国内智慧教育领域研究热点与趋势

吴军其,张 逵

(华中师范大学 人工智能教育学部,湖北 武汉 430079)

近年来,“互联网+”、云计算及5G技术的蓬勃发展导致教育领域的急剧变革,智慧教育是教育信息化发展的必然阶段。目前,学者主要从智慧教育的概念内涵、技术支撑、教育环境和实践途径等多个方面展开研究。在智慧教育的概念内涵方面,有学者认为智慧教育的实质是通过技术融合的生态化学习环境、人机协同的智慧培养创造型人才[1];在技术支撑方面,有学者侧重研究智慧教育体系架构与关键支撑技术[2]、创新实践的价值[3]与智慧教育的实践途径[4];在教育环境方面,有学者侧重研究智慧教育环境如高校智慧校园技术参考模型设计[5]、智慧校园总体架构模型[6]及智慧教室的现状及发展[7]、中小学智慧教育平台省域推进[8]、智慧教育生态体系框架构建[9];在实践途径方面,有学者侧重研究智慧教学如智慧学习内涵及其智慧学习方式[10]、智慧课堂构建方法案例[11]及微课设计[12]、面向智慧教育的学习环境计算逻辑框架[13]。国外学者从国际标准化组织ISO角度,依据对智能教育相关因素的分析,Hoel[14]提出认知智能学习和智能水平模型;Jo[15]针对“智慧教育”,开发了一种结构化、嵌入式的教学与学习辅助系统(ITLA),建构智慧课堂和教学提高教育效果;Ur Rahman[16]从信息通信技术和“互联网+”的角度,探讨智慧学习提高教育质量、实现“数化字印度”的必要性。

综上所述,有关智慧教育的理论和实践研究取得了一定的成果,但由于研究范式、技术等方面存在差异,学者对智慧教育的主题发展、研究热点及趋势等有不同的见解。因此,有必要对我国智慧教育的研究现状和研究方向进行全面分析、展望。本文通过收集与梳理2013年至2022年与智慧教育研究有关的CSSCI期刊文献,借助Bibexcel、Ucinet和SPSS软件,对我国关于智慧教育的研究成果进行文献计量分析,以期全面厘清我国智慧教育的研究现状,揭示智慧教育的研究领域热点及趋势,为后续智慧教育研究提供参考。

一、研究设计

(一)研究方法

本研究主要采用共词分析、社会网络分析、聚类分析与多维尺度分析的文献计量方法。共词分析主要是通过统计某一领域中主题词的共同出现情况,分析该领域内各研究主题之间的关系,进而揭示这一领域的研究热点和分析方法。聚类分析是按照指标的属性,将相似度较高的指标合为一类,其基本要求是使同类指标内部差异最小,使类与类之间的差异最大化[17]。聚类分析可以使数量众多的繁杂数据变成若干类,进而直接展示复杂数据的分类特征。

(二)数据来源

笔者借助中国知网(CNKI)数据库,以“智慧教育”为主题关键词,将检索时间设定为2013—2022年,将来源类别定为CSSCI,共得到572篇文章。将文献题名、作者、关键词、摘要、机构等文献题录信息导出,以Excel格式保存文本信息。本研究重点对论文的作者、单位、关键词、研究领域进行统计,以反映近十年智慧教育的研究热点和趋势等。

二、研究过程与分析

(一)智慧教育研究主体分析

1.作者分布

利用Bicomb共词分析系统的共现分析功能,对2013—2022年关于智慧教育研究的572篇文献作者(均为第一作者)进行数据提取。其中,祝智庭和陈琳的著述最多,分别为35篇和30篇,其他依次为杨现民(18篇)、彭红超(11篇)、钟绍春(10篇)、陈耀华(10篇)、黄荣怀(9篇)。以上作者对我国智慧教育进行了充分的研究并取得了一定的成果,对我国智慧教育的研究做出了一定的贡献。有关智慧教育研究的高频作者情况见表1。

表1 智慧教育研究(2013—2022年)高频作者

2.研究单位分布

使用Bicomb共词分析系统,对关于智慧教育研究的572篇文献作者单位进行数据提取,排在前三名的依次是江苏师范大学、华东师范大学和北京师范大学。另外,在出现频次前十位的单位中有9所是师范院校,由此可见,师范院校为我国智慧教育研究的主要阵地。有关智慧教育的相关研究单位情况见表2。

表2 智慧教育研究(2013—2022年)研究单位情况(前十位)

(二)关键词提取与共词、相异矩阵建构

1.筛选高频关键词

为了获取研究所需要的关键词,在提取高频关键词前作如下处理:首先,合并近义词;然后,去掉没有关联的词汇,确定文献题录中的关键词及其出现的频次。通过Bicomb共词分析系统,对文献中的关键词进行排序。排在前十的关键词主要是智慧教育(173)、教育信息化(40)、人工智能(18)、智慧校园(16)、大数据(14)、互联网+(12)、智慧型课程(11)、教育课堂(11)、智能教育(10)和教育现代化(10)。由此可见,目前关于智慧教育的研究主要集中在教育信息化、人工智能、智能技术应用、智慧校园建设及管理等方面。智慧教育研究高频关键词相关情况见表3。

表3 智慧教育研究高频关键词

2.建立共词矩阵及相异矩阵

共词矩阵属于无向对称关系矩阵,其特点是行与列分别可以代表46个关键词。如果两个关键词同时出现在同一篇文献中,就表明这两个关键词之间存在关系。该关键词的词频就是共词矩阵中对角线上的数值。因此将已经提取的关于智慧教育的高频关键词按照46×46组成一个共词矩阵,然后对关于智慧教育的相关文献关键词进行共词矩阵分析,组成的共词矩阵(局部)见表4。

表4 高频关键词共词矩阵(局部)

在完成“智慧教育”高频关键词共词矩阵之后,进行相异系数矩阵构建。可以通过相异系数矩阵中的数字体现数据间的相异性。笔者对已经构建的相异矩阵进行多维尺度分析,同时利用定量与定性相结合的方法对量化结果进行分析,得出研究所需要的关键词相异矩阵。有关智慧教育研究高频关键词相异矩阵见表5。

表5 智慧教育研究高频关键词相异矩阵

(三)智慧教育高频关键词的共词网络分析

笔者利用社会网络分析软件Ucinet6.0,将智慧教育高频关键词共线矩阵导入其中;再利用其内部集成工具Netdraw,画出智慧教育研究高频关键词的共词网络图。智慧教育研究涉及的热点现状及未来趋势如下:

其一,“智慧教育”是整个共词网络图的核心主题检索词,大数据、“互联网+”、教育信息化、智慧校园、人工智能等关键词也是研究的热点主题。这些关键主题词的分布符合词频的分析结果,能直观地反馈智慧教育研究的核心。

其二,智慧学习、云计算、大数据、智慧校园、“互联网+”、教育信息化等距离共词网络图中心“智慧教育”最近,体现出这些领域的研究与智慧教育研究的关系最为密切。智慧教育的研究离不开智能技术如云计算、大数据、“互联网+”的支撑。智慧教育研究是深入贯彻实施国家教育数字化战略的具体行动,彰显了教育系统在构建人类命运共同体中的责任与担当。

其三,处于较边缘的位置的关键词主要有大学英语、核心素养、智慧时代、思维方式、区域教育信息化、人机协同、基础教育、网络学习空间、教师专业发展等,与其他网络图中的关键词共线较少。这些领域属于智慧教育研究的较薄弱环节,有可能代表未来研究的趋势及方向。

(四)高频关键词的聚类分析

通过筛选有关“智慧教育”的高频关键词、建立共词及相异矩阵、分析共词网络图,可以分析出近年来有关“智慧教育”研究的核心主题,但很难得到这些主题之间存在什么关系。因此,笔者以词篇矩阵为基础,使用Ochiai法,对这些主题进行聚类分析,梳理出有关智慧教育研究的四个主题:

其一,智慧教育研究的主要方向为教育现代化、智慧时代、智慧型课程、赛课、教育信息化及智慧学习。智慧教育是智慧时代教育现代化、信息化的必然产物,智慧型课程及智慧学习是智慧教育的特征之一。

其二,智慧教育的研究离不开智慧校园、“互联网+”、大数据、云计算、教师专业发展、创客、微课、翻转课堂、教育变革、基础教育等领域的研究。“互联网+”、大数据、云计算等发展促使教育变革,智慧校园中不同的智慧教学模式对教师专业发展提出更高要求。智慧校园以“智能+互联+协同”为理念,推动基础教育的变革。

其三,有关“智慧教育”研究的具体领域体现在教育大数据、个性化学习、学习分析、教育创新、智慧教学、网络学习空间、教学设计、新技术、智慧管理、互联网+教育、2017地平线报告、大学英语、信息化、智慧课堂、教学模式、体系架构、智慧技术、区域教育信息化、信息技术、教育技术、智慧学习环境、智慧教室、智慧、思维方式、创新、核心素养等方面。“互联网+教育”的创新模式改变了传统的以教师为主的教学模式。智慧教室、智慧课堂等是智慧学习的典型生态模式,也为智慧教学开展提供物理学习环境,同时智慧技术、信息技术、教育技术与学科融合的交叉研究极大地重构了智慧教育中的新型教学范式、体系架构。

其四,智能教育、教育信息化2.0、人工智能、人机协同、智能技术、发展途径、实施途径等主题体现了智慧教育研究的核心技术所在。人工智能、人机协同及智能技术的发展体现了智慧教育中的“人”与“技”的交互。

(五)高频关键词的多维尺度分析及热点研究

笔者将高频关键词相异矩阵导入SPSS 19.0中,采用多维尺度分析法,对聚类分析结果进行校正,得到智慧教育领域的研究热点知识图谱。智慧教育领域研究热点主要体现在以下四个方面:

其一,教育信息化、教育现代化及数字化等政策、战略方面的研究是目前智慧教育研究的核心因素。《国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010—2020年)》《国家教育事业发展第十二个五年规划》《教育信息化十年发展规划(2011—2020)》《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》《教育信息化“十三五”规划》《教育信息化2.0行动计划》《中国教育信息化2035》等一系列国家出台的相关政策直接体现了国家发展教育信息技术的意志和决心。智慧教育2.0就是教育信息化2.0阶段发展的教育新生态,而智慧校园建设要以教育信息化2.0为导向,强调融合创新,重视机制保障,突出区域特色[18]。国家教育智慧平台等基础实施的发展是教育信息化、数字化转型的基础。数字化的教育平台可以实现政策监管、数字化校园教学、教育赋能及改革发展的融合。

其二,智慧教育的内涵、特征、功能等研究是智慧教育发展的主要理论基础。随着移动传输技术、物联网等信息技术与教育的深度融合,智慧教育成为研究领域的热点。智慧教育是基于物联网、云计算及大数据等先进技术的新教育生态,是一个联通的、融合的、开放的信息深度交互系统。何克抗[19]从理论上探讨了以智慧教室和智慧校园建设为标志的智慧教育。李文昊等[20]提出了智慧教育“金字塔模型”。赵兴龙[21]讨论了智慧教育的内核体系、支撑体系、云计算与非云计算相结合的体系。随着智能技术的不断发展、理论研究的不断完善,智慧教育的定义也在不断被重构。

其三,智慧教育的体系架构及智慧环境(示范区、校园等)建设研究是智慧教育生态环境研究的热点。智慧学习环境是智慧教育的基础,而智慧学习环境主要与智慧教育的信息化基础设施密切相关。王运武等[22]分析了智慧教育示范区建设的现状,剖析了智慧教育示范区的内涵与特征、实现路径、建设框架,建议智慧教育示范区的建设应以智慧校园为抓手。李有增等[23]分析S大学“6A6C”智慧校园建设和技术体系架构,提出高校应以智慧校园建设为契机,加快推进“双一流”高校建设。赵秋锦等[24]结合智慧教育环境的核心理念、基本特征和内涵, 构建了智慧教育环境系统模型。刘俊[25]建构了智慧教育环境功能模式,并从底层数据库、弹性分析云和用户使用终端角度探讨了其实现方式。由此可见,智慧体系架构和环境研究主要集中在高校智慧教育示范区的理论、模型研究,基础教育方面的研究很少。

其四,智慧教育的技术支撑及实践研究是未来智慧教育研究的重点。智慧教育的智能程度与相关技术的发展密切相关。技术赋能的智慧教育需要从教师教学、智慧课堂、教学管理及评价等维度进行技术与教育的融合,同时也需要考虑技术文化及技术伦理的理论指引,形成完整的智慧技术支撑体系。支持智慧教育的关键技术包括物联网、大数据、云计算和情境感知技术等。余明华等[26]研究了机器学习作为人工智能的核心技术来支持智慧教育与机器学习的融合创新。殷宝媛等[27]构建了智慧教育云平台标准的“三环”模型构建及课堂活动序列。在中小学智慧课堂方面,庞敬文等[28]对初中数学智慧课堂进行构建及案例分析,唐烨伟等[29]提出基于网络学习空间的小学数学智慧课堂教学策略。智慧教育示范区为智慧教育发展提供了具体的参考路径。

三、研究展望

基于智慧教育的研究现状,本文提出智慧教育研究需要关注以下四个方面的内容:

其一,信息化技术是推动教育教学变革,提升复合型、创新性人才培养的关键途径。《中国教育信息化2035》《教育信息化2.0行动计划》等文件确定了教育信息化在教育现代化进程中的战略地位。教育部发布的“十四五”教育信息化战略计划,指明了教育信息化的战略规划方向和未来的挑战及机遇。智慧教育的发展带来基础教育、教师专业发展、教学设计、教学模式等的变革,建构智慧型课程、智慧课堂及个性化学习空间是未来智慧教育的本质。教育主管部门要围绕“立德树人”根本任务,以信息化为动能,利用大数据等智能技术,做好顶层设计与规划,全面改造智慧教育“新基建”。“十四五”时期,教育信息化战略规划应该着重于利用技术支撑创新人才培养。在日趋激烈的国际人才竞争中,智慧教育理论与实践将进一步得到完善,未来会更加重视复合型、创新性人才的培养。

其二, “互联网+教育”到“智能+教育”应用需要得到重视。随着教育信息化1.0到2.0升级,以VR、AR、AI、5G、区块链为代表的新一代信息技术及其教育应用将引发更多思考,人工智能、大数据等技术支持在精准智能理论、研制、管理决策等方面将发挥更重要的作用,智能教育、智能技术、人机协同等将进一步发展。智慧教育发展提供技术支撑,云计算、教育大数据等信息技术将为区域化教育信息发展提供依据。5G超高速网络、“双千兆”网络、物联网、教育专网的建设是大中小学学校教育信息化的必然需求。人工智能及大数据精准教学为双师课堂教学提供了技术支撑。如何将技术融合到智慧教育系统的构建以实现突破及创新是智慧教育未来关键技术研究的重点。

其三,智慧时代的智慧管理模式、智慧校园模式、思维方式将发生本质的变化。推进教育数字化、信息化转型的基础是构建以智能技术为支撑的智慧教育环境。新一代信息技术如5G、大数据、人工智能等,推动了教育的信息化发展。智慧校园、智慧教室、智慧学习环境都是智慧教育生态环境范畴。智慧教育要充分利用先进技术如物联网、大数据、学习分析、智能技术等,优化教育环境,实现资源共享,避免资源重建与浪费。教育信息化的发展离不开教育服务体系,智能化、精准化的服务体系可以推动智慧教育更好发展。智慧教育示范区的创建,将助推中国智慧教育事业进入新的发展阶段[30]。由此可见,未来智慧教育环境建设、智慧管理平台兼容性、智慧教育协同信息化治理、智慧教育评价标准及创新智慧教育示范区建设都是未来研究的方向。

其四,智慧教育生态有助于推进教育信息化发展是未来教育研究的趋势。微课、创客、翻转课堂等教育生态的变革导致教育服务理念进一步深化。在智慧教育教学环境中,场景式、体验式、具身式的教学情境为传统课堂教学注入新的内容,极大地激发了学生的学习积极性及内驱力。教师在课堂教学中利用大数据、人工智能等技术,对课堂中实时的数据进行采集、挖掘及分析,极大地丰富教学手段、教学内容及评价方式,提高教学的实效。智慧教育生态的发展关键在于建设智慧教育服务平台,完善教育资源推送机制,加强绿色网络监管服务机制以及完善教育服务评估管理机制。

总之,要深入实施国家教育数字化战略行动,推进教育数字化转型,构建智慧教育新生态[31]。智慧教育的发展需要融合传统教育的优势与智能时代教育发展的需求,探索信息技术与教育深度融合,推进教育的数字化和智能化转型。智慧教育的发展需要多个部门多层次路径协同配合,从教育理念、学习环境、教育方式、评价体系、管理模式等方面进行革新。智慧教育转型与变革的关键在于建立数据无缝流转的生态体系、教育公共服务模式创新以及专业性教育服务[32]。目前,我国有关智慧教育的研究主要集中在高等师范院校,在基础教育及特殊教育领域中还需加强。本研究的样本数据具有一定的主观性和局限性,可能导致数据分析不够深入、全面。期待更多的智慧教育研究者进一步扩展数据并运用多元的研究方法,促进我国智慧教育的可持续发展。