基于CiteSpace知识图谱的智慧教育研究可视化分析

邓文新 刘蕙滢

摘  要：为促进我国智慧教育的发展，文章运用CiteSpace软件对国内外近20年智慧教育领域的研究发展进行可视化研究分析。结果表明：国内外均重视智能技术、智慧教学系统与智慧教学环境的研究。相较之下，国内研究更注重技术、教学模式与教学系统的应用研究，国外研究与计算机科学技术联系更为紧密。未来我国可从完善理论基础、强化技术研发、加强技术与教育融合、转变教学模式、构建可持续的智慧教育生态系统、多元开拓研究方法与方向等方面推进研究发展。

关键词：智慧教育；研究分析；发展启示

中图分类号：TP391；G434  文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）03-0095-07

Visual Analysis of Smart Education Research Based on CiteSpace Knowledge Graph

DENG Wenxin， LIU Huiying

（Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou  510665， China）

Abstract： To promote the development of smart education in our country， CiteSpace is used to visually analyze the development of research of smart education at home and abroad in the past 20 years. The results show that： the research at home and abroad attaches great importance to the study of intelligent technology， intelligent teaching system and intelligent teaching environment. In contrast， China pays more attention to the application research of technology， teaching mode and teaching system， while foreign countries are more closely connected with the research of computer science and technology. In the future， China can promote the development of research from some aspects， such as improving the theoretical basis， strengthening the development of technology， strengthening the integration of technology and education， changing the teaching mode， constructing the sustainable intelligent education ecosystem， exploring diversified research methods and directions， etc.

Keywords： smart education; research analysis; development implication

0  引  言

20世紀90年代，作为全球教育信息化先行者的美国在教育领域应用信息技术的举措引起了世界各国的积极反响。2008年，美国IBM公司发布的“智慧地球”战略，更是在全球范围内掀起了智慧教育理论与应用研究的热潮。如2009年，日本在《i-Japan战略2015》[1]中指出需要以网络化为基础，深化信息技术在教育中的应用；2011年，韩国颁布《智慧教育推进战略》[2]推进智慧教育变革，并于2014年发布《第五份教育信息化规划》[3]以促进技术与教育的深度融合，创建新型智慧教育生态系统；2014年，新加坡在完成“iN2015”计划后又稳进出台了“iN2025计划”兴建“未来学校”和“教育实验室”[4]，旨在培养智慧时代的创新性人才，构建智能化的国度。

在全球智慧教育发展浪潮的背景下，我国也对教育信息化的发展给予了高度重视。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》[5]中强调“把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络”，为智慧教育的发展提供了良好的政策环境。2018年，我国教育部出台的《教育信息化2.0行动计划》[6]中提到“以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构”。至此，我国踏上了建设智能时代下具有中国特色的教育强国和人力资源强国的新征程。一方面，从全球视角来看，智慧教育的研究有助于推动全球教育的可持续发展，因而有必要厘清中外智慧教育研究的整体框架及演进脉络，客观且科学地把握智慧教育领域的研究方向和发展路径。另一方面，我国的智慧教育研究与国外存在差异，需从国内外比较研究的基础上进一步探究智慧教育的研究热点、演化趋势及未来发展启示，这将有助于我国学者分析智慧教育的研究现状，为开拓新的研究方向提供参考和借鉴。

本文运用可视化知识图谱软件CiteSpace，对Web of Science与CNKI数据库中近20年智慧教育的相关核心文献进行可视化计量分析，研究其热点、演化趋势和发展前沿，以期借鉴国外智慧教育研究的发展经验，结合国内本土化智慧教育发展的现状，为探索一条具有中国特色的智慧教育发展道路贡献绵薄之力。

1  研究设计

1.1  研究工具与数据来源

本研究采用美国德雷克塞尔（Drexel）大学华裔学者陈超美教授团队研发的CiteSpace（5.7.R2版本）引文可视化分析软件来对近20年国内外智慧教育领域相关核心文献进行处理与分析[7]。选用CNKI和Web of Science核心合集为检索数据库，文献时间跨度为2002—2022年（具体截止日期为2022年8月10日），通过筛选与剔除掉通知、会议、论坛、展览会、新闻、重复文献等与主题不相符的文献后，最终得到有效CNKI文献896文献，Web of Science文献811篇，文献检索具体情况如表1所示。

1.2  研究方法与思路

本研究主要采用词频分析法和文献计量法，借助CiteSpace与Excel软件将研究数据图谱可视化并对其从年度发文量、关键词聚类、关键词突现和研究热点时区分布方面进行定量与定性的整理与分析，对国内外智慧教育相关的研究成果进行评述，以梳理出近20年来国内外智慧教育领域的研究热点、演化路径和研究前沿，并在此基础上获得更多研究与发展的启示，以期更好地开展对于具有中国特色的智慧教育的本土化探索。

2  国内外智慧教育研究进展

2.1  发文量分析

学术论文的数量是衡量一个领域研究热度的重要指标，学术论文的时间分布特征可反映出研究领域的发展状况。因此，本研究统计了近20年国内外智慧教育领域核心论文的年度发文量，并绘制了国内外“智慧教育”核心文献年代分布图，如图1所示。

由图1可得，2002—2011年属于国内智慧教育研究的基础起步阶段，此时我国关于智慧教育的研究成果较少，每年的核心文献发文量都在7篇及以下。2012—2018年间，我国核心文献发文量呈现出快速爬升增长的趋势，累计发文量共计433篇，此时是我国智慧教育研究的快速发展阶段。虽然受新冠疫情影响，我国智慧教育的核心文献数量在2019年达到了前所未有的高峰后呈现微弱下降趋势，但总体来说我国智慧教育领域研究的热度并未减弱，且至今处于稳健发展状态。在我国《教育信息化2.0行动计划》与《中国教育现代化2035》等相关政策的指引下，国内学者对智慧教育领域的关注和重视不断加强，对于智慧教育的研究更加细化与深化，加快了我国教育现代化、建设教育强国的发展步伐。

从国外文献发表的情况来看，国外核心文献数量增长速度呈现先缓后快的态势。2002—2012年是国外智慧教育研究的奠基起步阶段，此时国外核心文献的年度发文量均在13篇左右，呈现出十分平缓的态势。国外的智慧教育核心文献数量在2013—2017年开始增长，2017年后呈现指数式增长的趋势，并且在2021年达到了172篇，出现了爆发式增长的态势。

综上所述，近20年国内外智慧教育领域的文献数量增长趋势大体一致，均自2012年前后开始显著增长，且增长速度均呈现出先缓后快的态势。结合当前信息化时代发展的整体趋势来看，技术赋能的教育研究将日益受到重视，智慧教育研究的相关文献数量也将继续增长，国内外的研究成果贡献也将越来越大。

2.2  关键词聚类分析

关键词是文献研究主旨高度概括的体现与该研究领域热点的关键标志。为探索国内外智慧教育的研究热点主题，在CiteSpace的操作界面中，选择“Keyword”（关键词）节点类型，时间切片选择1年，不采用任何剪枝运算的可视化方式，分别对国内外智慧教育研究核心文献的关键词进行聚类可视化分析，如图2和图3所示。CNKI核心文献关键词聚类分析图谱中Q=0.831 4，S=0.920 4，Web of Science核心文獻关键词聚类分析图谱中Q=0.892 3，S=0.926 8，其Q值均大于0.3，S值均大于0.7，说明聚类效果显著且结果是令人信服的。

基于关键词构建的CNKI核心文献聚类分析图谱中前10个网络聚类主题分别为智慧教育、智慧学习、翻转课堂、教育信息化、教学模式、智慧教学、智慧教室、大数据、智慧学习环境与产教融合。由此可知，国内智慧教育领域的研究主要围绕智慧教学的支撑技术、教学模式改革与教学环境来开展。

Web of Science核心文献的关键词聚类分析图谱中前10个聚类主题分别是Smart Education（智慧教育）、Block Chain（区块链）、Machine Learning（机器学习）、Gamification（游戏化）、Smart Learning Environment（智慧学习环境）、Computational Intelligence（计算智能）、Intelligent Learning Environments（智能学习环境）、Learning Analytics（学习分析）、Bibliometric Analysis（文献计量分析）与Intelligent Tutoring System（智能辅导系统），体现了国外文献的关键词集中在智能支持与辅助技术、智能学习环境等方面，研究主题相对信息化且更偏向技术研究的方向。值得注意的是文献计量分析这一聚类的出现，说明国外对于智慧教育领域的研究方法不仅仅局限于定性的研究，量化研究也是该领域开展研究的一个新方向。总体而言，智能支持技术与学习环境的实践应用均是国内外研究的重点。

2.3  关键词突现分析

突现词是指在一定时间内被引频次突然增长的词，它在可以在一定程度上体现该领域的研究趋势。因此，通过CiteSpace对国内外智慧教育领域研究的关键词进行突现分析，本文分别选取国内外排名前10的突现关键词进行分析，如图4和图5所示。

CNKI核心文献关键词突现图谱显示，国内的关键突现词出现时间都在2015年及2015年之后。从突现强度来看，关键词整体上的突现强度居中且较为平均化，但有各别关键词差别相对较大，如强度较大的“人工智能”（8.41）与“智慧教学”（6.16）和强度较低的“5G”（3.32）与“智慧学习环境”（2.37）。其中，“人工智能”与“智慧教学”等热点关键词于2018年首次出现，“5G”于2020年首次出现并延续至今。结合突现词中出现的“人工智能”“智慧课堂”“5G”等关键词，表明智能支持技术的研发与应用是当前智慧教育研究关注较高的热门领域。从突现词的时间跨度来看，时间跨度超过五年的是“智慧课堂”，这说明智慧课堂方向的研究受到国内学术界的持续关注。

由Web of Science核心文献关键词突现图谱可得，国外文献的突现词首次出现的时间在2002—2020年之间，时间分布较均衡。各关键词的突现强度差别相对较小，整体强度较低且较为平均化。突现强度最大的是“智能学习环境Intelligent Learning Environment）”（5.42），并且其首次突现时间是2002年，持续时间跨度达到了十年。通过对比分析发现，国外突现词出现的时间大多早于国内的，其受关注的时间跨度也比国内的更长。国外突现时间持续超过5年的关键词还有2002年首次出现的“智能辅导系统（Intelligent Tutoring System）”、2003年首次出现的“架构（Architecture）”以及2014年首次出现的“个性化（Personalization）”，说明国外学界对于智慧学习环境、智慧学习系统与架构投入关注的时间远远早于我国，对相关研究的也重视程度远远高于我国。除此之外，国外近年突现的关键词共有三个，分别为2019年首次出现的“信息通信技术（Ict）”、2020年首次出现的“物联网（Internet of Thing）”和“深度学习（Deep Learning）”，这表明智能支持技术尤其是物联技术是当下国外研究的重点和热点。

3  研究热点的演化趋势分析

关键词时区图能够反映某一研究领域随时间发展变化的主要研究内容，能够体现该领域研究演化发展趋势。从CiteSpace中生成国内外智慧教育领域关键词时区图，如图6和图7所示。

3.1  国内智慧教育研究热点的演化趋势

由图6可得，2002—2011年国内关于智慧教育的研究以理论研究为主，多数研究集中在对国内智慧教育思想的研究以及对国外智慧课程理论的借鉴上，对我国此后的教育改革具有重要意义。具体表现为：

（1）国内智慧教育思想的研究。通过对钱学森的“大成智慧学”进行研究并将其作为培养通才与创新型人才的主要方法，从而更好地运用智慧教育思想教人学会质疑，教人走向生活。

（2）国外智慧课程理论的借鉴。斯腾伯格的智力理论为我国的教育改革建构了更宽泛的能力观以及拓展了更高层次的教育观。美国教育专家格兰特·威金斯的智慧课程设计理论，为我国的课程改革，特别是研究型课程的改革提供了一个崭新的视角。

2012—2018年，国内学术界对于智慧教育的理论研究逐渐深入。除此之外，智慧教育领域的研究方向也在国家政策的指引下多元化发展，研究热点逐渐转向智能支持技术、智慧教学模式与智慧学习环境，研究成果快速增长。具体表现为：

（1）理论研究。此阶段对于智慧教育理论基础的研究更加丰富，包括概念、特征、原则、模式、模型等方面的研究。尤其是对于智慧教育概念与特征的理解更加侧重于现代信息技术在教育领域物联化、感知化与泛在化方面的应用特点[8–10]。

（2）智能支持技术。这一阶段学界开始注重信息技术对教育的支撑作用，将云计算、增强现实、大数据、互联网+等智能技术与教育进行交互融合，研发助力教与学的智慧教学服务工具[11–13]，促进智慧教育领域的创新发展。

（3）智慧学习环境。在智慧技术与服务的支持下，教育界开展了对于智慧校园、智慧教室、网络学习空间等学习环境的模型构建研究、调查研究、评价指标体系研究以及多场景协同教育的联动机制研究[14–17]，多元地探讨新一代信息技术与教育的深度融合与应用，为智慧学习环境的建设与智慧教育的未来发展做出了极大的貢献。

（4）智慧教学模式。在智慧教育理论基础的指导与智能技术和环境的助力下，通过创设翻转课堂、精准教学、混合式学习等新型教学模式重构课堂教学组织形式和场景，以实施更加高效且优质的教学，培养具有新时代竞争力的人才。

2019年至今，我国智慧教育研究更加细化与深化，进入了融合创新阶段。此时的研究更加强调学生的素养教育，在强化技术研究的基础上建设智慧教育新生态。具体表现为：

（1）素养教育。通过智能技术与学科教育的深度融合，优化新时代下学生信息素养教育与德育教育的内容供给，畅通学校完成立德树人根本任务的主渠道[18]。

（2）强化技术研究。这一阶段学界强化了技术的研究与应用，在教育教学中运用虚拟现实、深度学习、5G等技术提升智慧教育服务质量。除此之外，在技术、教育与人的深度融合下，跨学科研创出了更为融适的智能教育技术，如卷积神经网络技术与脑科学相结合，构建“人网融合”的智慧教育新基建[19]。

（3）智慧教育新生态。教育元宇宙的出现，为未来虚实融生的教育新样态提供了一个新的发展方向。除此之外，在如今跨界探索与技术加持的大环境下，学者们开启了重构更加互联互通的教育新生态，促进智慧教育多元深化改革的探索之路。

3.2  国外智慧教育研究热点及其演化趋势

由图7可得，2002—2012年，此阶段国外智慧教育的研究主要围绕在学习理论、智能算法与技术的加持下智慧教育系统与环境的架构来展开，奠定了往后研究的主基调。具体表现为：

（1）智慧教育系统。在建构主义学习理论、协作学习理论、福布斯定性理论等理论的指导下，运用Web分布式、人工智能、云计算等智能技术，开展架构智能辅导、学习、诊断、评估等教育系统的研究。

（2）智慧学习环境。通过实证研究、实验研究与案例研究等研究方法，运用眼动追踪、机器学习、虚拟现实等技术来探索智能学习环境的构建方式。

2013—2017年，国外对于智慧教育系统与环境的研究呈现深化、多元化与扩展化发展的态势。研究者们通过运用严肃游戏、个性化辅导反馈、活动理论视角、提高互操作性等方法，结合转型、拟合、分层计算处理等模型，研发出更加符合学生个性化学习需求的智能学习系统[20–22]，如：基于zSlices的type-2模糊逻辑系统、基于多代理系统的智能或自适应学习管理系统（LMS）、高性能入侵检测系统等，从而生成更加自适应、个性化和体验式的智能学习环境。在此基础上，学者们还结合鲁棒能效路由、动态访问、4G等智能技术来提升智慧教育系统与环境的服务质量，构建更加智能化的教育生态系统，促进智慧教育领域的发展。

2018年至今，国外智慧教育的研究更为细化与分化，智能支撑技术的发展与智能学习环境中学习者的感知体验愈加受到学者们的广泛关注。除此之外，跨界建设具有可持续发展性的智慧学习生态系统并应用于实践也是这一阶段乃至未来的研究。具体表现为：

（1）智能支撑技术。这一阶段国外学者注重物联网、工业互联网（IIOT）、5G、增强现实等现代智能技术的研究与应用，同时关注这些技术的安全性、隐私性、可扩展性、可靠性和非人性化[23]等特点，为智慧教育的未来发展奠定坚实的基础。

（2）学习者的感知体验。感知体验成为学界重要的研究方向，包括触觉增强、视觉增强与情感识别，利用触觉杠杆、增强现实、学习分析等技术构建学习者模型，以架构出更符合学习者感知体验的智能教学系统[24–26]。

（3）可持续发展的智慧学习生态系统。此生态系统里的学习者不再是传统意义上的学生，而是全社会的人。学者们在此理念基础上跨学界、跨地界将动物园、城市、社区、旅游地等潜在学习环境通过学习自动机、移动应用、区块链等技术转换成具有可持续发展性的智慧学习生态系统，为智慧教育研究的可持续发展开创了一个新的方向[27–29]。

4  结  论

本文借助CiteSpace软件，从宏观层面对近20年国内外智慧教育的核心文献进行可视化分析，梳理该领域的研究热点、发展脉络以及研究前沿，以得出我国智慧教育领域的研究发展启示。具体表现为：

（1）从年度发文量来看，2002—2013年国内外智慧教育核心文献的发文量均较少，2014年开始国内核心文献呈现爬升式增长的态势，国外核心文献则呈现指数型增长的态势。2014—2020年，国内相关核心文献数量均多于国外，其增长速度也快于国外。

（2）从关键词聚类分析来看，国内外智慧教育的研究关注点有一定的重合度，国内主要围绕智慧教学的支撑技术、教学模式改革与环境空间的研究来开展，而国外则长期密切关注智能支持技术、智能学习环境与智能学习系统构建的研究。

（3）从关键词突现分析来看，国内外文献的突现词整体突现强度均不大且较为平均化，5G、智慧课堂与人工智能技术是国内当下研究的前沿热点，而国外当下的先进热点则是人工智能与物联网技术。相较之下，国内的研究前沿范围更大，热点分布更广泛。

（4）从国内外研究热点的演化过程来看，在2011年之前国内研究多滞后于国外，但2012年后國内外研究的同步性较高。国内研究起步较晚但发展迅速，研究热点从智慧教育的理论基础研究向智慧教学模式与学习环境构建的多元化与深化研究转变；国外随时间发展逐渐深化智能支撑技术的研究，研究热点向具有感知体验与可持续发展性的智慧学习生态系统转变。相较之下国内外均重视智慧支持技术、智慧学习系统与智慧学习环境的研究。但国内研究更注重技术、教学模式与教学系统的应用研究，国外研究与计算机科学与技术联系更为紧密，对新兴科技的研发及自适应、个性化且可持续发展的智慧教育生态系统等话题更为重视。

通过对比分析国内外近20年智慧教育领域的核心文献，我国智慧教育领域的研究还需进一步深入探讨的方面包括：

（1）明晰智慧教育的内涵及本质特征，构建完整的智慧教育理论体系。明晰事物的内涵及本质特征是对其进行一切认识的逻辑前提，尽管我国有不少权威学者对智慧教育的内涵及特征进行了刻画，但是由于内涵及特征的界定需要把事物的共同本质特点抽象化概括，具有一定的主观性，所以目前学术界对于智慧教育的内涵界定及特征刻画尚未形成统一的观点。这很容易造成学者们在研究时自说自话，缺乏较强说服力的局面，因此清晰界定统一的智慧教育内涵和明晰其本质特征是十分必要的。除此之外，理论基础是实践应用发展的坚实基石，不能一味只顾新兴技术的发展而忽略了对于理论基础的研究。如今建构主义学习理论、联通主义学习理论、个性化学习理论等理论在文献中的应用逐渐增多，使得智慧教育研究有了一定的理论根基。然而，关于理论研究的文献仍是少数，目前仍缺乏一个完备的理论研究体系，为智慧教育的研究发展提供坚实的理论支撑。

（2）深化底层算法与模型的研发，紧密新兴技术与教育的融合。技术是智慧教育发展的内驱动力，尽管我国在5G、物联网、人工智能等新兴技术的研究上投入了许多力量，但相比于国外，我国对于这些技术的底层算法与数学模型的研发能力较弱，因此需要我国深化对于技术底层算法与模型的研究，从根源上提高我国自主研发新兴技术的能力。自党的十九大以来，我国教育信息化开启了迈入融合创新阶段的步伐，虽然近年也出现了虚拟教学云平台、智慧教室、智慧图书馆等技术赋能的智能学习系统与环境，但我国在技术与教育的融合创新方面还是处于探讨与尝试实践的状态，缺乏更紧密融合的实践做法与交叉学科的融合应用。因此，我国应在不断深化底层技术研究的同时，紧密新兴技术与教育领域的融合创新，为学习者营造更加自适应、个性化、具有感知体验且优质的智慧教学环境。

（3）转变教学与学习的模式，构建可持续发展的智慧教育生态系统。在智能技术加持的学习环境下，传统的教与学的模式已经不再适宜。因此，及时借助现代信息技术按需对教学模式以及学习方式进行改革与转型，以顺应时代与智慧教学的发展就显得尤为重要。近年来，翻转课堂、混合式教学、个性化教学、情感式教学等新型智慧教学模式开展得如火如荼。尤其是新冠疫情爆发以来，线上线下融合的教学模式更是受到学校与教师们的青睐，给疫情时代下教学的开展带来了极大的便利。在智慧教学模式的转型升级与理论基础和支撑技术的加持下，我国对于智慧教育生态系统的构建不应只局限于教育领域，应做到多元兼收与跨界融合，对接智慧城市与智慧社区，构建可持续发展的线上线下融合的智慧教育生态系统。

（4）积极开拓智慧教育研究方法，多元化智慧教育研究方向。现阶段关于智慧教育的研究多使用案例研究法、实验研究法与调查研究法，而鲜有研究使用定性与定量的文献研究法来客观分析智慧教育的研究热点与空白。未来学术界应积极开拓智慧教育的研究方法，挖掘更多研究热点与创新点，在现有基础上多元化智慧教育领域的研究方向，扩大智慧教育的研究边界，为探索一条具有中国特色的智慧教育之路贡献更多的力量。

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作者簡介：邓文新（1971—），男，汉族，广东韶关人，教授，博士，研究方向：职业教育、教育信息化；刘蕙滢（1997—），女，汉族，广东台山人，硕士研究生在读，研究方向：教育技术学。

收稿日期：2022-09-23