我国计算思维的研究热点及趋势分析

zoޛ)j馝tP(ݴݹf总结与建议,旨在为后续计算思维研究提供参考与借鉴。

关键词:计算思维;研究热点;研究趋势;社会网络分析;可视化

中图分类号:G434       文献标志码:A          文章编号:1673-8454(2020)02-0001-06

一、引言

自2006年周以真教授[1]在美国计算机权威杂志提出计算思维的概念后,该词就得到了国内外研究学者的广泛关注。在我国,计算思维(Computational Thinking,CT)一词的研究可以追溯到《从计算思维到计算文化》一文。在该文章中,王飞跃[2]不仅认可了周以真教授对计算思维一词的解析,还说明了我国传统文化中一直存在着计算思维,提出从计算思维到计算文化转变的观点。此后,有关计算思维的研究日益增加,其研究体系也日渐丰富。为了更加全面地了解国内计算思维的研究进展和研究趋势,更加直观地把握国内计算思维研究的发展趋势,文章借助SATI、SPSS、Excel等工具对国内近10年来中国知网(CNKI)收录的计算思维相关文献进行了梳理与分析。

二、数据来源及处理

文章选择中国知网为主要检索源,将检索时间设置为2009年1月至2019年5月,以“计算思维”作为主题词进行搜索,剔除不相关的文献,最终获得2572篇文献。在此基础上,为了避免数据兼容的问题,本文对所选样本进行了处理,即分格式、分批下载。从知网导出文献题录信息时,选择EndNote格式,保存为“xxx.txt”文本。 由于每次知网导出文献的上限是500条,因而分了6次下载数据源。

文章所采用的主要研究工具是SATI3.2和SPSS软件。其主要研究思路是:首先,数据格式转换。将下载的数据源导入SATI软件中,利用Transform功能实现数据的转化,以克服数据兼容的问题。其次,利用SATI中的字段抽取、频次统计和矩阵生成功能,生成了国内计算思维研究的高影响力作者和关键词的词频统计、共词矩阵,并利用SPSS中的系统聚类和多维尺度分析分别生成了国内计算思维研究的高频关键词聚类图和研究热点图。最后,根据可视化图谱的分析结果,选择具有代表性的文章进行内容分析,得出了我国计算思维的研究热点和研究趋势。

三、结果与分析

1.年发文量分析

为了可视化地呈现计算思维的研究成果,笔者统计了计算思维研究的历年发文量,如图1所示。2012年是计算思维研究的重要时间节点,是计算思维研究呈现爆发式发展的标志之年。同时,以该年为轴,可以大致将计算思维的研究历程划分为两个阶段:

(1)探索期(2009-2011年)

这一时期,学者们聚焦于计算思维的概念辨析、教学模式和教学方法的探讨,以编译原理课程、程序设计课程、Visual Basic、大学计算机基础为主要教学内容, 重点研究计算思维在计算机领域的应用。

(2)系统发展时期(2012年-至今)

2012年以来,计算思维得到了高度重视,其研究内容不再局限于以计算机专业核心课程为主的教学内容,而是创造性地结合教育学、医学等领域的教学内容,研究对象也经历了从计算机专业走向非计算机专业的转变。由此可见,计算思维打破了原有的学科界限,已逐渐成为新时期人人必备的一种新思维。

2.作者分布

科研人员的投入情况可以直接反映出参与研究的群体规模。为此,笔者统计了每年发表计算思维相关文献的作者,生成了作者投入量图(见图2)。总体上来看,我国计算思维研究者群体呈现增长的趋势,从2012年开始作者数量成倍增长,直到2014年作者数量增长达到了顶峰,较2011年作者数量增加了10倍之多。此后,作者數量虽有减少,但仍超过了2012年的作者数量。可以预见,计算思维的研究热度不减,在未来3-5年仍有较大的研究价值。

高被引文献可以直接反映该研究主题的高质量文献分布情况,也可间接反映出从事该研究主题的高影响力作者分布情况。在此基础上,以核心期刊来源为次要参考标准,笔者统计了近10年来128篇计算思维研究的高被引文献,结果如表1所示。筛选标准为:高被引文献≥10,核心期刊载文量≥2,核心作者发文量≥3。而在所统计的2572篇文献中,≥10的高被引核心文献不足5%,这直观地说明了计算思维研究仍需要加大科研投入力度,提高其研究质量。

此外,从期刊来源来看,研究作者大多数来自计算机领域和教育学领域,主要在大学阶段展开计算思维的研究。从研究作者来看,具有代表性的、高影响力的权威作者主要有李锋、董荣胜、李艺 蒋宗礼、牟琴等。

3.高频关键词分析

关键词是文献的精髓与核心,高频关键词是探寻研究热点、研究前沿分布的参考点[3]。文章首先通过对数据进行关键词的字段抽取和词频统计,共有109个高频关键词。其次,剔除高相关性的相似词,剩余20个高频关键词,其词频分布情况如表2所示。结果显示,从高到低依次为计算思维、教学改革、程序设计、教学模式、大学计算机基础、信息技术(频次大于100)。这些高频关键词涉及教学改革、计算机编程教学等方面,可以推断出计算思维的提出引发了教学变革。

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