒体技术的发展，用全新的理念去诠释当前存在的问题，为该主题的研究开辟了新方向。这些都是值得肯定的。