基于共词分析的教育技术学学科结构可视化研究

发布时间：2016-12-02 09:32

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基于共词分析的教育技术学学科结构可视化研究 7657字 投稿：秦鋅鋆

全文8页 共7657字

 

 

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作者：张刚要

中国电化教育 2013年05期

 

　　中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1006—9860(2013)02—O006—06

 

 

　　一、前言

 

 

　　共词分析法是信息计量学的一种重要方法，也是内容分析法的常用方法之一。其原理是：利用文献集中词汇对名词或短语共同出现的情况，来确定该文献集所代表学科中各主题之间的关系，并且出现的次数越多，表明这两个主题的关系越紧密。由此，统计一组文献的主题词两两之间在同一篇文献出现的频率，便可形成一个由这些词对关联所组成的共词网络，网络内节点之间的远近便可以反映主题内容的亲疏关系[1]。通过共词分析，人们可以发现研究对象之间的亲疏关系，挖掘隐含的或潜在的有用的知识，并揭示某一学科或学科群的研究热点、结构与范式[2]。随着科学计算可视化的发展，人们对共词分析不仅仅停留在数据分析层面上，而且逐渐融入可视化方法，利用现代信息技术和统计软件图形显示功能，将科学知识的发展进程与结构关系直观形象地显现出来。这为人们提供了一种发现不可见信息的方法，丰富了科学发现的过程，给予人类深刻与意想不到的洞察力。本文采用共词可视化的分析方法，以聚类图谱与战略坐标图两种形象化的方式对教育技术学的研究热点与学科结构进行分析。

 

 

　　二、材料与方法

 

 

　　(一)数据来源

 

 

　　本研究选取国内公认的两种教育技术学核心期刊《中国电化教育》与《电化教育研究》作为样本刊集。在中国期刊网全文数据库(CNKI)中检索，分别套录两种期刊2001年1月至2012年6月间发表的文章(剔除有关会议综述、会议通知、访谈、广告、文件讲话等非学术类文献，最终得到有效文献7113篇)，下载这些文章的标题、摘要和关键词，保存为TXT格式以便统计分析。

 

 

　　(二)分析方法与工具

 

 

　　1.选取高频词、生成共现矩阵

 

 

　　下载两本核心期刊在特定时间段的文献后，利用共词矩阵挖掘工具——书目共现分析系统(Bibliographic Item Co－Occurrence Matrix Builder,BICOMB)处理，抽取并统计全部关键词的频次，并生成高频词的词篇矩阵与共现矩阵。

 

 

　　2.系统聚类分析

 

 

　　聚类分析的基本思想是认为我们所研究的高频关键词之间存在着程度不同的亲疏关系。于是根据这些关键词的多个观测指标，具体找出一些彼此之间相似程度较大的关键词聚合为一类，把另外一些彼此之间相似程度较大的关键词又聚合为另一类，关系密切的聚合到一个小的分类单位，关系疏远的聚合到一个大的分类单位，直到把所有关键词都聚合完毕，把不同的类型一一划分出来，形成一个由小到大的分类系统。最后把整个分类系统画成一张谱系图，用它把所有关键词之间的亲疏关系表示出来。其功能是可以定量反映出词与词之间的亲疏关系，进而反映这些词所代表的主题结构。利用统计软件SPSS 18.0，输入高频关键词的词篇矩阵，进行系统聚类分析得到聚类树状结构图。

 

 

　　3.战略坐标

 

 

　　战略坐标是1988年Law等人最先提出的，其原理是在共现矩阵和聚类的基础上，来描述某一研究领域内部联系情况和领域间相互影响情况[3]。它是以中心度和密度为参数绘制成的二维坐标系，其中，密度用来衡量字词聚合成一类的紧密程度，也就是该类的内部强度，表示该类维持自己和发展自己的能力。中心度用来衡量一个学科某一研究主题与其他研究主题相互影响的程度。一个研究主题与其他研究主题联系的数目和强度越大，该研究主题在整个研究工作中就越趋于中心地位。密度与中心度的具体计算方法如下：

 

 

　　(1)在高频关键词共现矩阵的基础上，横向保留某一类的数据行，纵向删除该类数据列，为每一行求和并计算加权平均，得到该类的外部连接平均数；

 

 

　　(2)在高频关键词共现矩阵的基础上，横向和纵向都保留该类数据，删除其他类各项数据，为每一行求和并计算加权平均，得到该类的内部连接平均数；

 

 

　　(3)分别将各类的内部连接平均数和外部连接平均数相加，并再次计算得到外部连接总平均数和内部连接总平均数；

 

 

　　(4)将各类外部连接平均数和内部连接平均数分别减去总平均数，即可得到各类的中心度和密度。

 

 

　　以中心度为X轴，密度为Y轴，取各个类中心度和密度的平均值为原点，利用Excel绘制战略坐标图，从而将所有类分为四个象限，落入每个象限的类都具有不同的含义[4]：第一象限中的词团(类)密度和向心度都较高，密度高，词团内部联系紧密，向心度高，说明该词团与其余各词团有广泛的联系，即该词团处于所有研究主题的核心。第二象限中的词团处于边缘位置，但已经受到关注，且被很好地研究过。第三象限的词团密度和向心度都低，处于整个研究领域的边缘，研究尚不成熟。第四象限的词团中心度高，但密度低，说明该词团构成的主题领域也是核心，但不成熟。

 

 

　　三、实验结果

 

 

　　(一)关键词提取结果及关键词共现矩阵

 

 

　　1.高频关键词

 

 

　　为避免泛义关键词与命名不规范的关键词影响分析结果，在利用BICOMB抽取并统计关键词之前，剔除了与研究主题和领域表征关系不大的词，合并了教育技术学研究范围内基本同义的关键词。7113篇文章共包含了8089个不同的关键词。本文在选择高频关键词时，综合考虑了关键词的词频、词频累积比重和实际研究情况。最终将出现频率在40次以上的关键词限定为高频关键词，共获得37个，如表1所示。这37个高频关键词，其总的出现频次为3436次，占关键词总频次的25.14％，基本能够代表国内教育技术学十年间的研究热点。

 

 

　　

 

 

　　2.高频关键词的共现矩阵

 

 

　　利用BICOMB得到高频关键词的词篇矩阵(如表2所示)和37*37的共现矩阵(如表3所示)。

 

 

　　

 

 

　　(二)共现聚类分析的结果判读

 

 

　　利用统计软件SPSS 18.0，输入高频词的词篇矩阵，利用组间连接聚类法和Ochiai系数对这些高频关键词进行系统聚类分析得到共现聚类分析树图，如图1所示。关于树状图的结果判读，主要是通过对每一个类别关键词组合的语义关系加以分析，确定中心关键词并对每个类别命名。同时采用下面的辅助方法：(1)到CNKI中检索含有共现词对的文章，通过文章的相应内容分析，寻找文章中共现词对的关系；(2)请教对本专业研究状况比较熟悉的专业人员，请教他们对专业词汇组合的含义。最后得出教育技术学研究主题的类别结构，如表4所示。

 

 

　　

 

 

　　

 

 

　　图1 高频关键词聚类树状图

 

 

　　(三)战略坐标结果

 

 

　　根据共词聚类分析结果和高频关键词的共现矩阵，计算了每个类别的中心度和密度，如表5所示，并根据中心度和密度绘制出研究热点的基本框架，可以得到战略坐标图，如下页图2所示。

 

 

　　

 

 

　　

 

 

　　图2 战略坐标图

 

 

　　四、结论与分析

 

 

　　(一)教育技术学研究主题的类别结构分析

 

 

　　根据以上统计分析得出的教育技术学研究主题类别图，结合近年来学科发展的现状，下面对教育技术学的研究结构和特点进行简要解读与分析。

 

 

　　1.信息技术与课程整合。由“信息技术、课程整合、教学模式”三个关键词构成，主要探讨信息技术与课程整合的模式、途径与方法。2000年教育部发出“关于在中小学普及信息技术教育的通知”，明确提出了信息技术与各科课程整合的概念，时至今日，“信息技术与课程整合”一直是教育技术学研究的永恒主题。有学者将该主题的具体研究内容归纳为以下几个方面：理论阐述主要是对整合的必要性、作用、内涵、整合的层次、模式、目标、实施过程中要注意的问题等方面的研究；实践探索包括案例介绍和新型模式的建构，以及整合教学设计方案；教师方面有教师培训和教师的角色定位两部分；资源包括资源建设和教材设计方面；反思主要是整合中出现的问题分析、困难分析以及思考[5]。值得注意的是，有学者还将讨论视野转向了国际化，如何克抗一直关注国内外信息技术与课程整合途径与方法的比较分析。

 

 

　　2.建构主义教学设计。由“教学设计、建构主义、研究性学习”三个关键词构成。起源于美国的有关教学设计的构想从一开始就跟教育技术学有着十分密切的联系[6]，历来是教育技术学研究的最基本组成部分。我国的教学设计研究，是从学习与借鉴一些国外教学设计理论和方法开始的。1994年，何克抗和李克东教授主持“九五”国家级课题“语文四结合教改试验研究”，其研究成果“主导—主体”教学设计理论框架成为我国教学设计研究的理论性突破，而此框架正是建立在建构主义学习理论的基础之上的。从此，建构主义教学设计一直成为教育技术学研究的主题之一。研究内容主要集中于：对建构主义基本假设的深度解读；分析建构主义教学设计的基本特点；建构主义教学设计模式构建；建构主义教学设计案例介绍与反思。

 

 

　　3.基于网络的自主学习。由“网络环境、自主学习”两个关键词构成。自主学习的理念很早就受到教育学家的诸多关注和大力提倡，近些年随着新课改的实施，自主学习这一学习方式在课堂中逐步得到了重视。而以多媒体网络技术为代表的信息技术在课堂中的广泛应用，对自主学习这一方式提供了有利的支持[7]。这方面的研究包括：网络环境下自主学习的方法探讨、模式建构、环境创设、实践探索以及学习者自主学习能力的培养策略。

 

 

　　4.网络环境下的教学策略。由“网络课程、教学策略、网络教学”三个关键词构成。随着信息时代的到来，计算机和互联网进入到教育教学领域成为必然的发展趋势，而网络教学活动的程序、方法和组织形式都有别于传统教学。面对这种变化，要求我们的教育思想和教学方法都要有所变化[8]。因此，在现代教育思想与理论指导下，精心设计网络环境下的教学策略，帮助学习者适应网络教学的需要，是提高学习者学习质量的重要环节。

 

 

　　5.基于网络的协作学习。由“协作学习、CSCL、学习环境、网络学习”四个关键词构成。这方面的研究集中于基本理论与应用研究两大主题。其中，基本理论主要包括：协作学习的理论基础、功能与意义、交互机制、应用模式与方法等；应用研究主要包括：应用策略、案例分析和发展性研究、评价研究等。

 

 

　　6.网络时代的远程教育。由“网络教育、精品课程、远程教育”三个关键词构成。远程教育作为教育技术学一个重要的研究方向，这是毋庸置疑的。甚至有学者主张将远程教育学作为一个相对独立的学科专业设置并发展[9]，这足以说明远程教育的显赫地位。随着以互联网为核心的信息通信技术在远程教育中的广泛运用与深入发展，将彻底改变传统远程教育的活动范式和管理体制，传统的工业社会时代确立的教育观念，正在逐渐演变成适应网络化教育要求的全新观念：开放与共享的观念、协作与互动的观念。正是在这些观念的指导下，教育主体根据面向21世纪人才培养的基本要求、根据网络环境下学生学习活动的特性、根据网络的结构和功能，探索网络时代的远程教育理论。

 

 

　　7.教学资源开发与应用。由“多媒体、教学资源、课件”三个关键词构成。AECT'94定义明确规定过程和资源是教育技术学的两大研究对象。因此，教学资源主要内容集中于教学资源的规范建设、应用策略与共享机制。

 

 

　　8.农远工程教师培训。由“农远工程、教师培训”两个关键词构成。2003年国家启动和实施了“农村中小学现代远程教育工程”(简称“农远工程”)，以信息技术为手段，将优质教育资源传输到农村，促进城乡优质教育资源共享。农村和欠发达地区的教师对信息技术的掌握程度堪忧，因此教师培训的状况，成为农远工程可持续发展和提高教育教学效益的瓶颈。这一领域的研究主要集中于“农远”教师培训的必要性、模式、内容、策略和管理等方面。

 

 

　　9.教育技术学(电化教育)基础理论与学科建设。由“教育技术、电化教育、信息化教育、教育技术学”四个关键词构成。在我国，以“教育技术学”作为学科名称已有20余年历史了。从特定意义上说，教育技术是教育改革的排头兵和“风向标”，信息时代更是把教育技术推上了“风口浪尖”。然而一个重大的缺憾是，即使是在全球范围，“教育技术学”理论体系的梳理，一直广受关注但远未完成。在冠以“教育技术学”名称的教材或“专著”中，有早期瓶瓶罐罐摆摊式的幻灯机、投影机及应用方法介绍，也有以国外学者为代表的邀约同行所做的篇章集合，最有价值的是近年国内部分学者围绕信息化教育、教学系统设计、教育传播及应用、教育技术学科建设等线索的积极梳理。整体来看，教育技术学基础理论与学科建设依然薄弱，甚至某种程度上存在“学术合法性”危机。

 

 

　　10.教育信息化与信息技术(素养)教育。由“信息素养、信息技术教育、教育信息化、基础教育、信息化”五个关键词构成。我国自20世纪90年代末开始，随着网络技术的迅速普及，整个社会的发展与信息技术的关系越来越密切，人们越来越关注信息技术对社会发展的影响，“社会信息化”的提法开始出现，联系到教育改革和发展，“教育信息化”的提法也开始出现并成为教育技术学的研究主题之一。教育信息化就是“实施‘信息化教育’的结果”[10]，而信息化教育则指“在现代教育思想和理论的指导下，主要运用现代信息技术，开发教育资源，优化教育过程，以培养和提高学生信息素养为重要目标的一种新的教育方式”[11]。

 

 

　　11.校园网建设与应用。由一个词“校园网”构成，主要探讨校园网建设方案、信息安全等技术性问题，以及基于校园网的教育教学研究与实践。

 

 

　　12.知识管理支持的教师专业发展。由“教师专业发展、知识管理”两个关键词构成。教育信息化对教师的专业能力提出了新的要求，同时教师专业发展在教育信息化背景下离不开信息技术的支持，信息技术能为教师专业发展提供丰富的工具、资源和服务。这部分的研究主要聚焦以Blog、虚拟学习社区、博客为代表的知识管理平台促进教师专业发展的新走向。

 

 

　　13.新技术支持的教与学。由“移动学习、教育游戏”两个关键词构成。随着网络技术和移动通讯技术等新兴技术的发展，以智能手机、PDA、掌上电脑为代表的移动终端，为知识共享提供了跨越时空的平台和协同作业的场所，学习者可以借助于此类终端和平台来实现知识的积累、共享、交流、传播和再创造。另外，随着电脑游戏的普及，人们对教育游戏的认识和研究逐渐起步。教育游戏被人们认为是下一代的一种主要的教育媒体，对于教学和学习方式将会产生重大影响。

 

 

　　(二)教育技术学研究主题内部联系与主题间相互影响情况分析

 

 

　　这部分的分析主要基于以上通过统计分析得出的教育技术学学科战略坐标图。从图2可以看出，13个研究主题散布在四大象限中，具体分布如下：

 

 

　　分布在第一象限的有A、B、F、I、J，即信息技术与课程整合、建构主义教学设计、网络时代的远程教育、教育技术学(电化教育)基础理论与学科建设、教育信息化与信息技术(素养)教育五个研究主题。从图2可以看出，它们的密度和向心度都是正值，而且大多都高于其他研究主题。这说明这些研究主题中的关键词不仅与主题内部关键词之间联系紧密，与其他研究主题的关键词也有密切联系。诸如信息技术、教育技术、教学设计这样的关键词与众多关键词都能形成搭配在同一篇文献中出现，说明这些关键词在教育技术学领域中占有比较重要的地位，是学科研究的重要内容，也是学科研究的热点，因此这类主题往往不容易消失，维持自己和发展自己的能力较强，能在相当长的时间段内保持较高的词频。“信息技术与课程整合”研究主题的密度和中心度均处于绝对高度，说明该主题研究成熟度最高，并处于教育技术学领域的核心研究地位。教育技术的目的是为了促进学习，而信息技术与课程整合的实质是实现这一目的的手段，因此该主题一直吸引大批专家学者的关注，同时也受到相关政府和管理部门的重视与支持。

 

 

　　K在第二象限，即校园网建设与应用，其中心度为负而密度为正，说明该主题内部链接紧密，该领域的研究已经形成了一定的研究规模。当人类社会在迎来以互联网为主要特征的知识经济时代的过程中，教育以其敏锐的视觉和真挚的热诚积极参与到这场伟大的变革中，特别是随着教育部“校校通”工程的实施，全国各地的专家学者都对校园网进行了各种研究。另一方面，在教育技术学领域，虽然校园网研究近年来得到许多关注，但是始终是学科的支流之一，无法与支撑学科发展的基础理论、教学系统设计、教育信息化和远程教育的研究相比，因此，该类在教育技术学领域处于成熟但非核心的地位。但由于与外部联系不紧密，该研究主题在发展到一定程度后，可能会得不到有效的提升动力而趋于消失。

 

 

　　第三象限包含E、G、H、M、L五个研究主题，分别是：基于网络的协作学习、教学资源开发与应用、农远工程教师培训、知识管理支持的教师专业发展、新技术支持的教与学。这五个研究主题的密度和中心度都为负值，即说明它们目前并不处于教育技术学研究的核心领域，且现阶段的研究还不成熟。值得注意的是，基于网络的协作学习、教学资源开发与应用、农远工程教师培训这三个研究主题虽然处于第三象限，但是从图2上可以看出其中心度比较接近，分别为－41、－39、－38，且位置接近Y轴，这表示它们虽然目前发展尚不算成熟，还有很大的提升空间，但是它已经逐渐成为教育技术学非常重要的研究领域。

 

 

　　C、D两个研究主题在第四象限，分别是：基于网络的自主学习、网络环境下的教学策略。从图2中可以看出，它们的密度为负值，中心度为正值。说明这两个研究主题的关键词在其他的研究主题中也受到重视，在教育技术学领域中表现活跃。但他们内部之间的联系比较松散，不能很好地自成一体，成为学科研究的分支。因此，该象限内的研究主题具有潜在的发展空间，但不稳定。信息技术与课程整合，不是把信息技术仅仅作为辅助教或辅助学的工具，而是强调要把信息技术作为促进学生自主学习的认知工具和情感激励工具，利用信息技术所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境，把学生的主动性、积极性充分调动起来，使学生的创新思维与实践能力在整合过程中得到有效的锻炼[12]。不难发现，“信息技术与课程整合”研究主题具有较强的包容性，在研究主题的发展中，“基于网络的自主学习”“网络环境下的教学策略”这两个研究主题，，很容易被演化成“信息技术与课程整合”的研究主题。同时，这也在一定程度上说明了“信息技术与课程整合”研究成熟度最高的原因。

 

 

　　五、结束语

 

 

　　基于共词分析可视化的技术方法，笔者对教育技术学进行了相关的分析和研究：聚类树图展现出教育技术学科的研究主题结构，战略坐标图则展现出各个研究主题在整个学科结构上的重要性或特性，从而帮助研究者更透彻地了解该学科，并为今后的学术发展提供切实的、有价值的参考。需要说明的是，教育技术学13大研究主题在战略坐标图中的分布不是一成不变的。随着研究的深入与拓展，这些研究主题的密度和中心度很有可能会发生变化，或者某些研究主题会趋于消失，而新的研究主题又会诞生，进而导致战略坐标图的重新分布。因此，若以时间作为考察视角，则可以直观地看到不同时间段中教育技术学研究主题的演化情况，进而有助于我们探究研究主题演化的过程及其背后原因，这便是我们后续努力的方向。

 

 

　　收稿日期：2012年9月1日

 

作者介绍：张刚要，南京师范大学教育科学学院在读博士，讲师，研究方向为教育技术基础理论与数字化教育资源建设(zhanggy＠njupt.edu.cn)(江苏 南京 210079)。

 

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