國內電子書包及國際平板教學的可視化文獻綜述對比研究

福建網龍計算機網絡信息技術有限公司 劉德建 譚惜悅

國內電子書包及國際平板教學的可視化文獻綜述對比研究

福建網龍計算機網絡信息技術有限公司 劉德建 譚惜悅

隨著國家教育信息化的不斷推入，電子書包作為一種新興環保的教學工具而受到國內各界的關注，而國際上雖較少使用電子書包這一用語，但平板教學與電子書包概念上更為接近。因此，本文以CNKI和WoS為數據來源，以2007-2017年的論文為研究樣本，通過可視化分析，對國內電子書包研究和國際平板教學研究進行網絡結構分析，共引網絡分析及核心關鍵詞聚類的方法，較為系統地展現國內電子書包研究及國際平板教學之間的差異，以期為后續的研究提供新的觀點和思路。

電子書包；平板教學；可視化分析；聚類分析

一、引言

隨著國家對教育信息化進程的不斷深入，電子書包作為一種教育新載具和教學新環境逐漸在教育信息化發展的過程中初露崢嶸。近幾年政府通過“校校通”，“班班通”項目使電子書包逐漸走入各大中小學課堂，有效地推動了電子書包產業的發展。教育部頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020 年)》更是肯定了教育信息技術對教育發展的深遠影響，為電子書包的普及和發展提供了有力的政策支持。而國際社會同樣看好類似的平板教學潛力，許多國家準備或已經大范圍的使用移動終端完成從傳統教學到數字化教學的轉變。克里夫蘭市場咨詢公司的調查報告顯示全球有50個國家和地區計劃在地區內推行移動終端的使用[1]。韓國從1996年起全國范圍地大力推廣e化策略和遠距e學習，無論是職業教育亦或是普通中小學教育， 2015年前更是斥資24億美元計劃完成教科書全面數字化[3]。2012年，奧巴馬政府計劃五年內達成全美K-12學校數字化教學，讓所有教師和學生用上平板電腦進行教學活動。美國在平板教學上的成就主要是靠政府、企業和社會力量的多方響應配合[2]。然而相較于國際的平板教學，國內電子書包的發展仍處于起步階段，并且伴有常態化教學少、試點多樣成果少樣、學術研究參與度低等問題。因此，本文致力于收集07年以來國內外有關電子書包和平板教學的論文和期刊，采用可視化分析的方式對比國內外電子書包和平板教學的研究文獻分析，以期為后續的研究調查提供新思路和觀點。國內論文來源數據庫是CNKI，關鍵字包括為“電子書包”、“電子課本”、“iPad教學”、“平板教學”；國際論文來源數據庫分別為Web of Science（WoS）核心庫和Google Scholar（GS），關鍵字包括“Electronic bag”、“Virtual bag”、“E-school bag”、“Ipad learning”等。

二、研究方法

可視化分析（visualization），主要為信息“超載”提供了一個解決的新思路[13]。它的目的是刪減龐大的冗余數據信息，提取研究者關注的信息，并以可視化的方式呈現給人們，主要包含了數據可視化（datavisualization），信息可視化（informationvisualization）等等[4]，其中知識圖譜就是使用可視化分析的重要方法之一，其全名為科學知識圖譜（Mapping Knowledge Domains），主要以被研究的科學內容為研究對象，通過數據挖掘，信息處理，圖譜繪制等處理技術以知識版圖的形式在時間空間的維度上展現研究對象之間的關系[5]。其主要方法包括內容分析法，引文分析法，多元統計分析法，社會網絡分析法等[6]。而本文選擇Citespace作為可視化文獻研究分析工具及知識圖譜生成工具，主要是由于其強大的數據分析能力可對CNKI和WoS的數據提供不同種類的可視化圖譜和社會網絡分析，并用節點和網絡將主體間的關系形象生動的展現出來。

三、研究結果和分析

（一）CNKI論文產出機構及作者社會網絡結構分析

文獻的產出機構及作者分析可為后續的研究提供領域專家和權威機構的參考。查找過程中使用的關鍵字包括“電子書包”，“電子課本”，“iPad教學”，“平板教學”，時間設置為2007-2017年，結點設置為“Author”和“Institution”，結果如圖1所示。

通過圖1看出，在眾多機構里排名第一的是華東師范教育技術學系，其在十年間共發表了28篇有關電子書包的論文；北京師范大學教育技術學院和華東師范師范大學上海數字化教育工程技術研究中心緊隨其后，發文量分別為18和17篇。從作者的角度來看，吳永和作為第一發文量的作者共發表了21篇論文，緊隨其后的是祝智庭，共發表了16篇論文。同時，表1提供了CNKI高被引次數前五的論文信息。被引頻次第一的“電子書包系統及其功能建模”，其側重于通過功能建模的角度系統地探討國內電子書包的發展；在第二的“電子書包發展現狀及推進策略”中認為以“政府推動，學校主導”的體系能夠加強電子書包在全國范圍內的推進。

表1 CNKI文獻高被引次數前五論文信息

圖1 CNKI論文產出機構及作者網絡圖

表3 CNKI聚類總結圖(前六)

表4 WoS文獻高被引次數前五論文信息

表5 GS文獻高被引次數前十文獻信息

表6 GS高被引次數前五論文信息

（二）CNKI關鍵字聚類結果分析

結點設置為keyword進行聚類分析，最終生成了10種聚類，具體結果如表2， 3。

通過表2的關鍵詞列表可以看出國內電子書包熱點論文更多關注于“教學”“課堂”等，即如何有效將電子書包和課堂教學有機結合，形成大范圍有效的電子書包應用模式。然而在探究可行模式的途中也遇到了許多阻力，包括出版商介入度低，常態化教學少，缺乏標準指導，版權保護不夠等。

表2 CNKI高頻關鍵詞列表

聚類#0主要探討了電子書包與新興教學模式之間的聯系。探究基于電子書包貫穿課前、課中、課后的新興學習模式成為了現在電子書包領域的一大研究種類。目前高效互動課堂，翻轉課堂，協作學習等已成了電子書包支持下的教學模式“明星”成員。翻轉課堂以課前深度學習和課中深層互動的特質而得到了國內外的廣泛關注，而電子書包恰巧可有效地促進翻轉課堂從概念走向真正應用。總的來說，電子書包在實現新型教學模式中擁有巨大的優勢：①電子書包有助于開展大規模常態化應用的重要學習環境，促進知識內化與建構，個體學習、社區化學習、探究學習的實施；②通過信息技術手段對成熟教學模式進行優化轉型，因此其有助于傳統成熟教學模式到信息化教學模式的平滑過渡。

聚類#1講述了電子書包與教育變革之間的關系。從狹義層面上來說，數字教材和電子書包與傳統教材一樣，同樣承擔著按教學規律和知識邏輯引導學習的作用。而從廣義層面上來說，只有實現了基礎教育出版的數字化轉型，才能促進傳統出版產業的整體升級轉型。探索以數字教材為核心的學習資源與應用服務體系和電子書包的教學應用模式，既可利用信息技術解決教育發展不平衡、促進教育現代化的重大社會效益，同時也能為傳統出版業數字化轉型帶來巨大的經濟效益。然而，在學習資源數字出版方面應該形成什么樣的內容和服務產品，以滿足教育信息化的實際需求，并建立相應的可持續發展模式，已成為當前亟待解決的問題。

聚類#2闡述了電子書包帶來多方面的教與學創新優勢。除去成熟教學模式的優化及教學新模式的構建以外，課外教輔的無縫銜接也是電子書包帶來的巨大創新優勢之一。當今的學習活動日益個體化，學習場景泛在化，數字化學習的興起和發展為教輔提供了新的模式，使教輔數字化，從而克服紙質教輔書的缺陷。同時，電子書包作為資源和教學的中間媒介也起到了承上啟下的作用。電子書包既融合了文本、音視頻等多媒體的學習資源，又為老師和學生提供一種高效的“教”與“學”的模式，為實現互動課堂和學生隨時隨地“碎片化學習”提供了全面的支撐。

聚類#3解讀了電子書包的標準化和框架問題。由于電子書包是一個復雜的多領域產品，橫跨出版、教育、信息、通訊、設備、技術等方面，所以當前的電子書包項目研究中，電子書包價值鏈分工不明確，或者技術廠商包攬或者教育部門包攬，在電子書包試點建設工作中往往顧此失彼，缺乏合作機制，也因此造成了電子書包標準的混亂，不利于電子書包的總體管理和健康發展。但針對電子書包的標準體系研究在國內早已開展起來，吳永和[7]通過不同的研究視角，給出了電子書包的標準組譜。華東師范大學擁有專門的團隊進行電子書包標準化規范的研究，對于推廣可復制的電子書包教學范式起到極大地作用。

聚類#4的主題是電子書包在國內的市場。從生產者的角度來說，由于許多電子書包試點的內容資源配置沒有及時跟上，多數為技術商和設備商積極推動電子書包。而出版商在電子書包領域還沒有看到自己的贏利點，介入不多，導致數字資源版權問題無法解決。而從消費者的角度來說，電子書包的消費模式中既包含了個人消費模式又包含了社會消費模式。具體來說，在電子書包的各種服務應具有層次遞進的關系。其中的核心資源屬于信息化社會中的最低層次的生存資料消費，應探索相應的政府購買公共服務的模式；而外層遞進的輔助資源、配套服務和更多的拓展服務，則可能屬于信息消費中的高層次消費，需要探索個人的碎片化的服務購買方式。

聚類#5帶來了電子書包和數字出版大時代下的高校教學。由于電子書包大部分試點工作集中在中小學內，因此很多人忽略了電子書包與高校教學也有很大的聯系。事實上，高等教育的學生對電子資料的依賴程度也正大幅度上升，往往一門課的主修內容集中在教師提供的電子材料中（PPT或Word）。然而在國內高等教育下的電子書包研究卻是少之又少，因此，如何在數字出版的大背景下將電子書包運用到高等教育中去仍是一個值得進一步研究的課題。

（三）WoS及GS高被引文獻分析

1.WoS高被引文獻分析

關鍵字包括“iPad Learning”，“E schoolbag”，“Tablet learning not mobileandsmartphonelearning”，根據標題聚類后得出國際上平板教學研究更偏向實際應用，前五個標題聚類關鍵詞分別為“Puttingeducation”，“Contextualfactor”，“Usingipad”，“Autism Sepctrumdisorder”，“Ipad technology”，其中大部分都是平板如何融入課堂中的探索型研究（exploratoryinvestigation）。而關于具體被引的文獻，首先Hutchison Amy于2012年發表的“Exploring the Use of the iPad for Literacy Learning”共被引次數最高。這篇論文通過實驗發現使用Ipad教材與紙質教材能夠達成同樣的教學目標和教學效果，甚至Ipad教學在教學效果上還有輕微溢出[8]。在教學法的層面上舉例說明教師如何能夠將技術成功地融入到課堂中（curricularintegration），而不是課堂適應技術（technicalintegration）。同樣地，Falloon Garry于2013年發表的“Young students using iPads: App design and content influences on their learning pathways”共被引次數17次排名第二。這篇論文主要分析了課堂上教學用的APP內容設計如何影響了學生的學習方式和途徑（見表4）[9]。

2.Google Scholar高被引文獻分析

Google Scholar作為全球最大的免費論文數據庫，來源雖不如WoS權威，但其包含的文獻信息十分龐大，能夠為后續的研究和調查提供更為“大眾”的觀點。然而它作為免費數據庫的缺陷也同樣明顯，比起專業論文數據庫它所能提供的論文信息十分少。使用Publishand Perish使用同樣的關鍵詞共檢索出2798篇文獻，結果如表5，6所示。

可以看出GS中的書籍章節引用更受人歡迎，內容也更為基礎，前十的高引頻文獻基本是研究框架和入門實踐一類的引述。期刊類被引次數最高的“Teachers’ technological pedagogical content knowledge and learning activity types: Curriculum-based technology integration reframed”與WoS的第一高引論文關注點類似，列舉了將技術（technology）更好的融入到課程中（technicalintegration）的一系列方法。第三的J Traxler在Defining, Discussing and Evaluating Mobile Learning中描述了在定義移動學習（M-learning）的過程中遇到的困難，以及正式學習（Formal Learning）與移動學習的關系。

（四）WoS關鍵字聚類結果分析

結點設置為Keywords，最終生成了205個關鍵字，并通過摘要主題中的關鍵詞得到了12種聚類，結果如表7，8所示。

表8 CNKI聚類總結圖(前六)

表7 WoS高頻關鍵詞列表

從關鍵詞中可粗略看出，與高被引的情況截然相反，國際上針對平板教學的研究依然較為偏向硬件層面部分，即祝智庭所描述的電子書包“實”的部分。而針對平板教學的教學理論，教學方法，教學評估，資源整合，技術融合等領域的研究則略顯單薄。盡管在引文分析中可以看出無論是WoS亦或是GS第一高被引期刊都在關注如何將技術更好的融合到課程中，即curricularintegration轉移到technicalintegration，然而在關鍵詞列表中卻仍無法明顯體會到由“虛”向“實”的轉變，而這恰恰應是未來電子書包及iPad教學更為重要的研究領域。

聚類#0探討兒童在平板教學下受到的影響。兒童教育下的平板教學研究主要體現在平板教學模式設計、平板在具體科目下的教學效果研究，師生對平板教學的教學結果預期等。大部分的研究方法主要是探索類的量化實驗，使用的調研方法為問卷，采訪和測試。整體而言，國外研究員對兒童平板教學保持一個積極的態度，許多對比實驗都得出了電子教材比紙質教材更有效率的結論。然而針對兒童的平板教學在國外同樣遇到了許多問題，首先是兒童的自制力問題，無論是正式教學還是非正式教學都面臨著平板的使用會導致兒童注意力分散；其次則是網絡覆蓋的問題，普及平板教學的背后更需要建設完善的網絡系統；最后則是平板對兒童健康危害的爭議。

聚類#1探討了平板在醫理學的應用。在國外醫學教育中平板主要作為教輔工具而出現，其優點有三：①有限醫學實驗資源很難實現大批量的實地操作訓練，因此平板憑借其獨特的交互性和便攜性成為了醫理教學中常用的輔助教材；②高等教育下的平板作為教輔工具能夠提供更高自由度和個性化學習；③平板的性能可以實現更多復雜的功能，如精密人骨3D模型。但平板作為高精度學科的教輔工具也有著巨大的缺點，盡管它可以提供大量的模擬現實訓練，但若缺乏實際操作訓練依舊有可能造成事故；此外，如何在平板有限的空間和資源內為學生傳遞準確的3D模型數據學習信息亦是一個急需解決難題[10]。

聚類#2主要描述了平板性能與教學研究之間的關系，包含了軟硬件兩種。硬件上，主要包括屏幕的分辨率，內存大小，外觀，外置硬件的提供，Wifi的覆蓋率等，都成為影響教學效果的物理因素；軟件上，主要包含教學所用的APP，支持教學用的數據庫等等。在國外的研究調查中，硬件層面上的因素往往會作為干擾因素（extraneous factor）而被嚴格的控制，而軟件在研究調查中扮演的角色則多種多樣，隨著研究的主題不同而不盡相同，比如在平板教學模式的研究中，軟件的種類需被嚴格控制，而在對比實驗中又往往作為自變量出現。

聚類#3探討了平板在不同科目教學下的使用情況。國外的研究更側重在不同學科下的平板教學研究，由此得出的研究工具和數據龐大而繁雜。然而，大部分的實驗都是小范圍的研究調查，被試樣本大部分都偏向在某學校某年級的幾百個學生，研究樣本低代表性，研究高重復，結論低可靠性等問題，正如邁克爾[11]在采訪中所提到的一樣，技術的變革并未催生學習的變革，而小規模的研究又很難將研究結論推廣到更大范圍的教學中，所以當技術走進校園中卻并未起到其預期的作用，研究人員也無法對此做出合理的解釋了。

聚類#4闡述了平板教學和游戲的研究。Kim[12]曾總結過移動設備用在教學上的幾大優點：①不受空間時間限制的移動性；②強大的資源管理能力；③文件傳輸的實時性。而這些特質在平板教學游戲中也是同樣存在的。并且隨著硬件設備的迅速發展，教育游戲在平板上也可以實現越來越多的精密功能，AR和VR教育游戲就是其受益者。總得來說，國外的研究學者主要認為平板教育游戲能夠提供各位多樣的交互學習，并可以彌補傳統教育中所缺少的實操訓練。

聚類#5討論了平板學習與學習評估，即檢測在學習過程中使用平板的學習效果。傳統上來說評估方式主要分為形成性評價和總結性評價，然而近期國外針對使用平板進行測評的研究中有一種新趨勢，它認為總結性評價可以視為以分數為優先的形成性評價，因此在平板教育中可以將形成性和總結性評價合并為形成性電子評價。其中，自適應性（adaptivity）視為形成性電子評價的核心要素之一，主要是因為其能夠反映不同教學要素在電子評價過程中的情況。自適應性的變化主要有兩個原因，其一是隨著不同的教師（教學角色）而改變，從而影響教師愿不愿意通過電子評價的結果反思并修正自己的教學法；另一個是隨著平板上的軟件或系統提供的電子評價的信度（reliability）和效度（validity）而改變。大量的實驗和調查認為電子形成性測試的工具不但可以節省教學資源，更可以提升學習效果。因此，平板用于形成性評估可說是平板教學中的一大亮點。

四、總結

本文主要通過Citespace將近十年有關電子書包和平板教學的國內外論文進行可視化分析，并通過聚類結果對比研究解讀國內外研究趨勢和熱點。可以大致看出國內的電子書包研究相較于國外的平板教學研究還處在起步的階段，并主要有以下三個區別：

1.研究領域的細化程度

國內研究目前更側重于全角度下的宏觀調查，而國外研究更擅長限定范圍內的定量實驗。通過WoS的聚類分析可看出，國外的平板教學研究領域多樣，從初等教育到高等教育，從數學教育到體育教育，不同領域均有涉及。可以預見在未來國內的電子書包研究中，研究領域的細化，研究工具的本土化是大趨勢。另外，研究工具在國內的發展已有了些許突破，比如華中師范大學青少年網絡心理與行為教育部重點實驗室的眼動技術，以及上海交通大學ELearning 實驗室提出的對學生注意力的檢測和學生表情的識別技術等，這些先進的教學分析技術都對未來電子書包在不同領域下的應用模式研究打下了更為科學的實證研究基礎。

2.量化數據的參與程度

國內在電子書包研究上的量化程度不及國外對平板教學的研究深。具體體現在研究方法較少使用定量或定性數據推導結論，而是更多的結合實驗背景或經驗得出總結，這會在一定程度上降低研究的科學性和嚴謹性。在未來的電子書包研究中，需要更多的數據分析和研究工具參與到電子書包教學模式，教學效果評估的研究調查中，而不是僅停留在技術開發、框架建設或市場報告里。

3.研究樣本的多樣性

由于國外研究領域十分寬廣，因此也有著繁多研究樣本種類。而國內則主要受制于電子書包起步不久以及有限的實驗經費，因此目前來說很難做到大范圍的數據收集和實驗。然而，可復制的電子書包教學范式對于電子書包在全國范圍的推廣具有極大的意義，而研究樣本的多樣性在其中可以說起到關鍵的作用。所以未來的電子書包研究實驗應容納更多種類的研究樣本，加強研究的信度和效度，從而使電子書包的應用模式具有更良好的適應性和操作性。

總的來說，國內的電子書包雖起步較晚，但在數字教材與電子書包標準體系研究，教學分析技術研究，教育教學服務平臺相關技術研究等領域上依舊取得了一定的成就，而在未來的研究中應更多的注重教學模式的研究，學習效果的評估等教學方面的研究上，更多的從“實”轉“虛”，才能進一步的促進整個電子書包行業的蓬勃發展。

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基金：國家科技支撐計劃課題“學習資源數字出版與電子書包應用示范”（課題編號：2015BAH33F04）。

劉德建（1971—），男，福建福州人，學士，現供職于福建網龍計算機網絡信息技術有限公司，主要從事K12互聯網教育工作。