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。本文選取國內(nèi)近十年來教育技術(shù)學專業(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網(wǎng)絡(luò)分析等方法，對我國人工智能教育的研究現(xiàn)狀與研究熱點進行了詳細分析，最后對未來研究趨勢進行了討論。

關(guān)鍵詞：人工智能;人工智能教育;文獻計量分析;可視化研究

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2019）05-0008-06

收稿日期：2019-05-16

作者簡介：朱廣袤（1995— ），男，安徽亳州人，陜西師范大學教育學院教育技術(shù)專業(yè)碩士研究生，主要研究方向為信息技術(shù)教育應用;乜勇（1970— ），男，青海貴德人，陜西師范大學教育學院教育技術(shù)系主任、教授、博士生導師，主要研究方向為信息技術(shù)教育應用、網(wǎng)絡(luò)與遠程教育。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）不是個新名詞，從1954年在達特茅斯會議上首次提出到現(xiàn)在60余年來，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生活。近年來，大數(shù)據(jù)與深度學習正逐步成為社會熱點，在它們的推動下，無論是出于國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要，還是彌補教育行業(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，對我國人工智能教育的相關(guān)研究進行了歸納整理，以期呈現(xiàn)出我國目前在人工智能教育方面的研究熱點與研究領(lǐng)域的變化趨勢，為以后的研究提供參考。

一、研究過程與方法

（一）數(shù)據(jù)來源及研究方法

本研究通過CNKI檢索平臺，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”“人工智能教育應用”“人工智能教育系統(tǒng)”“人工智能課程”“人工智能學科”等為主題詞，來源限定為國內(nèi)教育技術(shù)學專業(yè)領(lǐng)域CSSCI檢索源期刊，檢索時間為2009年到2018年。經(jīng)統(tǒng)計，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格式導出，以SPSS20.0、Ucinet6.0和Bicomb2.0 [2]為研究工具，采用知識圖譜及共詞分析方法進行分析。

（二）研究過程

具體路線圖如圖1（見下頁）所示。

二、研究結(jié)果與分析

（一）高頻關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計與分析

將樣本文獻信息導入Bicomb2.0，進行關(guān)鍵詞提取操作。最后得到718個關(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33個關(guān)鍵詞進行共詞分析，生成共詞矩陣，并將其結(jié)果導入SPSS20.0生成相似矩陣，部分矩陣如表2（見下頁）所示。

在相似矩陣中，數(shù)值越接近0，說明兩個關(guān)鍵詞的關(guān)系越遠，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SPSS20.0進行聚類分析，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，從而直觀地揭示人工智能教育研究領(lǐng)域里的研究熱點與研究分類 [4]。從圖2中可以看出研究熱點主要分為三個種類，具體分布如表3（見下頁）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愿景[6]。

種類二側(cè)重于具體的教學模式，屬于實踐范疇，涉及人工智能教育以何種形式可以有效落地。在中小學，人工智能教育的目標以“基礎(chǔ)體驗”和“興趣培養(yǎng)”為主[7]，所以，采用創(chuàng)客教育與機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，可以有效地提升學生對人工智能的興趣，并能培養(yǎng)學生的計算思維與創(chuàng)造能力。

種類三主要側(cè)重人工智能教育應用，屬于實踐層面，目前人工智能在教育中的應用形式有智能教學系統(tǒng)、智能測評系統(tǒng)、教育游戲、教育機器人等，通過這些應用的幫助，從而可以實現(xiàn)機器學習、深度學習等教學模式與理念，最終實現(xiàn)個性化教育。

（四）多維尺度分析

本研究將相異矩陣導入SPSS20.0中進行多維尺度分析，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，來對其進行分類的一種統(tǒng)計學研究方法[8]。通過多維尺度分析圖，我們可以直觀地觀察到各個關(guān)鍵詞在研究領(lǐng)域的位置，以及它們之間關(guān)系的遠近。

（五）共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖分析

為了進一步分析關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系，將共詞矩陣導入Ucinet6.0，生成如圖4所示的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖，并進行中心度分析（centrality measures），以及設(shè)置節(jié)點之間的連線隨著聯(lián)系密切程度（tie strength）而變化。因此在圖中，節(jié)點越大說明中心度越高，是其他關(guān)鍵詞研究的中心概念。兩點間連線越粗說明兩者共同出現(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關(guān)鍵詞展開。②位于過渡區(qū)的有“教育信息化”“智慧教育”“個性化學習”“深度學習”“智能教育”“學習分析”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與熱點。③位于邊緣區(qū)的關(guān)鍵詞如“VR/AR”“機器人”“網(wǎng)絡(luò)學習空間”“在線教育”等都是比較具體的概念，也是研究者們實際立足的點，雖然在目前的研究里占比較少，但卻是未來研究的方向。

三、研究熱點分析

（一）人工智能教育的理論研究

新時代下的國際競爭將圍繞核心技術(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教育變革，培養(yǎng)新時代下急需的創(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)、學校、科研機構(gòu)四個角色出發(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、組織方式、資源配置和技術(shù)路徑四個維度對其進行建構(gòu)。吳永和等[12]關(guān)注國家政策與國內(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模式研究

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提到，“在中小學階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”[13]。我國人工智能課程的建設(shè)開始進入高速發(fā)展時期，2018年4月華東師范大學出版社和商務(wù)印書館共同出版了我國第一本人工智能教材《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》。這本教材將在國內(nèi)40余所首批人工智能教育實驗基地學校中進行試用[14]。王本陸等[15]在國內(nèi)幾十所中小學校中進行了人工智能課程的實驗，并在此基礎(chǔ)上初步歸納了中小學人工智能課程的內(nèi)容層級、教學體系的大致框架。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，他以開源機器人“小菠蘿”存錢罐作品為例，對小學階段人工智能啟蒙課方案進行了探究。趙飛龍等[17]在中小學進行了“語音合成課”的實踐，并嘗試進行了人工智能科普教育體系的構(gòu)建。

（三）人工智能教育應用的研究

《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)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學方法改革，構(gòu)建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系”[18]。李振等[19]人對教育人工智能的典型應用進行了梳理，如DreamBox Learning自適應教學系統(tǒng)、科大訊飛機器口語測評系統(tǒng)、批改網(wǎng)作文自動化批改工具、AdmitHub助教機器人等。魏雪峰等[20]提出了一種能夠主動診斷測評學習者學習過程，并自適應推送相關(guān)內(nèi)容的教育測評機器人的理念構(gòu)想，并在中小學進行了應用實踐。王筱竹等[21]基于亞馬遜ASK音效庫設(shè)計出名為“大聲說程序”的游戲，從而引導學生進行人機對話，并設(shè)計實驗證明了人工智能技術(shù)的應用可以有效提高學習者對計算機編程技能的學習興趣。汪張龍等[22]研究了針對傳統(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)上評卷系統(tǒng)。

四、研究趨勢討論

（一）頂層設(shè)計，豐富完善人工智能教育理論

理論研究是一個領(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，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]。總體而言，我國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)想亟須實踐加以驗證。后續(xù)研究應在國內(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踐路徑。

（二）立足實際，普及優(yōu)化人工智能課程建設(shè)

高新技術(shù)是我國在國際競爭中的關(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)系到未來我國創(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，但文獻質(zhì)量偏低，核心以上文獻較少。后續(xù)研究應該立足實際，結(jié)合本班、本校乃至全省全國的實際情況，采用創(chuàng)客、實踐、VR等多種手段與形式進行可推廣的人工智能課程體系的建設(shè)。同樣地，在高校中，也要嘗試進行人工智能學科的設(shè)立，促進“人工智能+新工科”的融合，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型新人才，為祖國建設(shè)添磚加瓦[24]。

（三）創(chuàng)新引領(lǐng)，開發(fā)實踐人工智能教育應用

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)、語音合成、智能閱卷系統(tǒng)、電子學伴等新型人工智能教育應用可以有效解決傳統(tǒng)教育中的教師工作負荷大、教學一刀切、學生厭學等諸多弊端。后續(xù)研究應關(guān)注目前課堂中存在的問題，在實踐中使用人工智能技術(shù)開發(fā)出對應的應用，從而能夠切實地解決問題，提高課堂效率，真正實現(xiàn)智慧地教與學。

五、結(jié)束語

人工智能與教育的融合為教育帶來了新的活力，新技術(shù)提高了教學效率，改變了教學模式，甚至改變了教學目標，使個性化、精準化教育日益成為現(xiàn)實。本文通過對近十年來的國內(nèi)人工智能教育領(lǐng)域的CSSCI收錄文獻進行可視化分析，清楚明了地將該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與熱點進行了展示，同時對未來的研究趨勢進行了自己的思考，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文獻只選擇了CSSCI文獻，大量的普刊文獻未予采用，在研究熱點的把握上可能存在偏差;②通過文獻計量分析的方法可以在一定程度上反映此領(lǐng)域的研究熱點與研究趨勢，但對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，追蹤其進一步發(fā)展。

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E5%B7%A5%E6%99%BA%E8%83%BD%E5%9F%BA%E7%A1%80%

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（責任編輯 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