朱廣袤?乜勇

摘 要：人工智能與教育的融合引發(fā)教育領(lǐng)域新一輪研究熱潮。本文選取國(guó)內(nèi)近十年來(lái)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域CSSCI檢索源期刊中與人工智能教育相關(guān)的239 篇論文為研究對(duì)象，利用Bicomb2.0、Ucinet6.0及SPSS20.0軟件，采取共詞聚類、詞頻分析、多維尺度分析及社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析等方法，對(duì)我國(guó)人工智能教育的研究現(xiàn)狀與研究熱點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后對(duì)未來(lái)研究趨勢(shì)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：人工智能;人工智能教育;文獻(xiàn)計(jì)量分析;可視化研究

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-0069（2019）05-0008-06

收稿日期：2019-05-16

作者簡(jiǎn)介：朱廣袤（1995— ），男，安徽亳州人，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院教育技術(shù)專業(yè)碩士研究生，主要研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育應(yīng)用;乜勇（1970— ），男，青海貴德人，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院教育技術(shù)系主任、教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程教育。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）不是個(gè)新名詞，從1954年在達(dá)特茅斯會(huì)議上首次提出到現(xiàn)在60余年來(lái)，雖歷經(jīng)三起三落，卻一直在我們周圍，與各行各業(yè)結(jié)合，潛移默化地融入我們的社會(huì)生活。近年來(lái)，大數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)正逐步成為社會(huì)熱點(diǎn)，在它們的推動(dòng)下，無(wú)論是出于國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的需要，還是彌補(bǔ)教育行業(yè)自身發(fā)展存在的不足，人工智能與教育的結(jié)合正形成新一波研究熱潮[1]。

本文基于關(guān)鍵詞聚類分析、可視化共詞網(wǎng)絡(luò)圖分析、多維尺度分析等方法，對(duì)我國(guó)人工智能教育的相關(guān)研究進(jìn)行了歸納整理，以期呈現(xiàn)出我國(guó)目前在人工智能教育方面的研究熱點(diǎn)與研究領(lǐng)域的變化趨勢(shì)，為以后的研究提供參考。

一、研究過(guò)程與方法

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

本研究通過(guò)CNKI檢索平臺(tái)，選取“人工智能，教育”“人工智能教育”“教育人工智能”“人工智能技術(shù)，教育”“人工智能教育應(yīng)用”“人工智能教育系統(tǒng)”“人工智能課程”“人工智能學(xué)科”等為主題詞，來(lái)源限定為國(guó)內(nèi)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域CSSCI檢索源期刊，檢索時(shí)間為2009年到2018年。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，本研究檢索到相關(guān)論350篇，經(jīng)篩選后最終納入分析的樣本論文數(shù)為239篇。本研究將這239篇論文的題錄信息以NoteFirst格式導(dǎo)出，以SPSS20.0、Ucinet6.0和Bicomb2.0 [2]為研究工具，采用知識(shí)圖譜及共詞分析方法進(jìn)行分析。

（二）研究過(guò)程

具體路線圖如圖1（見(jiàn)下頁(yè)）所示。

二、研究結(jié)果與分析

（一）高頻關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)與分析

將樣本文獻(xiàn)信息導(dǎo)入Bicomb2.0，進(jìn)行關(guān)鍵詞提取操作。最后得到718個(gè)關(guān)鍵詞，根據(jù)普賴斯公式[3]M=0.749Nmax確定高頻關(guān)鍵詞閾值為4，取所有頻次大于等于4的關(guān)鍵詞組成關(guān)鍵詞頻次表，如表1所示。

（二）相似矩陣分析

為了進(jìn)一步分析高頻關(guān)鍵詞中的隱含關(guān)聯(lián)信息，本研究用Bicomb2.0對(duì)33個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行共詞分析，生成共詞矩陣，并將其結(jié)果導(dǎo)入SPSS20.0生成相似矩陣，部分矩陣如表2（見(jiàn)下頁(yè)）所示。

在相似矩陣中，數(shù)值越接近0，說(shuō)明兩個(gè)關(guān)鍵詞的關(guān)系越遠(yuǎn)，從圖中可以看出，人工智能與其他關(guān)鍵詞關(guān)系較為密切，是研究的中心。

（三）系統(tǒng)聚類分析

將前文中生成的相似矩陣導(dǎo)SPSS20.0進(jìn)行聚類分析，得到聚類分析圖如圖2所示。聚類分析圖可以將聯(lián)系緊密的關(guān)鍵詞形成類團(tuán)，從而直觀地揭示人工智能教育研究領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)與研究分類 [4]。從圖2中可以看出研究熱點(diǎn)主要分為三個(gè)種類，具體分布如表3（見(jiàn)下頁(yè)）所示。

種類一側(cè)重于教育理論，涉及人工智能技術(shù)與教育融合的總體布局。以人工智能為代表的新一代智能技術(shù)與教育的融合稱為智能教育（Intelligence Education），教育與技術(shù)融合是未來(lái)發(fā)展的方向。但智能教育只是手段與方法，是智慧教育的實(shí)踐路徑 [5]。智慧教育指的是信息技術(shù)支持下面向?qū)W生智慧能力發(fā)展的教育，是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的源泉，也是教育信息化的未來(lái)愿景[6]。

種類二側(cè)重于具體的教學(xué)模式，屬于實(shí)踐范疇，涉及人工智能教育以何種形式可以有效落地。在中小學(xué)，人工智能教育的目標(biāo)以“基礎(chǔ)體驗(yàn)”和“興趣培養(yǎng)”為主[7]，所以，采用創(chuàng)客教育與機(jī)器人教育的方式讓他們接觸人工智能，甚至親手編寫程序，“創(chuàng)造”人工智能，可以有效地提升學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，并能培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維與創(chuàng)造能力。

種類三主要側(cè)重人工智能教育應(yīng)用，屬于實(shí)踐層面，目前人工智能在教育中的應(yīng)用形式有智能教學(xué)系統(tǒng)、智能測(cè)評(píng)系統(tǒng)、教育游戲、教育機(jī)器人等，通過(guò)這些應(yīng)用的幫助，從而可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等教學(xué)模式與理念，最終實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育。

（四）多維尺度分析

本研究將相異矩陣導(dǎo)入SPSS20.0中進(jìn)行多維尺度分析，結(jié)果如圖3所示。Stress=0.069≤0.2，RSQ=0.891≥0.6，代表本次擬合效果良好。多維尺度法是一種多重變量分析的方法，將復(fù)雜維度下的樣本或變量之間的相似關(guān)系作為二維平面內(nèi)的距離，來(lái)對(duì)其進(jìn)行分類的一種統(tǒng)計(jì)學(xué)研究方法[8]。通過(guò)多維尺度分析圖，我們可以直觀地觀察到各個(gè)關(guān)鍵詞在研究領(lǐng)域的位置，以及它們之間關(guān)系的遠(yuǎn)近。

（五）共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖分析

為了進(jìn)一步分析關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系，將共詞矩陣導(dǎo)入U(xiǎn)cinet6.0，生成如圖4所示的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖，并進(jìn)行中心度分析（centrality measures），以及設(shè)置節(jié)點(diǎn)之間的連線隨著聯(lián)系密切程度（tie strength）而變化。因此在圖中，節(jié)點(diǎn)越大說(shuō)明中心度越高，是其他關(guān)鍵詞研究的中心概念。兩點(diǎn)間連線越粗說(shuō)明兩者共同出現(xiàn)的頻率越大，關(guān)系越緊密。從圖中可以看出：①處于核心區(qū)的概念有“人工智能”和“大數(shù)據(jù)”，這二者節(jié)點(diǎn)最大，代表它們頻次最高，在領(lǐng)域中影響力最大，是人工智能教育領(lǐng)域里的理論中心，概念最為宏觀，其他的研究都圍繞著這兩個(gè)關(guān)鍵詞展開。②位于過(guò)渡區(qū)的有“教育信息化”“智慧教育”“個(gè)性化學(xué)習(xí)”“深度學(xué)習(xí)”“智能教育”“學(xué)習(xí)分析”等，這些關(guān)鍵詞都偏于理論，是連接中心關(guān)鍵詞與邊緣關(guān)鍵詞的橋梁，也是目前研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。③位于邊緣區(qū)的關(guān)鍵詞如“VR/AR”“機(jī)器人”“網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間”“在線教育”等都是比較具體的概念，也是研究者們實(shí)際立足的點(diǎn)，雖然在目前的研究里占比較少，但卻是未來(lái)研究的方向。

三、研究熱點(diǎn)分析

（一）人工智能教育的理論研究

新時(shí)代下的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)將圍繞核心技術(shù)與創(chuàng)新人才展開，而人工智能與教育的融合可以有效促進(jìn)教育變革，培養(yǎng)新時(shí)代下急需的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、智能型人才[9]。關(guān)于這方面，國(guó)內(nèi)專家有很多的研究，比較好的有徐曄[10]，從政府、企業(yè)、學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)四個(gè)角色出發(fā)構(gòu)建“教育+人工智能”大生態(tài)系統(tǒng)。蔡蓮玉等[11]提出人工智能與教育融合的智慧教育2.0概念，并從教育目標(biāo)、組織方式、資源配置和技術(shù)路徑四個(gè)維度對(duì)其進(jìn)行建構(gòu)。吳永和等[12]關(guān)注國(guó)家政策與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出 “人工智能+教育”生態(tài)系統(tǒng)模型的構(gòu)建，并從應(yīng)用形態(tài)、技術(shù)架構(gòu)、業(yè)態(tài)趨向等方面提出具體建議。

（二）人工智能教育的教學(xué)模式研究

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提到，“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”[13]。我國(guó)人工智能課程的建設(shè)開始進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，2018年4月華東師范大學(xué)出版社和商務(wù)印書館共同出版了我國(guó)第一本人工智能教材《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》。這本教材將在國(guó)內(nèi)40余所首批人工智能教育實(shí)驗(yàn)基地學(xué)校中進(jìn)行試用[14]。王本陸等[15]在國(guó)內(nèi)幾十所中小學(xué)校中進(jìn)行了人工智能課程的實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上初步歸納了中小學(xué)人工智能課程的內(nèi)容層級(jí)、教學(xué)體系的大致框架。吳鑫[16]則另辟蹊徑，探究創(chuàng)客教育與人工智能課程的有效融合，他以開源機(jī)器人“小菠蘿”存錢罐作品為例，對(duì)小學(xué)階段人工智能啟蒙課方案進(jìn)行了探究。趙飛龍等[17]在中小學(xué)進(jìn)行了“語(yǔ)音合成課”的實(shí)踐，并嘗試進(jìn)行了人工智能科普教育體系的構(gòu)建。

（三）人工智能教育應(yīng)用的研究

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中也提到，要“利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系”[18]。李振等[19]人對(duì)教育人工智能的典型應(yīng)用進(jìn)行了梳理，如DreamBox Learning自適應(yīng)教學(xué)系統(tǒng)、科大訊飛機(jī)器口語(yǔ)測(cè)評(píng)系統(tǒng)、批改網(wǎng)作文自動(dòng)化批改工具、AdmitHub助教機(jī)器人等。魏雪峰等[20]提出了一種能夠主動(dòng)診斷測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程，并自適應(yīng)推送相關(guān)內(nèi)容的教育測(cè)評(píng)機(jī)器人的理念構(gòu)想，并在中小學(xué)進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐。王筱竹等[21]基于亞馬遜ASK音效庫(kù)設(shè)計(jì)出名為“大聲說(shuō)程序”的游戲，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明了人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算機(jī)編程技能的學(xué)習(xí)興趣。汪張龍等[22]研究了針對(duì)傳統(tǒng)紙筆考試的電子閱卷技術(shù)，并建構(gòu)了紙筆考試智能網(wǎng)上評(píng)卷系統(tǒng)。

四、研究趨勢(shì)討論

（一）頂層設(shè)計(jì)，豐富完善人工智能教育理論

理論研究是一個(gè)領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)，但隨著這一領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)火熱的趨勢(shì)，研究水平總體較低，深度和廣度不夠、概念混淆亂用、研究主題離散的情況也隨之出現(xiàn)[23]?？傮w而言，我國(guó)人工智能教育的理論研究尚處于起步階段，許多框架與構(gòu)想亟須實(shí)踐加以驗(yàn)證。后續(xù)研究應(yīng)在國(guó)內(nèi)外其他研究的基礎(chǔ)上，明確相關(guān)概念，用宏觀的視野，從政府、企業(yè)、學(xué)校、研究院等不同的視角去分析人工智能與教育的融合的實(shí)踐路徑。

（二）立足實(shí)際，普及優(yōu)化人工智能課程建設(shè)

高新技術(shù)是我國(guó)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的關(guān)鍵所在，人工智能作為高新技術(shù)中最璀璨的一顆明珠，其科普與課程建設(shè)工作關(guān)系到未來(lái)我國(guó)創(chuàng)新人才的層次與規(guī)模。目前，基礎(chǔ)教育階段人工智能課程建設(shè)的研究逐漸受到重視，但文獻(xiàn)質(zhì)量偏低，核心以上文獻(xiàn)較少。后續(xù)研究應(yīng)該立足實(shí)際，結(jié)合本班、本校乃至全省全國(guó)的實(shí)際情況，采用創(chuàng)客、實(shí)踐、VR等多種手段與形式進(jìn)行可推廣的人工智能課程體系的建設(shè)。同樣地，在高校中，也要嘗試進(jìn)行人工智能學(xué)科的設(shè)立，促進(jìn)“人工智能+新工科”的融合，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型新人才，為祖國(guó)建設(shè)添磚加瓦[24]。

（三）創(chuàng)新引領(lǐng)，開發(fā)實(shí)踐人工智能教育應(yīng)用

人工智能技術(shù)正在全面、深刻地影響著教育理念和教育模式。大數(shù)據(jù)、語(yǔ)音合成、智能閱卷系統(tǒng)、電子學(xué)伴等新型人工智能教育應(yīng)用可以有效解決傳統(tǒng)教育中的教師工作負(fù)荷大、教學(xué)一刀切、學(xué)生厭學(xué)等諸多弊端。后續(xù)研究應(yīng)關(guān)注目前課堂中存在的問(wèn)題，在實(shí)踐中使用人工智能技術(shù)開發(fā)出對(duì)應(yīng)的應(yīng)用，從而能夠切實(shí)地解決問(wèn)題，提高課堂效率，真正實(shí)現(xiàn)智慧地教與學(xué)。

五、結(jié)束語(yǔ)

人工智能與教育的融合為教育帶來(lái)了新的活力，新技術(shù)提高了教學(xué)效率，改變了教學(xué)模式，甚至改變了教學(xué)目標(biāo)，使個(gè)性化、精準(zhǔn)化教育日益成為現(xiàn)實(shí)。本文通過(guò)對(duì)近十年來(lái)的國(guó)內(nèi)人工智能教育領(lǐng)域的CSSCI收錄文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，清楚明了地將該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)進(jìn)行了展示，同時(shí)對(duì)未來(lái)的研究趨勢(shì)進(jìn)行了自己的思考，以期為后續(xù)研究提供參考。需要指出的是，本研究尚存在許多不足之處：①文獻(xiàn)只選擇了CSSCI文獻(xiàn)，大量的普刊文獻(xiàn)未予采用，在研究熱點(diǎn)的把握上可能存在偏差;②通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量分析的方法可以在一定程度上反映此領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與研究趨勢(shì)，但對(duì)可視化圖表的解讀存在一定的主觀性與概括性。作者將繼續(xù)關(guān)注人工智能與教育的融合，追蹤其進(jìn)一步發(fā)展。

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（責(zé)任編輯 杜丹丹 王策）

Research Hotspots and Trends of Artificial Intelligence Education in China

—Visualization Research Based on Co-word Analysis

ZHU Guangmao，NIE Yong

（School of Education，Shaanxi Normal University，Xi’an，Shaanxi，China 710062）

Abstract： The integration of artificial intelligence（AI）and education has triggered a new round of research in the field of education. In this paper，239 papers related to AI education and CSSCI source journals in the field of educational technology in China in recent ten years are selected as research subjects.By using software Bicomb 2.0，Ucinet 6.0 and SPSS 20.0，and by employing research methods like co-word clustering，word frequency analysis，multi-dimensional scale analysis and social network analysis，we have an in-depth study on the current situation and research hotspots of AI education in China.Finally，the future research trends are discussed.

Key words： AI;artificial intelligence education;bibliometric analysis;visualization research