基于知识图谱的国内智慧校园研究可视化分析

李慧琪

(湖州师范学院教师教育学院，浙江湖州313000)

自2008 年IBM 公司提出了“智慧地球”概念以来，智慧校园应运而生。随着信息技术的发展，我国的学校正逐步从传统校园、数字校园到智慧校园的转变。智慧校园是数字校园的高级形态，是依托云计算、大数据、物联网等智能信息技术，将教学、管理、科研和校园生活充分融合为一体的智慧化校园环境。在《教育信息化2.0行动计划》背景下，不少重点大学、中小学纷纷设计、建设智慧校园，取得了一定的成果，也出现了许多关于智慧校园研究文献。本文以2010—2020年中国知网收录的智慧校园文献为研究对象，采用共词分析与社会网络分析等方法，系统梳理了我国智慧校园建设现状和研究进展，以期为该领域的后续研究提供有价值的参考。

1 研究设计

1.1 数据来源

通过中国知网期刊数据库，以主题“智慧校园”进行检索，设置查询时间为2010 年至2020 年，文献来源为中文核心期刊和CSSCI来源期刊，得到文献372篇，去除会议、书评、访谈等非学术类文献获得303篇。

1.2 研究工具和方法

本研究采用可视化知识图谱分析国内智慧校园的研究热点。首先采用崔雷等学者开发的书目共现分析软件Bi‐comb2.0[1]对录入的文献进行数据处理，包括提取高频关键词和构建矩阵(词篇矩阵和共现矩阵)；然后运用社会网络分析软件Ucinet6.2 对Bicomb2.0 生成的共现矩阵进行可视化分析，使用其中的NetDraw工具绘制出社会网络图谱；最后再用SPSS21对词篇矩阵进行聚类分析。

2 研究结果与分析

2.1 数据总体分析

2.1.1 发表文献分布量

利用Bicomb2.0软件对十年间关于智慧校园研究的发文量进行统计，得到的结果如图1所示。

图1 2010—2020年发布文献数量统计

2010 年，在国家信息化“十二五”规划中，浙江大学提出了要建设一个“令人激动”的“智慧校园”的消息，关于智慧校园的研究从那时候开始萌芽，并且在此后几年一直呈现上升阶段，根据不同时期的文献内容，可以大致分为以下三个阶段：

第一，萌芽阶段(2010—2012年)：此阶段总共发文15篇，大约占总数的5%，该阶段主要探索了云计算、物联网技术在智慧校园中的应用，并基于这两种技术构建智慧校园体系架构。

第二，稳步上升阶段(2013—2017年)：此阶段总共发文126篇，大约占总数的42%，该阶段主要围绕关键技术的延伸和扩展，进一步探索智慧校园的建设，主要集中在高等院校、职业院校智慧校园的构建，还涉及校园安防管理、校园一卡通、教学管理和智慧图书馆建设等方面。

第三，快速上升阶段(2018—2020年)：此阶段总共发文162篇，大约占总数的53%，该阶段的斜率明显比2013—2017 年这一阶段的斜率大，表明这一阶段的发文量上升速度比以往都要快。在大数据时代下，这一阶段智慧校园的研究达到了一个新的高度，逐步迈向更高质量、高水平的研究。

2.1.2 第一作者和研究机构情况分析

继续使用Bicomb2.0 软件对文献进行第一作者统计，统计共得到276 位第一作者，最高频次发文量为5；其次，对文献进行研究机构统计，统计共得到357 个，最高频次为8，如表1所示。

由表1可得，根据普赖斯定律，核心著者最低发文量为M=0.749，nmax代表最高的作者发文量[2]，将5代入公式中并取整，得到M为2，发文量为2以上的核心著者有19位，统计有46篇发文量，占总文献量的15.18%，远未达到其所规定的核心著者发文量占总文献50%的水平，这说明智慧校园的研究正处于快速上升阶段，随着各种新兴技术的出现，目前关于智慧校园的研究涉及的领域还不够广，大部分的研究也才刚刚起步，还没有形成稳定的研究团队，所以研究者在未来还需要不断关注和深入研究。

表1 第一作者发文量和研究机构统计(部分)

在303 篇有效文献中，研究机构一共有357 所。在2010—2020年间，我国的智慧校园研究主阵地主要在师范类高等院校以及其他高等院校的教育学院或信息化中心，各高校也分别建立了相应的实验室和研究中心。排名前13 名的研究机构里，有9所是师范类院校，其中，发文量排在前2位的是江苏师范大学智慧教育学院(8 篇) 和华南师范大学教育信息技术学院(6篇)，表明这两所大学已在智慧校园研究中处于领先位置。由此看来，本科院校在智慧校园的研究中占据着主要地位，在资源、研究水平和研究成果等方面具有显著的优势；在2018年我国公布了《中小学数字校园建设规范(试行)通知》后，中小学校的智慧校园研究也在逐步加大；但职业院校在此领域的研究偏少，研究较为杂乱，缺少持续性的研究。

2.2 关键词共词分析

2.2.1 提取高频关键词

使用Bicomb2.0 软件，将获取的303 篇相关文献进行关键词提取与词频统计，最后得到关键词520 个、总频次为1288。有些关键词表达的含义基本相同，如“体系架构”和“体系结构”等，通过对这些相近关键词进行合并、清洗后，得到频次大于等于5的关键词共35个，其结果如表2所示。这35个关键词占总频次的50.86%，具有较高的代表性。

表2 高频关键词表(频次≥5)

2.2.2 构建词篇矩阵

利用Bicomb2.0 软件生成词篇矩阵，生成的矩阵将用于后面导入到SPSS中进行聚类分析。词篇矩阵的行列分别代表关键词和来源，其中表格中的“1”代表该关键词在所对应的文献中存在，“0”则代表该关键词在所对应的文献中不存在。其结果如表3所示(部分)。

表3 高频关键词词篇矩阵(部分)

2.2.3 构建共现矩阵

为了进一步了解35 个关键词之间的关系，继续使用Bi‐comb2.0 软件，绘制了35*35 的高频关键词共现矩阵，如表4 所示(部分)。表4中行列交叉的数值表示两两关键词共同出现在同一篇文献中的次数。

表4 高频关键词共现矩阵(部分)

2.3 研究热点和趋势分析——社会网络图谱分析

为了更加直观地呈现出两两关键词之间的联系强弱，将Bicomb2.0软件中生成的高频关键词共现矩阵导入到社会网络分析软件Ucinet6.2 中，计算出2010—2020 年智慧校园研究高频关键词社会网络的密度是0.3126，通常情况下社会网络的最大密度为0.5，这表明智慧校园研究各高频关键词之间的关系比较紧密。继续使用Bicomb2.0 软件的NetDraw 工具对共现矩阵进行可视化分析，绘制了高频关键词的社会网络图谱，如图2所示。

图2中的正方形点代表着高频关键词节点，其中节点的大小表示中心度数值，节点越大，代表该高频关键词在整个社会网络中的影响越高[3]。

图2 高频关键词的社会网络图谱

由以上图谱可以发现：

1)除去检索词“智慧校园”，紧邻主题词的核心层有智慧教育、“互联网+”、教育信息化、大数据、云计算、人工智能和物联网等关键词。通过分析已有文献发现，主要集中于在“互联网+”和教育信息化背景下，基于大数据、云计算、物联网和人工智能等技术构建智慧校园方面的研究。以上的高频关键词反映了当前我国智慧校园的前沿热点。

2)围绕核心关键词的扩展层有职业教育、高职院校、高等教育、智慧学习、智能技术、发展趋势、教育应用、体系架构等关键词，与其他高频关键词的连接比较密集，是整体网络的过渡区域。总体而言，目前我国智慧校园研究主要集中于智慧校园建设架构、高校智慧校园的建设、智慧校园的发展趋势与路径等三个方面。

3)数字素养、大学生、智慧服务、创客教育、档案管理等关键词位于网络的边缘，与其他高频关键词的连接相对稀疏，反映了未来智慧校园研究的发展趋势。

2.4 聚类分析

将词篇矩阵导入到SPSS中，选择“组内联系”和“皮尔逊相关性”方法对关键词进行聚类分析，结果如图3 所示。聚类分析可以揭示智慧校园的研究主题和热点，结合聚类树状图结果，选择阈值25 进行划分，可将35 个高频关键词分为4 大类团：智慧校园基本理论认识和发展趋势研究、职业教育教学改革与创新发展研究、个性化教育研究、技术赋能下智慧校园建设研究。根据以上4大类中关键词数和词频占比统计，词频和词频占比能够说明每个研究主题的研究情况，如表5所示，第4类研究主题技术赋能下智慧校园建设研究词频占比最大，占据了总体的50.23%，这表明了在技术的支持下的智慧校园构建研究相对来说比较充分，在此方面已有较为集中的研究。但是在第1、2和3类的研究相对比较少，需要进一步深入研究。

图3 高频关键词的聚类树状图

表5 聚类词频分布

第一类，智慧校园基本理论认识和发展趋势研究。该研究主题包括智慧教育、教育信息化、“互联网+”、智能技术、大学生、数字素养、发展趋势等13 个高频关键词。在早期，研究者探究了智慧校园的定义，认为智慧校园是数字校园的高级形式[4]。随着信息技术的发展，物联网、云计算等智能技术为智慧校园建设提供了技术支撑，从当初的技术驱动不断向技术融合创新发展[5]，我国智慧校园研究的发展也进入了一个相对成熟的阶段。在以人为本理念的基础下，智慧校园研究也逐渐关注到学生数字素养、信息素养培养等方面，如黄燕[6]提出了大学生数字素养的培养路径。

第二类，职业教育教学改革与创新发展研究。在该研究主题中，包括5个关键词，分别是创新、创客教育、高职院校、职业教育与信息化。该研究主题围绕职业教育方面，主要包括两个方面，一是职业院校智慧校园、智慧校园平台的建设，如彭召波等[7]提出了职业学校智慧校园建设的策略和模式。二是职业教育课程、教学方面的改革，如董文娟等[8]在人工智能背景下，从课程、教学等方面，探讨了职业教育的变革路径与模式构建。关于职业教育智慧校园的研究并不是很多，需要继续深入探究。

第三类，个性化教育研究。该研究主题主要由人工智能、用户画像、大数据、个性化和教育应用5个关键词构成，主要围绕个性化展开讨论。在大数据时代，智慧校园内的各种智能设备收集得到的海量数据，为个性化学习、个性化教学与个性化管理提供支持，实现“个性化”校园的建设。如李有增等[9]在基于学生行为分析模型下，构建了校园大数据分析平台，通过对每个学生的日常学习情况和行为习惯数据进行挖掘分析，为校园治理提供数据支撑，逐步构建个性服务、科学管理与智慧应用的智慧校园新模式。

第四类，技术赋能下智慧校园建设研究。该主题包含智慧校园、物联网、云计算、体系架构、建设路径、智慧学习、智慧服务、智慧图书馆等12个关键词。智慧校园是基于物联网的，并在其他智能技术的支持下，通过整合各种信息资源，为学校提供智能感知、资源组织、信息交换、管理逻辑与科学决策等服务的智慧化的一体化环境[10]。早期研究主要集中在基于物联网、云计算构建智慧校园体系架构[11]。后来到了大数据时代，大数据被广泛运用到智慧校园中，如应用于精准扶贫[12]、学生行为分析模型[13]，还有搭建智慧校园大数据分析平台[14]等。近年来，5G、区块链和增强现实等[15-17]新一代信息技术被引入到智慧校园的建设中，扩展了智慧校园的技术应用领域；同时聚焦于不断完善智慧服务业务，并提出了更多智慧校园的建设路径。

3 研究结论与对策建议

基于可视化知识图谱，本文分析了最近十年来我国智慧校园的研究热点与发展趋势。分析结果显示：第一，我国智慧校园研究取得一定进展和成果，发文量逐年增多，研究领域不断拓宽以及研究视角也在不断深入。第二，基于关键词的社会网络图谱分析确定了该领域的研究热点为大数据、云计算、物联网、“互联网+”等。第三，进一步划分并梳理了2010—2020 年我国智慧校园研究热点的演化过程，即萌芽阶段(2010—2012年)，稳步上升阶段(2013—2017 年)以及快速上升阶段(2018—2020年)。在教育信息化2.0时代，本文针对国内智慧校园的后续发展提出以下几点建议：

首先，智慧校园应从理论研究到实践研究的转变，在建构智慧校园体系架构的同时，不断建设智慧教室、智慧图书馆、智慧实验室等智慧型功能室，完善智慧校园的软硬件设施，更多地应用到教学实践当中，改善教学效果。

其次，构建“以人为本”的智慧校园模式，学生、教师和管理者等是校园的主体，建设智慧校园要从“人”出发，要对“人”多加关注，以用户需求为中心，有效提升智慧校园的价值和应用效果。

再者，智慧校园研究需多样化，高校、职业院校和中小学智慧校园研究内容互助互补，共同推进智慧校园理论与实践研究。

最后，重视智慧校园的运营和运维研究，切实加强数据隐私性保护力度，推进智慧校园评价体系和建设标准的制定，不断引进新技术，加快智能技术与智慧校园的深度融合，促进智慧校园的创新发展。