基于CiteSpace的智慧課堂的研究熱點與發展趨勢可視化分析

摘? 要：隨著人工智能時代的到來，作為課堂教學新形態的智慧課堂日益成為教育工作者關注的熱點問題。文章以近十年（2012—2021年）中國知網數據庫收錄的415篇核心期刊文獻作為數據來源，使用可視化網絡分析工具CiteSpace軟件，運用文獻分析法和內容分析法，從期刊發文量、作者分布、研究機構分布、高頻關鍵詞和突現主題詞等維度對有關“智慧課堂”的文獻進行深入分析，旨在全面了解近十年來國內智慧課堂的研究現狀和發展趨勢，為其今后研究發展提供理論借鑒。

關鍵詞：智慧課堂；智慧教學；CiteSpace；可視化分析；研究綜述

中圖分類號：TP391；G434? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）04-0143-06

Visual Analysis of Research hotspots and Development Trends of Smart Classroom Based on CiteSpace

SUN Yuyao

（School of Educational Science， Anhui Normal University， Wuhu? 241000， China）

Abstract： With the advent of the era of artificial intelligence， the smart classroom as a new form of classroom teaching has increasingly become a hot issue for educators. In this paper， 415 core journal documents included in CNKI database in the past decade （2012—2021） are used as data sources. The visual network analysis tool CiteSpace software is used to conduct an in-depth analysis of the literature on “smart classroom” from the dimensions of journal publication， distribution of authors， distribution of research institutions， high frequency keywords， highlight theme words and so on by using document analysis method and content analysis method， it aims to comprehensively understand the research status and development trend of smart classroom in China in the past decade， and provide theoretical reference for its future research and development.

Keywords： smart classroom; smart teaching; CiteSpace; visual analysis; research overview

0? 引? 言

作為新時期技術變革與工業創新核心推動力的人工智能正不斷改變著人們的生產活動方式。為適應人工智能時代的變化，加速智能技術的發展，推動智能技術與教育教學的深度融合，《教育信息化“十三五”規劃》《新一代人工智能發展規劃》《教育信息化2.0行動計劃》等政策文件出臺。教育部強調要“形成泛在化、智能化學習體系，推進信息技術和智能技術深度融入教育教學全過程”。而以智慧課堂為典型代表的新一代智能技術與教育教學的深度融合，是智慧教育應用最廣泛的形態。新一代智慧課堂指以先進的學習理論為指導，以促進學生核心素養發展為宗旨，利用人工智能、大數據、云計算、物聯網等智能信息技術打造智能、高效的課堂[1]。為此本文選用了CiteSpace軟件對來源于中國知網數據庫（CNKI）中415篇核心期刊文獻進行了可視化分析，全面總結我國智慧課堂近十年的研究熱點和發展趨勢，為其未來研究和發展提供理論借鑒和若干建議。

1? 研究工具和數據來源

1.1? 研究工具

本文采用CiteSpace作為引文網絡可視化工具，該軟件由美國德雷賽爾大學陳超美教授研制，可以通過源數據繪制共引圖譜、關鍵詞圖譜、時區視圖等，實時地識別出相關聚類、關鍵節點和研究熱點，并將其應用于某個學科領域發展的前沿熱點研究[2]。因為其可對規定文獻進行計量分析，并形成直觀知識圖譜，該軟件被普遍運用于研究綜述。

1.2? 數據來源

本研究通過中國知網數據庫以“智慧課堂”“智慧教室”“未來課堂”“智慧學習環境”為檢索詞，主題為檢索項，選擇核心刊物、CSSCI檢索源刊物為主要數據源，對2012—2021年間發表的期刊論文展開檢索，共得到754篇文獻，人工剔除不相關文獻以及會議新聞、書評、通知等，最終確定415篇有效文獻。通過CiteSpace軟件對其在以下多個層面進行可視化研究分析：期刊發文數量、發文作者分布、研究機構分布、高頻關鍵詞和突現主題詞等，可以有效地掌握并預測智慧課堂的未來研究重點和發展趨勢。

2? 研究結果與分析

2.1? 發文數量基本情況

發文數量的統計分析可以展示出該領域研究熱度的整體變化趨勢。國內智慧課堂2012—2021年發文數量統計如圖1所示。

2012—2021年文獻發表數量總體呈上升趨勢，由上升梯度可將其分為三個階段：

（1）波動增長階段（2012—2014年）：發文數量持續增長，但總量較少。這主要是由于我國教育信息化1.0階段剛剛邁入應用驅動發展期（2010—2016年），各方面還處于探索完善階段。其后隨著《教育信息化十年發展規劃（2011—2021）》等一系列文件的發布，電子書包在此階段得到了開發和應用，智慧課堂也因此得到了更多教育專家和學者的關注。

（2）快速發展階段（2016—2019年）：發文數量呈井噴式增長，且增幅穩定。此時智慧課堂在國內的研究熱度較高。《教育信息化“十三五”規劃》提出，鼓勵有條件的地區在創新教育方式中運用信息技術，例如STEAM教育、創客教育等，催生了智慧課堂概念及教學模式的研究?！督逃畔⒒?.0行動計劃》于2018年發布，主張“以教育信息化作為教育系統性變革的內生變量，支持引導教育現代化”。受以上各項政策的影響，智慧課堂的研究與運用得到了極大的拓展。

（3）深入研究階段（2020—2021年）：發文數量依然呈上升趨勢，但增幅下降。2020年是《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》和《教育信息化“十三五”規劃》收官之年，我國教育信息化建設工作取得了長足進步，包括學校信息化建設的基本配置水平提高，學校教育教學方式改革取得突破，學生在信息環境下自主學習能力全面提升[3]。此外，《2020地平線報告：教與學版》指出人工智能技術應用和下一代數字學習環境是未來高等教育教學技術方面的發展趨勢[4]。

2.2? 發文作者分布

在CiteSpace中，設置Node Types為Author，時間為2012—2021，時間切片為1年，運行CiteSpace，得到研究作者共現網絡圖譜，如圖2所示，以期了解國內智慧課堂研究的主要人員。圖中共有269個節點和212條連線，網絡連線零散，密度（Density）僅為0.005，說明作者之間合作較少。通過圖2，可將智慧課堂的主要發文作者分為四大研究團體，分別以張屹、陳衛東、黃榮懷、解月光等為代表。此外，還形成了以祝智庭、劉邦奇為首的獨立研究個體。進一步分析可知，近十年智慧課堂研究發文數量前三名的作者是張屹、劉邦奇、祝智庭，發文篇數分別為9篇、8篇、8篇，如表1所示。

由表1可知，張屹發文量位居首位，十年發表了9篇核心期刊文獻，主題基本圍繞智慧教室環境。主要研究涉及不同學段學生在智慧教室環境下的學習能力和學習行為，指出在智慧教室環境下的大學生的課堂學習投入度與教師技術應用能力、學生自我效能、同伴互動等因素有關[5]。訊飛教育技術研究院的劉邦奇在2018—2019年間發表了多篇關于智慧課堂研究的論文，成為該領域的領軍人物。主要研究包括智慧課堂的概念、模式、理論框架、發展歷程等。在2018年提出了智慧課堂數據挖掘分析的四類應用模式[6]；2019年，在教育部哲學社會科學研究重大項目“信息技術支撐的教育教學模式研究”的支持下，結合學科教學特點，學科智慧課堂“4N”特征模型被提出[7]。華東師范大學的祝智庭作為發文最早的核心作者，在2012年提出了智慧教育是教育信息化的新境界的觀點，并強調了技術對智慧學習環境的支撐作用[8]。該文發布后擁有了高達23 817次的下載量，為智慧課堂的發展奠定了基礎。彭紅超、祝智庭還進行了深度學習研究，提出智慧課堂的賦能作用可解決深度學習中靈活性問題的觀點[9]。

2.3? 研究機構分布

為了解智慧課堂研究的主要力量，設置CiteSpace的節點類型為機構（Instituion），運行軟件后可得到主要研究機構共現知識圖譜，如圖3所示。圖3中共有207個節點，連線和密度幾乎為0，說明主要發文機構之間的合作較少，尚未形成有代表性的研究團體，依然處于獨立研究的階段，今后有待進一步的合作與發展。

結合圖3和相關文獻進一步分析可知，目前的研究主要集中于高水平的師范高校，如：華東師范大學、北京師范大學、華南師范大學、東北師范大學等，其中華東師范大學發文數量最多且發文時間最早。祝智庭于2012年就提出了教育信息化的新境界——智慧教育。催生了智慧課堂的發展。2013年9月華東師范大學組建的面向基礎教育的“C20慕課聯盟”讓專家學者們發現了翻轉課堂的局限性[10]，針對其“效果天花板”和“認知天花板”的問題，提供了翻轉課堂向智慧課堂轉變的實用方法。此外，北京師范大學在2016年進行了智慧課堂實驗室支持下的教師教學能力發展實證研究，創新了智慧課堂的研究對象，旨在促進教師教學能力的改善和教學能力的提高。華南師范大學、東北師范大學和華中師范大學發文時間稍晚，2015年開始關注智慧課堂的研究，研究內容涉及智慧課堂多維互動教學模式、智慧課堂的學科融合和教學策略以及智慧教室環境下的課堂實證研究等。

2.4? 研究熱點主題分析

為了解本文研究主題的主要熱點，運行CiteSpace，利用其關鍵詞共現分析功能，得到了近十年國內智慧課堂的關鍵聚類知識圖譜，如圖4所示。圖4中共有305個節點和458條連線，由此組成的聚類可清晰地反映出近10年來我國智慧課堂研究領域的熱點問題，其中排名前十的關鍵詞分別是智慧課堂、智慧教室、未來課堂、智慧教育、學習分析、人工智能、深度學習、智慧學習、未來教室、高效課堂。

此外，得出關鍵詞聚類知識圖譜后，在“聚類”功能菜單中選擇“總結聚類”，可得到國內智慧課堂的關鍵詞共現網絡聚類表，如表2所示。

通過圖4和表2對比分析可以發現，不同聚類間的關鍵詞有相互重復交叉的現象，如：智慧課堂、教學模式、智慧教室等，可反映出智慧課堂研究主題和內容的交叉性和多樣性。近十年國內智慧課堂的主要研究內容可分為以下三類：

（1）基礎理論研究，包括智慧課堂、智慧教室、未來課堂等。

（2）教學實踐研究，包括智慧學習、高效課堂等。

（3）關鍵技術研究，如：學習分析、人工智能、深度學習等。結合文獻，筆者將對這些研究熱點進行進一步解讀與分析。

2.4.1? 基礎理論研究

基礎理論研究是智慧課堂研究的基礎，主要包括其概念、特征、平臺構建和體系架構等。自2004年起，我國正式開始進行智慧課堂的相關研究，并在2017年進入研究高速發展階段[11]。

目前學界關于智慧課堂的概念還沒有統一界定。劉邦奇從信息化的角度提出了新一代智慧課堂的概念，強調以先進的學習理論為指導，以促進學生核心素養發展為宗旨，利用人工智能、大數據、云計算、物聯網等智能信息技術打造智能、高效的課堂[1]。鐘紹春教授從“智慧教育”的角度提出，智能課堂是一種在個性化、智能化、數字化的學習情境下能夠有效地提高學生智力素質的新型課堂[12]。從與智慧課堂有相近概念的智慧教室上入手，何克抗指出，智慧課堂是一種全新的教育模式，它是由老師運用EDM（Educational Data Mining）和LA（Learning Analytics）技術進行智能決策、實施和評估而形成的[13]。此外，孫曙輝、劉邦奇從信息化的角度，認為智慧課堂的教學決策是數據化的，學習評價是即時的，資源是智能化的。并結合實踐，對智慧課堂系統結構及數據挖掘的四種應用模型進行了探討[6]；李昕昕等人根據智慧課堂自主性、多元性特點，設計了智慧課堂框架。由處理平臺和應用平臺等構成[14]?？偟膩碚f，對這種新型學習課堂的不同理論研究，有助于產生更多新型教學方法和學習方法，為后期的教學實踐打下良好的理論基礎。

2.4.2? 教學實踐研究

智慧課堂作為信息化時代的產物，最終應服務于有教師和學生的課堂，并借助智能技術實現智慧學習和高效課堂，而有效智慧課堂教學模式的構建是關鍵。目前，我國學者已從自身的觀點出發，探索出與之相適應的智慧課堂教學模式以及與學科結合的智慧課堂教學模式，如：孫曙輝基于動態學習數據分析的“8+8流程”，包括教師的8個環節和學生的8個環節[15]。王興宇的智慧課堂教學活動理論模型把智慧課堂教學分為三種類型：反饋主導型、資源主導型和協商主導型[16]。劉邦奇在“因材施教”的基礎上，提出了“新三段十步”的教學流程[17]。可見，智慧課堂教學模式的探索是無止境的，逐漸發展成熟并應用于實踐教學，但各模式的效果有待進一步檢驗。此外，如何通過智慧課堂讓學生實現真正的智慧學習，激發學生內在學習動機，促進學生自主學習，探究智慧課堂對學生學習的影響因素也是目前的研究重點。王星指出目前智慧課堂的構建理念正在從“以學生為中心”轉向“賦能學生智慧發展”，由此推動教育高質量發展[18]。秦善鵬等人認為，根據智慧課堂教學中的缺點，教師要格外注重活躍課堂氣氛并建立多元評價標準培養學生在智慧課堂中的主體性意識[19]。

2.4.3? 關鍵技術研究

智能技術的支撐是智慧課堂發展的關鍵，當前支撐智慧課堂研究的三大關鍵技術分別是：人工智能、大數據和學習分析。其中人工智能技術成為當前的研究重點，此前已有學者提出以人工智能為基礎的智能教育極有可能代表智慧教育領域未來的研究方向[20]，而如今已成為現實。唐雯謙、覃成海從多個維度出發，在“跟他學”的人工智能學習平臺上提出了人工智能背景下個性化學習的構建方法[21]。王阿習等人認為促進教師專業發展的線上線下課堂觀察存在的問題可由學習分析技術解決，構建了課堂觀察多元分析與改進模型[22]。由此可見，學習分析已廣泛運用于智慧課堂，不僅能幫助學生實現個性化學習和教師精準教學，還能促進教師的專業發展。

此外，劉平輝等人指出人工智能和大數據技術在課堂教學中的普遍應用在未來學習環境中已成為必然，以實現對學生的因材施教和高效反饋[23]。張宇哲提出的智慧課堂的人工智能架構，可運用于課堂教學中的多個方面[24]。彭紅超、祝智庭開發了一個靈活的深度學習八步驟向智慧課堂的設計框架，目的是為了讓學生能夠在智慧課堂中進行靈活的深度學習，從而促進學生的高階知識開發和遷移應用能力[25]?？偟膩砜矗瑢W者們已經開始對智慧課堂關鍵智能技術進行深入研究，以期在未來能得到廣泛運用，不可否認的是，智能技術的實現大部分都以機器學習和數據挖掘算法為基礎和關鍵[26]。

3? 國內智慧課堂研究演進及可視化分析

3.1? 國內智慧課堂發展研究演進

為了進一步分析近十年國內智慧課堂研究熱點的分布和變化情況，選擇CiteSpace中關鍵詞的Timezone視圖，可生成智慧課堂的關鍵詞時序圖譜，如圖5所示。

從圖中可以看出，智慧課堂的研究熱點變化可分成三個階段：

第一階段（2012—2014年）：研究熱點豐富集中，呈現出多元化特點；主要分為兩類研究：

（1）基礎的理論研究，以智慧課堂、智慧教室等為代表，并延伸出相應的教學模式、教學結構設計、課堂教學的研究。

（2）關鍵技術研究。以學習分析、大數據、云計算、增強現實為代表的智能技術開始成為智慧課堂的研究熱點，并推動了電子書包、協作學習等新型學習方式的產生；促進了體驗學習、以學習者為中心等信息化時代教學理念的發展。該時期為智慧課堂基本理論與關鍵技術共同發展的時期。

第二階段（2015—2018年）：研究以智慧課堂在教育實踐中的應用為主，多為實踐研究和應用研究；出現了各類智慧課堂的教學模式以及與學科結合的智慧課堂教學模式。此外，注重教學的學習環境和學習空間研究，致力于新時代教育信息化教學變革，以期實現互聯網+教學。

第三階段（2019—2021年）：研究高頻關鍵詞較少，但關鍵詞間的節點連線粗，說明與之前的研究關系密切，共現強度高，都是基于先前的理論和實踐研究產生的。新階段的智慧課堂研究深度和廣度大大提高，尤其是智慧課堂與人工智能、深度學習、核心素養相結合的研究；此階段更加關注學生的全面發展和高階知能培養，幫助學生實現深度學習，以期培養出新時代的創新型人才。

綜上所示，智慧課堂與人工智能和深度學習等技術的深度融合和創新，并致力于培養學生核心素養和深度學習能力，極有可能成為未來智慧課堂的研究方向。

3.2? 國內智慧課堂發展研究可視化分析

CiteSpace軟件的突發檢測功能可以在短時間內檢測出使用頻率高的詞，可以根據突發詞的詞頻變化判斷某個研究領域的前沿和趨勢[27]。如圖6所示，2012—2021年間，智慧課堂這一研究主題共產生了5個突變關鍵詞。分別是“未來課堂”（2012—2015年）、“設計”（2012—2013年）、“電子書包”（2013—2016年）、“智慧學習”（2016—2017年）、“深度學習”（2019—2021年）。

其中爆發強度最高的是“未來課堂”，時間跨度為4年。其中以陳衛東的未來課堂教室模式建構和許亞鋒的未來課堂設計框架（FCDF）研究為代表，在其影響下，我國于2015年開始對翻轉課堂進行大量研究和實踐，文獻數量顯著增長，為之后的混合式學習空間建設和智慧課堂發展打下了理論和實踐基礎。其次突變時間較長的是“電子書包”和“深度學習”，均為智慧課堂的曾經和現在研究熱點。電子書包從2012年開始在全國中小學進行大量試點工作，并在2013年成為研究熱點，一直持續到2016年，但其只是改變了資源的呈現方式，并不能從根本上促進學生高階知能和智慧的發展。不過電子書包中新的教學方式和教學資源為智慧課堂的發展提供了借鑒。

當前，智慧課堂的研究熱點無疑是與智能技術深度融合的研究。由選取的文獻分析可知，深度學習于2012年受到學者們的研究，但在2019年才變為研究熱點，并一直持續到現在。祝智庭認為，深度學習與當前智慧教育的目標高度契合，已成為智慧教育的核心支柱。然而，國內學者卻很少研究智慧課堂中的深度學習方法論。由此可見，如何基于智慧課堂促進學生深度學習仍是未來智慧課堂研究的熱點。

4? 結? 論

本文利用CiteSpace軟件，對CNKI數據庫2012—2021年智慧課堂相關文獻的發表數量、關鍵詞共現圖譜、關鍵詞時序圖譜、關鍵詞突變等進行了可視化的分析與研究，得出以下結論：

（1）近十年智慧課堂的研究熱度呈上升趨勢。該趨勢可分為三個階段：1）波動增長階段（2012—2014年）。2）快速發展階段（2015—2019年）。3）深入研究階段（2020—2022年）：將致力于智慧課堂與新一代智能技術的深度融合研究。

（2）智慧課堂的主要研究力量為張屹、劉邦奇、祝智庭等；主要研究內容涉及智慧教室環境構建，智慧課堂概念、模式、發展歷程以及智慧課堂中的深度學習。主要研究機構集中于高水平師范高校，但尚未形成有代表性的研究團體，依然處于獨立研究的階段。

（3）目前智慧課堂的前十個研究熱點分別是智慧課堂、智慧教室、未來課堂、智慧教育、學習分析等?？纱笾路譃槿齻€研究類別：基礎理論研究、教學實踐研究、關鍵技術研究。其中，教學實踐研究逐漸得到深化和應用，關鍵技術研究更可能成為未來的智慧課堂研究熱點。此外通過對關鍵詞時序圖譜和關鍵詞突變圖的分析，可以總結出智慧課堂與人工智能和深度學習等技術的深度融合和創新，并致力于培養學生核心素養和深度學習能力，極有可能成為未來智慧課堂的研究方向。

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作者簡介：孫瑜遙（1999—），女，漢族，云南昆明人，碩士研究生在讀，研究方向：智慧課堂教學模式、智慧課堂與學科教學，智能教育，深度學習。

收稿日期：2022-10-12