2018-2022年国内创客教育研究现状及热点分析——基于CiteSpace的文献计量研究

刘亚囡,胡卫星,赵苗苗

(渤海大学 教育科学学院,辽宁 锦州 121013)

0 引言

数字化时代各种新兴的教学技术正推动传统教学突破时空的限制,打造没有围墙的校园,为学习者提供多样化的学习支持服务,所汇聚的数字化学习资源为创客教育的实施提供了必要条件。创客源自英文单词“Maker”,本意是指“制造者”,现在指利用3D打印、开源硬件等方式把灵感转换成现实的、具有创造性的一群人[1]。创客精神与“在实践中教学”的理念相符合,其正深度影响着教师的教学模式与学生的认知方式。创客教育不仅可以传授学生各种专业知识,还可以让学生成为创客,在跨学科学习的过程中获得解决问题的方式。从目前的研究文献来看,我国关于创客教育的研究呈现出多样化发展的趋势。基于此,采用文献计量分析软件对国内2018—2022年的创客教育研究进行系统梳理,以更好地掌握国内创客教育研究现状及研究热点,为我国创客教育的进一步发展提供借鉴。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

研究文献来源于中国期刊全文数据库(CNKI),采用高级检索功能,将检索主题设置为“创客”或“创客教育”,检索时间设置为2018-2022年,将来源类别勾选为EI来源刊物、SCI来源刊物、北大核心、CSSCI、CSCD,为保证数据的可信度,手动剔除非学术文章(公告、新闻、通知、报道等) 和无关文献,最终获得有效文献226篇。

1.2 研究方法

本研究采用软件CiteSpace 6.1.R3进行文献计量研究。CiteSpace是一种科学可计量、可视类软件,应用Java语言可以对专业内特定范围的文献进行计量分析,制作出明晰的可视化知识图谱[2]。对筛选的226篇文献在发文数量,研究机构,作者来源及关键词共现、突出和聚类等方面进行可视化研究,生成相应的知识图谱,分析该领域未来可能的发展趋势和热点。

2 近5年我国创客教育研究现状分析

2.1 发文量分析

对发文量进行统计,可以较快地掌握某个领域相关研究的发展现状。生成与研究文献数量相对应地柱状图,能够准确、全面地对文献数量进行分析,预测未来的发展趋势。由国内2018-2022年发文数量(图1)可知,关于创客教育研究的年度发文量呈下降趋势,2018年的核心论文发文量为87篇,约占总核心论文发文量的38%;2022年仅有16篇,约占总核心论文发文量的7%,表明研究者们对于创客或者创客教育的研究热度逐渐下降。总体而言,我国的创客教育研究经过了快速发展和期望膨胀期,目前步入到平稳发展的新阶段。尤其是自2020年以来,受新冠疫情的影响,人们的创客思维和创客教育热度有所削减,相关研究和实践活动呈现出明显的下降趋势,但是对创客教育的探索依然是人们发挥创造力的重要途径之一。

图1 2018-2022年创客教育研究论文数量

2.2 研究机构及合作网络分析

通过CiteSpace软件对相关机构进行分析,并对数据进行规整,手动合并同一机构中不同部门的论文篇数,统计出国内创客教育发文量排名前6的研究机构。从表1可以看出,发文量最多的机构为华中师范大学,近5年发表关于创客教育的论文17篇,主要由该校教育信息技术学院、国家数字化学习工程技术研究中心和人工智能教育学部发表;其次是华东师范大学,总发文量是11篇,主要由该校教育信息技术学系、国际与比较教育研究所和开放教育学院发表;北京师范大学近5年有关创客教育的核心发文量为9篇,主要由该校教育技术学院、教育学部和“未来教育”高精尖创新中心发表。除此之外,华南师范大学(6篇)、南京师范大学(7篇)和东北师范大学(6篇)对创客教育的研究也相对较多。统计分析发现,创客教育研究机构中高水平院校起着引领作用,研究部门主要集中在信息化中心和教育技术学院等,研究重点集中在教育技术、信息技术、计算机科学和教育学等交叉学科领域,说明创客教育已经突破传统教育的学科专业界限,在多学科知识交叉和融合的大趋势下发展。

表1 国内创客教育研究发文量top6机构

通过运行CiteSpace软件,将时间范围设置为1年,节点类型设置为“Institution”,高被引节点选择前50个,其他设置不变,即可制作出我国关于创客教育的研究机构共现图谱,如图2所示。机构之间的协作关系较为分散,研究机构合作脉络尚未形成。其中华中师范大学、华东师范大学和北京师范大学等高校的校内联系较为紧密;北京师范大学、华中师范大学和中央电化教育馆之间的联系较为紧密;华南师范大学、南京师范大学和广州市电化教育馆之间联系较为紧密,合作关系明显;其余机构大多为独立研究。以上分析表明,国内创客教育研究合作状况有待进一步加强。

图2 2018-2022年创客教育研究机构共现图谱

2.3 研究作者及共现图分析

定位某一范围的主要研究学者所在机构和研究领域,有利于掌握这个领域的研究方向。由普赖斯公式可得,核心作者的发文数N=0.749(η max)1/2篇,η max为该研究方向发文量最高的学者发文篇数[3]。经过对发表在核心期刊上的论文篇数进行统计,发现近5年来,赵呈领、申静洁和何克抗3位学者发表的论文篇数最高,均为4篇。由此可以推出,N=0.749(4)1/2=1.498(篇),说明我国近5年来关于创客教育的高产作者与之前相比有减少。同时,这些核心研究学者的研究方向为计算机软件、教育理论与教育管理及计算机应用等,所属机构多为研究教育信息化的高校。创客教育的核心期刊发文集中在计算机科学技术领域和教育技术领域,高校教师对创客教育的关注度较高,始终引领着创客教育的研究。

表2 国内创客教育核心作者及机构来源

通过运行CiteSpace软件,将时间范围设定为1年,修改TOP N=50,并把节点类型设定为“Author”,可以得到2018-2022年关于创客教育的作者共现图谱,如图3所示。其中,节点间连接线的粗细程度代表协作关系的疏密程度,节点的形状大小表示分析对象出现频率的多少。在对共现数据的计算过程中发现,平均轮廓数值S=0.987 8,大于0.7,表示聚类分析结果可靠性较好;图谱平均模块数Q=0.975 9,大于0.4,表明作者结构具有显著性。由图3可以看出,大多数节点是独立存在的,两组及以上的连线相对较少,这表明除少数2～3人之间的小团队用协作方式进行创客教育研究之外,其余大部分学者都采用独立撰文的形式,团体与团体之间的联系较为分散。

图3 2018-2022年创客教育作者共现图谱

3 创客教育研究热点及趋势分析

3.1 关键词共现分析

运用CiteSpace的可视化功能对我国创客教育相关文献进行关键词共现分析,可以得到2018-2022年关于创客教育的关键词图谱,如图4所示。其中,圆环表示以高频率关键词为节点的知识圈,圆环大小表示环内包含节点的多少;连接线表示节点之间的相关度,联系越密集,表示节点之间的关联度越大;字的大小代表关键词出现频率的高低,字体越大,表示出现的频率越高。例如图4中创客教育的圆圈和字体最大,表明在关键词中出现频率最高,其他关键词均围绕创客教育展开。通过文献知识图谱对比,可以清晰地了解国内有关于创客教育重点领域之间的关联度[4]。在图谱中,可发现我国创客教育研究呈现出小型节点较多、节点与节点之间联系紧密的特点,共现关系较为复杂。中心度反映了某一关键词字段在整个知识网络中的重要性,中心度值越高代表学术影响力越强,其中高频关键词及中心度值依次为创客空间(0.86)、创新创业(0.83)、高校(0.81)、创客教育(0.79)、创客精神(0.78)、人才培养(0.76)和中职教育(0.76)。此外,创客教育研究的其他热点还包括核心素养、创新能力、创客教师、创客活动、中小学和产教融合等。总体而言,我国创客教育在受众对象方面,主要集中在中小学、中职院校和高校,目的是培养学生的创客精神;在人才培养模式方面,注重培养学生的核心素养、创新精神和创新能力;在实践场所方面,大多创客产品都是在创客空间完成;在学习方式方面,主要为做中学,注重培养学生的计算思维和设计思维,引导学生在创造过程中实现自我价值。

图4 2018-2022年创客教育关键词共现图谱

3.2 关键词聚类分析

关键词聚类分析主要是通过权衡主题词的相互关联度和亲疏度,将关键词聚成不同的类别,来确定研究范围的各种知识结构演化关系以及相应的研究热点等,从而深入挖掘科研前沿和研究热点[5]。将聚类类型设定为关键词,演算方法选择LLR,生成关键词聚类图谱,如图5所示。聚类分析出的模块度值(Modularity Q)为0.835 7,大于界限值0.3,表明聚类的模块度良好;Mean Silhouette值为0.900 7,大于临界值0.5,表明内部的同质性较高,设定是相对合理的。因此,创客教育研究主题可概括为创客教育的内涵及理念研究、环境研究和路径研究3个方面。

图5 2018-2022年创客教育关键词聚类图谱

表3 国内创客教育关键词聚类结果

3.2.1 创客教育的内涵及理念研究

创客教育的内涵及理念研究聚焦于创客运动、核心素养和元认知3个方面。国内学者对于创客教育的内涵及理念做了不同的阐述,内涵方面包括创客、开源运动、创客运动和创客教育等;理念方面提出创客教育是培养学生核心素养的教育,是在创造中学、做中学和玩中学的教育。其中,钟柏昌[6]认为,创客教育是以创客精神为指导,在创客空间中开展的造物学习活动,并采用正向和逆向项目教学的工程教育,其目标是培养学生的创新实践能力;杨现民等[7]指出,创客教育的教学模式为“创造中学”,秉承“体验探究和开放创新”的教学思想,目的是培育各类创造性人才;祝智庭等[8]认为创客教育是一种教育类型,其核心是工匠精神;创客教育也是一种培养模式,目的在于培育学生,尤其是青年学习者的创客素养。由此看来,众多学者对于创客教育内涵及理念的理解虽有不同,但也有着共同之处,即创客教育是建立在做中学和项目式学习的基础之上,以培养创新性人才为目的的教学活动。

3.2.2 创客教育环境研究

创客教育环境包括创客空间、智慧课堂和创客教师3个聚类主题词,其中创客空间又称为众创空间,是创新服务机构的总称。众多学者对创客空间描述的定义虽然不同,但是有几点共性:一是创客空间必须依赖于相应的物理空间;二是要有先进、丰富的工具及技术支持;三是需要对应的专题项目维系;四是需要有效地推动资源和知识的互动,助力学生创造力的培养。创客空间的运作形态包括微观装配实验室(Fab Lab形态)、Techshop为代表的会员制开放式硬件工场(Techshop形态)和装备工具的社区中心(Community形态)等[9]。高校创客空间建设需要智慧课堂与创客教师。在智慧课堂中,首先学生进行的创造项目往往需要多个学科知识的综合运用;其次要强调信息技术与学科教学活动的融合性;最后要强调学科问题解决的实践性。智慧课堂以育人为宗旨,培养人的智慧,实现转识为智,在教学的全过程中强调智能高效[10]。专业创客教师应由来自不同专业背景的教师组成,尤其需要具有创客规划能力、创客教学能力、竞赛指导能力、空间建设能力和专业发展能力的教师[11]。

3.2.3 创客教育的路径研究

创客教育实施路径研究主要包括教学设计、人工智能和高校3个聚类主题词。目前,创客教育的主要教学实践模式为项目式学习和协作式学习。首先,信息技术为创客教育教学设计预案的实施提供了扎实的技术支持,一方面在硬件设备上支持相应的数控电控器件及计算机;另一方面在软件上提供各种资源、开源检索工具和共建分享的社交网络环境。其次,人工智能不仅丰富了创客教育的内涵,而且为创客教育打开了创新之门,人工智能与创客教育相结合有助于培养学生的计算思维和创新思维等高阶思维能力[12]。最后,高校信息技术为创客教育的实施提供了社会性质的测评平台,学生在创客课题完成之后,通过网络平台将成果发布并获得社会性评估。我国开展创客教育教学实践研究成果斐然,如“创制空间”提出创客教育“三剑客”,分别是智能Scratch与机器人整合、3D打印工艺和机器人制造,建构了“ZC Space创客教育模型”,并引进“微课导学”形式,探寻创客教育的实践递进策略[13]。还有学者提出基于设计思维的创客教育模式,这种模式由教师指导活动、设计思维过程和学生设计活动3个系统构成[14]。另外,傅骞[15]提出“SCS创客教学法” 来指导教师开展创客教育,从幼儿的专长模仿学习开始,将创客行动分成7个步骤。

3.3 关键词突现分析

突现分析是通过某一区间的文献引用量变动情况,来探查某个关键词或主题词的兴盛或衰落状况。对近5年创客教育研究的关键词进行突现分析,将阈值设置为0.5,可得到前10的关键词分别是“创客”“知识图谱”“高职”“创客课程”和“高校”等(表4)。由表4可知,2018年“知识图谱”“高职”两个关键词的突现度较高,学者们探讨在高职学校如何培养学生创造力和开展创客教育;2019-2020年“创客课程”一词的突现度较高,数值为1.63,表明研究集中在探讨如何将创客教育落地;2020年“设计思维”“智慧课堂”“高校”等关键词的突现度排在前列,说明学者们的研究重心转向高校课程中的创客教育,主要探讨在高校中如何通过开设专门的创新创业课程或开展智慧课堂教学来培养学生的设计思维和创造能力。

表4 2018-2022年创客教育关键词突现结果

4 结论与展望

4.1 研究结论

利用CiteSpace软件对2018-2022年期间CNKI核心期刊中有关创客教育研究的226篇文献展开了文献计量分析,从发文量、主要研究机构、作者来源和关键词等分析我国创新教育的研究现状和研究热点,得出如下结论:

第一,从研究机构来看,创客教育研究机构主要是国内高校以及信息化教学辅助机构,中小学和职业院校也有研究团队,但整体研究水平参差不齐。受疫情影响,近几年国内对创客教育研究热情有所下降,研究重点偏向于信息技术与计算机科学等领域,研究学者多为高校教师,研究者之间的合作形式大多为2～3人一组,研究者彼此之间的相关合作较少。

第二,从研究内容来看,目前在创客教育的内涵及理念、创客教育环境建设和创客教育实践路径等方面已经取得了丰硕成果,但还存在以下不足:首先在创客教育空间构建上,大部分学校尚未开设创客教育所需的实体创客教学空间;其次在创客教育效果评价上,评价不应只聚焦于结果,而应更多地采用过程性评价;最后在创客教育认知上,存在简单地把创客教育等同于机器人教育或3D打印技术学习等情况。创客教育应该是一种培养创造力的问题解决型教育,需要基于不同应用场景,构建具有鲜明特色的创客教育实践体系。

第三,从研究阶段来看,2018年以来我国创客教育进入到平稳发展时期,研究热度虽有所下降,但是仍然受到研究者们的密切关注。2020年,“智慧课堂”的出现让更多的创客教育实施有了技术和环境支撑,国内创客教育研究开始围绕“信息化教育”“职业教育”“创新创业教育”等展开,越来越多的研究者开始关注中小学创客教育。

4.2 研究展望

对创客教育研究热点进行分析是一项系统性工程,不仅要客观,还要具有前瞻性。基于上述研究结果,创客教育迫切需要解决3个方面的问题:一是建设创客课程体系,目前创客课程体系还没有国家统一的标准,更多地是各地各校的地方特色性课程,需要建设更加科学合理,符合学生学习规律和认知特征的创客课程体系。二是培养创客教育教师,创客教育往往涉及到的学科知识比较多,而且对动手实践能力要求较高,需要培养专业的创客教师开展创客教育实践活动。三是搭建创客教育空间,由于创造性活动的复杂性和综合性,需要搭建专门的创客教育空间开展创造活动[16]。总之,创客教育的目标是培养具有跨学科融合、创意“智”造、躬行实践三大特质的创客,其教学过程融入了STEAM教育理念、合作学习和项目式学习,并结合多维度目标,培育学生的科研能力、创造性思维能力和计算思维能力[17]。从教育革新角度看,创客教育的目的是推动教育创新,创客教育经由创客运动推动创客文化的发展,促使校园文化创新和教学文化变革,让学校的教学实现跨越式发展。