王英梅 馬高生 劉杰

摘? 要：熱工基礎是熱力學和傳熱學基礎學科，它涉及熱力學基本概念、熱平衡、熱力學循環(huán)、傳熱基本理論等方面。熱工基礎是工程熱物理、熱能工程以及新能源科學與工程專業(yè)中的一門核心課程，對于工業(yè)生產和能源利用具有重要意義。為了解熱工基礎學科研究熱點與發(fā)展趨勢，以中國知網(wǎng)（CNKI）收錄的177篇發(fā)表在北大中文核心期刊和CSSCI期刊上的有關熱工基礎的文獻數(shù)據(jù)作為樣本，借助文獻計量學分析軟件CiteSpace繪制圖譜，對熱工基礎學科進行可視化分析、熱點與前沿分析。最后對相關研究成果進行歸納總結，并對未來該領域的發(fā)展提出相關建議。

關鍵詞：熱工基礎；文獻計量學分析；可視化分析；CiteSpace；知識譜圖

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）11-0018-06

Abstract： Thermal Foundation is the basic subject of thermodynamics and heat transfer， which involves the basic concepts of thermodynamics， heat balance， thermodynamic cycle， basic theory of heat transfer and so on. Thermal Foundation is also a core course in thermal engineering， which is of great significance for industrial production and energy utilization. In order to understand the research hotspots and development trends of basic thermal engineering disciplines， 177 papers published in Peking University Chinese core journals and CSSCI journals included in China National Knowledge Infrastructure （ CNKI ） were used as samples. With the help of bibliometric analysis software CiteSpace， the visualization analysis， hotspot analysis and frontier analysis of basic thermal engineering disciplines were carried out. Finally， the relevant research results are summarized， and some suggestions are put forward for the future development of this field.

Keywords： Thermal Foundation; bibliometric analysis; visual analysis; CiteSpace; knowledge graph

熱工基礎是工程熱物理、熱能工程以及新能源科學與工程專業(yè)中的一門核心課程，其主要目的是為學生提供熱力學和傳熱學的基本知識和理論，以及工程實踐中的應用。熱力學是熱工基礎課程中的核心內容之一。熱力學的發(fā)展歷史可以追溯到17世紀。當時，熱力學主要是研究蒸汽機的性能。到了19世紀，熱力學的研究范圍逐漸擴大，包括熱力學第一、第二定律、熱力學循環(huán)等內容。20世紀，熱力學的研究又擴展到了統(tǒng)計熱力學、非平衡熱力學等領域。傳熱學是熱工基礎課程的另一個重要內容。傳熱學的研究始于19世紀，當時主要是研究導熱性質和對流傳熱。到了20世紀，傳熱學的研究逐漸擴展到了輻射傳熱和相變傳熱等領域。熱工基礎課程的發(fā)展與熱力學和傳熱學的發(fā)展密不可分。隨著熱力學和傳熱學的不斷發(fā)展，熱工基礎課程也不斷得到完善和發(fā)展。

在職業(yè)發(fā)展方面，熱工基礎課程可以為學生提供熱力學和傳熱學的基本知識和理論，并培養(yǎng)學生的工程實踐能力。這些知識和能力對于學生未來從事熱能工程相關的工作具有重要的幫助。在工程實踐方面，熱工基礎課程可以為學生提供熱力學和傳熱學的實際應用，幫助學生解決工程實踐中的問題，并提高工程實踐能力?？傊?，熱工基礎課程是熱能工程專業(yè)中的一門核心課程，對于學生的職業(yè)發(fā)展和工程實踐具有重要的意義。

隨著科技的不斷發(fā)展，科學研究在全球范圍內的重要性越來越受到重視。在這樣的背景下，文獻計量技術與知識圖譜法逐漸成為了評估科學研究成果和機構影響力的重要工具，通過對某一領域的大量文獻進行全面、系統(tǒng)分析，并采用可視化技術，能快速識別出這一研究領域的研究熱點和趨勢。由此，為了掌握熱工基礎課程的研究現(xiàn)狀、研究內容及研究熱點，和未來的發(fā)展趨勢，本文運用CiteSpace軟件對熱工基礎相關研究進行可視化計量分析，對相關研究成果進行歸納總結，并對未來該領域的發(fā)展提出相關建議。

一? 數(shù)據(jù)來源與研究方法

（一）? 數(shù)據(jù)來源

本文主要針對熱工基礎的關鍵詞進行詞頻、聚類、熱點以及突現(xiàn)詞分析。首先以CNKI（China National Knowledge Infrastructure）作為文獻檢索平臺，以“熱工基礎”為主題進行高級檢索。由于CiteSpace軟件最早只能分析1992年的數(shù)據(jù)，所以將檢索時間設定為1992年6月20日到2023年6月20日，限定期刊來源為北京大學中文核心期刊總覽、CSCD、CSSCI、EI國內核心期刊[1]。經過數(shù)據(jù)的篩選剔除，保留與限定主題高度相關的文獻。結果得到177篇關于熱工基礎的文獻，以此作為本文研究數(shù)據(jù)。最后在CiteSpace中通過轉換相應的格式，設置合適的閾值，選擇合理的路徑，進行關鍵詞聚類等操作[2-3]，以可視化的方式呈現(xiàn)最終的分析圖。

（二）? 研究方法

本文在研究方法的選取上，選用中國知網(wǎng)文獻計量學和CiteSpace（6.2 R4版）知識圖譜可視化軟件相結合，來整體分析熱工基礎文獻發(fā)表規(guī)律、主題內容和研究前沿等方面的重要信息。其中，中國知網(wǎng)的文獻計量分析以點線圖和餅圖相結合的方式展現(xiàn)了熱工基礎研究的年度發(fā)文情況和期刊來源情況，CiteSpace軟件以圖譜的形式展現(xiàn)熱工基礎課程教育研究領域的發(fā)展過程，并且通過關鍵詞聚類可以自動識別選取領域的研究前沿。在用CiteSpace軟件對177條有效文獻進行分析之前，需要將數(shù)據(jù)以Refworks的形式導入CiteSpace軟件中，時間設置為1992—2023年，時間切片設置為“1”，通過可視化關鍵詞、作者、機構等[4]，依次得到了關于熱工基礎學科的關鍵詞共線圖、時間線圖和突變詞共現(xiàn)圖。

二? 文獻計量學分析

（一）? 發(fā)表趨勢分析

在科學研究中，發(fā)文量是一個很重要的指標，它可以反映出研究領域的規(guī)模和發(fā)展程度，還可以反映出該領域的發(fā)展趨勢。發(fā)文量越大，說明該領域的研究活躍度越高，也就意味著該領域的研究水平和實力越強。通過中國知網(wǎng)文獻計量學得到熱工基礎發(fā)文量時間分布圖，如圖1所示，關于熱工基礎學科研究在核心期刊和CSSCI期刊的發(fā)文量總體較為樂觀，從1992—2023年整體呈上升趨勢。隨著科學技術的不斷進步，熱工基礎作為一門重要的學科，也越來越受到人們的重視。在2020年達到峰值16篇，之后維持在14篇兩年時間，至2023年6月，這一年度發(fā)文量已有8篇。雖然這一年的發(fā)文數(shù)量還沒能完全統(tǒng)計，不足以反映出這一年的發(fā)文情況，但是從2018年以后，幾乎每年發(fā)文量都在10篇以上，說明熱工基礎在現(xiàn)代工業(yè)和科技領域中的應用越來越廣泛，其重要性不言而喻。

圖1? 1992—2023年熱工基礎發(fā)文量時間分布圖

（二）? 期刊來源分析

期刊來源可以反映出研究領域的發(fā)展全貌和研究方向。本文為分析熱工基礎文獻發(fā)表期刊來源情況，利用中國知網(wǎng)文獻計量學得到熱工基礎期刊來源分布圖。如圖2所示，熱工基礎研究排名前五位的期刊來源分別是教育教學論壇（占總發(fā)文量的12.2%）、教育現(xiàn)代化（占總發(fā)文量的8.1%）、中國現(xiàn)代教育裝備（占總發(fā)文量的6.8%）、科教文匯（占總發(fā)文量的6.8%）和廣州化工（占總發(fā)文量的6.8%）。其中，從數(shù)據(jù)可以看出，期刊來源排名前四的都與教育相關，說明熱工基礎作為一門重要的學科，在教育界的發(fā)展越來越受到重視。另外，除了與教育相關期刊外，大多數(shù)還來源于化工類、科技類、建筑類等期刊，如廣州化工、山東化工、廣東化工（化工類占15%）；科教文匯、科技信息、科技視界、中國西部科技、重慶科技學院學報、中國科教創(chuàng)新導刊（科技類占30%）。說明了熱工基礎學科的研究涉及多學科領域，從而反映了對熱工基礎學科研究的綜合性與多樣性。

圖2? 熱工基礎期刊來源分布圖

三? 研究熱點圖譜分析

（一）? 作者合作圖譜分析

發(fā)文作者作為研究領域不可或缺的一部分，可以對研究領域內研究力量進行深入探究。本文通過運行CiteSpace軟件，選擇作者為節(jié)點類型，繪制作者合作網(wǎng)絡圖譜。如圖3所示，字體越大表明發(fā)文量越多，連接線越多代表作者之間合作關系越多[5-6]。熱工基礎研究發(fā)文作者共生成281個節(jié)點，279條連線，網(wǎng)絡密度（Density）=0.007 1。發(fā)文量居前三的作者為楊衛(wèi)衛(wèi)、李印實、劉向陽，并以他們3人為核心形成了最大的合作團隊，可以達到10人，并且在最大的作者合作團隊周圍還散布著2～7人的各類大中小型合作團隊。另外，從整個作者共現(xiàn)圖譜來看，發(fā)文作者之間的連線整體較為緊密，說明合作研究是目前熱工基礎研究的主要狀態(tài)。

（二）? 機構合作圖譜分析

研究機構的發(fā)文量在一定程度上表明其在該研究領域的投入和積累。表1為1992—2023年間熱工基礎學科發(fā)文量排名前五的研究機構，從高到低前三的機構分別是中國建筑科學研究院有限公司（8篇）、西安建筑科技大學（6篇）、上海交通大學（5篇）。同時可以看出，從事熱工基礎學科研究的機構以各大建筑高?；蚋咝橹?，其次為理工類高校。而且，開設熱工基礎課程研究的學科領域主要是以動力工程、建筑科學與工程為主，研究的學科專業(yè)性較強。

表1? 1992—2023年發(fā)文量排前五的研究機構

隨著全球科技的迅速發(fā)展，越來越多的研究機構開始進行合作研究。合作研究可以極大地提高研究成果的質量和效率，同時也有助于不同機構之間的知識交流和資源共享。在合作研究中，文獻計量分析是一種非常重要的工具。圖4為利用CiteSpace計算繪制的機構間合作網(wǎng)絡圖譜，其中每個節(jié)點代表一個機構，節(jié)點之間的連線表示機構之間存在合作關系。從圖中可以看出，排名前五的研究機構之間都有連線，證明這些機構之間都有合作。但是從其他視角來看，除了發(fā)文量較多的核心機構具有明顯的節(jié)點網(wǎng)絡之外，其余機構之間并沒有明顯的節(jié)點連線，共現(xiàn)關系不強，相互之間聯(lián)系較弱，未能形成更多的合作團隊。

（三）? 關鍵詞共現(xiàn)分析

研究熱點是指某一時段內、有內在聯(lián)系的、數(shù)量較多的一組文獻共同探討的科學問題或專題[7]。從文獻計量學的角度看，在某學科領域內被引頻次最高的研究型文獻通常是該領域研究熱點的集中體現(xiàn)。運用CiteSpace可視化軟件，以關鍵詞為節(jié)點，以年為時間片段，選擇高頻節(jié)點數(shù)據(jù)并結合圖譜修剪及人工調整等技術處理[8]，得到熱工基礎研究的關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜（圖5）。字體越大表明出現(xiàn)的頻次越多，出現(xiàn)的時間越早，連接線越多表示相關度越高。1992年以來熱工基礎學科研究多圍繞著教學改革、教學模式、實驗教學和教學方法等關鍵詞展開，下面重點介紹學者對熱工基礎教學改革所提出的相關研究。

隨著社會的快速發(fā)展，熱工基礎教學也面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。傳統(tǒng)的熱工基礎教學方式已經無法滿足現(xiàn)代社會對人才培養(yǎng)的需求。因此，熱工基礎教學改革已成為高校教育改革的重要內容之一。本文將從教學內容、教學方法和評價體系三個方面探討熱工基礎教學改革的相關問題（表2）。

（四）? 時間線圖分析

在知識圖譜中，時間線圖也是一種常見的可視化方式，它可以將知識圖譜中的實體和事件按時間順序排列，更加直觀地展示知識的演化過程和關聯(lián)關系。本文基于CNKI數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，在CiteSpace軟件中以聚類標簽作為豎軸，關鍵詞的時間年份作為橫軸，得到熱工基礎研究的關鍵詞聚類時間線圖（圖6）。得到了#0熱工基礎、#1流體力學、#5教學模式和#7教學4組聚類標簽。由于流體力學和熱工基礎在研究對象上有很大的重疊部分，兩者之間有著密切的聯(lián)系和相互作用。在工程實踐中，流體和熱能的運動、傳輸和轉換往往是不可分割的，在很多情況下需要綜合考慮兩者的影響。因此，在時間線圖里也出現(xiàn)了流體力學等其他學科聚類標簽，這表明熱工基礎的研究需要涉及多個學科領域的知識，因此其具有明顯的多學科交叉性。

（五）? 關鍵詞突現(xiàn)分析

突現(xiàn)關鍵詞是指某一時期出現(xiàn)的高頻關鍵詞，它構成了主要關鍵詞突現(xiàn)圖，在一定程度上反映特定時期的研究熱點及發(fā)展趨勢[9-10]。從熱工基礎研究文獻的突變性關鍵詞來看，該領域研究呈現(xiàn)出多元化特征，不同時期出現(xiàn)了不同的突變性關鍵詞（圖7）。1995—2023年熱工基礎的相關研究總共出現(xiàn)25個突現(xiàn)詞，首先，從突現(xiàn)強度來看，突現(xiàn)強度最高的前五個關鍵詞分別是教學改革（3.78）、傳熱學（2.35）、流體力學（1.88）、燃燒實驗（1.75）以及課程設計（1.73），在相應時期內是熱工基礎學科的重要研究熱點，與當時期內國家教育相關政策的變動步調基本一致。突現(xiàn)強度最低的關鍵詞為能源群樁（1.09），突現(xiàn)時間從2021年持續(xù)至2023年。能源群樁是一種能夠同時為多個電動車充電的充電設備，其最大的特點是能夠通過一個主控制器來協(xié)調和管理多個充電樁，使得充電樁之間可以實現(xiàn)互聯(lián)互通，從而提高充電效率，降低充電成本。能源群樁關鍵詞的出現(xiàn)，是因為隨著全球對可再生能源的需求日益增加，新能源汽車的不斷增多，能源群樁作為一種新型的充電基礎設施，逐漸受到了人們的關注。因此，從突變性關鍵詞圖不僅可以看出熱工基礎學科在某一時期與之相關的研究熱點，而且也能看出未來研究較多的前沿領域。

圖7? 熱工基礎關鍵詞突現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜

三? 結論與展望

熱工基礎課程是熱能工程專業(yè)的基礎必修課程之一，旨在幫助學生深入了解熱力學和熱傳導的基本原理和應用。本文通過中國知網(wǎng)文獻計量學和CiteSpace知識圖譜可視化軟件相結合的方式，分析了熱工基礎目前的研究現(xiàn)狀及熱點趨勢，并根據(jù)目前的研究動態(tài)，提出以下幾點結論。

1）從20世紀開始學術界就對該領域進行研究，發(fā)文量總體呈上升趨勢，在2020年達到峰值，2018年以后發(fā)文量都在10篇以上。研究主題主要以教學改革、教學模式、實驗教學和教學方法展開，關于熱工基礎課程的教學改革是該領域研究的重點。

2）從作者及機構合作來看，目前熱工基礎的研究者比較集中，主要以發(fā)文量前三的研究者為核心形成合作團隊，作者之間合作緊密。研究機構主要集中于各大建筑高校和理工類高校，未來需要加強與其他領域機構間的合作交流，促進熱工基礎向多元化時代發(fā)展，讓該領域的知識在各個行業(yè)的應用更加廣泛。

3）對熱點關鍵詞加以歸納可知，研究者對該領域的研究主要聚焦于基礎理論研究層面。未來需繼續(xù)深入研究熱工基礎理論，探索新的理論和方法，為未來能源領域的發(fā)展提供技術支持和理論指導。

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