智飛飛　乜勇

摘 要：智慧教室作為“智慧地球”的“衍生產品”，以其智能化教學環(huán)境而被大眾所熟知。文章使用書目共現(xiàn)分析系統(tǒng)Bicomb 2.0提取國內智慧教室相關研究的高頻關鍵詞并進行詞頻分析，構建共詞矩陣及詞篇矩陣，利用Ucinet軟件自帶的社會網絡分析工具Netdraw繪制高頻詞匯的國內智慧教室共詞網絡圖，同時使用SPSS統(tǒng)計分析工具進行關鍵詞聚類分析和多維尺度分析。研究發(fā)現(xiàn)當前的研究主要集中在國內智慧教室的理論研究，智慧教室相關技術在多學科視野中的研究與應用，目前已應用的智慧教室課堂教學的評價與改進三個方面；未來研究需要關注智慧教室環(huán)境下的教學模式創(chuàng)新，有效智慧教室實施的評價指標體系構建，智慧教室環(huán)境下的教育資源建設及應用三個領域。

關鍵詞：智慧教室；聚類分析；詞頻分析；共詞矩陣；可視化網絡關系圖

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2018）02-0051-06

收稿日期：2017-10-26

基金項目：陜西省基礎教育重大招標課題“‘互聯(lián)網+背景下的陜西省教科研工作現(xiàn)狀調查及工作創(chuàng)新實踐研究”（ZDKT1612）；陜西師范大學第四批信息化示范課程建設項目“微型計算機使用與維護”（2016057）

作者簡介：智飛飛（1992— ），男，河北石家莊人，陜西師范大學教育學院碩士研究生，研究方向為信息技術教育應用、網絡與遠程教育；乜勇（1970— ），男，青海貴德人，陜西師范大學教育學院教育技術系主任，教授，博士生導師，主要研究方向為信息技術教育應用、網絡與遠程教育。

一、 引言

隨著現(xiàn)代信息科學技術的迅猛發(fā)展，尤其是Web2.0、物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據、學習分析等技術的發(fā)展，人類的生產與生活變得更加方便與快捷。信息時代人類對知識的數(shù)字化應用即存儲、處理、加工、傳輸進入了便攜式終端時代。2008年以來，“智慧地球”概念走進大眾視野，隨之而來的智慧城市、智慧生活、智慧教育、智慧教室應運而生[1]。

智慧教室作為舶來品，目前國內的研究呈現(xiàn)百家爭鳴之勢。黃榮懷等[2]從智慧教室的概念與特征出發(fā)，提出包含內容呈現(xiàn)、環(huán)境管理、資源獲取、及時互動和情景感知的SMART智慧教室概念模型；程敏[3]根據智慧教室的設計思路和注意事項，從以往多媒體教室和網絡化教室的主要特征出發(fā)，設計出了信息技術環(huán)境下智慧教室的總體架構并提出了從軟、硬件兩個方面建設智慧教室；張菲菲[4]基于智慧教室的智慧化環(huán)境開展了對高職教師教學能力提升的有效性研究；李康康[5]對智慧教室的現(xiàn)狀從群體定位，軟、硬件技術，內涵特征，設計想法，以及教學模式方面進行了分析，提出了智慧教室的戰(zhàn)略轉移、縱深發(fā)展等策略。本研究基于關鍵詞聚類分析、可視化共詞網絡圖分析、多維尺度分析等方法，對我國智慧教室相關研究進行了歸納整理，以期呈現(xiàn)出智慧教室在我國目前的研究現(xiàn)狀并預測未來的發(fā)展趨勢。

二、研究過程與方法

（一）樣本來源

在中國知網CNKI中以“智慧教室”“智能教室”“未來教室”為主題，并且限定時間的跨度為2008年1月1日至2017年4月9日，剔除掉通知、公告、新聞等不相關文獻后共剩余154篇文章，筆者在遍覽所有文章摘要的基礎上將這154篇文章的題錄信息導出并保存成文本文件，以便進行后期的詞頻分析、聚類分析、多維尺度分析 [6]。

（二）研究方法

本文在數(shù)據分析及統(tǒng)計過程中基于知識圖譜可視化技術視角，主要采用詞頻分析法、相似矩陣分析法、聚類分析法、多維尺度分析法對文獻數(shù)據進行定量分析，并在可視化的基礎上進一步進行定性分析。詞頻分析法能夠對所研究文獻的核心關鍵詞在整個研究樣本中出現(xiàn)的頻次進行統(tǒng)計，此方法可以反映所研究領域的普遍關注點及發(fā)展趨勢走向。相似矩陣分析法通過統(tǒng)計一組詞在文獻中共同出現(xiàn)的次數(shù)來呈現(xiàn)詞語相互之間的緊密關系，當一組詞在不同文獻中反復同時出現(xiàn)時就表明兩者之間聯(lián)系緊密，領域內將兩者同時進行研究的學者較多[7]。聚類分析法是利用聚類的統(tǒng)計學方法，以共詞出現(xiàn)的頻率為研究對象，把共詞網絡關系簡化為若干類群之間的關系，并直觀地表示出來的聚類過程[8]。多維尺度分析法通過測定主題詞之間的遠近程度來發(fā)現(xiàn)主題結構，與聚類分析法相比，多維尺度分析法可以直觀地判斷出某研究領域在學科內的位置[9]。

（三）研究過程

在研究過程中以書目共現(xiàn)分析系統(tǒng)Bicomb 2.0進行關鍵詞的提取、統(tǒng)計、清洗、生成共詞矩陣；利用數(shù)據統(tǒng)計分析軟件SPSS對收集到的數(shù)據進行聚類分析及相似矩陣分析。本研究采用圖表結合的方法對樣本文獻進行分析 [10]。見圖1。

三 、知識圖譜分析過程

將題錄信息導入Bicomb 2.0分析工具中進行關鍵詞的統(tǒng)計。根據普賴斯計算公式確定高頻閾值為4，選取詞頻大于4的30個關鍵詞為主要關鍵詞[11]。在

Bicomb 2.0分析工具中通過其統(tǒng)計、分析功能，設定頻次閾值大于等于5，得出高頻關鍵詞，經過統(tǒng)計分析得到如表1 所示的高頻關鍵詞統(tǒng)計表。統(tǒng)計表1中的高頻關鍵詞的出現(xiàn)情況，形成詞篇矩陣，在隨后的研究中作為進行關鍵詞聚類分析及多維尺度分析的基礎并通過知識圖譜表現(xiàn)智慧教室領域的研究熱點。

四 、數(shù)據統(tǒng)計與分析

（一）關鍵詞詞頻統(tǒng)計

通過詞頻統(tǒng)計得到關鍵詞532個，頻次大于4的共30個，如表1所示。其中，詞頻排在前十位的分別是教學設計（34）、互動（30）、教學模式（19）、數(shù)學課堂（18）、小學數(shù)學（15）、教學智慧（14）、學習環(huán)境（14）、云技術（13）、課堂教學（11）、智慧校園（11）。從這一結果可以看出，目前在我國有關智慧教室的研究熱點主要集中在現(xiàn)代信息技術支撐下的智慧學習環(huán)境中的教與學的方向。

（二）Ochiai高頻關鍵詞相似矩陣及分析

在Bicomb 2.0中設置關鍵詞的頻次閾值大于等于5，對30個高頻關鍵詞進行共詞分析，并生成30×30的高頻關鍵詞詞篇矩陣，將該矩陣導入SPSS數(shù)據統(tǒng)計軟件，選取Ochiai二分量度量標準生成共詞相似矩陣，通過Ochiai共詞相似矩陣可以對高頻關鍵詞之間的隱含關聯(lián)信息進行挖掘，如表2所示。

在相似矩陣中，數(shù)值越接近于1，表示兩個關鍵詞相似程度越大；反之，相似程度越小。從表2可以看出小學數(shù)學（0.760）、教學設計（0.620）、教學模式（0.499）、學習環(huán)境（0.470）等主題為領域關注熱點。相比較而言，其他的一些關鍵詞，如互動（0.385）、云技術（0.372）、數(shù)學課堂（0.360）、教學智慧（0.339）等與智慧教室的距離較遠，相似度較小。

（三）關鍵詞聚類分析

將前文中生成的詞篇矩陣導入SPSS進行聚類分析，將聯(lián)系密切的關鍵詞聚集在一起形成類團可以大致揭示智慧教室領域的研究熱點與研究分類，如圖2所示。類團一包含課堂教學、智慧校園、教育技術、教學評價、普適計算、遠程教學、物聯(lián)網；類團二包含教學模式、教學智慧、個性化教學、教學策略；類團三包含教學設計、自主學習、多通道信息融合、翻轉課堂、物理課堂、云技術、協(xié)作學習、信息技術。

（四）多維尺度分析知識圖譜

采用多維尺度分析法，將高頻關鍵詞相異矩陣導入到SPSS軟件中進行分析，度量模型選擇Euclidean 距離，可得出我國智慧教室領域的研究熱點知識圖譜，如圖3所示。

從圖3分析得出目前國內智慧教室的主要研究內容如下：

種類一：國內智慧教室的理論研究。

這主要有智慧教室的定義、特征、內涵研究，智慧教室模式構建、教學設計及教學模式的適應。智慧教室定義、特征、內涵方面主要有：李康康等[12]從智慧教室領域核心期刊、信息技術公司智慧教室宣傳冊、智慧教室解決方案整理出智慧教室具有交互性、便捷性、感知性、開放性、生態(tài)性、先進性等特征；程敏[13]指出智慧教室就是利用新興技術構建教與學的環(huán)境以滿足時代對教室重構的訴求；陳衛(wèi)東等[14]認為智慧教室是一個依靠智慧空間技術便捷地操控教室所有軟、硬件設備，能適應多種學習方式并為師生無縫地接入資源及從事教與學活動提供渠道的增強型教室；楊宗凱[15]認為智慧教室一定是包括電子課本、電子課桌的云端教室并實現(xiàn)教學資源由模擬媒體、數(shù)字媒體進化為網絡云媒體。智慧教室模型構建典型的有：北京師范大學黃榮懷[16]教授等學者提出的包含內容呈現(xiàn)、環(huán)境管理、資源獲取、及時互動和情景感知的SMART智慧教室概念模型；清華大學聶風華[17]等學者提出的由泛在技術系統(tǒng)、實時記錄系統(tǒng)、增強現(xiàn)實系統(tǒng)、基礎設施子系統(tǒng)、網絡感知系統(tǒng)、可視管理系統(tǒng)的iSMART模型。教學設計及教學模式的適應方面，郭玉清等[18] 以云計算與物聯(lián)網技術為基礎，提出了一個智慧教室系統(tǒng)的建構模型，并總結了其對傳統(tǒng)教育模式的改進；顧宏亮[19]結合具體課程，設計出成立開發(fā)小組、調研需求、腳本開發(fā)、樣本開發(fā)、完成資源開發(fā)、資源驗收等六個步驟的智慧教室課程開發(fā)模式。

種類二：智慧教室相關技術在多學科視野中的研究與應用。

軟實力方面主要是智慧教室智能學習環(huán)境的搭建、設計及即時反饋系統(tǒng)的設計。典型的代表有：譚威[20]從智慧教室系統(tǒng)在小學數(shù)學課堂中的應用實踐出發(fā)總結出練習模式、PPT融合模式、課件生成模式三種有效的運用模式；李紅美等[21]提出教學目標、理論基礎、操作序列、實現(xiàn)條件（教與學策略、工具資源等）及效果評價的面向智慧教室的ARS互動教學模式；胡旺等[22]提出云端存儲與智慧推送、提出問題與創(chuàng)設情境、個人學習模式、協(xié)作學習模式、反饋評價、課后拓展六個部分的基于智慧教室的教學模式設計；賴紅輝[23]提出基于云服務的包含教室建設、集控中心、無線教學終端、自動導播的高職院校智慧教室建設。硬件方面主要集中在智慧教室硬件設備的設計及應用。陳磊等[24]從高職院校的實際應用出發(fā)，設計出基于物聯(lián)網技術的包含感知層、網絡層、應用層的三層智慧教室架構；鄭廣成等[25]針對智慧教室智慧性要求，結合高職院?，F(xiàn)有的多媒體教室、理實一體化機房、智能錄播室建設基礎，提出了基于物聯(lián)網結構的智慧教室建構體系，并從智慧教室建構原則、功能、基于物聯(lián)網的架構體系等方面進行設計，給出了基于物聯(lián)網三層結構的智慧教室架構。

種類三：目前已應用的智慧教室課堂教學的評價與改進。

典型的有：普旭[26]2013年在其碩士論文中提出了智慧教室的建設規(guī)范體系；陳衛(wèi)東等[27]圍繞人才培養(yǎng)、設施、教室功能、技術維度和教室的參與性、易用性等進行評價。國內有關智慧課堂教學的評價與改進方面內容單一，沒有涉及對教室其他變量或方面的評估，評價內容的針對性太強，導致無法對其他研究或評估提供一定的參考價值，評價報告多以結論為導向，較少涉及評估的具體指標、問卷及量表等內容。

五、 我國智慧教室的發(fā)展趨勢分析

（一）智慧教室環(huán)境下的教學模式創(chuàng)新

現(xiàn)代信息科學技術對智慧教室的發(fā)展、演變起著至關重要的作用，在未來的發(fā)展中構建智慧教室智能學習環(huán)境，是智慧教室發(fā)展的關鍵。而在智能學習環(huán)境的基礎之上，構建新型智慧教室環(huán)境下的教學與學習模式更是未來教育工作者的主攻方向，探索智慧教室環(huán)境下的信息技術與課程融合勢必會成為未來教育信息化工作者的使命與任務。教育信息化工作者就需要考慮在這樣的智慧教室環(huán)境下如何進行教學，并設計出適合智慧教室環(huán)境的教學模式。智慧教室模式需要秉承以學習者為中心的教育理念，充分發(fā)揮學習者的主體作用，設計出滿足學習者多元化、個性化、智慧化發(fā)展需求的教學模式，促進學生對知識的認識理解由單點結構水平向多點結構水平發(fā)展，促進學生的深度學習與高階思維能力的培養(yǎng)。

（二）有效智慧教室實施的評價指標體系構建

智慧教室所具有的智慧教學、學習環(huán)境有利于打破傳統(tǒng)教育的壁壘，培養(yǎng)21世紀學生所需要的高階思維能力。以應試教育為導向的傳統(tǒng)教育面向結果性評價，更多的為一次性評價。而以素質教育為導向的新型教育則面向過程性評價。而在目前，國內對智慧教室的理論與實踐研究處在起步階段，未構建有關智慧教室的評價指標體系。有效智慧教室的評價指標體系可以從國家層面、省市層面、信息技術產品公司層面、學校層面進行多維度構建，基于智慧教學環(huán)境下的用戶體驗的角度，著重于考量智慧教室的建設是否真正服務于教與學，是否可以為有效教學與學習提供便捷，從而構建一整套有關智慧教室實施的評價指標體系。

（三）智慧教室環(huán)境下的教育資源建設及應用

智慧教室可以為學生提供新型時代化教育信息，促進優(yōu)質資源的共享、使用。優(yōu)質的學習資源為學習者的學習提供了有力的保障。但是目前優(yōu)質資源匱乏是我國智慧教室在使用過程中面臨的一個重要問題，諸如AR、VR技術在未來智慧教室中的使用等。當前亟待研究和解決的問題便是智慧教室中的教育資源（如智慧教室中資源組織形態(tài)、智慧教室中資源管理與應用機制等）的建設和開發(fā)。同時，智慧教室環(huán)境下如何實現(xiàn)各種教學資源的智能化推送、動態(tài)匯聚、有序進化與自適應呈現(xiàn)，如何滿足學習者的個性化學習需要，這些問題也都有待進一步的研究和解決。

六、結束語

目前國內各大高校、中小學、社會組織都積極投身到智慧教室的理論研究與實踐探索之中，并取得了一定的成果。但是，在實踐過程中如何將智慧教室與學校原有資源相結合？如何正確在中小學積極推進智慧教室而不落入只對學生進行低端技術培養(yǎng)的模式中？這些都是智慧教室在發(fā)展過程中不可回避的難題，需要我們去積極思考并提出建設性應對策略。

[1]張亞珍，張寶輝，韓云霞.國內外智慧教室研究評論及展望[J].開放教育研究，2014，（01）：81-91.

[2][16]黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012，（02）：22-27.

[3][13]程敏.智慧教室的設計與構建[J].實驗室研究與探索，2015，（06）：248-252.

[4]張菲菲.基于智慧教室的高校教師教學技能提高及有效性研究[J].現(xiàn)代教育技術，2015，（05）：110-114.

[5][12]李康康，趙鑫碩，陳琳.我國智慧教室的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].現(xiàn)代教育技術，2016，（07）：25-30.

[6]郭文斌，俞樹文.我國遠程教育研究熱點知識圖譜——基于3170篇碩士及博士學位論文的關鍵詞共詞分析[J].電化教育研究，2014，（02）：45-49，67.

[7]張潔，王紅.基于詞頻分析和可視化共詞網絡圖的國內外移動學習研究熱點對比分析[J].現(xiàn)代遠距離教育，2014，（02）：76-83.

[8]張思琦，張文蘭，李寶.國外近十年深度學習的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢——基于引文分析及共詞矩陣的知識圖譜分析[J].遠程教育雜志，2016，（02）：64-72.

[9]張勤，馬費成.國外知識管理研究范式——以共詞分析為方法[J].管理科學學報，2007，（06）：65-75.

[10]秦琴琴，乜勇.基于詞頻分析和可視化共詞網絡圖的國內創(chuàng)客研究熱點分析[J].現(xiàn)代教育技術，2016，（01）：113-119.

[11]王佑鎂，陳慧斌.近十年我國電子書包研究熱點與發(fā)展趨勢——基于共詞矩陣的知識圖譜分析[J].中國電化教育，2014，（05）：4-10.

[14][27]陳衛(wèi)東，葉新東，張際平.智能教室研究現(xiàn)狀與未來展望[J].遠程教育雜志，2011，（04）：39-45.

[15]楊宗凱.未來教室 未來教師 未來教育 信息技術與教育的融合變革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2014，（11）：6-11.

[17]聶風華，鐘曉流，宋述強.智慧教室：概念特征、系統(tǒng)模型與建設案例[J].現(xiàn)代教育技術，2013，（07）：5-8.

[18]郭玉清，袁冰，李艷.基于云計算的智慧教室系統(tǒng)設計[J].數(shù)學的實踐與認識，2013，（04）：103-107.

[19]顧宏亮.“互聯(lián)網+”時代智慧教室平臺數(shù)字化教學資源的開發(fā)[J].教育現(xiàn)代化，2016，（28）：163-164.

[20]譚威.Hiteach智慧教室系統(tǒng)在小學數(shù)學課中的應用實踐[J].中國教育信息化，2014，（12）：21-23.

[21]李紅美，張劍平.面向智慧教室的ARS互動教學模式及其應用[J].中國電化教育，2015，（11）：103-109.

[22]胡旺，楊成.基于智慧教室的教學模式設計研究[J].廣東開放大學學報，2015，（04）：87-92.

[23]賴紅輝.基于云服務的高職院校智慧教室建設探索[J].電子制作，2014，（10）：135-136.

[24]陳磊，徐佳麗.基于物聯(lián)網的高職智慧教室建設研究[J].職教論壇，2014，（35）：23-25.

[25]鄭廣成，許戈.高職院校智慧教室現(xiàn)代職業(yè)教育功能的探索[J].軟件，2016，（05）：25-27.

[26]普旭.我國中小學智慧教室建設規(guī)范初探[D].武漢：華中師范大學，2013.

（責任編輯 杜丹丹）

Abstract： As a "derivative product" of smart planet，smart classroom is known to the public through its smart teaching environment.This study uses the bibliographic co-occurrence analysis system Bicomb 2.0 to extract the high-frequency key words from related domestic maker education articles and conduct word frequency analysis to construct the co-word matrix and the word-text matrix.Besides，we use the social network analysis tool Netdraw included in the software Ucinet to draw a high frequency vocabulary co-word network for domestic maker education.Whats more，key words clustering and multidimensional analyses were performed using SPSS.It is found that current research studies mainly focus on three aspects：the theoretical research on the domestic smart classroom，the research and application of related technologies of smart classroom in the multidisciplinary field，and the evaluation and improvement of the classroom teaching of the smart classroom.Hence，future research needs to pay attention to three areas：the innovation of teaching mode in the smart classroom environment，the construction of the evaluation index system for the implementation of effective smart classroom，and the construction and application of educational resources in the smart classroom environment.

Key words： smart classroom；keywords clustering；frequency analysis；co-word matrix；visualization of word network diagram