高校實驗室研究熱點及演進可視化研究

嚴佩升 曹阜孝

摘 ? 要：實驗室是高校建設的一個重要組成部分，隨著高等教育改革的不斷深化，實驗室作為培養學生能力和傳授知識的重要環節而被日益重視。基于CiteSpace軟件對《實驗室研究與探索》近10年的9370篇論文的分析，生成知識圖譜，凸顯實驗室問題的科學知識結構，通過對關鍵詞進行聚類分析，提取出國內實驗室問題研究的四大熱點主題：實驗（實踐）教學及改革、實驗室管理問題、基于網絡的虛擬實驗室研究、創新人才的培養，分析各大主題的演化過程，以期為提升實驗室的建設和改革提供新的思路。

關鍵詞：實驗室 ?研究熱點 ?可視化分析 ?CiteSpace方法

中圖分類號：G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0228-03

摘 ? 要：實驗室是高校建設的一個重要組成部分，隨著高等教育改革的不斷深化，實驗室作為培養學生能力和傳授知識的重要環節而被日益重視。基于CiteSpace軟件對《實驗室研究與探索》近10年的9370篇論文的分析，生成知識圖譜，凸顯實驗室問題的科學知識結構，通過對關鍵詞進行聚類分析，提取出國內實驗室問題研究的四大熱點主題：實驗（實踐）教學及改革、實驗室管理問題、基于網絡的虛擬實驗室研究、創新人才的培養，分析各大主題的演化過程，以期為提升實驗室的建設和改革提供新的思路。

關鍵詞：實驗室 ?研究熱點 ?可視化分析 ?CiteSpace方法

中圖分類號：G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0228-03

1 ?研究方法及樣本選取

1.1 研究方法

為了揭示高校實驗室建設管理的現狀、特點和發展趨勢，本文采用文獻計量的方法，運用CiteSpace軟件進行可視化分析，使學術界對高校實驗室多年來的研究成果通過知識譜圖的形式呈現，提取高校實驗室研究的主題變遷和熱點領域，并探索其演變規律。

1.2 樣本的選取情況

本文以CNKI（中國全文期刊數據庫）數據庫為檢索平臺，在平臺的“高級檢索”中以“期刊”作為檢索庫，在“來源期刊”中設定為《實驗室研究與探索》，不限定起止年限的情況下，共檢索到17520篇文獻，本文以該期刊近10年左右發表的文獻為研究對象，將時間設定為2009—2018年進行精確檢索，得到9740篇檢索結果。剔除10年間刊登的各類實驗中心介紹、實驗室展示、征訂單、任務訪談、寫作小常識、名人名言、新年賀詞、實驗體會、摘錄、撰稿規范、導讀、學術會議信息、通訊等非學術性文章194條，在保證研究的可行度的基礎上，最后獲得有效文獻9370條，并以此作為分析樣本。

1.3 合作作者及合作機構的共現圖譜分析研究

在CiteSpace軟件中設定Node Types為“Author + Institution”，Top設為50，對實驗室研究問題進行合作機構與作者共現分析，獲得共現知識圖譜，顯示上海交通大學聚類最突出，上海交通大學電子信息與工程學院節點最大，說明該機構是研究實驗室問題較為核心和權威的機構。其次，電子科技大學機械電子工程學院、吉林大學儀器科學與電氣工程學院、國防科技大學、中北大學測試技術重點實驗室、陸軍軍官學院訓練部、青島大學、大連理工大學工程裝備結構分析國家重點實驗室、湖南科技學院等節點相對較大，說明這些高校也是這一領域的主要陣地。同時，各機構節點周圍分布著作者節點，其中河海大學的朱昌平，上海交通大學劉昭、蔡海燕、姜建民、夏有為，湖南科技大學李文、電子科技大學胡天友、陸軍軍官學院徐曉慧、米良，中北大學李杰、劉俊、同濟大學大學王磊等是這些研究機構的中堅力量和主力軍。另外，作者之間連線的粗細反映作者合作的頻次，從圖譜看，同一機構的作者間連線較粗較明顯，但不同機構之間的作者少有連線，說明對于實驗室問題的研究缺乏機構的合作交流，未能在該研究領域形成高水平的核心作家群，呈現各自為陣的特點。

1.4 關鍵詞詞頻統計及共現圖譜分析

文章的關鍵詞有呈現文章主題的功能，關鍵詞出現的頻率能有效反映該領域的研究熱點[1]。通過CiteSpace對樣本文獻的統計分析，并將相同詞義的關鍵詞歸并，將出現頻次靠前的關鍵詞作為實驗室研究的熱點關鍵詞（見表1）。剔除“實驗室”這一與題目一致的關鍵詞后，“實驗教學”、“實踐教學”作為相近關鍵詞組排在前兩位，“教學改革”作為實驗室研究的出發點排在第三，“創新能力”作為實驗室研究的落腳點排在第四，其次依次為“實驗室建設”、“人才培養”、“實驗室管理”、“教學模式”、“高校”等關鍵詞位居前十位。從這些高頻關鍵詞基本能看出實驗室研究的熱點。

在關鍵詞共現譜圖中，關鍵詞節點的大小代表其出現頻次的高低，關鍵詞之間的連線的粗細代表二者共現頻次的多寡，共現圖譜能較為直觀的展現關鍵詞的分布及關系。在圖譜中，“實驗教學”的節點呈現的年輪最多，節點最大，說明在該研究領域出現的實踐較早，此外，“實踐教學”、“創新能力”、“實驗室建設”“教學改革”等關鍵詞的節點外圍的紫色邊框代表這些主題仍是當前的研究熱點。

表1中各關鍵詞節點的中心性能展現某節點相對于中心節點的“權力”大小問題[2]。除“實驗室”外，“實驗教學”、“教學改革”、“人才培養”“創新能力”、“實踐教學”、“實驗室管理”、“教學模式”、“實驗平臺”、“實踐能力”等關鍵詞的中心性依次排在前十位，可見高頻關鍵詞也是中心性較高的關鍵詞，只是在排序上并不完全一致。其中“實驗教學”和“教學改革”是中心性最高的兩個關鍵詞，同時也是學術界對實驗室研究的兩條重要路徑。

1.5 關鍵詞聚類分析視圖下的可視化分類

聚類分析是共詞分析常用的方法，通過將共同出現頻次高的關鍵詞聚在一起形成群組，使組內的關鍵詞相似性大，組間關鍵詞的差異性較大[3]。一組聚類可以反映一個階段中研究的熱點，在運用CiteSpace軟件完成關鍵詞共現分析后，利用軟件的自動聚類功能，用直線區分不同的聚類，并從施引文獻的標題中提取聚類命名術語（見圖1），分別為“實踐教學”、“實驗室建設”、“labview”（虛擬儀器）、“實驗教學改革”，綜合考慮四種聚類的主題分類結果，并考慮聚類的科學性和可行性，根據每個關鍵詞群組的內容和聚焦點，提取出關于實驗室研究的四大熱點主題，分別為實驗（實踐）教學及改革、實驗室管理問題、基于網絡的虛擬實驗室研究、創新人才的培養等。從圖1可見，雖劃定了聚類團組，但個團組之間仍有復雜的連線，說明各群組之間也聯系密切。

2 ?實驗室研究的熱點主題分析

根據前文對實驗室研究進行的知識圖譜分析，進一步剖析關鍵詞聚類分析的結果，將呈現的4種聚類綜合考慮其內部標簽、聚類的科學性和合理性，提取出實驗室問題研究的四大熱點主題：實驗（實踐）教學及改革、實驗室管理問題、基于網絡的虛擬實驗室研究、創新人才的培養。

2.1 實驗（實踐）教學及改革

在實驗（實踐）教學方面主要從三個方向進行研究：一是，從實驗（實踐）教學體系方面探討改革，比如分階段分專業設計實驗（實踐）教學，獨立設置實驗教學中心，重視實驗基本技能的訓練，將部分聯系較強的實驗進行適當合并形成綜合性的實驗課程等;二是，對實驗課教學內容和方法進行改革，比如，分階段進行教學內容的安排，采取開放式實驗教學，培養學生獨立思考和動手的能力，從實驗的實用性出發，在掌握基本知識的基礎上不斷更新實驗內容，與時俱進，借助新的教學輔助設備不斷改進教學方式等;三是，改進實驗（實踐）課程的考核方式，注重過程性評價，實驗課程的成績由多部分構成，使量化更加科學合理。

2.2 實驗室管理問題

實驗室管理工作是實驗室工作的關鍵，也是實驗室工作的中心內容，更是實驗教學的重要前提與根本保證[4]。對于實驗室管理問題的研究目前主要涉及四大內容：一是，對實驗師資隊伍的管理問題，師資隊伍結構、師資素質、培養培訓等;二是，對實驗室安全的管理，實驗儀器設備的安全、保障配套、使用過程的安全問題、實驗者的安全意識等;三是，對實驗儀器使用過程的管理，主要從提高儀器的利用率、借助網絡實現對儀器的使用和管理、建立實驗測試中心等方面研究;四是，對實驗員的管理，采用傳幫帶、導師制等方式。

2.3 基于網絡的虛擬實驗室研究

所謂虛擬實驗室，即利用現有的數學建模技術、計算機仿真技術、多媒體技術、虛擬現實技術等構建一個用軟件來模擬硬件設備進行實驗的運行在計算機上的實驗室[5]。現階段虛擬實驗室的研究方向主要是虛擬實景、多人協作的虛擬實驗室、基于網絡運用云計算技術。虛擬實驗室必將因其巨大的應用前景而受到越來越多的重視。

2.4 創新人才的培養

實驗教學是學生開展創新活動的重要教學環節。教學知識在實驗教學中得以鞏固，創新情感得以提升，創新意志不斷升華，研究實驗教學在創新人才培養中效果的提升，加強創新人才培養工作，推動實驗室建設的轉型升級，進而改進和提升實驗教學水平，切實提高學生的創新素養。

3 ?結語

基于CiteSpace軟件進行可視化分析，描繪了近10年國內實驗室研究的知識圖譜，提取出實驗室問題研究的四大熱點主題，分別是實驗（實踐）教學及改革、實驗室管理問題、基于網絡的虛擬實驗室研究、創新人才的培養，并對各大主題進行了討論。總體來看，國內實驗室研究還存在一些有待深化的地方，一是，該領域沒能形成高水平的核心作者群體，學者間各自為陣，聯系較少，不能凝聚力量持續深入研究，對實驗室問題起到的實際作用甚微;二是，對實驗室問題缺乏理論的研究，難以提出更富實踐指導意義的建議。

參考文獻

[1] 龐博.我國農民工社會養老保險“碎片化”現狀及對策研究[D].河北大學，2012.

[2] 楊剛.國際有氧耐力訓練研究現狀與熱點分析[J].首都體育學院學報，2015，27（4）：354-358+363.

[3] 張紅春，卓越.國內社會保障研究的知識圖譜與熱點主題———基于文獻計量學共詞分析的視角[J].公共管理學報，2011，（4）：111-121+128.

[4] 阿力木江·阿布都拉，羅依扎·瓦哈甫.高校實驗室管理綜述[J].安徽農學通報，2013，19（11）：141-143.

[5] 劉世偉，田世鵬，甘濤，蔣婷，楊明翰.虛擬實驗室的研究與應用現狀綜述[J].物聯網技術，2016，6（9）：82-83.