数字与技术赋能下医学智慧教育研究的知识图谱分析

Knowledge graph analysis on medical smart education research under digital and technological empowerment

摘要

目的 智慧教育为实施高效医学课堂奠定了基础，并推动医学教育改革不断深化。探究医学智慧教育发展进程及研究热点，可为中国医学教育的发展提供借鉴。 方法 检索中国知网数据库建库至2023年12月所发表的医学智慧教育相关文献，运用CiteSpace文献计量软件对所纳入文献的发文量、机构、作者及关键词进行知识图谱的可视化分析。 结果 共纳入相关文献493篇。研究发现国内医学智慧教育相关研究文献年发文量总体呈上升趋势，研究机构主要包括医科/医药大学、医学院、职业学院等不同层次的学校及其附属医院。研究的热点问题主要集中在智慧管理、智慧教学、智慧资源三大方面。研究领域聚焦在临床医学、护理学、中医学等专业的理论与实践教学。 结论 通过对中国医学智慧教育研究进展的计量分析，深入了解医学智慧教育的发展进程及构成要素，预测智慧平台建设、智慧教学技术及个性化学习是未来主要的研究热点和方向。

Abstract

Objective Smart education has laid the foundation for the implementation of efficient medical classroom and promoted the deepening of medical education reform. Exploring the development process and research hotspots of medical smart education can provide reference for the development of medical education in China. Methods Literatures related to medical smart education published in China National Knowledge Network (CNKI) database from when the database was established to December 2023 were retrieved, and the number of publications, institutions, authors, and keywords of the included literatures were visually analyzed by using CiteSpace bibliometric software. Results 493 relevant literatures were included. Research found that the annual circulation of literature related to medical smart education in China was on the rise. Research institutions mainly include medical/pharmaceutical universities, medical schools, vocational colleges, and other schools at different levels and their affiliated hospitals. The hot research topics mainly focus on three aspects including smart management, smart teaching and smart resources. The research field focuses on the theoretical and practical teaching of clinical medicine, nursing, traditional Chinese medicine, etc. Conclusion Through bibliometric analysis of the research progress of medical smart education in China, a deep understanding of the development process and constituent elements of medical smart education is obtained. The paper predicts that the construction of smart platforms, smart teaching technology and personalized learning will be the main research hotspots and directions in the future.

Graphical abstract

关键词

智慧教育 / 文献计量学 / 知识图谱

Key words

smart education / bibliometrics / knowledge graph

随着大数据与网络技术的飞速发展，智慧教育引发了教育理念、教育手段及教育模式等全方位的教学体系变革。2018年，教育部将“智慧教育创新发展行动”列入推动教育信息化2.0行动计划^[1]之中。2019年，中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》中提出“综合运用互联网、物联网、大数据和人工智能等技术，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台，实现数据伴随式收集、信息自动化分析、资源最优化配置”^[2]。2020年，教育部发布《国务院办公厅关于加快医学教育创新发展的指导意见》中提出“强化现代信息技术与医学教育教学的深度融合，探索智能医学教育新形态”^[3]。自此，在国家政策的引领下，智慧教育作为一种新型教育生态系统^[4]登上了教育舞台，国内医学院校相继投入到智慧教学、智慧管理、智慧资源等方面的建设之中，中国的医学教育步入了医学智慧教育时代。

智慧教育对学校、教师和学生提出了全新的要求，要求学校将智慧教室、智慧课堂、智慧实验室作为核心引擎，构建智慧学习环境；要求教师具有较强的信息素养，具备运用人工智能、数据分析和虚拟仿真等技术开展教学的能力；要求学生增强自主学习能力，充分利用碎片化时间实现高效学习。只有全方位获取教与学的多阶段数据，才能大力推动智慧校园的建设进程^[5]。然而，医学具有独特的学科特点，如何开展能够适应新医科理念，合理有效地运用信息化、智能化、网络化、数字化等技术与手段，创建具有一定智慧（如感知、推理、辅助决策）的学习时空环境^[6]任重而道远，仍需不断地探究与完善。文章从国内医学智慧教育的发展历程及使教育具备“智慧”所需要素作为出发点，深入了解国内医学教育的发展路径，明晰在理论与实践教学中采用的技术手段与方法，借鉴先进的教学模式与成功经验，以期为加速推动医学教育智慧化体系向纵深延伸、实现医学教育的高质量发展提供参考。

1 资料和方法

1.1 数据来源与检索方法

以中国知网数据库（CNKI）作为文献数据源，对数据库创建以来的所有与医学智慧教育相关的文献进行检索。采用专业检索方式，来源类型为“所有期刊”，文献分类目录为“医学教育”，检索主题为“智慧”。剔除与主题不相关的文献，并利用软件降重后得到中文文献493篇。

1.2 研究方法

采用陈超美博士及其团队研发的CiteSpace文献计量软件作为分析工具^[7]。首先将关键词、发文作者和发文机构作为网络节点，分别生成对应的共现图谱，发现重要的节点及节点间的相互关系和规律；然后对关键词进行聚类和时间线图谱的可视化分析，清晰地呈现研究主题的分布情况，并分析蕴含在科技文献中的潜在知识；最后对突变词频进行探测分析，探究该领域的研究动态。

2 医学智慧教育的概况分析

2.1 发文量分析

对医学智慧教育的研究文献按照年度发文量进行统计，其分布情况如图1所示。2008年美国首次提出了“智慧地球”战略，带动全球教育界开启了智慧教育理论与应用研究的热潮^[8]。从图1可见，国内医学智慧教育研究受国际教育发展的影响，从2008年开始有少量的相关研究文献在CNKI上收录。国内的智慧教育则是从2012年教育部公布的新一轮教育信息化发展规划开始才真正启动。国内医学智慧教育研究稍有滞后，在2016—2018年年发文量小于20篇，表明国内医学智慧教育研究处于起步阶段，该阶段主要研究了智慧教育的内涵特征，探讨了智慧教育中的智慧思维方式、教学模式、考核方式等初步的实践成效。在国家教育信息化政策的助推下，2019—2021年年发文量急剧增长，表明医学智慧教育进入了快速增长期。该阶段主要是伴随着高校发展规划重心从“数字校园”向“智能校园”和“移动智能校园”的转变^[9]，线上/线下混合式成为了智慧教学的主要教学模式。雨课堂、智慧树、超星学习通等智慧教学工具与平台在智慧课堂建设中发挥了重要作用，智慧教室与智慧实验室作为智能化学习环境也逐渐建立和完善起来。2022—2023年年发文量稳定在80余篇，表明医学智慧教育进入了稳定发展期。一些先进的智能技术运用于临床教学与应用研究之中，如虚拟现实技术改变了传统的“see one，do one，teach one”的学徒式模式，使医学专业教学更加逼真和生动^[10]。此外，智慧教育更加关注培养学生的自主学习能力、建立教学质量评价体系，正逐步向个性化教学推进。

2.2 高被引文献

文献被引用率越高，说明该文献研究成果影响力越大。为了保证文献被引的质量，本研究仅对核心和CSSCI期刊的被引情况进行分析，被引数量超过10次以上的文献有7篇，如表1所示。通过高被引文献分析发现，国内学者对智慧教育的研究更关注于智能化技术的深入研究，如脑机接口技术和虚拟仿真技术在具体教学中的应用，尤其随着计算机图形学的发展，虚拟人体构建技术、虚拟解剖训练、虚拟手术培训等技术越来越成熟，这些方面的成果日益凸显。此外，在泛在课堂教学实施中，智慧教学平台正在逐渐成为教学系统要素变革的重要保障^[11]。尤其是2022年国家教育部教育技术与资源发展中心主办的智慧教育平台上线，提供了丰富的医/药学慕课资源，便于教师构建内容更加丰富、质量更加优良、方式更加多元、类别更加全面的课程体系^[12]。由此，借助智慧教学平台开展的在线教学模式以及实训/实践教学成为了学者的关注热点。

2.3 作者与发文机构分析

按照发文量统计分析结果，对CiteSpace软件的时间跨度参数设置为2008—2023，时间切片选择1，其他参数设置为默认值，生成作者与发文机构的共现网络图谱，图中标签与结点越大表示发文量越多。

以作者为节点，对其分布情况进行数据分析，节点数N=264，连线数E=230，网络密度D=0.006 6。多作者间的合作关系图谱如图2所示。根据普莱斯定律量化核心作者^[13]，N_max=3，核心作者发文量的最低值M=\mathrm{0.749}\times \sqrt[]{N_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}}\approx \mathrm{1.297}，取整数为2，由此获得中文文献的核心作者为64名，占比24.2%，核心作者的发文量共131篇，占比26.5%。只有核心作者超过半数才被认为形成核心作者群，从统计结果分析来看，远小于50%，表明医学智慧教育研究领域的研究学者比较分散，且高发文量的作者之间相互合作甚少，没有形成核心作者群。

发文机构共有183个，共现图谱如图3所示。从图中可见，各机构间呈现高分散、低耦合的特点，表明机构间的合作关系较少，绝大多数都是机构内不同部门之间的合作。

为了有效统计各机构的发文数量，将第一单位相同的部门及附属单位合并。其数据显示，发文量在5篇及以上的机构依次有安徽医科大学（8篇），哈尔滨医科大学（7篇），河南护理职业学院（6篇），广西中医药大学（6篇），齐齐哈尔医学院（6篇），上海健康医学院（6篇），南方医科大学（5篇），江苏医药职业学院（5篇），兰州大学（5篇），江西中医药大学（5篇）。分析发现，医科/医药大学、医学院和职业学院三类不同层次水平的医学院校及其附属医院均积极投入到智慧教育的改革之中，充分表明了国内医学智慧教育开展的广泛性。

3 研究热点及前沿分析

3.1 医学智慧教育研究热点概况

关键词能够鲜明且直观地表达文献研究的主题，提炼高频关键词对洞悉本研究领域的前沿热点问题更有指导意义。为了使图形更加清晰，运用CiteSpace软件对2008—2023年含义相近的关键词进行合并，采用网络裁剪技术，建立每个时间片段排名在前25%的关键词共现图谱，如图4所示。图谱中节点的大小代表关键词出现的频次，图中直观可见智慧课堂、雨课堂、智慧教学、教学改革、智慧教育、翻转课堂、智慧教室、智慧职教等关键词出现频率较高。

若某个关键词连接多篇文章，说明其具有较强的枢纽作用，是共被引网络分析中的重要指标^[14]。对关键词的中介中心性进行统计分析，中介中心性大于0.1的关键词共有20个，如表2所示。中介中心性≥0.1且出现频次小于10的关键词在医学智慧教育研究演进中具有重要的连接作用^[15]。其中，人才培养频次为7，中介中心性最高（0.56），突出了智慧教育注重人才培养质量，融合产学研、校企合作等多种教学模式，力求用最科学的教学方法培养更优秀的专业人才；混合式教学频次为7，中介中心性为0.40，说明在信息技术与网络平台的支撑下，医学教学模式由传统教学为主正逐渐转变为混合式教学；实验教学与虚拟仿真的频次分别为8和6，中心性为0.15和0.14，表明医学教育中实验教学的重要性，虚拟仿真技术运用于实验教学可以使教学效果更加逼真，能够提高学生对临床实验的掌握度；人工智能频次为2，中心性为0.11，反映人工智能技术是医学智慧教育发展的助推器。本研究进一步将图4中的高频关键词和表2中的高中介中心性关键词联合分析，发现智慧教育、智慧教学、雨课堂和翻转课堂是近年来医学智慧教育领域中最突出的研究热点。

3.2 关键词演进

为了细化医学智慧教育的研究进程，在关键词共现分析的基础上，按照关键词对相同或相近的主题进行聚类分析。利用CiteSpace软件生成医学智慧教育模式相关文献的关键词聚类时间线图谱，反映医学智慧教育研究主题随时间变化的主要趋势，如图5所示。共得到62个聚类标签，图谱的聚类模块Q值为0.849 8，大于临界值0.3，说明关键词聚类结构显著，得到的聚类效果较好；聚类平均轮廓S值为0.942 6，大于临界值0.7，表明聚类结果的信服度较高。通过采用对数似然率算法（LLR），得到9组文献数目大于10的聚类结果，聚类主题分别为智慧教室、智慧校园、智慧教育、智慧教学、教学方法、智慧职教、教学模式、学习能力和人才培养。聚类标号数字越小，表明聚类中包含的关键词越多。结合文献内容，可将医学智慧教育的研究热点划分为三个主题，即智慧管理、智慧教学与智慧资源。智慧管理包括智慧校园、智慧教室、智慧实验室、智慧教学平台的建设与管理以及人才培养策略；智慧教学包括教学模式、教学方法、教学效果、评价体系及教学所用技术；智慧资源包括专业知识资源库、教学过程数据和学生学习行为数据。

3.3 关键词突现分析

突现词是频次变化率高、增长速度快的关键词，可以从时间分布角度了解研究领域的热点、趋势和前沿动态等的发展变化情况。本研究选取医学智慧教育研究中排名前15的突现词进行分析，如图6所示。

从突现图谱分析可见，教学效果一直是医学教育中关注的核心问题，智慧教育模式的变革终极目标也是为了达到优质的教学效果。智慧教育与智慧校园的突现强度较高，分别为3.22和3.12，侧面反映了国家政策在教育发展中起到的引领作用至关重要。近五年来，创新教育、智慧教学工具与智慧平台备受关注，其中雨课堂成为了较为普及的一种智慧教学工具，实践教学、情境/情景教学与临床见习的突现时长均超过五年，突出医学教育中实践教学及情景和案例教学环节的重要性，所以受到国内医学学者的持续关注。

4 讨论

运用CiteSpace文献计量软件，对CNKI 建库开始至2023年中国医学智慧教育研究文献进行整理和可视化分析。从文献的年发文量可见，国内医学智慧教育的发展紧跟全球“智慧地球”战略步伐，并在国内教育信息化政策的引领下，先后经历了起步、快速增长和稳定发展的三个阶段。按照2019年“中国教育现代化2035”的指导意见，笔者认为可以进一步将智慧教育实施的全过程划分为“三支持、二构建、一分析、一实现”四个核心要素。“三支持”指环境支持、技术支持、数据支持；“二构建”指构建学习共同体和学习路径；“一分析”指分析学习行为；“一实现”指实现个性化学习。未来的医学智慧教育研究会围绕四个核心要素不断深化和推进。

环境支持、技术支持和数据支持是智慧教育稳步发展的基础。2018年，国家标准《智慧校园总体框架》发布，包括智慧的教学环境、教学资源、校园管理、校园服务、信息安全体系等的系统架构与基本要求。在国家相关政策、发展规划和战略布局的整体规划与引领下，各医学院校对智慧校园、智慧教室、智慧实验室的硬件设施投入与建设，但校园的“智慧”工程是一个长期复杂且循序渐进的过程，需要将教学、科研、管理等工作都规划到智慧建设之中，使信息技术与医学教育达到深度融合^[16]。在“互联网+教育”新业态下，线上教学、混合式教学、翻转课堂、云课堂等新型教学模式的实现都要依托于智慧教学平台开展。为教学打破时间与空间限制提供保障，平台建设需要满足“教、学、评”三方机制，形成立体化教学和管理的支撑体系^[17]，同时要大力加强平台的应用和推广力度，将在线考试、网络答疑等功能有效运用起来，使智慧教学平台极大地发挥效能。此外，人工智能、数据挖掘、数据分析、信息推送、虚拟现实、元宇宙、虚实结合等技术是智慧教育中不可或缺的技术支持。虚拟仿真技术与人工智能技术的融合发展将会使医学智慧教育得到技术升级，为医学教学提供更加丰富的教学场景和多元评价机制，同时在先进技术的支持下，将会为学习者带来平等的受教育机会，并能够接受终身教育。对教学平台产生的原始数据进行分析处理，通过构建数据模型对学习者的学习内容、学习资源、学习行为及学习效果等变量进行相关性分析及学习趋势预测分析，构建学习共同体和学习路径，才能达到真正意义上的个性化学习^[18]。

总体上，中国医学智慧教育研究主题呈现多样化特征，未来需要把智慧教育的重心放在人工智能技术、虚拟仿真技术与智慧教学全方位深度融合上，使之持续发展，并加强个性化学习的精准教学研究与实践探索。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB/OL]. (2018-04-13)[2022-08-18].

[2] 中共中央, 国务院. 中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》[EB/OL]. (2019-02-23)[2023-11-20].

[3] 国务院办公厅. 国务院办公厅关于加快医学教育创新发展的指导意见[EB/OL]. (2020-9-17)[2023-10-11].

[4] 胡姗姗, 王莉, 严圣吉, 等. 后疫情时期医学院校智慧教育实践的现实困境和应对路径[J].卫生职业教育, 2022, 40(13): 15-18.

[5] 胡珊, 杨宇科, 冯巧艳. 近十年智慧教室/课堂/实验室研究的热点主题和前沿演进: “智慧教育”的一条实现之途[J].湖北师范大学学报(哲学社会科学版), 2023, 43(2): 118-126.

[6] 祝智庭, 贺斌. 智慧教育: 教育信息化的新境界[J].电化教育研究, 2012, 33(12): 5-13.

[7] 陈悦, 陈超美, 刘则渊, 等. CiteSpace知识图谱的方法论功能[J].科学学研究, 2015, 33(2): 242-253.

[8] 邓文新, 刘蕙滢. 基于CiteSpace知识图谱的智慧教育研究可视化分析[J].现代信息科技, 2023, 7(3): 95-100.

[9] 郑曦, 董睿. 地方医学院校移动智慧校园规划研究: 以济宁医学院为例[J].医学教育研究与实践, 2019, 27(4):550-553.

[10] 汪健. 虚拟现实技术在手术模拟和教学应用中的探讨[J].苏州医学院学报, 1999, 19(10): 1127-1128.

[11] 程佩, 胡素敏, 沈秋莲, 等. “互联网+”时代教学系统要素变革研究: 以“医学史”微信公众平台的应用为例[J].中华医学教育探索杂志, 2019, 18(6): 576-581.

[12] 杜发强, 张娇燕, 胡芷若, 等. 国家智慧教育公共服务平台助力医药学教育持续发力[J].中国医药导刊, 2022, 24(6): 550-555.

[13] 王崇德. 期刊作者的量化研究[J].情报科学, 1998, 16(5): 369-373.

[14] 林德明, 陈超美, 刘则渊. 共被引网络中介中心性的Zipf-Pareto分布研究[J].情报学报, 2011, 30(1): 76-82.

[15] 胡芳. 合作网络、 研究热点与前沿分析: 我国教育信息化研究综述(2010—2019年): 基于37种教育学CSSCI来源期刊的文献计量分析[J].昆明理工大学学报(社会科学版), 2020, 20(5): 94-102.

[16] 刘媛. 高职院校智慧校园建设的实践探索: 以湖南环境生物职业技术学院为例[J].湖北开放职业学院学报, 2023, 36(21): 144-145.

[17] 刘丽丽, 薛培, 孙然, 等. 中医药院校一体化智慧教学平台的构建与应用策略[J].医学教育管理, 2023, 9(3): 376-381.

[18] 钱海燕, 杨成, 蔡韩燕, 等. 教育数据融通共享: 困境、 框架与实施路径[J].中国医学教育技术, 2023, 37(2): 146-154.

基金资助

2022年度辽宁省教育科学“十四五”规划课题“基于人工智能技术的智慧学习模型构建研究”(JG22DB284)