智慧校園研究熱點與發(fā)展趨勢：基于知識圖譜和共詞分析的研究

汪忠國，姚承志，張 寶

（安徽信息工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241100）

一、引言

2008 年IBM 總裁彭明盛首次提出“智慧地球”的概念，在世界范圍內(nèi)引起轟動。[1]隨后，智慧校園概念應(yīng)運而生。智慧校園是教育信息化的高級階段，是對數(shù)字校園的延伸與擴展。[2]隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，教育的形態(tài)正在不斷重塑，知識獲取方式、傳授方式、教和學(xué)的關(guān)系正在發(fā)生深刻變革。2019年最新發(fā)布的《中國教育現(xiàn)代化2035》中提出了推進教育現(xiàn)代化的十大戰(zhàn)略任務(wù)，其中之一就是加快信息化時代的教育變革，推動教育組織形式和管理模式的變革創(chuàng)新，以信息化推進教育現(xiàn)代化。[3]加大智慧校園的研究和建設(shè)力度是實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的有力途徑。

目前智慧校園的研究呈現(xiàn)多樣化趨勢，各研究的出發(fā)點與關(guān)注點不盡相同。國內(nèi)學(xué)者于長虹等，通過文獻分析法綜述了智慧校園的研究，認為智慧校園的研究主要體現(xiàn)在概念界定、特征表現(xiàn)、設(shè)計與架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和服務(wù)應(yīng)用方面，并認為智慧校園的智慧性設(shè)計是未來的研究趨勢。[4][5]王娟等則通過文獻計量和知識圖譜的方法分析了高校智慧校園研究進展與前沿?zé)狳c，認為當(dāng)前高校智慧校園的研究前沿聚焦于以物聯(lián)網(wǎng)為主導(dǎo)的數(shù)字校園建設(shè)與研究，涵蓋射頻識別在內(nèi)的信息技術(shù)研發(fā)、以實現(xiàn)教育信息化為目的的各類教育教學(xué)研究。[6]

總結(jié)以上綜述類研究，已初步對近年來的智慧校園研究進行了總結(jié)和歸納，本研究則在此基礎(chǔ)上篩選出來源期刊為中文核心和CSSCI 的文獻，采用知識圖譜和共詞分析方法，歸納總結(jié)目前智慧校園內(nèi)高質(zhì)量、高水平的研究所關(guān)注的研究熱點及研究演進趨勢。為后續(xù)智慧校園的研究提供參考和借鑒的依據(jù)。

二、研究設(shè)計

1.文獻來源

采用CNKI 數(shù)據(jù)庫，通過高級檢索的方式，以智慧校園為主題選擇來源期刊為中文核心和CSSCI，檢索2002-2019 年時間段內(nèi)的所有發(fā)表文獻總共211 篇，剔除其中的會議類、評論類、論壇類文獻，最終得到184 篇分析文獻。

2.研究工具與分析方法

本研究主要采用由陳超美教授應(yīng)用Java 語言開發(fā)的CiteSpace 可視化分析工具和Excel 等軟件，運用知識圖譜分析和關(guān)鍵詞共詞分析進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

三、文獻計量分析

1.發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計

采用Excel，按照年份統(tǒng)計以上184 篇文獻，由于2019 年的文獻數(shù)據(jù)只能部分收集，因此排除2019 年的發(fā)文數(shù)量，最終發(fā)文數(shù)量的發(fā)展趨勢如圖1 所示。

圖1 2011-2018 年發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計

自2008 年“智慧地球”概念誕生以來，經(jīng)過研究者對智慧校園概念和思路的探討以及相關(guān)高校的建設(shè)籌備，2011 年智慧校園開始萌生高質(zhì)量的學(xué)術(shù)研究。縱觀整個發(fā)文趨勢，智慧校園高質(zhì)量學(xué)術(shù)研究總體上呈上升趨勢，根據(jù)不同時期的發(fā)文內(nèi)容，大致可以分為以下幾個階段：

（1）起步階段（2011-2012 年）：此階段共發(fā)文16 篇，約占比9%，研究者主要探索了“云計算”和“物聯(lián)網(wǎng)”在智慧校園的應(yīng)用。[7][8]研究集中在基礎(chǔ)的技術(shù)模型和架構(gòu)設(shè)計。

（2）緩慢增長階段（2013-2015 年）：此階段較之前漲幅較大，共發(fā)文41 篇，約占比22%，這一時期的研究圍繞關(guān)鍵技術(shù)進一步拓展和延伸，涉及校園的安防管理[9]、文化創(chuàng)建[10]、教學(xué)管理方面[11]。研究者逐步開展了智慧校園的應(yīng)用與實踐探索。

（3）快速增長階段（2016-2018）：此階段共發(fā)文112篇，約占比61%，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，智慧校園的研究擁有了全新的視角和理念，高質(zhì)量、高水平的研究也得到了一定程度的增長。

2.來源期刊分布統(tǒng)計

期刊來源分布上，統(tǒng)計了排名前6 位的中文核心和CSSCI 期刊，目前權(quán)威性、層次性較高的研究較多分布在《現(xiàn)代教育技術(shù)》和《中國電化教育》期刊上，分別是25篇和20 篇。在所有核心和CSSCI 期刊中占比為25%，是智慧校園前沿研究的主陣地。來源期刊分布統(tǒng)計如圖2所示。

圖2 來源期刊分布統(tǒng)計

3.論文作者和研究機構(gòu)

使用CiteSpace 可分析作者和研究機構(gòu)對某個研究領(lǐng)域的貢獻及合作情況，將時間切片選為2 年，節(jié)點類型選擇作者和研究機構(gòu)，生成圖譜，如圖3 所示。[12]在此基礎(chǔ)上結(jié)合Excel 統(tǒng)計出發(fā)文量排名前12 位的第一作者及研究機構(gòu)，如表1 所示。

圖3 論文及作者圖譜

表1 發(fā)文量排名前12 位的第一作者排名

（1）目前我國智慧校園研究的主基地包括師范類和理工科類兩類高等院校，其中師范類院校包括北京師范大學(xué)、江蘇師范大學(xué)、洛陽師范學(xué)院、首都師范大學(xué)和遼寧師范大學(xué)等；理工科類高等院校包括清華大學(xué)、電子科技大學(xué)和北京航空航天大學(xué)。從文獻統(tǒng)計的角度來看，發(fā)文量排名前2 位的研究機構(gòu)，為江蘇師范大學(xué)6篇和清華大學(xué)信息化技術(shù)中心5 篇，這兩所學(xué)校在智慧校園研究中已處于領(lǐng)先地位。

（2）各高校分別成立了相應(yīng)的研究中心和實驗室，進行合作共建共研。從知識圖譜上可以看出，本科高校之間已初步進行了合作共研，并持續(xù)產(chǎn)出了高質(zhì)量高水平的理論和實踐類的研究。然而高職類院校則存在著單打獨斗的情況，研究較為分散且多為應(yīng)用類的研究，缺乏持續(xù)性的研究。因此，智慧校園的研究有必要進一步加強合作，加強不同區(qū)域、不同類型院校之間的合作，構(gòu)建智慧校園的“產(chǎn)學(xué)研體系”，使學(xué)校、政府和企業(yè)之間形成良性互動，進一步推進智慧校園的研究和建設(shè)。

（3）“文獻節(jié)點大小與該節(jié)點出現(xiàn)的頻次正相關(guān)”，據(jù)此可分析作者和院校的整體貢獻。例如，陳琳和江蘇師范大學(xué)智慧教育研究中心在圖譜中的標簽均較大，兩者統(tǒng)計的出現(xiàn)頻次都很高，說明在智慧校園領(lǐng)域，陳琳和江蘇師范大學(xué)的研究具有一定的學(xué)術(shù)影響力；發(fā)文量排名第二的蔣東興，其作者標簽要小于機構(gòu)標簽，說明清華大學(xué)信息化技術(shù)中心的整體研究能力較強；馬武、華璐璐和李佩佩等人的第一作者發(fā)文量雖然較少，但是其標簽較大，則說明他們的合作研究較多；電子科技大學(xué)信息中心、北京航空航天大學(xué)信息中心、華東師范大學(xué)以及華中師范大學(xué)的作者和機構(gòu)標簽都較小，且第一作者發(fā)文數(shù)量較少，說明這些機構(gòu)在智慧校園領(lǐng)域整體的研究一般，需要一些學(xué)術(shù)帶頭人的引領(lǐng)和推進。

四、研究主題領(lǐng)域

基于關(guān)鍵詞進行熱點研究的主題分析，使用CiteSpace 對上述184 篇文獻進行分析，設(shè)置時間分析區(qū)域為2010-2019 年，時間切片設(shè)定為1 年，選擇關(guān)鍵詞作為節(jié)點類型。最終可根據(jù)關(guān)鍵詞的頻率和中心度，以及聚類后的標簽確定研究熱點和主題。如圖4 所示，其中Modularity Q=0.4263，Mean Silhouette=0.7866，分別表示網(wǎng)絡(luò)的模塊度為0.4263，平均輪廓值為0.7866。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)模塊度Q＞0.3，說明聚類效果顯著，當(dāng)平均輪廓值＞0.7，表示信服。聚類后共形成5 個標簽，分別是#0 校園一卡通、#1 教育信息化、#2 大數(shù)據(jù)、#3 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境、#4 智慧圖書館。根據(jù)關(guān)鍵詞的詞頻和中心度的高低順序以及關(guān)鍵詞圖譜的聚類結(jié)果進行主題的分類。

圖4 關(guān)鍵詞知識圖譜

1.前10 名關(guān)鍵詞頻率和中心度統(tǒng)計

分別根據(jù)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率和中心度等指標進行了統(tǒng)計分析，如表2 所示，其中的關(guān)鍵詞可代表當(dāng)前智慧校園高層次研究的熱點和主題。

2.2010-2019 年智慧校園高層次研究所關(guān)注的主題

根據(jù)聚類分析、共詞分析和文獻閱讀分析，目前智慧校園高層次研究主要關(guān)注如下主題，如表3 所示。

表2 排名前10 的關(guān)鍵詞詞頻和中心度統(tǒng)計

表3 2010-2019 年智慧校園研究主題

（1）智慧校園基本理論認識：自浙江大學(xué)基于智慧地球的概念模型下首次提出智慧校園的概念以來，研究者普遍關(guān)注對智慧校園的內(nèi)涵、特征和架構(gòu)體系的認識，重點辨析了智慧校園、數(shù)字校園和教育信息化三者的區(qū)別和聯(lián)系。[2]厘清了智慧校園的概念內(nèi)涵，研究者普遍認為智慧校園是教育信息化的高級階段，是對數(shù)字校園的拓展與提升。隨著時代和技術(shù)的進步，智慧校園的認識也在不斷發(fā)生著變遷。由最初技術(shù)驅(qū)動的認識，到中期的應(yīng)用驅(qū)動的認識，直至近期的融合創(chuàng)新的認識。[13]也一定程度上反映了我國智慧校園的研究和建設(shè)進入一個相對成熟的階段。此外，部分研究集中在不同技術(shù)背景下的智慧校園建設(shè)模式方面，總結(jié)了智慧校園建設(shè)的現(xiàn)狀與存在的問題，為智慧校園的建設(shè)和實踐活動提供了建設(shè)思路和設(shè)計指導(dǎo)。

（2）智慧學(xué)習(xí)環(huán)境：這一研究主題與聚類標簽“#3 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境”相符合，早期的研究者強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應(yīng)用，認為智慧校園是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)、以信息的相關(guān)性為核心，通過多平臺的信息傳遞手段提供及時的雙向交流平臺的智能校園。[14]概括來說智慧校園就是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能校園，可通過多種信息平臺實現(xiàn)校內(nèi)各類信息的快速和精準的共享與交換。在此基礎(chǔ)上黃榮懷提出了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境理論，從這一視角黃榮懷認為，智慧校園是一種智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，具有虛實校園融合性、開放性和個性化等特征。[15]從研究對象上來看基礎(chǔ)教育的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境研究集中在采用信息化手段改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)等方面，[16]高等院校則主要運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術(shù)構(gòu)建智慧教學(xué)環(huán)境，[17]探索了校園公共空間體系的設(shè)計。[18]

（3）創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用：與創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用有關(guān)的聚類標簽包括“#0 校園一卡通”和“#2 大數(shù)據(jù)”。智慧校園是將新一代信息技術(shù)作為工具和手段，整合信息資源，以此提升高校的教學(xué)、管理和服務(wù)。[19]對智慧校園產(chǎn)生深遠影響的技術(shù)分別為物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新型技術(shù)。最早研究者通過引入物聯(lián)網(wǎng)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的智慧校園架構(gòu)。[20]此后，以射頻識別技術(shù)為核心的應(yīng)用建設(shè)快速增長，較多研究集中在校園一卡通的建設(shè)方面。孫恒則進一步將NFC 技術(shù)與校園一卡通融合創(chuàng)新，使智能手機代替?zhèn)鹘y(tǒng)實體IC 卡進行日常應(yīng)用成為現(xiàn)實。[21]隨著2013 年成為中國大數(shù)據(jù)的元年以來，大數(shù)據(jù)被應(yīng)用于各行各業(yè)中。在智慧校園的研究中，大數(shù)據(jù)普遍被應(yīng)用于高校中的精準扶貧[22]、學(xué)生行為分析模型[23]的構(gòu)建等方面以促進高校的教學(xué)管理變革。而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則以其創(chuàng)新性的理念使智慧校園的研究注重用戶體驗，例如王磊等人采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了一體化的微服務(wù)平臺，滿足了微信、QQ、支付寶和APP等一體化多入口的需求。[24]近來也有研究者將增強現(xiàn)實技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)引入智慧校園的建設(shè)中，從技術(shù)的可行性與應(yīng)用性方面進行了具體的分析，拓展了智慧校園的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。[25][26]

（4）智慧管理和公共服務(wù)：智慧管理是智慧校園的重要組成部分之一，目前研究內(nèi)容主要涵蓋安防、后勤、財務(wù)以及系統(tǒng)運維等方面的管理，同時大部分研究者認為在智慧管理中要解決數(shù)據(jù)多源頭、多標準的問題，認為智慧管理需要加強頂層設(shè)計、建立信息標準、關(guān)注數(shù)據(jù)的融通與共享。在公共服務(wù)方面，較多聚焦于如何提高圖書館、實驗室的智能化管理方面。例如，初景利等人的研究分析了智慧圖書館的特性，并從宏觀戰(zhàn)略和微觀策略兩個角度分析了傳統(tǒng)圖書館在智慧時代的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。[27]王曦等人則在“互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園”的技術(shù)架構(gòu)下，結(jié)合具體的功能需求，提出了智慧實驗室的體系架構(gòu)設(shè)計。[28]

（5）教學(xué)方法和模式：智慧校園的核心目標是學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新發(fā)展，其核心工作是進行創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。[19]因此，運用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)新的教學(xué)模式，變革和促進教學(xué)受到廣泛關(guān)注。基于以上認識，高等院校形成了以創(chuàng)客教育、MOOC 和翻轉(zhuǎn)課堂為代表的教學(xué)方法及教學(xué)模式的研究。[29][30]此后，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，海量教育數(shù)據(jù)得以采集、匯總、分析和挖掘，使個性化教學(xué)成為可能。[23]而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是移動互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，打破了時空因素的禁錮，使教育策略變得更加靈活，有研究者將“O2O”概念引入高校教學(xué)，變革了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使教育資源實現(xiàn)效益最大化。[31]然而，對這些新的教學(xué)方法和教學(xué)模式的教學(xué)效果的研究，目前仍然較為缺乏。

五、研究演進趨勢

1.基于突現(xiàn)關(guān)鍵詞的研究前沿分析

CiteSpace 軟件可通過其內(nèi)嵌的“Find Burst Phrase”的算法功能，提取“突現(xiàn)術(shù)語”來偵測研究前沿。本研究通過CiteSpace 軟件提取了7 個突現(xiàn)關(guān)鍵詞，其突現(xiàn)值越大，說明該領(lǐng)域成為未來研究前沿的可能性越大。

根據(jù)突現(xiàn)開始年份依次排列突現(xiàn)關(guān)鍵詞，2011 年為物聯(lián)網(wǎng)，突現(xiàn)值為6.09；2012 年為數(shù)字校園，突現(xiàn)值為1.70；2013 年為云計算，突現(xiàn)值為2.08；2014 年為大數(shù)據(jù)和智慧教育，突現(xiàn)值分別為3.07 和2.60；2015 年為互聯(lián)網(wǎng)+，突現(xiàn)值為1.88；2016 年為信息化，突現(xiàn)值為2.34。

2.研究趨勢分析

利用TimeZone View 時區(qū)視圖，結(jié)合上文分析的三個階段以及突現(xiàn)關(guān)鍵詞，從時間維度上查看整個智慧校園研究的演進過程，如圖5 所示。

圖5 智慧校園時區(qū)圖

從圖5 中可看出，智慧校園前沿研究目前可大致分為早期萌芽階段（2011-2012 年）、穩(wěn)定增長階段（2013-2014 年）和成果涌現(xiàn)階段（2015-2018 年）。

（1）早期萌芽階段（2011-2012 年）：這一時期的突變關(guān)鍵詞為“物聯(lián)網(wǎng)”和“數(shù)字校園”，此階段智慧校園概念已醞釀出，對智慧校園特征的認識主要集中在情境感知和特征識別等智能感知層面，探索了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園的體系、架構(gòu)和框架。例如嚴大虎等人闡述了物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與特征，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用。[32]在此基礎(chǔ)上開展了以高校門戶系統(tǒng)為代表的信息化系統(tǒng)的建設(shè)。[33]從圖譜連線上看，這一時期的研究被應(yīng)用于后期研究，相比較而言，智慧校園與數(shù)字校園的相關(guān)度較大。智慧校園是數(shù)字校園的拓展和延伸，因此二者的概念較為接近。

（2）穩(wěn)定增長階段（2013-2014 年）：這一時期的突變關(guān)鍵詞為“云計算”、“大數(shù)據(jù)”和“智慧教育”。此階段智慧校園的研究呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的局面，基礎(chǔ)理論研究較多關(guān)注數(shù)字校園與智慧校園的概念辨析，以及由數(shù)字校園向智慧校園轉(zhuǎn)型的發(fā)展路徑分析。[34]建設(shè)指導(dǎo)理論上認為智慧校園具有技術(shù)和教育雙重屬性，智慧校園應(yīng)將創(chuàng)新技術(shù)與智慧教育理念相結(jié)合，加強建設(shè)與應(yīng)用的協(xié)同，為智慧教育提供支撐，從連線上可看出云計算和大數(shù)據(jù)通過智慧教育與智慧校園相聯(lián)系。[4]技術(shù)應(yīng)用上探討了大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用思路。建設(shè)實踐層面，從教學(xué)、管理、安防、服務(wù)和運維等方面探索構(gòu)建了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境以及便捷生活的管理服務(wù)平臺，包括數(shù)字技術(shù)課堂、智慧圖書館以及一卡通系統(tǒng)。

（3）成果涌現(xiàn)階段（2015-2018 年）：這一時期的突變關(guān)鍵詞為“互聯(lián)網(wǎng)+”和“信息化”，隨著大數(shù)據(jù)、云計算和移動校園等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，創(chuàng)新型技術(shù)得以應(yīng)用于智慧校園的建設(shè)，此階段的研究主要體現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐下的校園信息化建設(shè)上。具體來看，基礎(chǔ)理論探討了互聯(lián)網(wǎng)時代下智慧校園的內(nèi)涵與特征、體系架構(gòu)以及相應(yīng)的發(fā)展路徑，例如王曦分析了互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園的內(nèi)涵與特征，提出“六橫兩縱”的“互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園”的立體架構(gòu)，闡述了“互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園”架構(gòu)下的典型應(yīng)用。[28]建設(shè)實踐方面則圍繞互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展了校園一卡通和信息化管理方面的建設(shè)。從節(jié)點的連線上來看，互聯(lián)網(wǎng)+、信息化、校園一卡通大部分為紅色暖色調(diào)，表示都是近期研究成果，共線連線的數(shù)量較多，說明之間的關(guān)系密切，涌現(xiàn)了較大數(shù)量的研究。

六、展望

未來智慧校園的研究不僅要加大頂層設(shè)計方面的研究，還要加大應(yīng)用類、成效類的研究，規(guī)避“重理論、輕應(yīng)用、輕成效”的現(xiàn)象。在未來的研究中，首先要樹立大數(shù)據(jù)思維和觀念，從全局系統(tǒng)的角度整合數(shù)據(jù)，破除數(shù)據(jù)孤島和技術(shù)孤島。其次要吸取“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)秀理念，以用戶為中心，以需求為中心，以體驗為中心，切實提高智慧校園的應(yīng)用效果和價值。最后要重視智慧校園的運維和運營研究，隨著智慧校園的不斷研究和建設(shè)，其運維和運營模式需要不斷更新；科學(xué)合理的運維和運營模式的研究，將對保證智慧校園的有序運行具有重要的研究意義。