基于CiteSpace知識圖譜的智慧教育研究可視化分析

鄧文新 劉蕙瀅

摘? 要：為促進我國智慧教育的發展，文章運用CiteSpace軟件對國內外近20年智慧教育領域的研究發展進行可視化研究分析。結果表明：國內外均重視智能技術、智慧教學系統與智慧教學環境的研究。相較之下，國內研究更注重技術、教學模式與教學系統的應用研究，國外研究與計算機科學技術聯系更為緊密。未來我國可從完善理論基礎、強化技術研發、加強技術與教育融合、轉變教學模式、構建可持續的智慧教育生態系統、多元開拓研究方法與方向等方面推進研究發展。

關鍵詞：智慧教育；研究分析；發展啟示

中圖分類號：TP391；G434? 文獻標識碼：A 文章編號：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，作為全球教育信息化先行者的美國在教育領域應用信息技術的舉措引起了世界各國的積極反響。2008年，美國IBM公司發布的“智慧地球”戰略，更是在全球范圍內掀起了智慧教育理論與應用研究的熱潮。如2009年，日本在《i-Japan戰略2015》[1]中指出需要以網絡化為基礎，深化信息技術在教育中的應用；2011年，韓國頒布《智慧教育推進戰略》[2]推進智慧教育變革，并于2014年發布《第五份教育信息化規劃》[3]以促進技術與教育的深度融合，創建新型智慧教育生態系統；2014年，新加坡在完成“iN2015”計劃后又穩進出臺了“iN2025計劃”興建“未來學?！焙汀敖逃龑嶒炇摇盵4]，旨在培養智慧時代的創新性人才，構建智能化的國度。

在全球智慧教育發展浪潮的背景下，我國也對教育信息化的發展給予了高度重視?！秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》[5]中強調“把教育信息化納入國家信息化發展整體戰略，超前部署教育信息網絡”，為智慧教育的發展提供了良好的政策環境。2018年，我國教育部出臺的《教育信息化2.0行動計劃》[6]中提到“以人工智能、大數據、物聯網等新興技術為基礎，依托各類智能設備及網絡，積極開展智慧教育創新研究和示范，推動新技術支持下教育的模式變革和生態重構”。至此，我國踏上了建設智能時代下具有中國特色的教育強國和人力資源強國的新征程。一方面，從全球視角來看，智慧教育的研究有助于推動全球教育的可持續發展，因而有必要厘清中外智慧教育研究的整體框架及演進脈絡，客觀且科學地把握智慧教育領域的研究方向和發展路徑。另一方面，我國的智慧教育研究與國外存在差異，需從國內外比較研究的基礎上進一步探究智慧教育的研究熱點、演化趨勢及未來發展啟示，這將有助于我國學者分析智慧教育的研究現狀，為開拓新的研究方向提供參考和借鑒。

本文運用可視化知識圖譜軟件CiteSpace，對Web of Science與CNKI數據庫中近20年智慧教育的相關核心文獻進行可視化計量分析，研究其熱點、演化趨勢和發展前沿，以期借鑒國外智慧教育研究的發展經驗，結合國內本土化智慧教育發展的現狀，為探索一條具有中國特色的智慧教育發展道路貢獻綿薄之力。

1? 研究設計

1.1? 研究工具與數據來源

本研究采用美國德雷克塞爾（Drexel）大學華裔學者陳超美教授團隊研發的CiteSpace（5.7.R2版本）引文可視化分析軟件來對近20年國內外智慧教育領域相關核心文獻進行處理與分析[7]。選用CNKI和Web of Science核心合集為檢索數據庫，文獻時間跨度為2002—2022年（具體截止日期為2022年8月10日），通過篩選與剔除掉通知、會議、論壇、展覽會、新聞、重復文獻等與主題不相符的文獻后，最終得到有效CNKI文獻896文獻，Web of Science文獻811篇，文獻檢索具體情況如表1所示。

1.2? 研究方法與思路

本研究主要采用詞頻分析法和文獻計量法，借助CiteSpace與Excel軟件將研究數據圖譜可視化并對其從年度發文量、關鍵詞聚類、關鍵詞突現和研究熱點時區分布方面進行定量與定性的整理與分析，對國內外智慧教育相關的研究成果進行評述，以梳理出近20年來國內外智慧教育領域的研究熱點、演化路徑和研究前沿，并在此基礎上獲得更多研究與發展的啟示，以期更好地開展對于具有中國特色的智慧教育的本土化探索。

2? 國內外智慧教育研究進展

2.1? 發文量分析

學術論文的數量是衡量一個領域研究熱度的重要指標，學術論文的時間分布特征可反映出研究領域的發展狀況。因此，本研究統計了近20年國內外智慧教育領域核心論文的年度發文量，并繪制了國內外“智慧教育”核心文獻年代分布圖，如圖1所示。

由圖1可得，2002—2011年屬于國內智慧教育研究的基礎起步階段，此時我國關于智慧教育的研究成果較少，每年的核心文獻發文量都在7篇及以下。2012—2018年間，我國核心文獻發文量呈現出快速爬升增長的趨勢，累計發文量共計433篇，此時是我國智慧教育研究的快速發展階段。雖然受新冠疫情影響，我國智慧教育的核心文獻數量在2019年達到了前所未有的高峰后呈現微弱下降趨勢，但總體來說我國智慧教育領域研究的熱度并未減弱，且至今處于穩健發展狀態。在我國《教育信息化2.0行動計劃》與《中國教育現代化2035》等相關政策的指引下，國內學者對智慧教育領域的關注和重視不斷加強，對于智慧教育的研究更加細化與深化，加快了我國教育現代化、建設教育強國的發展步伐。

從國外文獻發表的情況來看，國外核心文獻數量增長速度呈現先緩后快的態勢。2002—2012年是國外智慧教育研究的奠基起步階段，此時國外核心文獻的年度發文量均在13篇左右，呈現出十分平緩的態勢。國外的智慧教育核心文獻數量在2013—2017年開始增長，2017年后呈現指數式增長的趨勢，并且在2021年達到了172篇，出現了爆發式增長的態勢。

綜上所述，近20年國內外智慧教育領域的文獻數量增長趨勢大體一致，均自2012年前后開始顯著增長，且增長速度均呈現出先緩后快的態勢。結合當前信息化時代發展的整體趨勢來看，技術賦能的教育研究將日益受到重視，智慧教育研究的相關文獻數量也將繼續增長，國內外的研究成果貢獻也將越來越大。

2.2? 關鍵詞聚類分析

關鍵詞是文獻研究主旨高度概括的體現與該研究領域熱點的關鍵標志。為探索國內外智慧教育的研究熱點主題，在CiteSpace的操作界面中，選擇“Keyword”（關鍵詞）節點類型，時間切片選擇1年，不采用任何剪枝運算的可視化方式，分別對國內外智慧教育研究核心文獻的關鍵詞進行聚類可視化分析，如圖2和圖3所示。CNKI核心文獻關鍵詞聚類分析圖譜中Q=0.831 4，S=0.920 4，Web of Science核心文獻關鍵詞聚類分析圖譜中Q=0.892 3，S=0.926 8，其Q值均大于0.3，S值均大于0.7，說明聚類效果顯著且結果是令人信服的。

基于關鍵詞構建的CNKI核心文獻聚類分析圖譜中前10個網絡聚類主題分別為智慧教育、智慧學習、翻轉課堂、教育信息化、教學模式、智慧教學、智慧教室、大數據、智慧學習環境與產教融合。由此可知，國內智慧教育領域的研究主要圍繞智慧教學的支撐技術、教學模式改革與教學環境來開展。

Web of Science核心文獻的關鍵詞聚類分析圖譜中前10個聚類主題分別是Smart Education（智慧教育）、Block Chain（區塊鏈）、Machine Learning（機器學習）、Gamification（游戲化）、Smart Learning Environment（智慧學習環境）、Computational Intelligence（計算智能）、Intelligent Learning Environments（智能學習環境）、Learning Analytics（學習分析）、Bibliometric Analysis（文獻計量分析）與Intelligent Tutoring System（智能輔導系統），體現了國外文獻的關鍵詞集中在智能支持與輔助技術、智能學習環境等方面，研究主題相對信息化且更偏向技術研究的方向。值得注意的是文獻計量分析這一聚類的出現，說明國外對于智慧教育領域的研究方法不僅僅局限于定性的研究，量化研究也是該領域開展研究的一個新方向?？傮w而言，智能支持技術與學習環境的實踐應用均是國內外研究的重點。

2.3? 關鍵詞突現分析

突現詞是指在一定時間內被引頻次突然增長的詞，它在可以在一定程度上體現該領域的研究趨勢。因此，通過CiteSpace對國內外智慧教育領域研究的關鍵詞進行突現分析，本文分別選取國內外排名前10的突現關鍵詞進行分析，如圖4和圖5所示。

CNKI核心文獻關鍵詞突現圖譜顯示，國內的關鍵突現詞出現時間都在2015年及2015年之后。從突現強度來看，關鍵詞整體上的突現強度居中且較為平均化，但有各別關鍵詞差別相對較大，如強度較大的“人工智能”（8.41）與“智慧教學”（6.16）和強度較低的“5G”（3.32）與“智慧學習環境”（2.37）。其中，“人工智能”與“智慧教學”等熱點關鍵詞于2018年首次出現，“5G”于2020年首次出現并延續至今。結合突現詞中出現的“人工智能”“智慧課堂”“5G”等關鍵詞，表明智能支持技術的研發與應用是當前智慧教育研究關注較高的熱門領域。從突現詞的時間跨度來看，時間跨度超過五年的是“智慧課堂”，這說明智慧課堂方向的研究受到國內學術界的持續關注。

由Web of Science核心文獻關鍵詞突現圖譜可得，國外文獻的突現詞首次出現的時間在2002—2020年之間，時間分布較均衡。各關鍵詞的突現強度差別相對較小，整體強度較低且較為平均化。突現強度最大的是“智能學習環境Intelligent Learning Environment）”（5.42），并且其首次突現時間是2002年，持續時間跨度達到了十年。通過對比分析發現，國外突現詞出現的時間大多早于國內的，其受關注的時間跨度也比國內的更長。國外突現時間持續超過5年的關鍵詞還有2002年首次出現的“智能輔導系統（Intelligent Tutoring System）”、2003年首次出現的“架構（Architecture）”以及2014年首次出現的“個性化（Personalization）”，說明國外學界對于智慧學習環境、智慧學習系統與架構投入關注的時間遠遠早于我國，對相關研究的也重視程度遠遠高于我國。除此之外，國外近年突現的關鍵詞共有三個，分別為2019年首次出現的“信息通信技術（Ict）”、2020年首次出現的“物聯網（Internet of Thing）”和“深度學習（Deep Learning）”，這表明智能支持技術尤其是物聯技術是當下國外研究的重點和熱點。

3? 研究熱點的演化趨勢分析

關鍵詞時區圖能夠反映某一研究領域隨時間發展變化的主要研究內容，能夠體現該領域研究演化發展趨勢。從CiteSpace中生成國內外智慧教育領域關鍵詞時區圖，如圖6和圖7所示。

3.1? 國內智慧教育研究熱點的演化趨勢

由圖6可得，2002—2011年國內關于智慧教育的研究以理論研究為主，多數研究集中在對國內智慧教育思想的研究以及對國外智慧課程理論的借鑒上，對我國此后的教育改革具有重要意義。具體表現為：

（1）國內智慧教育思想的研究。通過對錢學森的“大成智慧學”進行研究并將其作為培養通才與創新型人才的主要方法，從而更好地運用智慧教育思想教人學會質疑，教人走向生活。

（2）國外智慧課程理論的借鑒。斯騰伯格的智力理論為我國的教育改革建構了更寬泛的能力觀以及拓展了更高層次的教育觀。美國教育專家格蘭特·威金斯的智慧課程設計理論，為我國的課程改革，特別是研究型課程的改革提供了一個嶄新的視角。

2012—2018年，國內學術界對于智慧教育的理論研究逐漸深入。除此之外，智慧教育領域的研究方向也在國家政策的指引下多元化發展，研究熱點逐漸轉向智能支持技術、智慧教學模式與智慧學習環境，研究成果快速增長。具體表現為：

（1）理論研究。此階段對于智慧教育理論基礎的研究更加豐富，包括概念、特征、原則、模式、模型等方面的研究。尤其是對于智慧教育概念與特征的理解更加側重于現代信息技術在教育領域物聯化、感知化與泛在化方面的應用特點[8–10]。

（2）智能支持技術。這一階段學界開始注重信息技術對教育的支撐作用，將云計算、增強現實、大數據、互聯網+等智能技術與教育進行交互融合，研發助力教與學的智慧教學服務工具[11–13]，促進智慧教育領域的創新發展。

（3）智慧學習環境。在智慧技術與服務的支持下，教育界開展了對于智慧校園、智慧教室、網絡學習空間等學習環境的模型構建研究、調查研究、評價指標體系研究以及多場景協同教育的聯動機制研究[14–17]，多元地探討新一代信息技術與教育的深度融合與應用，為智慧學習環境的建設與智慧教育的未來發展做出了極大的貢獻。

（4）智慧教學模式。在智慧教育理論基礎的指導與智能技術和環境的助力下，通過創設翻轉課堂、精準教學、混合式學習等新型教學模式重構課堂教學組織形式和場景，以實施更加高效且優質的教學，培養具有新時代競爭力的人才。

2019年至今，我國智慧教育研究更加細化與深化，進入了融合創新階段。此時的研究更加強調學生的素養教育，在強化技術研究的基礎上建設智慧教育新生態。具體表現為：

（1）素養教育。通過智能技術與學科教育的深度融合，優化新時代下學生信息素養教育與德育教育的內容供給，暢通學校完成立德樹人根本任務的主渠道[18]。

（2）強化技術研究。這一階段學界強化了技術的研究與應用，在教育教學中運用虛擬現實、深度學習、5G等技術提升智慧教育服務質量。除此之外，在技術、教育與人的深度融合下，跨學科研創出了更為融適的智能教育技術，如卷積神經網絡技術與腦科學相結合，構建“人網融合”的智慧教育新基建[19]。

（3）智慧教育新生態。教育元宇宙的出現，為未來虛實融生的教育新樣態提供了一個新的發展方向。除此之外，在如今跨界探索與技術加持的大環境下，學者們開啟了重構更加互聯互通的教育新生態，促進智慧教育多元深化改革的探索之路。

3.2? 國外智慧教育研究熱點及其演化趨勢

由圖7可得，2002—2012年，此階段國外智慧教育的研究主要圍繞在學習理論、智能算法與技術的加持下智慧教育系統與環境的架構來展開，奠定了往后研究的主基調。具體表現為：

（1）智慧教育系統。在建構主義學習理論、協作學習理論、福布斯定性理論等理論的指導下，運用Web分布式、人工智能、云計算等智能技術，開展架構智能輔導、學習、診斷、評估等教育系統的研究。

（2）智慧學習環境。通過實證研究、實驗研究與案例研究等研究方法，運用眼動追蹤、機器學習、虛擬現實等技術來探索智能學習環境的構建方式。

2013—2017年，國外對于智慧教育系統與環境的研究呈現深化、多元化與擴展化發展的態勢。研究者們通過運用嚴肅游戲、個性化輔導反饋、活動理論視角、提高互操作性等方法，結合轉型、擬合、分層計算處理等模型，研發出更加符合學生個性化學習需求的智能學習系統[20–22]，如：基于zSlices的type-2模糊邏輯系統、基于多代理系統的智能或自適應學習管理系統（LMS）、高性能入侵檢測系統等，從而生成更加自適應、個性化和體驗式的智能學習環境。在此基礎上，學者們還結合魯棒能效路由、動態訪問、4G等智能技術來提升智慧教育系統與環境的服務質量，構建更加智能化的教育生態系統，促進智慧教育領域的發展。

2018年至今，國外智慧教育的研究更為細化與分化，智能支撐技術的發展與智能學習環境中學習者的感知體驗愈加受到學者們的廣泛關注。除此之外，跨界建設具有可持續發展性的智慧學習生態系統并應用于實踐也是這一階段乃至未來的研究。具體表現為：

（1）智能支撐技術。這一階段國外學者注重物聯網、工業互聯網（IIOT）、5G、增強現實等現代智能技術的研究與應用，同時關注這些技術的安全性、隱私性、可擴展性、可靠性和非人性化[23]等特點，為智慧教育的未來發展奠定堅實的基礎。

（2）學習者的感知體驗。感知體驗成為學界重要的研究方向，包括觸覺增強、視覺增強與情感識別，利用觸覺杠桿、增強現實、學習分析等技術構建學習者模型，以架構出更符合學習者感知體驗的智能教學系統[24–26]。

（3）可持續發展的智慧學習生態系統。此生態系統里的學習者不再是傳統意義上的學生，而是全社會的人。學者們在此理念基礎上跨學界、跨地界將動物園、城市、社區、旅游地等潛在學習環境通過學習自動機、移動應用、區塊鏈等技術轉換成具有可持續發展性的智慧學習生態系統，為智慧教育研究的可持續發展開創了一個新的方向[27–29]。

4? 結? 論

本文借助CiteSpace軟件，從宏觀層面對近20年國內外智慧教育的核心文獻進行可視化分析，梳理該領域的研究熱點、發展脈絡以及研究前沿，以得出我國智慧教育領域的研究發展啟示。具體表現為：

（1）從年度發文量來看，2002—2013年國內外智慧教育核心文獻的發文量均較少，2014年開始國內核心文獻呈現爬升式增長的態勢，國外核心文獻則呈現指數型增長的態勢。2014—2020年，國內相關核心文獻數量均多于國外，其增長速度也快于國外。

（2）從關鍵詞聚類分析來看，國內外智慧教育的研究關注點有一定的重合度，國內主要圍繞智慧教學的支撐技術、教學模式改革與環境空間的研究來開展，而國外則長期密切關注智能支持技術、智能學習環境與智能學習系統構建的研究。

（3）從關鍵詞突現分析來看，國內外文獻的突現詞整體突現強度均不大且較為平均化，5G、智慧課堂與人工智能技術是國內當下研究的前沿熱點，而國外當下的先進熱點則是人工智能與物聯網技術。相較之下，國內的研究前沿范圍更大，熱點分布更廣泛。

（4）從國內外研究熱點的演化過程來看，在2011年之前國內研究多滯后于國外，但2012年后國內外研究的同步性較高。國內研究起步較晚但發展迅速，研究熱點從智慧教育的理論基礎研究向智慧教學模式與學習環境構建的多元化與深化研究轉變；國外隨時間發展逐漸深化智能支撐技術的研究，研究熱點向具有感知體驗與可持續發展性的智慧學習生態系統轉變。相較之下國內外均重視智慧支持技術、智慧學習系統與智慧學習環境的研究。但國內研究更注重技術、教學模式與教學系統的應用研究，國外研究與計算機科學與技術聯系更為緊密，對新興科技的研發及自適應、個性化且可持續發展的智慧教育生態系統等話題更為重視。

通過對比分析國內外近20年智慧教育領域的核心文獻，我國智慧教育領域的研究還需進一步深入探討的方面包括：

（1）明晰智慧教育的內涵及本質特征，構建完整的智慧教育理論體系。明晰事物的內涵及本質特征是對其進行一切認識的邏輯前提，盡管我國有不少權威學者對智慧教育的內涵及特征進行了刻畫，但是由于內涵及特征的界定需要把事物的共同本質特點抽象化概括，具有一定的主觀性，所以目前學術界對于智慧教育的內涵界定及特征刻畫尚未形成統一的觀點。這很容易造成學者們在研究時自說自話，缺乏較強說服力的局面，因此清晰界定統一的智慧教育內涵和明晰其本質特征是十分必要的。除此之外，理論基礎是實踐應用發展的堅實基石，不能一味只顧新興技術的發展而忽略了對于理論基礎的研究。如今建構主義學習理論、聯通主義學習理論、個性化學習理論等理論在文獻中的應用逐漸增多，使得智慧教育研究有了一定的理論根基。然而，關于理論研究的文獻仍是少數，目前仍缺乏一個完備的理論研究體系，為智慧教育的研究發展提供堅實的理論支撐。

（2）深化底層算法與模型的研發，緊密新興技術與教育的融合。技術是智慧教育發展的內驅動力，盡管我國在5G、物聯網、人工智能等新興技術的研究上投入了許多力量，但相比于國外，我國對于這些技術的底層算法與數學模型的研發能力較弱，因此需要我國深化對于技術底層算法與模型的研究，從根源上提高我國自主研發新興技術的能力。自黨的十九大以來，我國教育信息化開啟了邁入融合創新階段的步伐，雖然近年也出現了虛擬教學云平臺、智慧教室、智慧圖書館等技術賦能的智能學習系統與環境，但我國在技術與教育的融合創新方面還是處于探討與嘗試實踐的狀態，缺乏更緊密融合的實踐做法與交叉學科的融合應用。因此，我國應在不斷深化底層技術研究的同時，緊密新興技術與教育領域的融合創新，為學習者營造更加自適應、個性化、具有感知體驗且優質的智慧教學環境。

（3）轉變教學與學習的模式，構建可持續發展的智慧教育生態系統。在智能技術加持的學習環境下，傳統的教與學的模式已經不再適宜。因此，及時借助現代信息技術按需對教學模式以及學習方式進行改革與轉型，以順應時代與智慧教學的發展就顯得尤為重要。近年來，翻轉課堂、混合式教學、個性化教學、情感式教學等新型智慧教學模式開展得如火如荼。尤其是新冠疫情爆發以來，線上線下融合的教學模式更是受到學校與教師們的青睞，給疫情時代下教學的開展帶來了極大的便利。在智慧教學模式的轉型升級與理論基礎和支撐技術的加持下，我國對于智慧教育生態系統的構建不應只局限于教育領域，應做到多元兼收與跨界融合，對接智慧城市與智慧社區，構建可持續發展的線上線下融合的智慧教育生態系統。

（4）積極開拓智慧教育研究方法，多元化智慧教育研究方向?，F階段關于智慧教育的研究多使用案例研究法、實驗研究法與調查研究法，而鮮有研究使用定性與定量的文獻研究法來客觀分析智慧教育的研究熱點與空白。未來學術界應積極開拓智慧教育的研究方法，挖掘更多研究熱點與創新點，在現有基礎上多元化智慧教育領域的研究方向，擴大智慧教育的研究邊界，為探索一條具有中國特色的智慧教育之路貢獻更多的力量。

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作者簡介：鄧文新（1971—），男，漢族，廣東韶關人，教授，博士，研究方向：職業教育、教育信息化；劉蕙瀅（1997—），女，漢族，廣東臺山人，碩士研究生在讀，研究方向：教育技術學。

收稿日期：2022-09-23