基于文献计量的国内教学交互可视化分析研究*

郭晨蕊 杨颖

云南师范大学信息学院 昆明 650500

1 研究背景

布朗芬布伦纳的人类发展生态学理论指出：人的发展是个体与庞大的生态系统相互作用的结果，艾里克森的人格发展理论认为：在个体人格发展的前三个阶段，家庭和教育机构是影响个体发展的重要直接因素，在此基础上，人们意识到师生互动在儿童发展和教育中的价值，师生互动开始成为研究者关注的课题[1]。师生互动的效果影响教学的有效性，20 世纪上半叶，有效教学成为国外学者的主流研究命题，课堂中师生的某一行为分析和描述成为研究焦点，作为有效教学一部分的师生互动开始进入研究的萌芽期和探索期[2]。近年来，远程教育教与学时空分离的本质特性，使得远程教育的教学交互成为研究者们关注的热点问题[3]。在个体发展的重要阶段，参与特定的教育活动是必要的，课堂教学作为教育的主要阵地，课堂中教学交互直接影响学生的学习投入度，进而影响学生对知识的深度理解、高阶思维的发展，带来深度学习的发生，因此教学交互研究不断受到研究者的重视。

个体发展与其跟周围环境有意识或无意识的交互活动有关，其发展的结果在很大程度上与交互活动的质量有关。因此，本研究尝试应用新的分析工具CiteSpace，分析近20 年我国教学交互研究领域核心主题，更加直观地呈现当前的发展特征和未来趋势，以便为后续研究提供参考借鉴。

2 研究设计

2.1 数据来源

本研究文献数据来源于中国知网（CNKI）中文数据库，检索方式为“高级检索”，在期刊内容下以“教学交互”为主题词进行检索。简单浏览后发现国内教学交互研究起始时间为1995 年左右，因此将检索时间设为1995—2021 年（7 月1 日），为提高文献的权威性和代表性，以核心期刊作为来源期刊类别，得到初始文献共376 篇，通过阅读文章题目和摘要的方式剔除不符合要求的文章包括会议、学术资讯、学校简介等，最终本研究共得到相关文献185 篇。

2.2 研究工具与方法

本研究主要采用了CiteSpace 软件对文献进行可视化呈现，首先从文献的时空分布进行文献计量，了解教学交互研究在时间维度和研究机构方面的基本情况；其次内容分析方面，主要使用了CiteSpace 的关键词知识图谱功能，对关键词进行共现、聚类、时间线分析，了解教学交互领域的主要研究内容及其热点趋势。

3 时空知识图谱及其分析

3.1 教学交互研究的时间分布图

本研究首先对收集到的国内教学交互研究的185 篇文献，按照年发文量进行统计，从而了解国内教学交互研究的基本进展（见图1）。1995 年项国雄[4]编译发表的《交互技术及有关技术在美国学校教学中的应用》介绍了国外教学交互的研究，之后开始了一定的波动期，其中2000 年、2004 年、2010 年、2020 年出现了相关文献发表的高峰期，查阅相关文件发现，2001 年发布的《基础教育课程改革纲要（试行）》中明确指出：在教学过程中关注师生互动，推进信息技术在教学过程中的应用。2019 年发布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中提出：改革方法，课堂活起来，强化师生互动、生生互动。可见，研究的发展与政策的出台具有相关性。2004 年到2010 年间，发文量较为稳定，每一年发文量均在9 篇左右。

图1 教学交互的文献统计

3.2 教学交互研究的空间分布图谱

空间分布图谱主要包括研究机构和作者分布信息，方便学者追踪感兴趣的研究主题和内容。自1995 年起，有198 所院校开展了教学交互研究，从统计结果来看（见表1），形成了较有代表性的研究机构，例如发文量排在前三位的是北京师范大学远程教育研究中心（19 篇）、江南大学教育信息化研究中心（12 篇）、南方医科大学外国语学院（4 篇）、华中师范大学教育信息技术学院（4 篇），随后是西北师范大学、华南师范大学和陕西师范大学，发文量在3 篇左右。综合来看，师范类院校在教学交互的研究中产出较多

表1 发文量前五的研究机构

从机构研究时序图谱（见图2）来看各研究机构间的合作关系，其中较为突出的核心节点是北京师范大学和江南大学教育信息化研究中心，北京师范大学从2004 年起率先展开了教学交互研究，进行了一系列的基础研究，研究主题包括：教学交互的定义、理论基础和交互类型的分类等，截止到2004 年逐步成为机构时序的核心节点，并在近年来得到其他机构的创新发展；江南大学教育信息化研究中心在2015 年成为机构时序列表中的另一个核心节点，该机构在延续了北京师范大学远程学习中的教学交互研究成果的基础上，在远程学习和联通主义学习背景下进行了一系列的教学交互相关研究，逐渐形成了代表性观点。另外，华中师范大学、华南师范大学和西北师范大学等机构自2010 年开始关注教学交互的研究，从发文机构看，师范院校是开展教学交互研究的主要研究机构。值得注意的是，在一类师范类院校中，南方医科大学外国语学院崭露头角，该机构自2013 年开始进行英语阅读教学中的交互研究，相关研究主题包括可视化交互在英语阅读教学中的应用和可视化学习平台设计与实践，并在2016 年形成了英语阅读教学相关的代表性观点。综合来看，许多机构的教育信息技术学院在2015 年前后都陆续开始进行了教学交互的相关研究，除核心研究机构外，其他各研究机构间的合作较少。

图2 教学交互研究结构的时序图谱

图3 教学交互作者合作网络

为进一步了解各机构作者间的合作关系，调整参数值绘制作者合作网络。自1995年来共有287位，其中发文量在2 篇及以上的有25 位。最早开始关注到美国交互技术运用在交互领域的是项国雄，最早将交互网络运用于教学看作教育技术研究新课题的是西北师范大学的赵国栋，而影响力较大的是北京师范大学的陈丽、江南大学的王志军和华中师范大学的张屹等。图谱中形成了两大合作关系较为紧密的研究团体，分别是以陈丽和王志军等为代表的北京师范大学和以张屹为代表的华中师范大学，其合作关系以师生和同门关系为主，与其他机构作者合作较少。总体来说，作者以机构形成主要合作关系，各机构间作者较为独立，核心作者的研究主题较为相似，不利于创新研究的发展。

4 教学交互研究内容知识图谱及分析

4.1 关键词分析

关键词是作者对其研究内容、研究视角和研究方法等的高度凝练，整理关键词可以对相关文献进行整体分析。关键词共现分析主要包括频次信息和中心性信息。

使用CiteSpace 软件对有效样本中的关键词进行共现图谱绘制，得到关键词共现图谱（见图4），其中包含445 个节点，866 条连线。首先将高频关键词（频次≥4 次）进行单独整理（见表2），反映教学交互研究的各个视角，有“教学交互”“交互”“教学模式”“交互性”“在线学习”“教学交互层次塔”“网络教学”“交互设计”“远程教育”等。其次分析关键词中心性，中心性较高的词汇有“教学交互”“教学模式”“建构主义”“交互性”“交互”“网络教学”“交互设计”，说明这几个方面比较重要。

表2 关键词共现频次、中心性和年代（部分）（跨年度：1 年）

图4 关键共现图谱

在了解频次信息基础上，进行关键词聚类分析（见图5），共获得17 个聚类，聚类号越小，说明该研究主题下的研究成果最多。将相似的聚类合并得到排名前5 的类别分别是“#0 教学交互”、“#1信息技术”、“#2 远程学习”、“#3 教学模式”、“#4 交互”、“#5 深度学习”。

图5 关键聚类图谱

通过对关键词的词频和中心性分析可知， “教学交互”“交互”频次和中心性最高，处于基础且重要的地位。教育领域中的交互现象和交互规律，是一种具有教育意义的交互现象，是一类特殊的交互规律[5]。因此，在教育领域，可以用“教学交互”来描述教育领域中相互作用的事件。同时，从“教学交互”和“交互”中心性的差别上可以看出：大多数学者用“教学交互”来描述教育领域的交互现象。另外，教学模式、教学设计、交互设计的词频及中心性较高，说明教学交互研究重视如何在教学中进行交互进行研究设计。在线学习、网络教学、远程教育、远程学习、异步交互等说明当前更加重视网络环境下的教学交互研究。

4.2 教学交互的时序趋势与阶段

年度突现词可以反映不同时间节点上的主要研究内容。在citeSpace 软件中，调整参数值，甄别出12 个突现词，按照时间顺序排列（见图6）。同时，绘制关键词时区图谱，将同一聚类词的相关研究按照时间线排列。综合分析，得出近20 年教学交互研究领域内年度新的研究热点和新的研究方向。

图6 关键聚突现

将教学交互研究的发展过程分为两个阶段。第一个阶段是萌芽阶段，这一阶段主要探讨在教学中应用信息技术的交互活动（2004 年以前），开始关注学习者在交互活动中的主体地位和交互活动中的交互行为，进而进行一些交互设计和策略研究；第二个阶段是发展阶段（2004 年至今），2004 年作为教学交互领域的关键节点，主要原因在于北京师范大学陈丽教授进行了大量的远程教育教学交互相关的理论研究，在2004 年发表了大量的理论研究成果，包括教学交互模型、教学交互层次塔理论、远程教学中的教学规律等，形成了代表性观点，对之后的研究产生了深远影响。

4.3 教学交互的主要研究领域

许多学者采用了不同的研究方法对教学交互领域的研究成果进行文献综述，研究的侧重点各有不同，但可以看出，现阶段教学交互领域涵盖了多种维度的研究方向。本研究主要根据citeSpace 软件的关键词分析进行内容研究，结合其他学者对教学交互领域研究成果不同研究方向的维度划分，将教学交互研究内容划分为以下五个维度：教学交互环境、教学交互模式、教学交互类型、教学交互设计与策略研究和教学交互行为分析方法。

4.3.1 教学交互环境研究

信息技术为教学交互环境的大规模发展提供了可能，直观来看，教育媒介从文字、音频到视频，把教学活动从课堂内带到课堂外。MOOC 等大规模在线课堂的出现带来了在线教学方式的兴起[6]，之后基于远程教育实践过程中不断产生的新问题，诸多学者开始思考混合环境下的交互方式，例如，黄志芳等[7]分析混合学习环境下的教学交互研究的主要内容，基于智慧教育等相关理论，开展交互式课堂生态系统设计的实证研究，构建交互式课堂生态系统。新的信息技术不断引入课堂教学，将改变传统课堂教师为主的教学结构，创设一个全新的以学生为主导的、更加平等的、及时反应的、互动协作的交互网络教学环境[8]。总体来看，教学交互环境从以媒体技术为代表的传统课堂环境向以通信技术为代表的智慧课堂环境转变。

4.3.2 教学交互模式研究

教学交互模式可以理解为教学主体和学习资源之间的稳定的交互结构形式。目前，教学交互模式包括几个基本要素：指导层（学习理论指导、教学法改革等），教学活动层（资源应用、交互设计、教学评价等），基础层（技术支撑、平台和资源环境等）。基于此，许多学者从各个层面进行了相关的模式研究。例如：概念图支持下的交互式英语主题阅读教学模式、人本主义理论指导下的交互性教学模式、基于机器人联机交互系统的趣味交互型教学模式、混合式教学模式，这些模式从不同层次、不同角度丰富了教学交互模式的研究。

4.3.3 教学交互类型研究

我国教学交互类型的研究起点是“教学交互层次塔模型”。早期国外学者穆尔（Moore）1989年提出了三种核心交互类型，远程教育研究者开始意识到其问题，有研究者提出交互类型是否可以互相替代或存在层级关系[9]。陈丽[10]剖析了Laurillard 的学习过程会话模型，认为学习过程的会话模型本质上就是学习的教学交互模型。通过对学习会话模型的补充和发展，进一步形成了远程学习中的教学交互层次塔模型。将教学交互层次分为操作交互、信息交互和概念交互。此后，很多研究者基于该教学交互层次塔模型进行了深入研究，包括“情感交互层次塔”“基于心理意义的远程学习交互层次塔”等。

4.3.4 教学交互设计与策略研究

教学交互设计与策略的相关研究旨在讨论如何有效地组织和实施教学活动。交互设计与策略的研究经过了教学交互存在的问题和交互效果影响因素的探讨，形成了不同交互环境和交互工具支持下的设计与策略，例如李新宇的交互式白板应用策略研究，曹良亮的以交互结构为核心的在线交互设计方法四阶段模型，陈蓓蕾的高校课堂技术支持的教学交互策略等。综合不同学者的相关研究发现，目前，教学交互设计和策略既有理论层面也有具体的课程、课堂案例研究，基本策略包括：以学生学习过程为中心；与教学内容相联系；合理利用交互工具等。

4.3.5 教学交互行为分析方法

在传统的课堂形式下，课堂交互行为主要聚焦于师生互动行为的研究。随着信息技术课堂的出现，课堂交互行为研究还加入了媒体的要素。传统的师生互动研究中较为典型的行为分析方法是美国学者弗兰德斯在20 世纪60 年代提出的弗兰德斯互动分析编码系统（Flanders Interaction Analysis System, FIAS）。我国学者对其展开的研究开始于2003 年，综合来看，国内学者均考虑到了随着时代的发展，信息技术课堂下弗兰德斯分析系统缺乏对信息技术相关行为的分析，提出了不同的针对性改进意见。较为典型的研究成果包括基于信息技术的互动编码分析系统（ITIAS）、改进型弗兰德斯互动分析系统(iFIAS)、技术哲学视野下的基于信息技术的课堂互动分析模型（ARSIAS）。随着学习分析技术的发展，将教师、学生、媒体直接的交互进行分析成为新的方向，孙洪涛[11]在学习分析视角下，选取学生与资源和学生与学生的交互数据进行分析。马婧等[12]针对高校网络教学环境中积累的数据进行学习分析，探讨学校层面师生群体教学行为关系，为高校教师制订信息化教学的策略提供实证基础。

5 结论与展望

综上所述可以看出，教学交互研究呈现出如下三个发展特征。

5.1 研究合作情况

本研究通过合作网络图谱分析，作者合作关系以机构内部合作为主，机构间合作较少，形成了两大合作关系较为紧密的研究团体，分别是北京师范大学和华中师范大学，与机构图谱信息相同。核心作者的研究主题较为相似，不利于创新研究的发展。

5.2 研究热点及发展趋势

本研究基于时空图谱分析，将教学交互研究的发展分为两个阶段，各自呈现出不同的研究特点。综合来看，发展趋势呈现出以下特点。

1）研究逐年升温，教学交互研究在2010—2021年间文献数量总体呈上升趋势。教学交互的研究将越来越多，并逐步扩大到各个学科领域应用，越来越多的教师、学者参与实践和研究。

2）研究范式由理论思辨开始转向设计与应用，教学交互的研究从概念、理念等理论层面的基础研究，扩展到教学交互设计、教学模式以及远程教育应用等应用层面。随着教学交互的实证研究的发展，开始探究师生行为、交互层次等微观层面，探求教学交互如何实现深度学习，同时使用数据挖掘技术深入分析教学交互过程中产生的行为数据。

3）在线学习环境下的教学交互始终是学者关注的领域，新冠疫情的影响更是将远程学习方式推到了基础教育领域，在实践的基础上，更多学者开始关注教学交互的有效性，对实践产生的交互行为数据进行模型分析，以期设计出有效的教学交互模式，促进学习者进行深度学习。

5.3 未来展望

从目前的发展来看，我国教学交互的探索还处于建设和实验阶段，将随着信息技术与教育深度融合的不断推进。在设计和开发方面，课程设计应该以教学交互为前提，注重对数据价值的挖掘，以促进深度学习和智慧生成为目标。

从教学交互模式上看，智能技术的引入必将引导教育模式从大规模、工业化的标准式教学走向多样化、以学生为中心的个性化教学。

从教学交互分析方法上看，在线教育领域的交互数据几乎会被零成本地记录下来，学习分析技术将成为其深度挖掘的技术支持。

整体来说，教学交互研究从传统的面授课堂起步，到在线教育方式的发展，目前的教学交互研究将面授课堂下传统的交互形式和技术支持下的交互行为割裂开来，在智慧教育、智慧课堂等理念与实践的支撑下，混合环境下的教学交互研究或将成为热门话题，教学交互的研究将在理论和实践等各方面取得深化和拓展。