基于知识图谱的智慧教育热点研究

马燕 郭惠芬 张永儒

摘 要：智慧教育是我国教育信息化的发展趋势和创新融合，逐渐成为教育领域关注的热点。为了探究智慧教育领域的热点研究，本文以中国知网（CNKI）核心期刊数据库为数据来源，以2015年至2020年收录的智慧教育研究文献为研究对象，梳理了智慧教育相关领域的研究内容，采用SATI3.2构建共现矩阵和相异矩阵，通过UCINET6绘制知识图谱，运用聚类分析和多维尺度分析的方法绘制树状图和距离模型。构建共现矩阵和相异矩阵，研究各关键词之间的内在联系，发现智慧教育的三大研究领域——智慧教育资源的开发、智慧教学模式的设计、智慧校园生态系统的构建，并指明了后续研究应关注的问题。

关键词：共现矩阵;知识图谱;聚类分析;多维尺度分析

一、研究背景

在教育信息化背景下，智慧教育推动教育改革的前进，引起教育界的广泛关注。智慧教育将成为我国教育改革的高端形态，如何将传统教育过渡到智慧教育引起学者热议。教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》将智慧教育纳入国家信息化战略体系，此举加快了教育现代化的实现。

为深入了解智慧教育的發展趋势及研究热点，本研究采用科学分析软件如 SATI 3.2、UCINET 6、SPSS 25.0，以中国知网（CNKI）核心期刊中的论文为数据源，运用聚类分析和多维尺度分析等方法对我国智慧教育研究的高频关键词进行分析，试图探讨我国智慧教育研究领域的发展趋势和研究热点，以期为智慧教育相关研究提供借鉴。

二、研究设计

（一）数据准备

本研究以中国知网为数据源，在高级检索中将关键词设为“智慧教育”，时间范围控制到2015年至2020年，并且选择在核心期刊中进行检测，检索结果共有484篇文献。将这些文献以EndNote的格式导出，为下一步研究做准备。

（二）研究思路

本研究采用的方法主要有聚类分析、多维尺度分析和社会网络分析等。聚类分析是指以研究对象的特征为依据，将研究对象分为多个区域的过程。多维尺度分析是接受度最高的降维方法，可以对关键词进行定位、分析和归类[1]。社会网络分析是根据节点的大小以及节点之间联系的强度来研究热点之间的关系及结构。根据以上研究方法构建文章研究流程，如图1所示。

三、数据分析

（一）关键词词频统计分析

为了让数据更加直观，对2015年至2020年中与“智慧教育”相关的文献进行统计，统计结果如图2所示。

由图2可看出，以“智慧教育”为关键词检索的文献从2015年到2020年呈缓慢上升的趋势，文献的数量也在匀速上升。从智慧教育研究文献发文量图中可以看出，随着教育信息化2.0行动计划的颁布与实施，智慧教育的发展将会越来越快速。

将检索出的文献导入Excel中，运用SATI 3.2提取高频关键词。如表1所示。

由表1可知，智慧教育（499次）、智慧课堂（82次）、教育信息化（80次）、大数据（48次）、智慧校园（45次）、人工智能（45次）频次较高，说明国内关于智慧教育的研究主要与教育教学有关。

（二）关键词可视化分析

运用SATI 3.2分析软件提取相异矩阵与共现矩阵，能够发现智慧教育领域研究热点的内在联系，并且可以分析与该主题相关的研究结构。通过SATI 3.2建立相异矩阵和共现矩阵（24×24），部分相异矩阵如表2所示、部分共现矩阵如表3所示。

陈瑶[2]等人认为相异矩阵表中行列交叉处的数值代表关键词距离的远近，数值越大，两个关键词间距离越远，相关程度越小，反之亦然。如表2所示，“人工智能”与“智慧校园”“智慧课堂”“智慧教室”等行列交叉处的数值为1，说明二者的相关程度较小。

在共现矩阵表中，其对角线上的参数为该高频关键词出现的次数，单元格中参数代表对应行关键词与对应列关键词同时出现在一篇文献中的次数[3]。如表3所示，“智慧校园”与“智慧教育”交叉单元格中的参数为13，说明这两个关键词在同一篇文献中一共出现了13次，并且这两个关键词有联系，参数越大，联系越紧密。“智慧教育”和“教育信息化”出现了48次，“智慧教育”和“人工智能”出现了24次，“智慧学习”和“智慧教育”出现了11次，说明以上三组关键词之间联系较为紧密;但“智慧课堂”和“教育信息化”只出现了2次，“智慧学习”和“人工智能”仅出现了1次，“智慧课堂”和“智慧校园”出现次数为0，以上三组关键词相对前三组高频关键词出现的频次相对较低，说明它们之间虽然存在联系，但联系不紧密。

为了深层次揭示数据间隐藏的重要信息，还需运用提取出来的高频关键词导入到UCINET 6绘制社会网络分析图，如图3所示。

凡妙然[4]认为社会网络分析图中的节点大小反映此关键词在文章中的重要程度，节点越大，此关键词在文章中发挥的作用越大，反之亦然。节点间的距离反映关键词之间的密切程度，距离越小，关键词之间的联系越紧密。节点间连线的粗细程度反映两个关键词关系的强弱程度，连线越细，关系越弱。

从图3中可以看出，“智慧学习”“人工智能”“教育信息化”“智慧校园”“教育大数据”等都围绕在“智慧教育”周围，并且和“智慧教育”的距离相对较近，连线也较粗，说明以上关键词所在节点之间的关系较为紧密;而“互联网+”“学习分析”“智慧学习环境”“智慧课堂”“智慧教学”等关键词，距离“智慧教育”较远，说明以上关键词与“智慧教育”的联系不紧密，但它们是传统教育与智慧教育之间的工具和桥梁;“核心素养”“教育变革”“个性化学习”“智慧教室”“智慧学习环境”处于网络分析图的边缘，说明在未来以上领域将会成为研究热点。

（三）关键词聚类分析

通过相异矩阵对数据进行聚类分析，并进行参数设置，设置图的类型（谱系图）、方法（组间连接）、度量标准区间（平方欧式距离）、显示（统计和图），得到对应的关键词聚类图，如图4（见下页）所示。

如图4所示，聚类图又可以称为树状图，其以躺倒树的形式呈现出聚类分析中每一次类合并的情况。SPSS 25.0自动将各类间的距离映射到0～25之间，并将聚类过程近似地表示在图上。共聚为三大类：教育现代化、智慧时代、智慧教育、教育信息化、智慧校园、“互联网+”距离最近，最早聚为一类。慕课、翻转课堂、智慧课堂、职业教育、智慧学习、智慧教学、教学设计、信息技术、核心素养相似性较高，较早聚为一类。教育技术、人工智能、智能教育、教育变革、智慧教室、智慧学习环境、个性化学习、学习分析、教育大数据聚为一类。

（四）关键词多维尺度分析

在图4中，各个关键词的位置很容易判断，可以矫正之前聚类分析的结果。但由于多维尺度分析方法可以确定变量的位置，所以本研究运用多维尺度分析方法来确定“智慧教育”领域内相关研究的分类。具体的方法为通过 SPSS 25.0 统计软件分析功能下的标度（多维标度），形状设为“不对称正方形”，度量标准设为“欧式距离”，最大迭代次数设为40，并将小于“1”的距离视为缺失。对高频关键词的共现矩阵进行多维尺度分析并绘制距离模型，得到对应的可视化结果，如圖 5 所示。

运用多维尺度分析并且参考聚类分析结果，确定“智慧教育”的相关研究可分为三大区域，并且三个区域既相互独立又相互包含，构成智慧教育的生态环境：开发智慧教育资源，建设智慧校园;构建智慧学习环境，引入新型教学模式;融合智能技术;形成智能化课堂，促进智慧教育高水平发展。

四、研究热点分析

一个领域的知识图谱可以反映这一研究领域和某一模块联系的密切程度，由此可以判断这一领域之后的发展趋势。

（一）区域一：智慧教育资源的开发

教育部科技司提出，教育信息化的重点工作在于优质教育资源共建共享。祝智庭[5]等人认为智慧教育的最终目的是能够让学习者更加快速适应智慧环境，并且利用智慧设备和当下技术提高学习者的智慧学习能力。区域一中“教育现代化”“智慧校园”对此有所体现。在优质资源匮乏的情况下，如何开发与利用智慧教育资源已成为促进当今教育发展的关键因素。依托国家资源搭建智慧校园平台，广泛开展智慧教学，整合教学资源，将资源优势最大化。在开发方面融入智能技术;关注体验，用理论指导实践;面向需求，开发技术融合互补;促进资源应用，降低运行环境要求[6]。在资源推送方面实现个性化推进、智能化推送、自动反馈、动态调整、自适应呈现，体现学习者的学习需求。为智慧教育资源建立规范体系，增加资源认证环节，实现资源传播的规范化与体系化。

（二）区域二：智慧教学模式的设计

王米雪[7]等人认为智慧教学模式需要以学习者为中心， 根据学习者特征进行个性化、智慧化、多元化教学。区域二中“智慧课堂”“教学设计”等关键词体现出我国对智慧教学模式的研究。无论线上、线下，在教学过程中互动都是必不可少的环节，借鉴较为经典的信息传播模式，例如 “香农-韦弗”模式进行课堂互动，信息发送者将信息源传递给接收者，接收者再将反馈信息传送给发送者。将互动与课堂各个环节结合起来，重视课程的整体设计，构建可以及时反馈、调节、有针对性的教学模式。

陈耀华[8]等人认为智慧课程需要利用当下技术促进学习者的智慧学习，并对学习过程和学习结果进行评价，实现学习者的智慧成长。通过智慧教学模式构建智慧型课堂，充分利用智慧教学资源，进行智慧教学;开展智慧教学活动，提升学习者的创造能力，促进学习者创新型发展。

（三）区域三：智慧校园生态系统研究

实现智慧教育的关键在于构建与智慧教育理念相匹配的智慧教育生态系统[9]。综合浏览与智慧教育有关的多数文献，对于智慧校园生态系统的研究较少，虽然教育大数据、慕课、翻转课堂等都涉及智慧校园的生态系统，但对其进行研究的却比较少。建构智慧校园生态系统的核心就是能够实现人与物二者之间的交叉连接，即人与人连接、人与物连接、物与物连接。通过促进教育资源共享实现教育公平、融合智慧化教育理念、运用个性化教学设计、构建多元化的智慧校园生态系统，通过新技术的支持，重构智慧教育生态系统，最终服务教师和学生，为其提供更加优质的资源。

五、结语

教育信息化2.0背景下，智慧教育发挥着举足轻重的作用，推动教育信息化的发展。本研究对智慧教育相关研究领域的热点进行梳理和分析，最后研究得出智慧教育三大研究热点并对其进行分析。后续研究应更多地关注智慧教育的其他相关问题，如智慧校园生态系统的建设可上升到整个智慧教育的生态系统，为未来我国智慧教育的发展增添动力。因为本研究样本数量较少，所以研究结果还不够深入。后续的研究可以增大样本容量、更新研究工具、改良研究方法、拓宽研究领域，进行更深层次的研究。

[1]孟丽，马秀峰，李晓月.国内智慧教育研究热点及发展趋势的可视化研究[J].广州广播电视大学学报，2018，18（1）：30-36，108.

[2]陈瑶，胡旺，王娟.基于知识图谱的智慧教育研究热点与趋势分析[J].中国远程教育，2016（9）：21-26.

[3][9]何文珍，蔡跃.我国智慧教育领域研究热点探析：基于网络知识图谱和共词分析[J].教育导刊，2018（12）：20-29.

[4]凡妙然.国内教育游戏研究现状的可视化分析：热点与趋势[J].现代远距离教育，2018（2）：27-34.

[5]祝智庭，贺斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].电化教育研究，2012，33（12）：5-13.

[6]代咏梅.智慧教育背景下的数字教育资源开发[J].传媒，2020（1）：81-83.

[7] 王米雪，张立国.我国智慧教育领域的研究热点与发展趋势分析：基于词频分析法、共词聚类法和多维尺度分析法[J].现代教育技术，2017，27（3）：41-48.

[8]陈耀华，陈琳.智慧型课程特征建构研究[J].开放教育研究，2016，22（3）：116-120.

（责任编辑 王策）