國內教育領域深度學習研究現狀及熱點
——基于中國知網的科學知識圖譜分析

張釋元,饒麗娜

（上饒師范學院 教育科學學院，江西 上饒 334001）

目前，我國教育改革已經推入深水區，深度 學習作為教育領域中的一場革命，強調由雙基、三維目標向核心素養轉變，其理念對我國現有的課堂變革具有極其重大的意義。深度學習源起于計算機領域的“機器學習”研究以及教育領域學習研究[1]。機器深度學習與人腦深度學習之間最主要的相同點在于關聯性學習，借助舊的知識完成新的學習；最重要的差別在于人腦具有反思力和創造力[2]。

對已有深度學習文獻的計量學分析發現：深度學習研究主要范疇定位在社會科學全域，缺乏針對教育領域的計量學分析。這增加了深入研究教育領域深度學習的難度，容易造成重復性研究。通過文獻檢索發現，教育領域中的深度學習呈現“關注晚卻研究熱”、“類型領域集中”等現象。鑒于此，研究以“中國知網”為信息來源，采用文獻計量學與科學知識圖譜的方法，選取2008年至2018 年中文核心期刊為研究對象，以此宏觀上了解教育領域中的深度學習。

一、數據來源與研究方法

中國知網一直被學界認可為可信任數據庫，Citespace 是近年興起且被認可的計量學分析軟件。因此，研究的文獻樣本取自中國知網數據庫，采用Citespace 軟件進行計量學分析。

在樣本選擇過程中，根據期刊的等級評定和認可度、研究熱點的時限等，對檢索到的所有文獻進行篩選。篩選出2008—2018 年期間發表在“核心期刊”以及“CSSCI”關于深度學習領域的研究文獻，共得到有效文獻529 篇。

為了解深度學習的發展趨勢及熱點，借助Citespace 軟件對作者、研究機構、以及關鍵詞進行分析。在數據分析的初始階段，利用CNKI 的文獻計量可視化，得到該領域發文的總體趨勢。在此基礎上，運用Citespace 作為統計分析的工具，將作者、機構、關鍵詞等以知識圖譜的形式呈現，希望通過“一圖展春秋，一覽無余”[3]對529 篇有效文獻進行深入分析，回答當前我國教育領域深度學習研究的現狀。

二、可視化研究及結果分析

一般性的可視化研究基本從年度發文量、核心作者、研究機構分布和研究熱點的關鍵詞等幾個方面進行分析。這幾個維度的分析同樣適用于深度學習研究領域的分析。

（一）發文量的分析

圖1 2008-2018 年深度學習發文趨勢

從量的角度對研究文獻的年度狀況進行分析，能夠充分說明學者們對該領域研究的關注度，也能夠從側面反應這個研究領域的重要程度。如圖1 所示，有關深度學習領域的發文量總體上呈上升態勢，但每階段發展速度不同。2008-2014 年間發展的較為緩慢，2014-2017 年呈現快速增長趨勢，2017-2018 年保持相對平穩。其 中，2017 年 發 文 量為172 篇、2018 年 發文 量為168 篇。

2014 年以前，我國學者對深度學習研究關注度較低，并沒有認識到深度學習研究的意義和價值，成果較少。2014 年,教育部基礎教育課程教材發展中心在全國多個實驗區開展了深度學習教學改進項目研究，以此來回應時代與社會的變化[4]。此外，在2014-2016 年《地平線報告》中將深度學習作為發展的趨勢之一，并指出深度學習是未來5 年或更長時間推動高等教育發展變革的關鍵方向，報告還提到探索深度學習的策略研究。在政策與《地平線報告》的共同推動之下，學者們開始聚焦深度學習研究。與此同時，隨著核心素養的提出與探索，深度學習逐漸與其結合，挖掘著二者之間的關系，加速了深度學習研究的發展。2016 年，高等教育學術年會把“促進大學生自主學習、深度學習及合作學習”作為論壇議題之一，2018 年10 月教育部出臺《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》，強調本科教育要以促進學生全面發展為中心，在注重“教得好”的同時更注重“學得好”，深度學習一時間成為我國教育領域的熱點詞匯，這是2014-2017 年發文量急劇增長的主要原因。

回顧深度學習近十年的發展歷程，發現深度學習與教育信息化的發展有著十分緊密的聯系。自2012 年3 月13 日，教育部正式頒布《教育信息化十年發展規劃(2011-2020 年)》，說明我國教育信息化“起步”與“應用”兩個階段已基本完成，將進入“融合”和“創新”的新階段，由原來停留于工具層面的簡單應用過渡到信息化教育的創生發展[5]。信息促進教育領域變革已經成為人們接受并認同的事實，作為與人工智能相結合的深度學習自然引起了學者們的研究興趣。學者余勝泉曾指出，在過去十年中，雖然教育信息化的基礎設施建設取得了長足的進步，但應用效果不彰，教育信息化“無用論”甚囂塵上，信息技術基本上處于教育的邊緣位置，這也恰恰是深度學習前期發展緩慢的一個重要因素[6]。2014 年以來，信息技術呈現出一種“曲棍球桿曲線”的增長態勢[7]，深度學習研究發展也迅猛上升，成果增多。這是2014 年以后發文量增長迅速的又一重要原因。

（二）核心作者的分析

對核心作者的分析主要關注合作和貢獻兩個維度。圖中節點的大小代表了作者的發文量，作者之間的連線表示二者之間的合作關系[8]。通過合作作者的分析，不僅可以了解到對此課題貢獻較大的權威人士，而且可以看出他們彼此之間的聯系。為了更好地了解核心作者信息，在Citespace 中將Time Slicing 設為2008-2018,時間切片為一年，Node Type 選項設置為Author ，Selection Criteria 選項設置為Top 50，運行程序進行可視化，得到深度學習作者合作網絡知識圖譜。圖2 顯示，共有46 個節點，15 條連線，網絡密度為0.0145。

圖2 深度學習作者合作網絡知識圖譜

據統計在2008-2018 年發文量最多的作者是 劉哲雨、祝智庭（5 篇），其次是楊濱、曹培杰、董玉琦、段金菊，胡航。其中以劉哲雨為核心的研究團隊從教育技術的視角來研究深度學習，與他合作的是同在天津師范大學的王志軍、郝曉鑫、王紅等人。同發表刊物相結合分析發現，有三篇是刊發在《現代教育技術》上的，最高被引的文獻是2017 年發表的行為投入影響深度學習的實證探究——以虛擬現實(VR)環境下的視頻學習為例[9]，下載量達到2968 次，被引29 次。同年，深度學習的評價模式研究[10]下載量達到2200 次，被引28 次，文中主要是研究虛擬現實環境中深度學習，利用多媒體畫面表征促進深度學習的效果，且進一步提出了深度學習的“3+2”評價模式，為深度學習的研究推進做出了巨大的貢獻。其次是以祝智庭等人構成的研究團隊，2017 年祝智庭等在《中國教育學刊》上發表了深度學習：智慧教育的核心支柱[11]，其下載量達到3273，可見這篇文章是十分重要的。在這些研究者中，董玉琦、胡航的合作為跨校合作，曹培杰則主要是個人研究。進一步對作者之間的關系進行探尋，合作研究者之間主要為師生和同事關系。結合作者的學術背景，這些學者多是教育技術方面影響力較大的研究者，他們從事的研究領域主要是教育理論與教育管理、計算機軟件與計算機應用。

由此可見，我國深度學習研究者基本以教育技術領域的專家為主體，這說明深度學習研究并未在整個教育領域引起重視，或者受到關注.

（三）研究機構分析

為探明深度學習研究中研究機構的范疇，在Citespace 中將Time Slicing 設為2008-2018，時間切片為一年，Node Type 選項設置為Institu‐tion，其余設為默認值，運行程序，進行可視化，得到深度學習機構合作知識圖譜。

圖3 深度學習機構合作知識圖譜

由圖3 可以看出，東北師范大學教育學部、華中師范大學教育學院、華東師范大學課程與教育研究所、陜西師范大學教育學院，這些機構的節點較大，說明它們是主要的研究力量所在。為進一步明確機構的發文量，整理了發文量5 篇以上的研究機構，如表1 所示，東北師范大學教育學部發文量最多達到13 篇，其次是華中師范大學教育學院，發文量8 篇，華東師范大學的研究力量基本在課程與教學研究所和開放教育學院。

表1 深度學習文獻發表數量機構

7 陜西師范大學教育學院6 河南大學教育科學學院6 華東師范大學開放教育學院5天津師范大學教育科學學院

其中，東北師范大學設立了教育部基礎教育課程教材發展中心“深度學習”教學改進項目組，小學語文組由計宇為組長，數學組由馬云鵬為組長，關注初等教育及中等教育的理論研究。華中師范大學、陜西師范大學、河南師范大學、天津師范大學主要是結合計算機技術研究高等教育、中等教育領域。華東師范大學的研究力量在教育學部，其研究的快速增長期為2017 年。結合圖表，可以說深度學習的研究力量主要存在于師范大學中的教育學院，綜合型的院校對這方面研究的不多。此外，院校之間的連線并不緊密，說明機構之間缺乏合作交流。

（四）研究熱點分析

關鍵詞是文章的要點和檢索路徑，為得到深度學習的研究熱點，在Citespace 中將Time Slicing 設為2008-2018，時間切片為一年，Node Type 選項設置為Key word，Selection crite‐ria 選項設置為top 50，并選擇Pruning sliced networks、pathfinder 對合并后的切片網絡進行修剪，然后運行程序進行可視化，得到關鍵詞共現圖，如圖4 所示。

圖4 深度學習關鍵詞共現知識圖譜

圖4 顯示，共有節點112 個，連線168 條，網絡密度為0.027。圖中可以看出深度學習、翻轉課堂、核心素養的年輪較大，說明它們出現的頻次較高。而其中深度學習作為年輪最大的關鍵詞之一，很可能是由于檢索詞為深度學習導致的，故而在分析研究熱點時，把這一關鍵詞排除在外。為進一步明確關鍵詞出現的頻次和中心性，整理了表2。頻次和中心性高的關鍵詞一般是研究的熱點和前沿。結合表2 的中心性，選擇中心性大于0.1 的關鍵詞[12]。

具體表現為“翻轉課堂”、“核心素養”、“人工智能”、“教育模式”、“學習分析”、“教育信息化”。因此，這些詞構成了該領域的熱點及前沿。

表2 深度學習關鍵詞頻率、中心性統計表

7 100.12教學策略8 9 0.06mooc 9 8 0.12教育信息化1080.14教育模式

聚類研究是辨析前沿的基礎，可以揭示研究前沿演變的重要知識轉折點[13]。利用Citespace 進行聚類分析，在可視化之后，點擊“K”并且選擇LLR 算法，得到的聚類如圖5 所示。圖中Q 值為0.7057 大于0.3，說明聚類的劃分出來的社團結構是顯著的，S 值為0.6588 大于0.5說明聚類是合理的[14]。

圖5 深度學習關鍵詞聚類知識圖譜

為使得到的聚類更加利于分析，對原始聚類后進行一定的修剪，最終得到5 個關鍵聚類。聚類從大到小依次為知識整合、核心素養、學習分析、策略、地平線報告。

（1）知識整合。以往對深度學習的定義大致可歸為四類：“深度理解說”、“理解—遷移說”、“體驗學習說”、“三元學習說”。雖然對深度學習的內涵側重點各有不同，但深度理解是各家觀點的交匯點與融合點，眾多定義都指向深度學習是一種基于理解的學習[15]。不僅如此，深度學習還具備信息的整合、知識的遷移這兩個重要特征，即通過新舊知識整合來促進有意義學習的發生[16]。這些都與知識整合的發生不謀而合，知識整合發生的前提也是理解知識，也需要對已有的信息進行加工，促進知識之間的聯結[17]。可見，深度學習與知識整合有著十分密切的聯系。

（2）核心素養。國際上對于核心素養的認識包括：核心素養重視公民關鍵的、必要的、重要的素養，是知識、技能、情感態度的集合，具有整體性，其形成過程是個人與社會協同作用下的漸進過程[18]。2014 年3 月，我國在頒布的《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中首次提出研制學生發展核心素養體系，2016 年9月，正式公布了我國學生發展核心素養總體框架，具體包括文化基礎、自主發展、社會參與這三個維度[19]。我國學者認為我們需要實現國際核心素養的本土化轉變，一方面，要抓住學科本質，落實學科核心素養；另一方面，需要完善評價體系，構建以表現性評價為主的多元評價模式[20]。追求發展學生的核心素養，深度教學是一個強有力的突破口，能夠克服表層教學的局限性，從而引導學生深度學習，落實立德樹人的目標[21]。深度學習以培養學生核心素養為根本追求[22]，是指向具體的、社會的人的全面發展，也是形成學生核心素養的基本途徑。素養的獲得需要深度學習的支撐[23]，深度學習的理論研究重點正在與核心素養逐漸融合[24]。

（3）學習分析。學習分析是為了提高學習者的績效，對學習者的學習過程進行記錄、跟蹤、分析，從而實現有針對性的干預學習者的學習，科學合理的學習分析能夠實現真正的因材施教，促進每個學生不同方面的良好發展[25]。由于學習分析是在大規模的數據處理之下進行的，因而對學生學習情況的把握不僅僅是依靠平時的主觀經驗，更多的可以通過數據的及時反饋，幫助教師調整教學策略，促進學生有意義的學習。可以說，學習分析實質上屬于深度學習的一種策略，有利于實現深度教學與深度學習的統一[26]。

（4）策略。深度學習的策略研究，一方面是根據深度學習的內涵特征等方面制定出如何進行深度學習的方案，把深度學習的理論付諸實踐的過程；另一方面，是針對現在深度學習過程中存在的問題提出改進的方法。二者融合于提高深度學習的教學策略中。我國最早提出深度學習的何玲、黎加厚教授認為創設問題，開展任務驅動型學習，貫穿過程性評價能夠提高學生的深度學習水平[27]。信息時代的不斷發展，云課、慕課、微課、翻轉課堂等一些新的教學形式產生，尤其是翻轉課堂，曾風靡一時，但是因其單調的呈現方式以及難以實現師生之間良好的互動，無法滿足學習者個性化需求導致學習者難以進入深度學習狀態，使得學生的時間投入與實際獲得不成正比，學習效果不佳[28]。為此，彭燕等學者通過實證研究的方法，在翻轉課堂中改善教學模式，即課前進行知識的整合，課堂對知識之間的關系邏輯進行梳理重組，課后進行分享交流。結果表明這一學習模式有利于促進翻轉課堂中深度學習的發生[29]。翻轉課堂后出現了線上與線下教學相結合的一種模式—SPOC，彌補了翻轉課堂、慕課等的不足。基于此，學者構建了SPOC 的深度學習模式。在這個學習模式下，學生經歷學習準備、知識構建、遷移應用與創造、評價與批判四個循環與遞進的階段，實現低階思維能力向高階思維能力的轉變[30]。在真實的課堂情境中，學者吳秀娟從反思學習的角度，構建了基于反思的深度學習策略，經測量發現，基于反思的深度學習模式具有一定的可行性且反思活動能有效地促進深度學習[31]。此外，王樹濤提出提高深度學習首先應創設批判性的課堂情境，加強學生批判性思維的培養，同時注重學習知識的應用，促進“學用相長”[32]。不僅如此，教師還需要抓住學科本質，觸及學生心靈，幫助學生建構知識[33]。

（5）地平線報告。美國新媒體聯盟《地平線報告》已經連續發布13 年，堪稱全球歷時最長的探索新技術發展趨勢和教育應用的報告[34]。《地平線報告》主要是預測和描述未來五年全球范圍內會對教育產生重大影響的新興技術，已經成為眾多領域的參照系和風向標。2014 年的《地平線報告》將“追求深度學習”作為近期趨勢，2015 年的報告將“探索深度學習策略”作為遠期趨勢，2016 年的報告將“轉向深度學習方法”作為遠期趨勢。可見，深度學習在未來的發展中占據重要的地位[35]。與此同時，作為高等教育未來發展與革新的指南《地平線報告(高等教育版)》中，深度學習方法同樣作為發展趨勢之一被提出來，這說明，無論是在基礎教育還是高等教育之中，深度學習是未來教育領域變革的方向之一[36]。結合中國國情，2016 年，北京師范大學智慧學習研究院針對我國基礎教育新興技術應用狀況，與美國新媒體聯盟聯合發布了第一個中國版地平線報告，即《2016 新媒體聯盟中國基礎教育技術展望—地平線項目區域報告》，是一個以中國教育情境為重點的地平線報告。報告中凸顯出全球化與中國特色并存的特點[37]。

三、結論及啟示

本研究通過運用文獻計量學的研究方法，對2008 年至2018 年中國知網中有關教育領域中深度學習的文獻進行分析，可以發現，相關研究已經順利的從初步探索階段發展為快速增長階段，核心素養以及教育信息化2.0 帶動了對深度學習的深入探索。經過長期的發展，形成了以天津師范大學教育科學學院劉哲雨、華東師范大學教授祝智庭等為代表的核心作者群。同時在研究機構方面形成了東北師范大學、華中師范大學、華東師范大學、陜西師范大學、天津師范大學等核心研究機構。結合作者及機構可以發現，這些核心群體不但在教育理論方面有著堅實的基礎，而且計算機信息技術領域實力同樣雄厚。通過關鍵詞的分析，發現教育領域中深度學習研究熱點分別“翻轉課堂”、“核心素養”、“人工智能”、“教育模式”、“學習分析”、“教育信息化”。但是，目前該領域作者合作并不緊密，各大研究機構間缺乏溝通交流，研究領域力量過于分散，不利于研究的進行。同時，研究者的研究方向多傾向于高等教育和中等教育，初等教育涉略較少。因此，在加強研究人員及機構間的合作的同時，還應平衡研究方向，加大對初等教育的研究投入，這樣有利于深度學習全面系統的發展。