基于知識圖譜的國內教育大數據可視化分析

汪愛珠 馬燕 項鑄

摘 要：大數據與教育的融合已然成為教育領域新的研究熱潮。本研究以CNKI中收錄的關于教育大數據的權威學術論文作為研究對象，采用詞頻分析、社會網絡圖譜分析等可視化分析方法，揭示當前國內教育大數據研究熱點，最后對未來研究趨勢進行討論，以期為深入探究教育大數據提供借鑒。

關鍵詞：教育大數據;聚類分析;可視化分析;共詞分析

中圖分類號：G4文獻標志碼：A文章編號：2096-0069（2020）06-0028-05

收稿日期：2020-05-29

基金項目：重慶市研究生重大教改項目“大數據背景下基于SEM的研究生科研績效評價研究：以重慶市高校為例”（yig181008）;教育部2018年度人文社科規劃基金項目“‘雙一流視野下教師教育學科群及評價體系研究”（18YJA880061）

作者簡介：汪愛珠（1996— ），女，福建泉州人，碩士研究生，研究方向為現代教育評價、智慧教育;馬燕（1960— ），男，云南昭通人，院長、教授、博士生導師，研究方向為教育評價、社會計算、實證研究、智慧教育等;項鑄（1994— ），男，重慶長壽人，碩士研究生，研究方向為現代教育評價、計算機教育。

引言

人工智能、云計算等技術廣泛應用，各個行業數據正飛速增長，大數據時代悄然而至。各種國家政策的頒布為大數據發展產業化注入活力。隨著數據浪潮的到來，大數據在科教領域的廣泛運用，已然成為教育朝信息化方向發展的重要標識。為推動大數據在教育領域的應用研究，各高校紛紛設立大數據相關專業，成立大數據應用研究中心[1]。本研究基于聚類分析和社會網絡分析對教育大數據文獻進行歸納總結，以期呈現出我國教育大數據領域的研究熱點及趨勢變化，為深入探究教育大數據提供借鑒。

一、研究設計

（一）研究方法與數據來源

本研究以中國知網收錄的教育技術學CSSCI雜志作為文獻數據來源，設定“教育大數據”為關鍵詞、以“大數據”為篇名進行精確檢索，得到317篇與本研究相關的文獻資料。經人工剔除會議通知、報告、訪談和招聘等與本研究不相關的文獻，剩余269篇有效研究文獻，最終以CNKI內置的EndNote格式導出并保存數據。本研究以SATI 3.2、Ucinet 6.0和SPSS 25.0作為數據分析工具，對關鍵詞進行可視化分析研究。

（二）研究過程

具體研究思路如圖1所示[2]。

二、數據統計與分析

（一）關鍵詞詞頻統計與分析

為更準確地反映出某個領域目前的研究熱點和發展趨勢，需要對文獻數據的關鍵詞進行詞頻分析。本研究首先采用SATI 3.2軟件統計關鍵詞，隨后對關鍵詞進行整理與合并，最終得到關鍵詞685個。根據1973年Donohue（多諾休）提出的高頻詞界公式T=? ? （-1+

）[3]，計算得出T=36.52，閾值為37，只有大數據、教育大數據、學習分析3個高頻關鍵詞，無法準確反映當前教育大數據領域的主要研究內容。所以，選取高頻關鍵詞為頻次大于等于5，經確認得到高頻關鍵詞22個，按詞頻多少進行排序，得到結果如表1所示。選取的22個高頻關鍵詞占據教育大數據中所有關鍵詞的36%，說明所選擇高頻關鍵詞能夠反映出教育大數據領域當前的研究熱點。

為進一步探究教育大數據的熱點和未來趨勢，除進行關鍵詞出現頻次統計外，各關鍵詞間隱含的關系也是研究重點[4]。所以，本研究利用SATI 3.2軟件構建了高頻關鍵詞共詞矩陣（22×22），如表2所示。從共詞矩陣表可觀察到，搜索關鍵詞“教育大數據”外，大數據與學習分析、人工智能和數據挖掘等關鍵詞出現在同一篇文章中的頻次較大。

相異矩陣能夠說明關鍵詞相異程度，取值范圍在0—1之間。為真正了解關鍵詞值之間的內隱關系，以減少關鍵詞在進行詞頻統計時存在的差異對研究結果造成影響，即利用SATI 3.2軟件構造了高頻關鍵詞相異矩陣，如表3所示。矩陣中行列交叉處數值越大，則兩者相關程度越小，即關鍵詞間距離越遠[5]。從相異矩陣中觀察到，行列交叉處數值都大于0.9，說明在教育大數據研究領域中，關于各高頻關鍵詞間的研究還不夠深入。

（二）社會網絡圖譜分析

從關鍵詞共詞分析結果觀察到，教育大數據領域關鍵詞眾多且研究范圍廣。為進一步探究研究領域中各高頻關鍵詞之間的聯系，在共詞分析基礎上，本研究將進行高頻關鍵詞社會網絡分析。將共詞矩陣表導入Ucinet 6.0中，進行可視化處理后得到高頻關鍵詞社會網絡圖譜圖，如圖2所示。

在高頻關鍵詞社會網絡圖譜中，關鍵詞節點的大小可表示其重要程度，連接兩點線段的粗細表示節點間關系的強弱。去掉檢索主題“教育大數據”后，大數據、學習分析、智慧教育和人工智能等詞處于圖譜中心位置并且與其他關鍵詞存在緊密聯系，說明這些關鍵詞是組成教育大數據研究領域的核心關鍵詞，是當前教育大數據研究的熱點。從整個社會網絡圖譜來看，數據素養、大學英語、數據采集等關鍵詞處于圖譜邊緣位置且與其他關鍵詞連接的線稀少，說明針對這些關鍵詞的研究還不夠深入。同時表明基于大數據的數據素養、大學英語、數據采集等關鍵詞作為社會網絡圖譜的邊緣節點將會成為未來教育大數據領域研究的新趨勢。

（三）聚類分析

關鍵詞的聚類分析意在將存有緊密關系的關鍵詞聚在一起，聚類圖能夠清晰展現出教育大數據領域的研究熱點以及研究分類。采用SPSS 25.0軟件進行聚類分析，得到如圖3所示的高頻關鍵詞系統聚類樹狀圖。聚類分析可以使相似度較高的關鍵詞聚在一組，若兩個關鍵詞聚集在一起的距離越短，說明它們之間的聯系越緊密[6]。

三、研究熱點分析

（一）大數據與人工智能相結合的個性化教育研究

新興技術的發展打破了傳統教育的束縛，變革了傳統學習方式，適應了教育信息化發展。該主題的關鍵詞有應用研究、人工智能、機器學習、學習分析、教育大數據、數據挖掘、深度學習、個性化學習、自適應學習，主要探究大數據核心技術在教育領域的應用帶來的新型個性化學習方式。數據挖掘、人工智能、學習分析等技術作為數據分析基石，為實現個性化自適應學習環境建設提供了技術支撐，使精準預測與分析成為可能，力爭為個性化學習和科學教育決策保駕護航，促進學生個體多元發展?；诮虒W目標與教學需求，對海量數據資源進行統計分析的學習分析技術，能夠實現學習資源的智能推送、輔助老師進行智能化預測和發現，有利于改變傳統教育方式，實現學習者自適應學習，推動個性化教育時代到來。

（二）教育大數據支持下的教育應用探究

大數據在教育領域的具體教育教學應用，主要指在教育信息化發展背景下，學校具體教育決策及教育教學過程中所實施的教學實踐活動[7]。該研究熱點下有數據素養、教師專業發展、大數據時代、大學英語幾個關鍵詞，主要涉及兩個方面的內容：一方面，基于大數據的高校學科教學改革。以高校大學英語學科為例，大學英語出現在高頻關鍵詞中，說明大學英語教與學改革的緊迫性以及提升學生英語水平的重要性，希望在英語教與學上運用大數據資源和技術可以有效提升學生學習效率。另一方面，注重教師專業能力發展，因為教育教學質量受到教師專業水平影響。大數據為學生學習注入活力，同時也為教師的教學與專業能力的發展帶來挑戰。只有不斷進行教學實踐與學習反思，不斷完善教師教育評價體系，建設相關教師在線學習平臺，加強學習各種技術工具、提升教育平臺運用能力，才能提高教師專業水平與素質。為不斷順應大數據時代發展，教師應不斷擴充已有知識庫，進一步提升自身專業能力。

（三）教育大數據基礎理論研究

教育與數據的深度融合需要以相關基礎理論研究為基礎。該主題主要由大數據、在線學習、在線教育、慕課、智慧教育、數據采集、精準教學、教育信息化、智慧課堂等關鍵詞組成。關注焦點集中在兩方面：一是大數據的內涵、特征、意義和價值，也包括論述大數據對教育領域的影響以及給教育領域帶來的挑戰。值得注意的是，大數據在教育領域的理論層次研究成為眾多學者的研究對象，而針對大數據教育實踐層面的研究相對較少。二是探究大數據背景下如何提高教學效率的新型教學模式。傳統課堂已無法滿足學生學習需求，新型課堂教學如何適應大數據時代的來臨？大數據視域下的新型教學模式探究將為研究者們帶來希望。

四、發展趨勢探討

（一）教育大數據基礎理論研究有待拓展

理論知識是所有研究領域的基礎。教育大數據作為一種新興教育數據資源，隨著新型教學模式的出現、各類信息技術的不斷發展，暴露出其相對應的基礎研究理論較為薄弱。目前，教育大數據領域的研究范圍廣但不深入、研究主題分散，理論研究主要集中在教育大數據的內涵、價值、應用等方面。簡而言之，當前教育大數據領域中完整的理論體系尚未形成，理論研究尚處于起步階段。伴隨物聯網和高新技術而出現的理論（如新建構主義理論），必定對教育大數據領域的研究產生深遠影響。只有宏觀與微觀相結合，用不同視角去看待大數據與教育領域的結合，深入開展教育大數據領域的基礎理論研究，全面構建適合教育大數據發展的理論體系，才能適應教育信息化的發展，滿足教育大數據領域的應用需求。

（二）教育大數據治理體系尚未形成

大數據時代下，任何一個微小的數據失誤，都將帶來難以預測的嚴重后果。信息化時代的教育大數據會涉及教育者、學習者甚至管理者的數據及隱私安全問題，沒有法律法規的約束可能會滋生網絡暴力和網絡欺詐行為。各種數據采集和挖掘技術的發展使高質量數據實現跨區域流通，海量數據的無序流通與共享，使得數據安全和個人隱私保護存在重大風險。大數據作為重要教育資源的地位日益顯著，數據安全和隱私保護的矛盾日益激化。加快制定和完善相關法律法規，確立隱私設計原則，重視隱私增強技術以及隱私影響，科學保護用戶隱私，減少數據安全和隱私泄露事件的發生，使教育工作者和受教育者的隱私安全得到保障，會是未來很長一段時間內探索研究的重點。

（三）技術賦能教育促成教育的創新發展

技術的變化發展將會引發大規模教育變革。隨著大數據與教育融合的不斷深入，大數據技術賦能下的教育，必將發生翻天覆地的變化。教育教學中各種數據的收集、整合和應用等都離不開技術支持，以大數據技術為中心的新一代技術群正在形成。大數據技術賦能教育將構建一個高度智能化的“以學為中心”的教育新生態，對教師、學生、課堂、課程和學校產生深遠的影響。只有在加大基礎設施建設的同時加強對大數據關鍵技術的研發，才能實現教育數據的高效率使用，發揮數據的最大價值，促進教育的更深層次變革。

（四）大數據背景下教師數據素養的培養

數據素養是信息素養的子集，是科學素養的核心成分，更是大數據時代下教師素養的重要組成部分[8]。隨著社會科學的發展、教育數據的爆炸性增長，數據素養成為教師教學中必要的創新技能。信息獲取與收集是大數據時代下教師必備的基本技能，對教師專業能力培養具有重大意義。培養具備數據素養的教師，有利于促進教師適應數據文化環境，幫助教師進行科學教學決策和教育評價，提高課堂教學效率，促進教師教學科研活動順利開展。只有打造一支擁有良好數據素養的教師隊伍，教育才能不斷適應智能時代的發展，不斷朝信息化方向邁進。

五、結語

大數據與教育的結合改變了傳統教育模式，新興技術的發展為教育注入活力。教育大數據使個性化學習和精準教學的實現成為可能，有助于提高教師教學效率和增強學生學習效果。本文通過SATI 3.2、Ucinet 6.0和SPSS 25.0軟件對我國教育大數據進行可視化分析，對未來研究趨勢進行了思考。本研究只選擇CSSCI文獻可能會存在一定偏差，筆者將繼續關注大數據與教育的融合，追蹤其進一步發展。

[1][7]崔曉鸞，趙可云.大數據在教育領域的研究熱點及發展趨勢：基于共詞分析的可視化研究[J].現代遠距離教育，2016（4）：79-85.

[2]朱廣袤，乜勇.我國人工智能教育的研究熱點與趨勢分析：基于共詞分析的可視化研究[J].數字教育，2019（5）：8-13.

[3][5]陳瑤，胡旺，王娟.基于知識圖譜的智慧教育研究熱點與趨勢分析[J].中國遠程教育，2016（9）：21-26.

[4]孫誠，姜澤許.校企合作共建實訓基地研究熱點：基于CNKI核心期刊的共詞聚類分析[J].中國遠程教育，2015（11）：72-76.

[6]卜彩麗，張寶輝.我國翻轉課堂研究熱點、主題與發展趨勢解析：基于共詞分析的知識圖譜研究[J].教育導刊，2015（9）：48-53.

[8]張進良，李保臻.大數據背景下教師數據素養的內涵、價值與發展路徑[J].電化教育研究，2015（7）：14-19，34.

（責任編輯 孫興麗）