基于知識圖譜的國內工程教育研究現狀分析

摘要：

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，教育部2017年以來發出了“新工科”建設的諸多倡議，在“新工科”建設的時代背景下，對我國近10年工程教育研究的現狀進行量化分析具有重要意義。選擇近10年來被中國社會科學引文索引（CSSCI）收錄的與工程教育有關的文獻，開展文獻計量學研究。在對文獻年度發文量、作者合作網絡、文獻共被引網絡、期刊共被引網絡和關鍵詞共現網絡進行定量分析的基礎上，討論了當前國內工程教育研究的現狀。有關結果表明，國內工程教育研究的規模與我國目前的工程教育規模不相匹配，相關研究的同質性在日益增加，且國內刊物與國際刊物之間存在一定的信息交換壁壘。最后，給出了有益的發展建議。

關鍵詞：

工程教育; 知識圖譜; 文獻計量

中圖分類號： G 521 " 文獻標志碼： A

文章編號： 1009-895X（2021）02-0193-08

DOI： 10.13256/j.cnki.jusst.sse.2021.02.015

Abstract：

To actively respond to the new round of scientific and technological revolution and industrial change，the Ministry of Education has issued many initiatives on “New Engineering Disciplines” since 2017.Under the background of “New Engineering Disciplines”，it is of great significance to quantitatively analyze the current situation of domestic engineering education research in recent ten years.In this paper，a bibliometric research is carried out on the literatures related to engineering education and collected by Chinese Social Sciences Citation Index （CSSCI）.Based on the quantitative analysis of the annual volume of documents，author cooperation network，cited reference network，cited journal network and keyword co-occurrence network，this paper discusses the current situation of engineering education research in China.The results show that the research scale of domestic engineering education does not match the current scale of engineering education.The homogeneity of related research increases gradually，which implies an information exchange barrier between domestic and international journals.Finally，some suggestions are given for development.

Keywords：

engineering education; knowledge graph; bibliometrics

工程教育是以技術科學為主要學科基礎，以培養能將科學技術轉化為生產力的工程師為目標的專門教育[1]。2017年2月以來，為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務“創新驅動發展”“中國制造2025”等一系列國家戰略，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》和《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，以期助力高等教育強國建設[2]。工程教育研究作為反映國家工程領域綜合水平和影響力水平的重要一環，對其開展量化研究可為我國現階段的新工科建設提供諸多有益建議[3]。本文運用文獻計量學方法，對來源于中國社會科學引文索引（CSSCI）的2009—2018年間的603篇以“工程教育”研究為主題的論文進行量化分析，旨在梳理我國現階段工程教育研究的現狀，分析其特點，以期為我國現階段的新工科建設和提高工科人才培養質量提供可資借鑒的建議。

一、研究對象及研究方法

本研究選擇近10年（2009—2018年）來，中國社會科學引文索引（CSSCI）收錄的與“工程教育”有關的文獻進行研究。首先，從篇名和關鍵詞途徑對CSSCI數據庫進行檢索，經過數據除重處理后總計檢索出603篇相關文獻。然后，選擇603篇研究文獻的作者、研究機構、參考文獻、期刊名和關鍵詞等基本信息為研究對象，運用CiteSpace和Microsoft Excel系統逐一建檔。最后，對各類信息逐項進行可視化和量化處理，實現定性與定量相結合的研究與探索。

二、數據統計分析結果

（一）文獻量及發表年份統計分析

首先對603篇相關文獻的年度發文量進行了統計，如圖1所示。由圖1可以看出，2009—2018年間被CSSCI收錄的各類期刊中，以“工程教育”研究為主題的論文其年度發文量分別為：2009年71篇，2010年53篇，2011年66篇，2012年63篇，2013年74篇，2014年50篇，2015年51篇，2016年55篇，2017年61篇，2018年59篇。總體來看，2009—2013年國內學者對工程教育的研究熱情相對較高，2009、2013年為年度發文量的高峰年。2013年后，年度發文量出現較大幅度下降，2014—2016年平均年度發文量相較于2013年之前下降幅度接近30%。2017年之后，隨著教育部積極推進新工科建設的一系列政策和倡議出臺，以“工程教育”為主題的研究年度發文量出現一定程度的回升，基本保持在年均60篇左右。相關數據表明，國內學者對工程教育研究的規模整體較小，近年來期刊發文量出現一定程度的下降，其相關學術活動在一定程度上受到政府部門宏觀政策的影響。

（二）作者合作網絡分析

科學的進步促進了合作，作為一種必然結果，科學合作正在催生學術論文合著現象的大量涌現[4]。隨著合著學術論文規模的日益增大，以往把學術貢獻全部歸于第一作者的做法顯然已無法滿足文獻計量學的發展需求。施引文獻的作者合作網絡分析在一定程度上很好地解決了這一問題，其量化分析數據可從側面反映國內工程教育研究的合作熱度和交流程度。理論上，CiteSpace可以從微觀的作者合作網絡、中觀的機構合作網絡和宏觀的國家或地區合作網絡三個層次對論文的科學合作情況展開分析[5]，鑒于本文所研究群體的特定性（僅局限于國內學者），且中觀的機構合作網絡在作者合作網絡中已有所體現，下文僅從微觀層次展開分析。

學者合作情況研究中使用的數據集是2009—2018年間CSSCI收錄的603篇論文數據，分析的時間切片長度為3年。圖2是數據集中合作頻次2次及以上的作者合作網絡情況，圖2中節點連接線顏色的變化反映的是相關學者合作研究的時間演化關系。由圖2可以看出，整體而言，國內學者合作網絡以規模小的子網絡居多，這反映出各學者之間小的研究團隊較多，但相互之間聯系較為松散。就合作機構而言，來自浙江大學的以孔寒冰、鄒曉東和張瑋為核心的研究團隊構建了最大的合作子網絡，而以王孫禺為核心的清華大學研究團隊次之。從時間演化的角度來看，浙江大學的孔寒冰、張瑋、鄒曉東3位學者在不同的時間切片內發揮的合作引領作用有所更迭，即3位學者分別在不同的時間段內表現出較強的合作熱度，例如張煒與其他學者之間的學術合作主要集中在2015—2017年時間切片內。就個人合作熱度而言，來自清華大學的王孫禺在近10年內與他人合作了最大數量的學術研究，10年間以“工程教育”為主題與其他學者合作發表了13篇期刊論文。除以上4位學者外的其他研究人員，合作研究主要集中在某些特定的時間段。

表1進一步對作者合作網絡中各學者的合作發文量進行了統計。由表1數據可以看出，數據集所包含的603篇施引文獻中合作發表論文數達到10篇及以上的共有4人;合作發表論文數在5～9篇的有13人;合作發表論文數在2～4篇的共有106人。表2對合作發文量頻次5以上的文獻作者情況進行了統計。結果發現來自浙江大學和清華大學的學者在該領域的研究最為活躍，與其他學者的合作研究也最為廣泛。合作發表論文數排名前10的高校絕大多數為我國的工科強校，例如清華大學、浙江大學、北京航空航天大學、華南理工大學等，這說明理工科高校對于工程教育的研究有著較強的自我內在驅動，良好的理工科學術背景對于工程教育的研究起著積極正向的推動作用。

（三）文獻共被引分析

科學文獻不是孤立的，而是互相聯系，不斷演化延伸的系統。科學文獻的引證關系不但反映了學科發展的客觀規律，更體現了學科知識的累積性、傳承性和交叉滲透性。這里的共被引網絡是指兩篇文獻共同被數據集中的某篇施引文獻引證所形成的共被引關系。圖3給出了數據集中603篇施引文獻引用的3 417篇參考文獻的共被引網絡，共被引網絡采用的分析時間切片長度仍為3年。由圖3（a）可以看出，相較于作者合作網絡的分布式碎片化網絡結構，共被引網絡呈現出較好的層次性和網絡“結構洞”特性，形成了較為緊湊完整的網絡空間系統。從網絡系統時間演化的角度看，2009—2011年時間切片內的共被引子網絡（見圖3（b）），表現出“單一”“舒展”的主結構線特質;而2012—2014年時間切片內的共被引子網絡（見圖3（b）），則呈現出分布聚攏的特點，形成了相對復雜的分布式子網絡結構。就2015—2017年和2018年以后時間切片內的共被引子網絡（分別如圖3（d）和3（e）所示）而言，其網絡結構則表現出較強的空間聚類特征。以上可視化數據表明，隨著以“工程教育”為主題的研究發展，國內學者所關注的參考文獻呈現出由“舒展多樣化”到“分布式聚攏”，再到“空間整體式聚類”的特點，這說明國內學者研究主題的同質性在逐漸增加，也可從側面解讀為國內學者們研究的共識在逐年增加。

表3對共被引網絡中節點頻次5以上（不包括頻次5）的參考文獻進行了量化統計。由表3數據可以看出，這些高共被引文獻有著高低不一的節點中心度，共被引文獻的被引頻次與文獻的節點中心度整體呈正相關關系，即絕大多數高共被引文獻均有著高的節點中心度，例如文獻吳愛華（高等工程教育研究，2017年）和謝笑珍（高等工程教育研究，2017年），其節點中心度分別為0.24和0.29。結合圖3的共被引網絡可以看出，具有高節點中心度的文獻均處于網絡系統“結構洞”的邊緣，表明具有高節點中心度的文獻在不同的共被引子網絡之間發揮了重要的“橋梁紐帶”作用，這些文獻是推動相關研究由一個熱點領域向另一個熱點領域演化過渡的重要推手。表4進一步對節點中心度排名前10的共被引文獻進行了統計。由表4數據可以發現，具有高節點中心度的文獻往往都緊扣其所處時間階段的教育主題，例如吳愛華于2017年發表的《加快發展和建設新工科，主動適應和引領新經濟》，鐘登華于2017年發表的《新工科建設的內涵與行動》，均帶有明顯的“新工科”建設主題特征。對比表3和表4數據亦可發現，表3中的很多高共被引文獻并沒有出現在表4中，這些文獻往往具有較高的共被引頻次但卻有著較低的節點中心度，通常被認為是相關領域的經典文獻，例如文獻王沛民（中國高等教育，2001年）。

（四）期刊共被引分析

圖4是數據集3 417篇參考文獻中共被引頻次大于3次的期刊共被引網絡，分析采用的時間切片長度仍為3年，其中網絡節點之間顏色的變化同樣表明了共被引子網絡間的時間演化關系，節點標簽字體大小與共被引頻次成正比例關系。為便于量化分析，表5對共被引頻次排名前10的期刊進行了統計，由表5數據可以看出，對于被CSSCI收錄的以“工程教育”為主題的研究論文中，高共被引期刊多為中文期刊。其中，《高等工程教育研究》在有關“工程教育”這一主題的期刊載文方面占據了絕對優勢，其共被引頻次達263次，該數值超過排名第2至第7位所有期刊共被引頻次之和。就節點中心度而言，《高等教育研究》《中國大學教學》《教育研究》和《中國高教研究》等對于拓展“工程教育”領域的期刊共被引網絡均發揮了重要的橋梁樞紐作用，但排名前10的高共被引期刊中國際期刊僅有Journal of Engineering Education和European Journal of Engineering Education。上述結果表明，國內學者在進行以“工程教育”為主題的研究時，偏好參考中文文獻，而對于國際同行的相關研究關注較少。國內刊物與國際刊物在互相借鑒、信息貫通方面仍然存在一定的壁壘。

（五）關鍵詞共現網絡及其聚類分析

關鍵詞的共現分析是針對數據集中施引文獻的關鍵詞，兩兩統計它們在同一組文獻中出現的次數，通過這種共現次數來測度它們之間的親疏關系。圖5為使用CiteSpace軟件對數據集中603篇施引文獻的關鍵詞建檔后，分析得到的關鍵詞共現網絡。這里需要注意的是，圖5為了方便分析，對共現頻次3次以下的節點未予顯示。在完成共現網絡的計算之后，繼續運用軟件的對數最大似然率（Log-Likehood Ratio）算法對關鍵詞進行聚類分析，如圖5中帶“#”的標簽所示。圖5的關鍵詞共現網絡和聚類分析結果表明，在近10年的以“工程教育”為主題的研究中，排名前5的關鍵詞分別為“工程教育（或高等工程教育）”“持續改進”“新工業革命”“華盛頓協議”和“新工科”。具體來看，“持續改進”和“華盛頓協議”均為近幾年教育部在大力推廣和倡議的“工程教育認證”的核心元素，而“新工業革命”和“新工科”等內容均屬于2017年以來教育部正在努力探索建設的“新工科”教育的范疇。上述結果進一步表明，政府部門一系列宏觀政策的實施和倡議，對于社會科學領域國內學者研究共識的達成發揮著強相關的指揮棒作用。

三、結論與建議

本文選擇近10年來被中國社會科學引文索引（CSSCI）收錄的與工程教育有關的文獻，開展文獻計量學研究。在對文獻年度發文量、作者合作網絡、文獻共被引網絡、期刊共被引網絡和關鍵詞共現網絡進行定量分析的基礎上，討論了當前國內工程教育研究的現狀。基于以上研究，給出如下結論和發展建議。

（一）結論

第一，根據CSSCI近10年來收錄的期刊論文，國內與“工程教育”研究主題有關的期刊載文量呈下降趨勢，國內“工程教育”研究的規模與我國目前的工程研究實踐和工程教育規模不相匹配。一方面，近10年來我國工程研究實踐與時俱進，已逐漸在全世界范圍內形成引領之勢。航空航天方面，中國載人航天工程空間實驗室任務的圓滿完成和C919大型客機的首飛，標志著我國正式進入空間站和大飛機量產的新時代。交通運輸方面，至2018年末我國高鐵營業總里程和高速公路總里程均已躍居世界第一位。土木工程方面，北京三元橋“換梁療傷”僅用43小時便實現了1 350噸橋梁的整體換梁。珠港澳大橋的成功貫通，更是展現出我國工程科學技術水平已經走在了世界前列。此外，我國還是擁有世界上唯一完整工業體系的國家，并據此培養出了世界上規模最大的工程科技人才。但基于CSSCI收錄論文的數據集分析結果顯示，過去10年間國內以“工程教育”為主題的研究論文僅有603篇，且表現出一定的下降趨勢，這遠遠不能滿足我國工程研究實踐和工程教育規模的需求。

第二，國內進行工程教育研究的學者、團隊和機構過于集中。從作者合作網絡和文獻共被引網絡來看，目前被CSSCI收錄的論文數據集中，進行“工程教育”研究的多為社會科學研究人員，而走在我國工程教育一線的廣大理工類科技工作者參與度遠遠不夠，使得國內“工程教育”研究的相關成果反哺一線“工程教育”的力度不夠，很多好的建議或許不能落到實處。就具有較高合作熱度的研究機構而言，目前該領域影響力較大的只有浙江大學和清華大學，其他研究機構的合作熱度沒有形成時間上的持續性。就參與度較高的社會科學研究群體而言，過于分散的作者合作網絡結構形態，說明該領域學者的人才隊伍建設有待進一步提高。

第三，期刊共被引網絡分析表明，國內學者在撰寫研究論文時對于國際同行的相關研究關注較少，國內刊物與國際刊物之間仍然存在著一定的信息交換壁壘。關鍵詞共現分析則說明，國內學者目前對于“工程教育”的研究受政府部門宏觀政策影響較大，對于以“工程教育”為主題的研究其同質性在日漸增加。

（二）建議

為助力國內工程教育研究的發展，使國內“工程教育”研究的相關成果更好地反哺“新工科”教育的建設，本文提出以下建議。

第一，在研究人員隊伍建設和研究團隊發展方面，國內各高校應出臺相關的激勵政策，鼓勵更多工作在工程研究實踐一線的理工科科技工作者，積極參與到“工程教育”的研究中來。此外，應鼓勵創建專門的工程教育研究機構，促進工程教育研究學術共同體的形成。通過擴大研究人員隊伍和創建學術研究團隊，不僅可以提升學術研究載文量，提升該領域的學術研究水平，同時有了廣大工程實踐一線科技工作者的參與，相關研究成果必將更有效地反哺“新工科”教育建設，對提升相關學科的國際影響力亦有很好的促進作用。

第二，政府部門應設立更多的工程教育研究專項基金，鼓勵多樣化探索。研究基金在促進基礎學科建設、發現和培養優秀科研人才等方面有著不可替代的巨大優勢。鑒于政府部門宏觀政策對以“工程教育”為主題的學術活動的強相關性影響，設立更多的工程教育研究專項基金，鼓勵多樣化、有特色的自由探索，充分發揮好指揮棒的作用，必將極大地促進該領域研究的發展。

第三，創辦針對工程教育研究的國際化期刊。學術期刊是科研成果發表和交流的最重要平臺，鑒于目前國內刊物與國際刊物間存在的信息交流壁壘，創辦更多的工程教育國際化期刊，鼓勵優秀的國際同行積極參與我國工程教育研究探討，必將更好地助力我國未來大工程觀“新工科”教育的建設。

參考文獻：

[1] 鐘秉林，魏紅，李婷婷.我國高等工程教育研究的現狀分析與未來展望——近五年高等工程教育研究論文的量化分析[J].高等工程教育研究，2011（3）：9-13.

[2] 教育部高教司司長吳巖.中國開始成為全球工程教育的“領跑者”[EB/OL].（20181115）[20190702].https：∥www.sohu.com/a/275600966_444401.

[3] 任令濤，余東升.中國工程教育研究國際地位和影響力研究——基于5種SSCI期刊載文的分析[J].高等工程教育研究，2018（6）：182-187.

[4] 蔣穎，金碧輝，劉筱敏.期刊論文的作者合作度與合作作者的自引分析[J].圖書情報工作，2000（12）：23-28.

[5] 李杰，陳超美.CiteSpace：科技文本挖掘及可視化[M].北京：首都經濟貿易大學出版社，2016.

（編輯： 程愛婕）