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基于CiteSpace 的深度學(xué)習(xí)文獻(xiàn)分析

2023-07-12 01:13
山西青年 2023年12期
關(guān)鍵詞:圖譜聚類深度

楊 霞

三峽大學(xué),湖北 宜昌 443000

長久以來,“教學(xué)即傳遞”的觀念一直深入人心,但這種觀念本身非但無法體現(xiàn)教學(xué)活動的全部意義,也誤讀了教師與學(xué)生的角色定位,而且弱化了知識原本的習(xí)得意義,在一定程度上加劇了知識學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用的分離。[1]隨著信息時代呈現(xiàn)出的知識總量爆發(fā)性增長,固守傳統(tǒng)的傳遞式學(xué)習(xí)方式,已無法幫助我們從眾多繁雜的信息中準(zhǔn)確篩選出有效知識,更無法將其內(nèi)化入個人的知識體系。由此,“深度學(xué)習(xí)”在教育變革中應(yīng)運(yùn)而生。它不僅是基于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的革新與深化,更是促進(jìn)個體全面發(fā)展、靈活應(yīng)對社會變化的有力保障。

一、什么是“深度學(xué)習(xí)”

“深度學(xué)習(xí)”最初起源于對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。[2]隨著社會的急劇變化,單純以習(xí)得知識、掌握科學(xué)研究成果為目標(biāo)的學(xué)習(xí),漸漸凸顯出諸多弊端,如何求得更有深度、更有質(zhì)量的學(xué)習(xí)研究逐漸引起人們的關(guān)注。自此,深度學(xué)習(xí)的探索廣泛拓展到人工智能、教育等多個領(lǐng)域。人工智能領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí),可用于激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)和學(xué)習(xí)興趣,在新舊知識的重構(gòu)與迭代中助力學(xué)習(xí)者提升認(rèn)知水平與遷移能力;[3]教育領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí),是相較于淺層學(xué)習(xí)而言的一種全新的學(xué)習(xí)方式,更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者能動地參與,是學(xué)生形成自我認(rèn)知、社會情感、思維方式、價(jià)值觀念、核心素養(yǎng)的重要途徑。

早期研究者認(rèn)為:“深度學(xué)習(xí)是在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,批判性地學(xué)習(xí)新的思想,在眾多思想間建立聯(lián)系,將已有的知識遷移到新的情境中以解決實(shí)際問題。”;[4]也有研究者將深度學(xué)習(xí)視作一種提高學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)方式。這些關(guān)于深度學(xué)習(xí)的表述,從當(dāng)時的社會情境來看,均有一定程度的合理性。而今,我們更需要整合復(fù)雜的知識信息,形成自己的獨(dú)特思考,并同現(xiàn)實(shí)社會與實(shí)際生活緊密結(jié)合起來,求得更具深度、更具實(shí)踐性的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

二、數(shù)據(jù)來源與研究工具

(一)數(shù)據(jù)來源

本文以CNKI 數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源,選擇學(xué)術(shù)期刊,按照主題“深度學(xué)習(xí)”并含關(guān)鍵詞“教育”進(jìn)行高級檢索,搜索年度設(shè)置為2005 年至2022 年,檢索日期為2022 年6 月6 日,在人工剔除無作者、讀者心聲、名師工作室、本期導(dǎo)讀、專題公告、學(xué)校簡介、試題分析等檢索結(jié)果后,共檢索到“深度學(xué)習(xí)”中文文獻(xiàn)2233 篇。進(jìn)一步選擇期刊來源為北大核心、CSSCI 和CSCD 后,最終得到880 篇高質(zhì)量中文文獻(xiàn)。

(二)研究工具

本研究以陳超美教授開發(fā)的CiteSpace 為研究工具。CiteSpace 是一款用于學(xué)術(shù)研究的科學(xué)計(jì)量與知識圖譜工具,于2005 年引入我國,下載所需文獻(xiàn)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后即可在操作界面制作關(guān)于作者、機(jī)構(gòu)分布、時間線、文獻(xiàn)共被引等可視化圖譜,其典型特征是能夠清晰地呈現(xiàn)某個知識領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,用以分析這一知識領(lǐng)域的研究狀況并預(yù)判未來的發(fā)展走向。[5]

三、“深度學(xué)習(xí)”時間與機(jī)構(gòu)分布圖譜分析

(一)時間分布圖譜分析

期刊發(fā)文量的時序變化可以反映一個研究領(lǐng)域的演進(jìn)趨勢。根據(jù)2005-2022 期間教育領(lǐng)域“深度學(xué)習(xí)”期刊發(fā)文總量,繪制出了年度發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖(如圖1 所示)和時間線圖譜(如圖2所示)。

圖2 時間線圖譜

圖1 中的兩段增幅變化曲線可間接反映出我國研究者對“深度學(xué)習(xí)”的關(guān)注程度。就重點(diǎn)期刊發(fā)文率而言,雖然2005-2013 年間發(fā)文總量并不大,但深度學(xué)習(xí)的重點(diǎn)期刊發(fā)文率均在33%以上。而2014 至2022 年間,在深度學(xué)習(xí)逐步成為教育熱點(diǎn)話題的同時,重點(diǎn)期刊發(fā)文率卻有緩慢降低的趨勢。因此,對我國學(xué)者而言,在對深度學(xué)習(xí)保持高度關(guān)注的同時,也不可忽視研究的深度與研究質(zhì)量。

從圖2 的時間線視圖中,我們能夠快速識別深度學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域中各子領(lǐng)域的研究主題和時間跨度等。圖2 中主要涉及的研究主題包括學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)理念、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)行為等與深度學(xué)習(xí)相關(guān)的方方面面,時間跨度從2005 發(fā)展至2022 年,大致經(jīng)歷了三個階段:2005-2013 年為初始探索階段,這一時期的深度學(xué)習(xí)主要注重過程及環(huán)境的探索、方式及策略的探析;2014-2017 年為成倍增長階段,這一時期的教育研究逐漸活躍,涌入了翻轉(zhuǎn)課堂、終身學(xué)習(xí)、人工智能、核心素養(yǎng)、高效課堂等主題的研究;2018-2021 年為迅猛發(fā)展階段,這一時期隨著教育改革不斷深化以及“雙減”政策的發(fā)布,更是為深度學(xué)習(xí)的研究增添了強(qiáng)力助燃劑。

(二)機(jī)構(gòu)分布圖譜分析

探討研究機(jī)構(gòu)分布特征可以發(fā)現(xiàn)某科學(xué)領(lǐng)域知識產(chǎn)生、傳播、演變的進(jìn)展并借此評估某機(jī)構(gòu)在特定研究領(lǐng)域的科研實(shí)力與受關(guān)注程度。在CiteSpace 運(yùn)行主窗口設(shè)置起止節(jié)點(diǎn)為2005 至2022 年,選擇節(jié)點(diǎn)類型“Institution”,閾值策略選取g-index,K=25,點(diǎn)擊“GO”生成圖譜,最終得到研究機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)合作圖譜結(jié)果(圖3),有五個教育機(jī)構(gòu)發(fā)文量在20 篇以上,分別為西南大學(xué)教育學(xué)部(31 篇)、華中師范大學(xué)教育學(xué)院(24 篇)、陜西師范大學(xué)教育學(xué)院(24 篇)、北京師范大學(xué)教育學(xué)部(22 篇)、東北師范大學(xué)教育學(xué)部(21篇)。華東師范大學(xué)開放教育學(xué)院、浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院、東北師范大學(xué)等機(jī)構(gòu),發(fā)表文獻(xiàn)均在13 篇左右??梢?,“深度學(xué)習(xí)”這一研究領(lǐng)域的內(nèi)容已受到我國各大師范院校的廣泛關(guān)注。

圖3 機(jī)構(gòu)合作圖譜

從圖3 中顯示的機(jī)構(gòu)間的合作情況來看,合作網(wǎng)絡(luò)最多的機(jī)構(gòu)是北京師范大學(xué)教育學(xué)部,它跟周邊區(qū)域的高教研究中心、基礎(chǔ)研究中心形成了比較緊密的合作關(guān)系。除此之外,西南大學(xué)教育學(xué)部、華東師范大學(xué)開放教育學(xué)院也與周邊的研究中心形成了較為密切的合作。但從整體來看,尚未形成大幅度的跨區(qū)域、跨專業(yè)的合作網(wǎng)絡(luò)。總而言之,若想進(jìn)一步深化推進(jìn)教育領(lǐng)域深度學(xué)習(xí),我們需要改變各自為營的局面,加快形成多元化合作網(wǎng)絡(luò)。

四、“深度學(xué)習(xí)”共現(xiàn)與聚類圖譜分析

(一)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞作為學(xué)術(shù)論文的精髓,能夠如實(shí)反映出該論文的內(nèi)容結(jié)構(gòu)。一組關(guān)鍵詞在同一篇文獻(xiàn)中出現(xiàn)的頻次越高,這幾個主題的關(guān)系就越緊密。對關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析,能夠較為直觀地展現(xiàn)一個研究領(lǐng)域的代表性術(shù)語,以呈現(xiàn)該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。[6]

在CiteSpace 主界面設(shè)置節(jié)點(diǎn)類型為“Keyword”,其他設(shè)置保持不變,生成的圖譜如圖4 所示,即關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。圖譜生成關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)556個,連線數(shù)為661,密度為0.0043。圖中的節(jié)點(diǎn)代表分析的對象。從圖4 中可以看出,關(guān)鍵詞“深度學(xué)習(xí)”的字體與節(jié)點(diǎn)圓圈均為最大,說明此關(guān)鍵詞為圖譜中的最大節(jié)點(diǎn),出現(xiàn)頻次最多,中心性最強(qiáng)。人工智能、核心素養(yǎng)、翻轉(zhuǎn)課堂、教學(xué)改革、教學(xué)模式、深度教學(xué)、教學(xué)設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)、教學(xué)策略(按節(jié)點(diǎn)大小排序)為出現(xiàn)頻次較高的9 個關(guān)鍵詞,說明這些領(lǐng)域是近18 年來深度學(xué)習(xí)研究的熱點(diǎn)問題。節(jié)點(diǎn)之間的連線則表示共現(xiàn)關(guān)系,其粗細(xì)表明共現(xiàn)的強(qiáng)度,如“翻轉(zhuǎn)課堂”與“教學(xué)模式”,“教學(xué)改革”與“核心素養(yǎng)”“人工智能”,“機(jī)器學(xué)習(xí)”與“智慧教育”的共現(xiàn)關(guān)系較為緊密。

圖4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

(二)關(guān)鍵詞聚類分析

關(guān)鍵詞聚類是在關(guān)鍵詞共現(xiàn)的基礎(chǔ)上,通過譜聚類算法生成知識聚類,以此展現(xiàn)對應(yīng)于一定知識基礎(chǔ)的研究前沿和發(fā)展趨勢。為了使關(guān)鍵詞的聚類結(jié)果更全面,本研究選取LLR 算法對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類后生成聚類報(bào)告(見表1),設(shè)置顯示前10 個聚類。聚類模塊值Q 為0.8765,大于0.3,表明聚類效果顯著;從聚類平均輪廓值S值來看,S=0.9621,且各聚類輪廓值均大于0.7,意味著聚類良好且合理。

表1 關(guān)鍵詞聚類報(bào)告

這十個聚類中,S 值最大的是聚類9“高等教育”,其聚類結(jié)果最令人信服,說明我國學(xué)者在高等教育層面的深度學(xué)習(xí)研究中取得了很多重要成果。從平均年份的維度來看,發(fā)展時間較早的是對深度學(xué)習(xí)教學(xué)理論基礎(chǔ)的研究,其極具代表性的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、具身認(rèn)知理論均為深度學(xué)習(xí)的概念轉(zhuǎn)變打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);到了2015 年左右,技術(shù)革新教育的步伐逐漸加快,培養(yǎng)學(xué)習(xí)智慧、重塑教育理念、增進(jìn)核心素養(yǎng)、提高創(chuàng)新能力已逐步成為人人都需要具備的關(guān)鍵行為能力;2019 年之后,深度學(xué)習(xí)的研究開始轉(zhuǎn)向“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下教學(xué)策略和方法的運(yùn)用,這種以互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)課堂、生活實(shí)踐進(jìn)課堂、創(chuàng)新教育進(jìn)課堂為主要特征的“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂模式,更容易成為學(xué)校課程與教學(xué)改革的新趨勢,將在教育教學(xué)中展現(xiàn)其廣闊的應(yīng)用前景。

五、結(jié)論與啟示

(一)結(jié)論

1.從研究主體分布來看

雖然參與深度學(xué)習(xí)研究的機(jī)構(gòu)眾多,但多數(shù)研究群體長期處于各自為營的狀態(tài),且分布較為分散,深度學(xué)習(xí)的研究依然集中于高校內(nèi)部,跨領(lǐng)域、跨研究機(jī)構(gòu)之間的合作寥寥無幾。

2.從研究主題與研究對象來看

國內(nèi)深度學(xué)習(xí)的研究主題主要集中在學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)策略的運(yùn)用以及教學(xué)實(shí)踐改革等方面,而如何監(jiān)測深度學(xué)習(xí)的發(fā)生過程以及如何實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的遷移等方面的研究較為薄弱;研究對象多為高校大學(xué)生,面向中小學(xué)生及成人開展深度學(xué)習(xí)的研究極少。

3.從研究視角與研究方法來看

雖然我國深度學(xué)習(xí)研究已經(jīng)取得了豐碩的成果,但在實(shí)踐應(yīng)用方面還存在著諸多問題。例如,研究視角較為單一,缺乏學(xué)科融合探究;研究方法多注重各學(xué)習(xí)方式之間的比較研究,缺少個案研究、實(shí)證研究及深入的理論研究。

(二)啟示

1.透析深度學(xué)習(xí)本質(zhì),深化前沿問題研究

近年來,深度學(xué)習(xí)在國內(nèi)逐漸推廣,名聲大噪,許多研究者對此有過詳細(xì)論述。從圖1 和圖2可得知,隨著我國在2011 年頒布義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)、2021 年發(fā)布“雙減”政策,以及2022 年對課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)、學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行系統(tǒng)性修訂,“深度學(xué)習(xí)”逐漸成為新興研究潮流,其文獻(xiàn)數(shù)量逐年攀升,但與此同時,我們不得忽視深度學(xué)習(xí)的研究目的和本質(zhì)特征,應(yīng)在積極響應(yīng)教育改革的基礎(chǔ)上,透析深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)含義,深化相關(guān)前沿問題的研究。

2.加強(qiáng)各級交流合作,推動理論實(shí)踐融合

從研究機(jī)構(gòu)可視化圖譜分析可知,我國深度學(xué)習(xí)研究的主力軍集中于高等教育機(jī)構(gòu),基礎(chǔ)教育層面的深度學(xué)習(xí)研究文獻(xiàn)極少。高校研究人員理論水平扎實(shí),但缺乏教育教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)歷。而教育基層工作者雖教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富,卻普遍缺乏理論提升的意識和科學(xué)方法的支撐,若能加強(qiáng)各級交流合作,積極引入教育一線工作者深入?yún)⑴c并建立穩(wěn)定的核心研究群,必能為深度學(xué)習(xí)的發(fā)展、理論實(shí)踐的融合貢獻(xiàn)最大力量。

3.調(diào)控深度學(xué)習(xí)過程,實(shí)現(xiàn)由淺至深轉(zhuǎn)變

為了解決學(xué)習(xí)效率低下的問題,學(xué)者們開始探究學(xué)習(xí)的影響因素,加強(qiáng)了對學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控。聚類1、聚類2、聚類7 均展現(xiàn)了研究者對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法使用的關(guān)注。學(xué)習(xí)過程是動態(tài)發(fā)展的,關(guān)注學(xué)習(xí)過程、調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)方式、評估學(xué)習(xí)結(jié)果是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的必經(jīng)之路。

從深度學(xué)習(xí)研究熱點(diǎn)與研究趨勢分析可以看出,在教與學(xué)方面,深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域最大的發(fā)展,是在傳統(tǒng)的教師的教的基礎(chǔ)上,逐漸轉(zhuǎn)向?qū)W生的學(xué)的研究,這一轉(zhuǎn)變在聚類6 中高頻關(guān)鍵詞“主體性”“先學(xué)后教”中有所體現(xiàn)。因此,我們在監(jiān)控學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)結(jié)果的同時,也應(yīng)不斷反思這過程中出現(xiàn)的各種問題,及時調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)策略,以期實(shí)現(xiàn)由淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

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