國內智慧教育領域研究熱點與趨勢

吳軍其,張 逵

(華中師范大學 人工智能教育學部,湖北 武漢 430079)

近年來,“互聯網+”、云計算及5G技術的蓬勃發展導致教育領域的急劇變革,智慧教育是教育信息化發展的必然階段。目前,學者主要從智慧教育的概念內涵、技術支撐、教育環境和實踐途徑等多個方面展開研究。在智慧教育的概念內涵方面,有學者認為智慧教育的實質是通過技術融合的生態化學習環境、人機協同的智慧培養創造型人才[1];在技術支撐方面,有學者側重研究智慧教育體系架構與關鍵支撐技術[2]、創新實踐的價值[3]與智慧教育的實踐途徑[4];在教育環境方面,有學者側重研究智慧教育環境如高校智慧校園技術參考模型設計[5]、智慧校園總體架構模型[6]及智慧教室的現狀及發展[7]、中小學智慧教育平臺省域推進[8]、智慧教育生態體系框架構建[9];在實踐途徑方面,有學者側重研究智慧教學如智慧學習內涵及其智慧學習方式[10]、智慧課堂構建方法案例[11]及微課設計[12]、面向智慧教育的學習環境計算邏輯框架[13]。國外學者從國際標準化組織ISO角度,依據對智能教育相關因素的分析,Hoel[14]提出認知智能學習和智能水平模型;Jo[15]針對“智慧教育”,開發了一種結構化、嵌入式的教學與學習輔助系統(ITLA),建構智慧課堂和教學提高教育效果;Ur Rahman[16]從信息通信技術和“互聯網+”的角度,探討智慧學習提高教育質量、實現“數化字印度”的必要性。

綜上所述,有關智慧教育的理論和實踐研究取得了一定的成果,但由于研究范式、技術等方面存在差異,學者對智慧教育的主題發展、研究熱點及趨勢等有不同的見解。因此,有必要對我國智慧教育的研究現狀和研究方向進行全面分析、展望。本文通過收集與梳理2013年至2022年與智慧教育研究有關的CSSCI期刊文獻,借助Bibexcel、Ucinet和SPSS軟件,對我國關于智慧教育的研究成果進行文獻計量分析,以期全面厘清我國智慧教育的研究現狀,揭示智慧教育的研究領域熱點及趨勢,為后續智慧教育研究提供參考。

一、研究設計

(一)研究方法

本研究主要采用共詞分析、社會網絡分析、聚類分析與多維尺度分析的文獻計量方法。共詞分析主要是通過統計某一領域中主題詞的共同出現情況,分析該領域內各研究主題之間的關系,進而揭示這一領域的研究熱點和分析方法。聚類分析是按照指標的屬性,將相似度較高的指標合為一類,其基本要求是使同類指標內部差異最小,使類與類之間的差異最大化[17]。聚類分析可以使數量眾多的繁雜數據變成若干類,進而直接展示復雜數據的分類特征。

(二)數據來源

筆者借助中國知網(CNKI)數據庫,以“智慧教育”為主題關鍵詞,將檢索時間設定為2013—2022年,將來源類別定為CSSCI,共得到572篇文章。將文獻題名、作者、關鍵詞、摘要、機構等文獻題錄信息導出,以Excel格式保存文本信息。本研究重點對論文的作者、單位、關鍵詞、研究領域進行統計,以反映近十年智慧教育的研究熱點和趨勢等。

二、研究過程與分析

(一)智慧教育研究主體分析

1.作者分布

利用Bicomb共詞分析系統的共現分析功能,對2013—2022年關于智慧教育研究的572篇文獻作者(均為第一作者)進行數據提取。其中,祝智庭和陳琳的著述最多,分別為35篇和30篇,其他依次為楊現民(18篇)、彭紅超(11篇)、鐘紹春(10篇)、陳耀華(10篇)、黃榮懷(9篇)。以上作者對我國智慧教育進行了充分的研究并取得了一定的成果,對我國智慧教育的研究做出了一定的貢獻。有關智慧教育研究的高頻作者情況見表1。

表1 智慧教育研究(2013—2022年)高頻作者

2.研究單位分布

使用Bicomb共詞分析系統,對關于智慧教育研究的572篇文獻作者單位進行數據提取,排在前三名的依次是江蘇師范大學、華東師范大學和北京師范大學。另外,在出現頻次前十位的單位中有9所是師范院校,由此可見,師范院校為我國智慧教育研究的主要陣地。有關智慧教育的相關研究單位情況見表2。

表2 智慧教育研究(2013—2022年)研究單位情況(前十位)

(二)關鍵詞提取與共詞、相異矩陣建構

1.篩選高頻關鍵詞

為了獲取研究所需要的關鍵詞,在提取高頻關鍵詞前作如下處理:首先,合并近義詞;然后,去掉沒有關聯的詞匯,確定文獻題錄中的關鍵詞及其出現的頻次。通過Bicomb共詞分析系統,對文獻中的關鍵詞進行排序。排在前十的關鍵詞主要是智慧教育(173)、教育信息化(40)、人工智能(18)、智慧校園(16)、大數據(14)、互聯網+(12)、智慧型課程(11)、教育課堂(11)、智能教育(10)和教育現代化(10)。由此可見,目前關于智慧教育的研究主要集中在教育信息化、人工智能、智能技術應用、智慧校園建設及管理等方面。智慧教育研究高頻關鍵詞相關情況見表3。

表3 智慧教育研究高頻關鍵詞

2.建立共詞矩陣及相異矩陣

共詞矩陣屬于無向對稱關系矩陣,其特點是行與列分別可以代表46個關鍵詞。如果兩個關鍵詞同時出現在同一篇文獻中,就表明這兩個關鍵詞之間存在關系。該關鍵詞的詞頻就是共詞矩陣中對角線上的數值。因此將已經提取的關于智慧教育的高頻關鍵詞按照46×46組成一個共詞矩陣,然后對關于智慧教育的相關文獻關鍵詞進行共詞矩陣分析,組成的共詞矩陣(局部)見表4。

表4 高頻關鍵詞共詞矩陣(局部)

在完成“智慧教育”高頻關鍵詞共詞矩陣之后,進行相異系數矩陣構建?？梢酝ㄟ^相異系數矩陣中的數字體現數據間的相異性。筆者對已經構建的相異矩陣進行多維尺度分析,同時利用定量與定性相結合的方法對量化結果進行分析,得出研究所需要的關鍵詞相異矩陣。有關智慧教育研究高頻關鍵詞相異矩陣見表5。

表5 智慧教育研究高頻關鍵詞相異矩陣

(三)智慧教育高頻關鍵詞的共詞網絡分析

筆者利用社會網絡分析軟件Ucinet6.0,將智慧教育高頻關鍵詞共線矩陣導入其中;再利用其內部集成工具Netdraw,畫出智慧教育研究高頻關鍵詞的共詞網絡圖。智慧教育研究涉及的熱點現狀及未來趨勢如下:

其一,“智慧教育”是整個共詞網絡圖的核心主題檢索詞,大數據、“互聯網+”、教育信息化、智慧校園、人工智能等關鍵詞也是研究的熱點主題。這些關鍵主題詞的分布符合詞頻的分析結果,能直觀地反饋智慧教育研究的核心。

其二,智慧學習、云計算、大數據、智慧校園、“互聯網+”、教育信息化等距離共詞網絡圖中心“智慧教育”最近,體現出這些領域的研究與智慧教育研究的關系最為密切。智慧教育的研究離不開智能技術如云計算、大數據、“互聯網+”的支撐。智慧教育研究是深入貫徹實施國家教育數字化戰略的具體行動,彰顯了教育系統在構建人類命運共同體中的責任與擔當。

其三,處于較邊緣的位置的關鍵詞主要有大學英語、核心素養、智慧時代、思維方式、區域教育信息化、人機協同、基礎教育、網絡學習空間、教師專業發展等,與其他網絡圖中的關鍵詞共線較少。這些領域屬于智慧教育研究的較薄弱環節,有可能代表未來研究的趨勢及方向。

(四)高頻關鍵詞的聚類分析

通過篩選有關“智慧教育”的高頻關鍵詞、建立共詞及相異矩陣、分析共詞網絡圖,可以分析出近年來有關“智慧教育”研究的核心主題,但很難得到這些主題之間存在什么關系。因此,筆者以詞篇矩陣為基礎,使用Ochiai法,對這些主題進行聚類分析,梳理出有關智慧教育研究的四個主題:

其一,智慧教育研究的主要方向為教育現代化、智慧時代、智慧型課程、賽課、教育信息化及智慧學習。智慧教育是智慧時代教育現代化、信息化的必然產物,智慧型課程及智慧學習是智慧教育的特征之一。

其二,智慧教育的研究離不開智慧校園、“互聯網+”、大數據、云計算、教師專業發展、創客、微課、翻轉課堂、教育變革、基礎教育等領域的研究。“互聯網+”、大數據、云計算等發展促使教育變革,智慧校園中不同的智慧教學模式對教師專業發展提出更高要求。智慧校園以“智能+互聯+協同”為理念,推動基礎教育的變革。

其三,有關“智慧教育”研究的具體領域體現在教育大數據、個性化學習、學習分析、教育創新、智慧教學、網絡學習空間、教學設計、新技術、智慧管理、互聯網+教育、2017地平線報告、大學英語、信息化、智慧課堂、教學模式、體系架構、智慧技術、區域教育信息化、信息技術、教育技術、智慧學習環境、智慧教室、智慧、思維方式、創新、核心素養等方面?！盎ヂ摼W+教育”的創新模式改變了傳統的以教師為主的教學模式。智慧教室、智慧課堂等是智慧學習的典型生態模式,也為智慧教學開展提供物理學習環境,同時智慧技術、信息技術、教育技術與學科融合的交叉研究極大地重構了智慧教育中的新型教學范式、體系架構。

其四,智能教育、教育信息化2.0、人工智能、人機協同、智能技術、發展途徑、實施途徑等主題體現了智慧教育研究的核心技術所在。人工智能、人機協同及智能技術的發展體現了智慧教育中的“人”與“技”的交互。

(五)高頻關鍵詞的多維尺度分析及熱點研究

筆者將高頻關鍵詞相異矩陣導入SPSS 19.0中,采用多維尺度分析法,對聚類分析結果進行校正,得到智慧教育領域的研究熱點知識圖譜。智慧教育領域研究熱點主要體現在以下四個方面:

其一,教育信息化、教育現代化及數字化等政策、戰略方面的研究是目前智慧教育研究的核心因素?！秶抑虚L期教育改革與發展規劃綱要(2010—2020年)》《國家教育事業發展第十二個五年規劃》《教育信息化十年發展規劃(2011—2020)》《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》《教育信息化“十三五”規劃》《教育信息化2.0行動計劃》《中國教育信息化2035》等一系列國家出臺的相關政策直接體現了國家發展教育信息技術的意志和決心。智慧教育2.0就是教育信息化2.0階段發展的教育新生態,而智慧校園建設要以教育信息化2.0為導向,強調融合創新,重視機制保障,突出區域特色[18]。國家教育智慧平臺等基礎實施的發展是教育信息化、數字化轉型的基礎。數字化的教育平臺可以實現政策監管、數字化校園教學、教育賦能及改革發展的融合。

其二,智慧教育的內涵、特征、功能等研究是智慧教育發展的主要理論基礎。隨著移動傳輸技術、物聯網等信息技術與教育的深度融合,智慧教育成為研究領域的熱點。智慧教育是基于物聯網、云計算及大數據等先進技術的新教育生態,是一個聯通的、融合的、開放的信息深度交互系統。何克抗[19]從理論上探討了以智慧教室和智慧校園建設為標志的智慧教育。李文昊等[20]提出了智慧教育“金字塔模型”。趙興龍[21]討論了智慧教育的內核體系、支撐體系、云計算與非云計算相結合的體系。隨著智能技術的不斷發展、理論研究的不斷完善,智慧教育的定義也在不斷被重構。

其三,智慧教育的體系架構及智慧環境(示范區、校園等)建設研究是智慧教育生態環境研究的熱點。智慧學習環境是智慧教育的基礎,而智慧學習環境主要與智慧教育的信息化基礎設施密切相關。王運武等[22]分析了智慧教育示范區建設的現狀,剖析了智慧教育示范區的內涵與特征、實現路徑、建設框架,建議智慧教育示范區的建設應以智慧校園為抓手。李有增等[23]分析S大學“6A6C”智慧校園建設和技術體系架構,提出高校應以智慧校園建設為契機,加快推進“雙一流”高校建設。趙秋錦等[24]結合智慧教育環境的核心理念、基本特征和內涵, 構建了智慧教育環境系統模型。劉俊[25]建構了智慧教育環境功能模式,并從底層數據庫、彈性分析云和用戶使用終端角度探討了其實現方式。由此可見,智慧體系架構和環境研究主要集中在高校智慧教育示范區的理論、模型研究,基礎教育方面的研究很少。

其四,智慧教育的技術支撐及實踐研究是未來智慧教育研究的重點。智慧教育的智能程度與相關技術的發展密切相關。技術賦能的智慧教育需要從教師教學、智慧課堂、教學管理及評價等維度進行技術與教育的融合,同時也需要考慮技術文化及技術倫理的理論指引,形成完整的智慧技術支撐體系。支持智慧教育的關鍵技術包括物聯網、大數據、云計算和情境感知技術等。余明華等[26]研究了機器學習作為人工智能的核心技術來支持智慧教育與機器學習的融合創新。殷寶媛等[27]構建了智慧教育云平臺標準的“三環”模型構建及課堂活動序列。在中小學智慧課堂方面,龐敬文等[28]對初中數學智慧課堂進行構建及案例分析,唐燁偉等[29]提出基于網絡學習空間的小學數學智慧課堂教學策略。智慧教育示范區為智慧教育發展提供了具體的參考路徑。

三、研究展望

基于智慧教育的研究現狀,本文提出智慧教育研究需要關注以下四個方面的內容:

其一,信息化技術是推動教育教學變革,提升復合型、創新性人才培養的關鍵途徑?！吨袊逃畔⒒?035》《教育信息化2.0行動計劃》等文件確定了教育信息化在教育現代化進程中的戰略地位。教育部發布的“十四五”教育信息化戰略計劃,指明了教育信息化的戰略規劃方向和未來的挑戰及機遇。智慧教育的發展帶來基礎教育、教師專業發展、教學設計、教學模式等的變革,建構智慧型課程、智慧課堂及個性化學習空間是未來智慧教育的本質。教育主管部門要圍繞“立德樹人”根本任務,以信息化為動能,利用大數據等智能技術,做好頂層設計與規劃,全面改造智慧教育“新基建”?！笆奈濉睍r期,教育信息化戰略規劃應該著重于利用技術支撐創新人才培養。在日趨激烈的國際人才競爭中,智慧教育理論與實踐將進一步得到完善,未來會更加重視復合型、創新性人才的培養。

其二, “互聯網+教育”到“智能+教育”應用需要得到重視。隨著教育信息化1.0到2.0升級,以VR、AR、AI、5G、區塊鏈為代表的新一代信息技術及其教育應用將引發更多思考,人工智能、大數據等技術支持在精準智能理論、研制、管理決策等方面將發揮更重要的作用,智能教育、智能技術、人機協同等將進一步發展。智慧教育發展提供技術支撐,云計算、教育大數據等信息技術將為區域化教育信息發展提供依據。5G超高速網絡、“雙千兆”網絡、物聯網、教育專網的建設是大中小學學校教育信息化的必然需求。人工智能及大數據精準教學為雙師課堂教學提供了技術支撐。如何將技術融合到智慧教育系統的構建以實現突破及創新是智慧教育未來關鍵技術研究的重點。

其三,智慧時代的智慧管理模式、智慧校園模式、思維方式將發生本質的變化。推進教育數字化、信息化轉型的基礎是構建以智能技術為支撐的智慧教育環境。新一代信息技術如5G、大數據、人工智能等,推動了教育的信息化發展。智慧校園、智慧教室、智慧學習環境都是智慧教育生態環境范疇。智慧教育要充分利用先進技術如物聯網、大數據、學習分析、智能技術等,優化教育環境,實現資源共享,避免資源重建與浪費。教育信息化的發展離不開教育服務體系,智能化、精準化的服務體系可以推動智慧教育更好發展。智慧教育示范區的創建,將助推中國智慧教育事業進入新的發展階段[30]。由此可見,未來智慧教育環境建設、智慧管理平臺兼容性、智慧教育協同信息化治理、智慧教育評價標準及創新智慧教育示范區建設都是未來研究的方向。

其四,智慧教育生態有助于推進教育信息化發展是未來教育研究的趨勢。微課、創客、翻轉課堂等教育生態的變革導致教育服務理念進一步深化。在智慧教育教學環境中,場景式、體驗式、具身式的教學情境為傳統課堂教學注入新的內容,極大地激發了學生的學習積極性及內驅力。教師在課堂教學中利用大數據、人工智能等技術,對課堂中實時的數據進行采集、挖掘及分析,極大地豐富教學手段、教學內容及評價方式,提高教學的實效。智慧教育生態的發展關鍵在于建設智慧教育服務平臺,完善教育資源推送機制,加強綠色網絡監管服務機制以及完善教育服務評估管理機制。

總之,要深入實施國家教育數字化戰略行動,推進教育數字化轉型,構建智慧教育新生態[31]。智慧教育的發展需要融合傳統教育的優勢與智能時代教育發展的需求,探索信息技術與教育深度融合,推進教育的數字化和智能化轉型。智慧教育的發展需要多個部門多層次路徑協同配合,從教育理念、學習環境、教育方式、評價體系、管理模式等方面進行革新。智慧教育轉型與變革的關鍵在于建立數據無縫流轉的生態體系、教育公共服務模式創新以及專業性教育服務[32]。目前,我國有關智慧教育的研究主要集中在高等師范院校,在基礎教育及特殊教育領域中還需加強。本研究的樣本數據具有一定的主觀性和局限性,可能導致數據分析不夠深入、全面。期待更多的智慧教育研究者進一步擴展數據并運用多元的研究方法,促進我國智慧教育的可持續發展。