基于知識圖譜的國內智慧校園研究可視化分析

李慧琪

(湖州師范學院教師教育學院，浙江湖州313000)

自2008 年IBM 公司提出了“智慧地球”概念以來，智慧校園應運而生。隨著信息技術的發展，我國的學校正逐步從傳統校園、數字校園到智慧校園的轉變。智慧校園是數字校園的高級形態，是依托云計算、大數據、物聯網等智能信息技術，將教學、管理、科研和校園生活充分融合為一體的智慧化校園環境。在《教育信息化2.0行動計劃》背景下，不少重點大學、中小學紛紛設計、建設智慧校園，取得了一定的成果，也出現了許多關于智慧校園研究文獻。本文以2010—2020年中國知網收錄的智慧校園文獻為研究對象，采用共詞分析與社會網絡分析等方法，系統梳理了我國智慧校園建設現狀和研究進展，以期為該領域的后續研究提供有價值的參考。

1 研究設計

1.1 數據來源

通過中國知網期刊數據庫，以主題“智慧校園”進行檢索，設置查詢時間為2010 年至2020 年，文獻來源為中文核心期刊和CSSCI來源期刊，得到文獻372篇，去除會議、書評、訪談等非學術類文獻獲得303篇。

1.2 研究工具和方法

本研究采用可視化知識圖譜分析國內智慧校園的研究熱點。首先采用崔雷等學者開發的書目共現分析軟件Bi‐comb2.0[1]對錄入的文獻進行數據處理，包括提取高頻關鍵詞和構建矩陣(詞篇矩陣和共現矩陣)；然后運用社會網絡分析軟件Ucinet6.2 對Bicomb2.0 生成的共現矩陣進行可視化分析，使用其中的NetDraw工具繪制出社會網絡圖譜；最后再用SPSS21對詞篇矩陣進行聚類分析。

2 研究結果與分析

2.1 數據總體分析

2.1.1 發表文獻分布量

利用Bicomb2.0軟件對十年間關于智慧校園研究的發文量進行統計，得到的結果如圖1所示。

圖1 2010—2020年發布文獻數量統計

2010 年，在國家信息化“十二五”規劃中，浙江大學提出了要建設一個“令人激動”的“智慧校園”的消息，關于智慧校園的研究從那時候開始萌芽，并且在此后幾年一直呈現上升階段，根據不同時期的文獻內容，可以大致分為以下三個階段：

第一，萌芽階段(2010—2012年)：此階段總共發文15篇，大約占總數的5%，該階段主要探索了云計算、物聯網技術在智慧校園中的應用，并基于這兩種技術構建智慧校園體系架構。

第二，穩步上升階段(2013—2017年)：此階段總共發文126篇，大約占總數的42%，該階段主要圍繞關鍵技術的延伸和擴展，進一步探索智慧校園的建設，主要集中在高等院校、職業院校智慧校園的構建，還涉及校園安防管理、校園一卡通、教學管理和智慧圖書館建設等方面。

第三，快速上升階段(2018—2020年)：此階段總共發文162篇，大約占總數的53%，該階段的斜率明顯比2013—2017 年這一階段的斜率大，表明這一階段的發文量上升速度比以往都要快。在大數據時代下，這一階段智慧校園的研究達到了一個新的高度，逐步邁向更高質量、高水平的研究。

2.1.2 第一作者和研究機構情況分析

繼續使用Bicomb2.0 軟件對文獻進行第一作者統計，統計共得到276 位第一作者，最高頻次發文量為5；其次，對文獻進行研究機構統計，統計共得到357 個，最高頻次為8，如表1所示。

由表1可得，根據普賴斯定律，核心著者最低發文量為M=0.749，nmax代表最高的作者發文量[2]，將5代入公式中并取整，得到M為2，發文量為2以上的核心著者有19位，統計有46篇發文量，占總文獻量的15.18%，遠未達到其所規定的核心著者發文量占總文獻50%的水平，這說明智慧校園的研究正處于快速上升階段，隨著各種新興技術的出現，目前關于智慧校園的研究涉及的領域還不夠廣，大部分的研究也才剛剛起步，還沒有形成穩定的研究團隊，所以研究者在未來還需要不斷關注和深入研究。

表1 第一作者發文量和研究機構統計(部分)

在303 篇有效文獻中，研究機構一共有357 所。在2010—2020年間，我國的智慧校園研究主陣地主要在師范類高等院校以及其他高等院校的教育學院或信息化中心，各高校也分別建立了相應的實驗室和研究中心。排名前13 名的研究機構里，有9所是師范類院校，其中，發文量排在前2位的是江蘇師范大學智慧教育學院(8 篇) 和華南師范大學教育信息技術學院(6篇)，表明這兩所大學已在智慧校園研究中處于領先位置。由此看來，本科院校在智慧校園的研究中占據著主要地位，在資源、研究水平和研究成果等方面具有顯著的優勢；在2018年我國公布了《中小學數字校園建設規范(試行)通知》后，中小學校的智慧校園研究也在逐步加大；但職業院校在此領域的研究偏少，研究較為雜亂，缺少持續性的研究。

2.2 關鍵詞共詞分析

2.2.1 提取高頻關鍵詞

使用Bicomb2.0 軟件，將獲取的303 篇相關文獻進行關鍵詞提取與詞頻統計，最后得到關鍵詞520 個、總頻次為1288。有些關鍵詞表達的含義基本相同，如“體系架構”和“體系結構”等，通過對這些相近關鍵詞進行合并、清洗后，得到頻次大于等于5的關鍵詞共35個，其結果如表2所示。這35個關鍵詞占總頻次的50.86%，具有較高的代表性。

表2 高頻關鍵詞表(頻次≥5)

2.2.2 構建詞篇矩陣

利用Bicomb2.0 軟件生成詞篇矩陣，生成的矩陣將用于后面導入到SPSS中進行聚類分析。詞篇矩陣的行列分別代表關鍵詞和來源，其中表格中的“1”代表該關鍵詞在所對應的文獻中存在，“0”則代表該關鍵詞在所對應的文獻中不存在。其結果如表3所示(部分)。

表3 高頻關鍵詞詞篇矩陣(部分)

2.2.3 構建共現矩陣

為了進一步了解35 個關鍵詞之間的關系，繼續使用Bi‐comb2.0 軟件，繪制了35*35 的高頻關鍵詞共現矩陣，如表4 所示(部分)。表4中行列交叉的數值表示兩兩關鍵詞共同出現在同一篇文獻中的次數。

表4 高頻關鍵詞共現矩陣(部分)

2.3 研究熱點和趨勢分析——社會網絡圖譜分析

為了更加直觀地呈現出兩兩關鍵詞之間的聯系強弱，將Bicomb2.0軟件中生成的高頻關鍵詞共現矩陣導入到社會網絡分析軟件Ucinet6.2 中，計算出2010—2020 年智慧校園研究高頻關鍵詞社會網絡的密度是0.3126，通常情況下社會網絡的最大密度為0.5，這表明智慧校園研究各高頻關鍵詞之間的關系比較緊密。繼續使用Bicomb2.0 軟件的NetDraw 工具對共現矩陣進行可視化分析，繪制了高頻關鍵詞的社會網絡圖譜，如圖2所示。

圖2中的正方形點代表著高頻關鍵詞節點，其中節點的大小表示中心度數值，節點越大，代表該高頻關鍵詞在整個社會網絡中的影響越高[3]。

圖2 高頻關鍵詞的社會網絡圖譜

由以上圖譜可以發現：

1)除去檢索詞“智慧校園”，緊鄰主題詞的核心層有智慧教育、“互聯網+”、教育信息化、大數據、云計算、人工智能和物聯網等關鍵詞。通過分析已有文獻發現，主要集中于在“互聯網+”和教育信息化背景下，基于大數據、云計算、物聯網和人工智能等技術構建智慧校園方面的研究。以上的高頻關鍵詞反映了當前我國智慧校園的前沿熱點。

2)圍繞核心關鍵詞的擴展層有職業教育、高職院校、高等教育、智慧學習、智能技術、發展趨勢、教育應用、體系架構等關鍵詞，與其他高頻關鍵詞的連接比較密集，是整體網絡的過渡區域。總體而言，目前我國智慧校園研究主要集中于智慧校園建設架構、高校智慧校園的建設、智慧校園的發展趨勢與路徑等三個方面。

3)數字素養、大學生、智慧服務、創客教育、檔案管理等關鍵詞位于網絡的邊緣，與其他高頻關鍵詞的連接相對稀疏，反映了未來智慧校園研究的發展趨勢。

2.4 聚類分析

將詞篇矩陣導入到SPSS中，選擇“組內聯系”和“皮爾遜相關性”方法對關鍵詞進行聚類分析，結果如圖3 所示。聚類分析可以揭示智慧校園的研究主題和熱點，結合聚類樹狀圖結果，選擇閾值25 進行劃分，可將35 個高頻關鍵詞分為4 大類團：智慧校園基本理論認識和發展趨勢研究、職業教育教學改革與創新發展研究、個性化教育研究、技術賦能下智慧校園建設研究。根據以上4大類中關鍵詞數和詞頻占比統計，詞頻和詞頻占比能夠說明每個研究主題的研究情況，如表5所示，第4類研究主題技術賦能下智慧校園建設研究詞頻占比最大，占據了總體的50.23%，這表明了在技術的支持下的智慧校園構建研究相對來說比較充分，在此方面已有較為集中的研究。但是在第1、2和3類的研究相對比較少，需要進一步深入研究。

圖3 高頻關鍵詞的聚類樹狀圖

表5 聚類詞頻分布

第一類，智慧校園基本理論認識和發展趨勢研究。該研究主題包括智慧教育、教育信息化、“互聯網+”、智能技術、大學生、數字素養、發展趨勢等13 個高頻關鍵詞。在早期，研究者探究了智慧校園的定義，認為智慧校園是數字校園的高級形式[4]。隨著信息技術的發展，物聯網、云計算等智能技術為智慧校園建設提供了技術支撐，從當初的技術驅動不斷向技術融合創新發展[5]，我國智慧校園研究的發展也進入了一個相對成熟的階段。在以人為本理念的基礎下，智慧校園研究也逐漸關注到學生數字素養、信息素養培養等方面，如黃燕[6]提出了大學生數字素養的培養路徑。

第二類，職業教育教學改革與創新發展研究。在該研究主題中，包括5個關鍵詞，分別是創新、創客教育、高職院校、職業教育與信息化。該研究主題圍繞職業教育方面，主要包括兩個方面，一是職業院校智慧校園、智慧校園平臺的建設，如彭召波等[7]提出了職業學校智慧校園建設的策略和模式。二是職業教育課程、教學方面的改革，如董文娟等[8]在人工智能背景下，從課程、教學等方面，探討了職業教育的變革路徑與模式構建。關于職業教育智慧校園的研究并不是很多，需要繼續深入探究。

第三類，個性化教育研究。該研究主題主要由人工智能、用戶畫像、大數據、個性化和教育應用5個關鍵詞構成，主要圍繞個性化展開討論。在大數據時代，智慧校園內的各種智能設備收集得到的海量數據，為個性化學習、個性化教學與個性化管理提供支持，實現“個性化”校園的建設。如李有增等[9]在基于學生行為分析模型下，構建了校園大數據分析平臺，通過對每個學生的日常學習情況和行為習慣數據進行挖掘分析，為校園治理提供數據支撐，逐步構建個性服務、科學管理與智慧應用的智慧校園新模式。

第四類，技術賦能下智慧校園建設研究。該主題包含智慧校園、物聯網、云計算、體系架構、建設路徑、智慧學習、智慧服務、智慧圖書館等12個關鍵詞。智慧校園是基于物聯網的，并在其他智能技術的支持下，通過整合各種信息資源，為學校提供智能感知、資源組織、信息交換、管理邏輯與科學決策等服務的智慧化的一體化環境[10]。早期研究主要集中在基于物聯網、云計算構建智慧校園體系架構[11]。后來到了大數據時代，大數據被廣泛運用到智慧校園中，如應用于精準扶貧[12]、學生行為分析模型[13]，還有搭建智慧校園大數據分析平臺[14]等。近年來，5G、區塊鏈和增強現實等[15-17]新一代信息技術被引入到智慧校園的建設中，擴展了智慧校園的技術應用領域；同時聚焦于不斷完善智慧服務業務，并提出了更多智慧校園的建設路徑。

3 研究結論與對策建議

基于可視化知識圖譜，本文分析了最近十年來我國智慧校園的研究熱點與發展趨勢。分析結果顯示：第一，我國智慧校園研究取得一定進展和成果，發文量逐年增多，研究領域不斷拓寬以及研究視角也在不斷深入。第二，基于關鍵詞的社會網絡圖譜分析確定了該領域的研究熱點為大數據、云計算、物聯網、“互聯網+”等。第三，進一步劃分并梳理了2010—2020 年我國智慧校園研究熱點的演化過程，即萌芽階段(2010—2012年)，穩步上升階段(2013—2017 年)以及快速上升階段(2018—2020年)。在教育信息化2.0時代，本文針對國內智慧校園的后續發展提出以下幾點建議：

首先，智慧校園應從理論研究到實踐研究的轉變，在建構智慧校園體系架構的同時，不斷建設智慧教室、智慧圖書館、智慧實驗室等智慧型功能室，完善智慧校園的軟硬件設施，更多地應用到教學實踐當中，改善教學效果。

其次，構建“以人為本”的智慧校園模式，學生、教師和管理者等是校園的主體，建設智慧校園要從“人”出發，要對“人”多加關注，以用戶需求為中心，有效提升智慧校園的價值和應用效果。

再者，智慧校園研究需多樣化，高校、職業院校和中小學智慧校園研究內容互助互補，共同推進智慧校園理論與實踐研究。

最后，重視智慧校園的運營和運維研究，切實加強數據隱私性保護力度，推進智慧校園評價體系和建設標準的制定，不斷引進新技術，加快智能技術與智慧校園的深度融合，促進智慧校園的創新發展。