知識圖譜探析網絡課程實驗教學發展

摘要：網絡課程是計算機專業中的重要課程之一，其教學內容涉及網絡拓撲結構、網絡協議、網絡安全等多個方面。為提高課程教學質量，文章以中國知網CNKI數據庫中1994年至2023年間關于我國網絡課程實驗的400余篇文獻為研究對象，基于CiteSpace科學計量平臺分析網絡課程實驗的發展現狀和趨勢，分析課程知識結構，為課程的建設提供新的研究思路。

關鍵詞：網絡課程；CiteSpace；知識結構

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）27-0121-03

0 引言

網絡規劃課程是計算機科學與網絡技術領域中的一門重要課程，它涉及設計、建立和管理計算機網絡的過程。在當今數字化時代，計算機網絡已成為人們日常生活、商業活動和社會運行的關鍵基礎設施。因此，學習和掌握網絡規劃的知識和技能對于處于現代社會和信息化時代的學生至關重要。

知識圖譜是一種語義網絡，是顯示科學知識的發展進程與結構關系的一種結構化圖形，利用自然語言處理和知識融合方法，將特定的知識信息轉化為可推理的形式，通常由三個主要組成部分構成：實體、屬性和關系。實體代表現實世界中的具體或抽象事物，屬性描述實體的特征或性質，關系表示實體之間的連接或關聯[1]。

本文通過運用知識圖譜科學計量的分析方法，研究網絡規劃課程實驗教學的現狀和未來發展趨勢，對發展趨勢和熱點進行梳理，探索網絡規劃課程實驗教學的不同方法，為課程建設提供參考和啟示[2-3]。研究課程教學能夠優化教師的教學方法，推動創新和研究，促進課程的建設和發展，以更好地培養專業人才，滿足行業對高水平網絡專業人才的需求，有助于學生能夠適應快速變化的技術環境、技術需求和應用場景，提高學生的競爭力，提升教學質量和水平。

1 研究工具

本文的主要研究工具為由美國德雷塞爾大學陳超美教授于2003年開發的CiteSpace軟件。CiteSpace 是一款基于Java語言開發的信息可視化軟件，對特定領域的文獻集合進行計量，幫助用戶快速掌握一個領域的研究現狀和前沿動態，揭示一個學科或知識領域的發展趨勢、研究熱點、知識結構和學術影響力等信息，加快研究進展[4]。

2 數據來源

鑒于網絡規劃課程在CNKI數據庫中的文獻數量相對較少，本文的研究范圍擴大至網絡課程領域。通過在CNKI中以“主題名=‘網絡課程實驗’”為檢索條件進行搜索，并篩選出學術期刊類文獻，最終獲得498 篇期刊文獻作為本研究的樣本數據。隨后，將收集到的數據以txt文件格式導出，并按照CiteSpace軟件的要求進行命名與處理。本文的研究時間跨度設定為1994年至2023年。

3 數據分析

3.1 發文量分析

年度發文量是指一個期刊或者一個領域在一年內發表的論文數量，可以在一定程度反映出一個期刊或者一個領域的研究強度、頻率和發展趨勢[5]。圖1 展示了國內網絡課程領域的年度發文量情況，自1994 年起即有論文發表，而自2003年起發文量增速顯著提升。特別是隨著《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020） 》中卓越工程師教育培養計劃的提出，該領域吸引了大量學者的關注， 2016年的年度發文量達到歷史峰值。

3.2 合作機構分析

機構合作網絡圖譜，顯示不同機構之間的合作關系，反映該機構的合作強度、合作頻率或合作質量等指標，發現合作網絡中的關鍵機構和合作群體，推動合作網絡的發展和優化。在機構合作網絡圖譜中，節點的大小通常表示機構的重要性或貢獻度，較大的節點可能代表在合作網絡中具有更大的影響力或更廣泛合作的機構。每條線連接兩個節點，表示這兩個機構之間存在合作關系。線的數量可以表示機構之間的合作頻率，線的粗細或顏色深淺可以反映機構之間的合作強度。如果兩個機構之間存在多條線連接，表示它們之間的合作非常頻繁。從圖2的機構合作網絡圖譜可以看出，只有2個單位的節點存在連接，顯示出相對較弱的合作關系。

3.3 研究熱點和知識結構

文獻的關鍵詞共現分析可以幫助研究人員更好地理解文獻的內容和主題，發現研究的熱點領域，輔助文獻檢索和閱讀，并促進學科交叉和跨領域研究的發展。將CiteSpace的操作界面的節點類型選擇為關鍵詞，并將聯系較為緊密的關鍵詞進行聚類，得到如圖3所示的關鍵詞聚類圖譜。節點數348個，連線641 條，中心度0.0106。并提供了模塊值（Q值，即Modular?ity） 和平均輪廓值（S值，即Mean Silhouette） 兩個指標，當Q值>0.3時，聚類結構顯著；當S值達到0.7，可認為聚類令人信服。中心度表示一個節點在多大程度上是網絡中其他節點的“中介”，中心度高的節點通常是連接兩個不同領域的關鍵樞紐（Turning Point，轉折點），紫色圈節點中心性不小于0.1[6]。通過圖3，我們看到文獻最大的8個聚類，分布為“實驗教學”“網絡課程”“教學改革”“教學模式”“實驗”“實踐教學”“網絡實驗”“虛擬實驗”。不同的聚類形成自己的關鍵詞網絡，如在“實驗教學”里更多地關注仿真軟件、自主學習等，在“網絡課程”里更多地關注應用、多媒體等研究方向。

中心度是一個衡量關鍵詞在網絡圖中的重要性和影響力的指標，它反映了關鍵詞在連接不同研究主題或領域的過程中所起的作用。具有高中心度的關鍵詞通常位于網絡圖的核心位置，表示它們是跨學科或跨領域的橋梁，可以促進知識的創新和轉化，它測量了一個關鍵詞在連接其他關鍵詞的過程中的中介作用。中介中心性越高，說明一個關鍵詞越能夠連接不同的研究主題或領域，越具有創新潛力和影響力。通過并對關鍵詞進行中心度計算，得到如表1關鍵詞詞頻、中心度統計表的數據，觀察到關鍵詞中心度較高的基本集中在“實驗教學”“網絡課程”“教學改革”“教學模式”“實驗”這5個節點。關于“實驗教學”的文獻自2001年提起后，頻次達到149次。

3.4 研究前沿發展

通過從大量主題詞中篩選出頻次增長率較高的關鍵詞，我們能夠揭示特定研究領域的前沿動態。圖4中的突變詞統計圖顯示，突變詞跨度不一，最長12 年，最短1年。出現1年后消失的突變詞3個，多數突變詞持續2～3年，持續時間不長?！胺D課堂”“課程實驗”持續到2023年，是當前研究的前沿方向。

4 課程分析

4.1 存在的問題

傳統網絡規劃教學主要依賴于講授理論知識和演示實驗的方式，導致教學內容過于抽象和理論化，與實際應用存在明顯脫節；同時，缺乏與工業界和社會實踐緊密結合的實際案例；在學習和實踐過程中，也缺少有效的互動與反饋機制。這些因素共同導致了學生在網絡規劃的實際應用和問題解決能力上的不足，難以適應未來職場的需求。

4.2 建議

在網絡課程教學方面，我們需要進一步完善課程體系和教學方法，持續推動教育改革，以適應未來的需求。具體建議如下：

1） 推廣在線教育。隨著網絡技術的飛速發展，在線教育正迅速崛起。我們應充分利用在線教育平臺，為學生提供更加靈活多樣的學習方式，構建豐富的信息化資源，并結合翻轉課堂的教學模式，讓學生能夠自主安排學習時間和地點[7-8]。

2） 引入項目案例。鑒于網絡規劃課程的綜合性特點，要求學生能夠綜合運用多個知識點解決實際問題。因此，建議引入真實的網絡規劃項目案例，如校園網規劃、企業網絡規劃等，讓學生在實踐中運用所學知識，并鍛煉其解決實際問題的能力。在此過程中，可邀請行業專家進行指導，以提升學生的實踐水平。

3） 加強課程群建設。促進同一課程組教師及同一學科不同單位間的合作與交流，有助于更深入地探索學科的內在規律和邏輯關系，從而系統地建設學科。

4） 推進產學研結合。作為應用性較強的學科，網絡規劃課程必須與工業界和社會實踐緊密結合。建議通過與企業合作開展實踐項目、組織學生參加相關比賽、與科研機構建立合作關系等方式，使學生更全面地了解網絡規劃的應用場景和最新技術動態。

5 結束語

本研究采用科學計算方法，基于CNKI數據庫，運用系統的知識圖譜方法對網絡課程實驗教學進行了客觀的分析，合理揭示了網絡課程實驗教學的發展現狀與趨勢[9]。主要發現如下：1） 從文獻的發文量分布特征來看，近年來文獻數量呈現遞減趨勢，表明該領域的研究成果相對較少。2） 機構合作網絡圖譜顯示，跨機構合作交流較少，因此有必要加強校際合作與校企合作，以促進知識的融合與共享。3） 關鍵詞共現與聚類分析表明，網絡課程教學主要圍繞“校園網”“虛擬教學”“仿真軟件”“協議分析”“模擬實驗”等教學方法展開，旨在實現“實驗教學”的目標。這符合當前實際教學現狀，并出現了“翻轉課堂”等新型教學手段。

需要注意的是，本研究在數據采集時僅選取了國內文獻資料，未涵蓋國外網絡課程教學的相關文獻，因此對該領域的分析可能不夠全面。未來研究將考慮擴充國外文獻資源，力求更全面、科學地分析學科發展動態。本研究運用知識圖譜方法為教學研究提供了新的思路和方法，具有重要的參考價值。

參考文獻：

[1] 陳悅，劉則淵. 悄然興起的科學知識圖譜[J]. 科學學研究，2005，23（2）：149-154.

[2] 陳悅，陳超美，劉則淵，等.CiteSpace知識圖譜的方法論功能[J].科學學研究，2015，33（2）：242-253.

[3] 趙蓉英，許麗敏.文獻計量學發展演進與研究前沿的知識圖譜探析[J].中國圖書館學報，2010，36（5）：60-68.

[4] 侯劍華，胡志剛.CiteSpace軟件應用研究的回顧與展望[J].現代情報，2013，33（4）：99-103.

[5] 劉嶠，李楊，段宏，等.知識圖譜構建技術綜述[J].計算機研究與發展，2016，53（3）：582-600.

[6] 鄭前進. 國內實驗室安全教育研究的特征與熱點：基于CiteSpace的可視化分析[J].實驗室研究與探索，2023，42（6）：303-308，323.

[7] 萬瑩，劉雅楠.基于翻轉課堂教學模式的高校經管類新文科建設探索研究：依據CiteSpace與文獻述評的分析[J].天津電大學報，2023，27（3）：60-65.

[8] 王晶.我國在線教學研究進展：基于Citespace文獻計量分析[J].內江科技，2023，44（10）：102-104.

[9] 劉寧.信息技術與課程融合的研究熱點與趨勢：基于CiteSpace的可視化分析[J].互聯網周刊，2023（22）：50-52.

【通聯編輯：代影】