知识图谱探析网络课程实验教学发展

2024-11-29 00:00:00陈杨杨赵慧李翠丹
电脑知识与技术 2024年27期

摘要:网络课程是计算机专业中的重要课程之一,其教学内容涉及网络拓扑结构、网络协议、网络安全等多个方面。为提高课程教学质量,文章以中国知网CNKI数据库中1994年至2023年间关于我国网络课程实验的400余篇文献为研究对象,基于CiteSpace科学计量平台分析网络课程实验的发展现状和趋势,分析课程知识结构,为课程的建设提供新的研究思路。

关键词:网络课程;CiteSpace;知识结构

中图分类号:G642 文献标识码:A

文章编号:1009-3044(2024)27-0121-03

0 引言

网络规划课程是计算机科学与网络技术领域中的一门重要课程,它涉及设计、建立和管理计算机网络的过程。在当今数字化时代,计算机网络已成为人们日常生活、商业活动和社会运行的关键基础设施。因此,学习和掌握网络规划的知识和技能对于处于现代社会和信息化时代的学生至关重要。

知识图谱是一种语义网络,是显示科学知识的发展进程与结构关系的一种结构化图形,利用自然语言处理和知识融合方法,将特定的知识信息转化为可推理的形式,通常由三个主要组成部分构成:实体、属性和关系。实体代表现实世界中的具体或抽象事物,属性描述实体的特征或性质,关系表示实体之间的连接或关联[1]。

本文通过运用知识图谱科学计量的分析方法,研究网络规划课程实验教学的现状和未来发展趋势,对发展趋势和热点进行梳理,探索网络规划课程实验教学的不同方法,为课程建设提供参考和启示[2-3]。研究课程教学能够优化教师的教学方法,推动创新和研究,促进课程的建设和发展,以更好地培养专业人才,满足行业对高水平网络专业人才的需求,有助于学生能够适应快速变化的技术环境、技术需求和应用场景,提高学生的竞争力,提升教学质量和水平。

1 研究工具

本文的主要研究工具为由美国德雷塞尔大学陈超美教授于2003年开发的CiteSpace软件。CiteSpace 是一款基于Java语言开发的信息可视化软件,对特定领域的文献集合进行计量,帮助用户快速掌握一个领域的研究现状和前沿动态,揭示一个学科或知识领域的发展趋势、研究热点、知识结构和学术影响力等信息,加快研究进展[4]。

2 数据来源

鉴于网络规划课程在CNKI数据库中的文献数量相对较少,本文的研究范围扩大至网络课程领域。通过在CNKI中以“主题名=‘网络课程实验’”为检索条件进行搜索,并筛选出学术期刊类文献,最终获得498 篇期刊文献作为本研究的样本数据。随后,将收集到的数据以txt文件格式导出,并按照CiteSpace软件的要求进行命名与处理。本文的研究时间跨度设定为1994年至2023年。

3 数据分析

3.1 发文量分析

年度发文量是指一个期刊或者一个领域在一年内发表的论文数量,可以在一定程度反映出一个期刊或者一个领域的研究强度、频率和发展趋势[5]。图1 展示了国内网络课程领域的年度发文量情况,自1994 年起即有论文发表,而自2003年起发文量增速显著提升。特别是随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020) 》中卓越工程师教育培养计划的提出,该领域吸引了大量学者的关注, 2016年的年度发文量达到历史峰值。

3.2 合作机构分析

机构合作网络图谱,显示不同机构之间的合作关系,反映该机构的合作强度、合作频率或合作质量等指标,发现合作网络中的关键机构和合作群体,推动合作网络的发展和优化。在机构合作网络图谱中,节点的大小通常表示机构的重要性或贡献度,较大的节点可能代表在合作网络中具有更大的影响力或更广泛合作的机构。每条线连接两个节点,表示这两个机构之间存在合作关系。线的数量可以表示机构之间的合作频率,线的粗细或颜色深浅可以反映机构之间的合作强度。如果两个机构之间存在多条线连接,表示它们之间的合作非常频繁。从图2的机构合作网络图谱可以看出,只有2个单位的节点存在连接,显示出相对较弱的合作关系。

3.3 研究热点和知识结构

文献的关键词共现分析可以帮助研究人员更好地理解文献的内容和主题,发现研究的热点领域,辅助文献检索和阅读,并促进学科交叉和跨领域研究的发展。将CiteSpace的操作界面的节点类型选择为关键词,并将联系较为紧密的关键词进行聚类,得到如图3所示的关键词聚类图谱。节点数348个,连线641 条,中心度0.0106。并提供了模块值(Q值,即Modular⁃ity) 和平均轮廓值(S值,即Mean Silhouette) 两个指标,当Q值>0.3时,聚类结构显著;当S值达到0.7,可认为聚类令人信服。中心度表示一个节点在多大程度上是网络中其他节点的“中介”,中心度高的节点通常是连接两个不同领域的关键枢纽(Turning Point,转折点),紫色圈节点中心性不小于0.1[6]。通过图3,我们看到文献最大的8个聚类,分布为“实验教学”“网络课程”“教学改革”“教学模式”“实验”“实践教学”“网络实验”“虚拟实验”。不同的聚类形成自己的关键词网络,如在“实验教学”里更多地关注仿真软件、自主学习等,在“网络课程”里更多地关注应用、多媒体等研究方向。

中心度是一个衡量关键词在网络图中的重要性和影响力的指标,它反映了关键词在连接不同研究主题或领域的过程中所起的作用。具有高中心度的关键词通常位于网络图的核心位置,表示它们是跨学科或跨领域的桥梁,可以促进知识的创新和转化,它测量了一个关键词在连接其他关键词的过程中的中介作用。中介中心性越高,说明一个关键词越能够连接不同的研究主题或领域,越具有创新潜力和影响力。通过并对关键词进行中心度计算,得到如表1关键词词频、中心度统计表的数据,观察到关键词中心度较高的基本集中在“实验教学”“网络课程”“教学改革”“教学模式”“实验”这5个节点。关于“实验教学”的文献自2001年提起后,频次达到149次。

3.4 研究前沿发展

通过从大量主题词中筛选出频次增长率较高的关键词,我们能够揭示特定研究领域的前沿动态。图4中的突变词统计图显示,突变词跨度不一,最长12 年,最短1年。出现1年后消失的突变词3个,多数突变词持续2~3年,持续时间不长。“翻转课堂”“课程实验”持续到2023年,是当前研究的前沿方向。

4 课程分析

4.1 存在的问题

传统网络规划教学主要依赖于讲授理论知识和演示实验的方式,导致教学内容过于抽象和理论化,与实际应用存在明显脱节;同时,缺乏与工业界和社会实践紧密结合的实际案例;在学习和实践过程中,也缺少有效的互动与反馈机制。这些因素共同导致了学生在网络规划的实际应用和问题解决能力上的不足,难以适应未来职场的需求。

4.2 建议

在网络课程教学方面,我们需要进一步完善课程体系和教学方法,持续推动教育改革,以适应未来的需求。具体建议如下:

1) 推广在线教育。随着网络技术的飞速发展,在线教育正迅速崛起。我们应充分利用在线教育平台,为学生提供更加灵活多样的学习方式,构建丰富的信息化资源,并结合翻转课堂的教学模式,让学生能够自主安排学习时间和地点[7-8]。

2) 引入项目案例。鉴于网络规划课程的综合性特点,要求学生能够综合运用多个知识点解决实际问题。因此,建议引入真实的网络规划项目案例,如校园网规划、企业网络规划等,让学生在实践中运用所学知识,并锻炼其解决实际问题的能力。在此过程中,可邀请行业专家进行指导,以提升学生的实践水平。

3) 加强课程群建设。促进同一课程组教师及同一学科不同单位间的合作与交流,有助于更深入地探索学科的内在规律和逻辑关系,从而系统地建设学科。

4) 推进产学研结合。作为应用性较强的学科,网络规划课程必须与工业界和社会实践紧密结合。建议通过与企业合作开展实践项目、组织学生参加相关比赛、与科研机构建立合作关系等方式,使学生更全面地了解网络规划的应用场景和最新技术动态。

5 结束语

本研究采用科学计算方法,基于CNKI数据库,运用系统的知识图谱方法对网络课程实验教学进行了客观的分析,合理揭示了网络课程实验教学的发展现状与趋势[9]。主要发现如下:1) 从文献的发文量分布特征来看,近年来文献数量呈现递减趋势,表明该领域的研究成果相对较少。2) 机构合作网络图谱显示,跨机构合作交流较少,因此有必要加强校际合作与校企合作,以促进知识的融合与共享。3) 关键词共现与聚类分析表明,网络课程教学主要围绕“校园网”“虚拟教学”“仿真软件”“协议分析”“模拟实验”等教学方法展开,旨在实现“实验教学”的目标。这符合当前实际教学现状,并出现了“翻转课堂”等新型教学手段。

需要注意的是,本研究在数据采集时仅选取了国内文献资料,未涵盖国外网络课程教学的相关文献,因此对该领域的分析可能不够全面。未来研究将考虑扩充国外文献资源,力求更全面、科学地分析学科发展动态。本研究运用知识图谱方法为教学研究提供了新的思路和方法,具有重要的参考价值。

参考文献:

[1] 陈悦,刘则渊. 悄然兴起的科学知识图谱[J]. 科学学研究,2005,23(2):149-154.

[2] 陈悦,陈超美,刘则渊,等.CiteSpace知识图谱的方法论功能[J].科学学研究,2015,33(2):242-253.

[3] 赵蓉英,许丽敏.文献计量学发展演进与研究前沿的知识图谱探析[J].中国图书馆学报,2010,36(5):60-68.

[4] 侯剑华,胡志刚.CiteSpace软件应用研究的回顾与展望[J].现代情报,2013,33(4):99-103.

[5] 刘峤,李杨,段宏,等.知识图谱构建技术综述[J].计算机研究与发展,2016,53(3):582-600.

[6] 郑前进. 国内实验室安全教育研究的特征与热点:基于CiteSpace的可视化分析[J].实验室研究与探索,2023,42(6):303-308,323.

[7] 万莹,刘雅楠.基于翻转课堂教学模式的高校经管类新文科建设探索研究:依据CiteSpace与文献述评的分析[J].天津电大学报,2023,27(3):60-65.

[8] 王晶.我国在线教学研究进展:基于Citespace文献计量分析[J].内江科技,2023,44(10):102-104.

[9] 刘宁.信息技术与课程融合的研究热点与趋势:基于CiteSpace的可视化分析[J].互联网周刊,2023(22):50-52.

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