基于CiteSpace的PBL知识图谱可视化分析

蚩志锋 邹筱雨 颜 俊　魏子萱 吕晓莹

基于CiteSpace的PBL知识图谱可视化分析

蚩志锋1邹筱雨1颜 俊1魏子萱1吕晓莹2

（1.信阳师范学院地理科学学院，河南 信阳 464000；2.信阳市胜利路学校，河南 信阳 464000）

文章以1992—2019年中国知网收录的“PBL问题式学习”主题的文献为基础，利用CiteSpace绘制知识图谱，研究国内PBL研究的发展脉络，旨在厘清研究现状、热点及变迁。结果表明：国内PBL问题式学习领域研究成果持续增长；文献学科结构倾向明显，以医学教育及医学边缘学科为主；作者合作关系呈现出“大分散，小集中”的特点。

PBL；CiteSpace；知识图谱；可视化分析；问题式学习

引言

问题式学习（Problem-Based Learning，PBL）是一种以问题为导向的新型教学模式，它基于建构主义学习理念[1]，强调学生在学习中的主体地位，把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力[2]。

1969年Barrows首创PBL教学模式[3]，在美国的某些医学院校试行后广泛应用[4]。国内学者针对PBL也做了大量的教学应用研究工作，并取得了良好的教学效果。蒲丹等[5]对医学生对不同职称和专业背景教师PBL教学效果进行评估，认为要保证教学效果，需要加强PBL师资培训；马艳梅等[6]利用PBL教学法进行大学物理学的教学改革，提高课堂教学效果；徐洪军等[7]采用PBL结合CBL教学模式，在医学统计教学中进行应用研究，在提高学生医学统计学教学效果方面，效果显著，教学应用价值高；罗晓雨等[8]对PBL教学模式进行优化，将创新教育理念及DIY理念融入到PBL教学模式中，提升课堂教学效果。

问题式学习和项目式学习（Project-Based Learning）英文缩写均为PBL，二者都是通过发挥学生在学习中的主体性、围绕问题进行合作探究来发展学生的“21世纪学习力”。区别在于项目式学习强调让学生通过完成项目来达到学习的目标，而问题式学习强调以问题为导向来进行学习。国内学者关于PBL的应用研究成果日益增多，因此分析PBL在各个学科领域的研究进展，展现其在各个学科教学中的应用全貌，有一定的研究及现实意义。本文拟采用CiteSpace对PBL的研究知识图谱进行可视化分析。国内也有学者采用CiteSpace对某一研究主题知识图谱进行可视化分析研究，如李文田等[9]运用CiteSpace对地理教育研究文献进行分析，从4个方面绘制知识图谱；乔薪纳等[10]基于CiteSpace知识图谱的可视化分析，对中国近30年国际疾病进行分类研究；张益生等[11]基于CiteSpace绘制近60年玄府学说知识图谱。然而目前国内从综合维度梳理PBL研究成果的综述并不多，多聚焦于某一个或几个主题。原因是对大样本文献进行全面梳理存在较大困难，且研究者难免受其主观认知的影响，难以确保结论的客观性与科学性。但是文献计量学方法可以弥补这些不足，科学知识图谱可充分展示某学科领域的研究全貌[12]。因此运用可视化软件CiteSpace对1992—2019年PBL领域的研究现状、研究热点进行梳理，以便为PBL实践和学术研究提供一定参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

由于PBL在教学改革中的突出优势，近年来，我国学者开展的有关PBL研究主题的相关文献数量较多，仅学术期刊就有3.3万余篇，文献质量参差不齐。本文如果对全部文献进行统计分析，那么统计分析难度会很大。相对于普通期刊，核心期刊有较高的权威性，因此本研究以中国知网（CNKI）中北大中文核心、CSSCI和CSCD三类核心期刊为数据来源，采用计算机检索与人工排查相结合的方法，选取“（主题：PBL）AND（全文：教学）AND（全文：问题）”进行检索，设定截止发刊时间为2019年12月31日，作者、单位、基金等其他条件不限，初步获得1182篇文献。手动剔除会议、教材、与本领域关联性不大的文献等无效样本后，最终得到相关文献1127篇，以Refworks格式导出，即为本次研究的目标数据源。

1.2 研究方法

CiteSpace是一款引文可视化软件，它是在科学计量学发展背景下逐渐产生并日益完善的文献分析工具。由于通过可视化的手段来呈现科学知识的结构、规律和分布情况，通过此方法生成的可视化图形称为“科学知识图谱”[13]。使用CiteSpace 5.6.R5版本软件对文献进行分析，时间跨度为1992－2019年，时间分区长度为1年。通过对发文作者、机构、关键词等进行共现分析和聚类分析等一系列可视化知识图谱来探讨以下4个问题：国内PBL问题式学习法发展趋势、研究现状、热点变迁的特征以及未来的研究应该关注的问题。

2 文献概况

2.1 发文数量分析

文献历年的数量变化情况在一定程度上反映了历年来某一主题在相关专业领域的受关注程度。根据1992—2019年以来PBL研究领域的文献数量，绘制PBL相关文献数量年际变化趋势图（图1）。从变化趋势来看，我国PBL研究的核心文献数量经历了萌芽阶段、快速发展阶段、波动发展阶段3个主要阶段，整体呈增长趋势。

萌芽阶段：自1992年CNKI收录的三类核心期刊中首次出现了对于PBL的研究，该文献主要介绍了如何运用“以问题为基础”的教学方法对社区定向医学生进行师资培训[14]。由于其受到的关注比较少，很少有国内学者对PBL进行研究，因此1992年至2002年10年间发表的相关核心文献较少，本文将1992—2002年这个阶段作为PBL研究的萌芽阶段。

图1 1992—2019年PBL研究领域文献数量

快速发展阶段：自2003年，由于PBL受到国内学者的关注，国内学者针对对PBL的应用研究进入到快速发展时期，相关论文发文数量开始快速增长。在该阶段许多学者将PBL应用于相关领域的教学中，探索创新教学方法，提高教学质量，取得良好的效果，PBL在各学科应用的文章呈现井喷式增长，并于2014年达到统计时段内的峰值，为112篇。在该阶段PBL在我国各个学科领域得到广泛关注。

波动发展阶段：2017年后，PBL研究发文量开始波动，一定程度上显示了该学科领域理论日趋完善，文献增加量日趋减少。但每年发文量均在45篇以上，研究成果持续增长，发展态势良好。

2.2 主题词云分析

借助中文分词技术对论文标题进行核心词汇分析，通过核心词汇的字体大小反映词频高低。基于1127篇有关PBL问题式学习的研究文献，利用标题生成词云（图2）。其中位列第一的词“PBL”词频最多共693次；第二是“教学”，共出现548次；第三是“应用”，共486次。图中“模式”“教学法”“实践”“临床”等词也十分醒目。这些高频词体现了PBL作为一种创新的教学模式，在医学及相关学科的不同方面得到了实践应用和深入研究。

图2 PBL标题词云

3 作者与机构分析

3.1 作者分析

作者作为研究的主体，作者之间的合作反映出该研究领域内的学术联系强弱。在所有的522位作者中，发文量最多的作者是吴立玲和关晓辉，均为6篇，李丽、向若兰、徐海等5位作者作为主要的核心作者，发文量为5篇。采用普莱特公式对核心作者进行筛选，M≈1.83，故将发文量大于2的作为核心作者，共有153人，占全部作者数的29.31%，稳定的核心作者数量保证了PBL研究的可持续发展。

核心作者群是形成文献流的主干力量，对学科发展起着导向作用，推动着研究领域不断发展[15]。从作者网络中可以看到，PBL研究领域内形成了多个核心作者群，尤其以吴立玲、向若兰、李丽等为代表的作者群，是其中最大的作者群之一，内部联系紧密。另外还有如以彭志行、王建明等为代表的作者群。研究可以发现不同作者群之间的连线较少、学术联系较弱，网络比较零散；连线主要在作者群内部，总体呈现出“大分散，小集中”的状态。

3.2 机构分析

在论文发文机构中，以北华大学附属医院消化内科发文量最多，共5篇。整体来看，医科大学、高等院校医学部及高等院校附属医院为主要发文机构，体现出PBL多见于医学教学过程，并在与其融合中得到发展。发文机构等级较高，多为双一流高校和三级甲等医院，体现出其在PBL的研究领域内较高的权威性。

同时也发现对PBL的研究虽然得到一些学术团体的关注，但机构间的连线较少，说明大多为机构内独立研究，机构间缺乏相互联系，知识与研究成果的共享和流动性不强。

4 关键词分析

关键词是一篇文献的主题的高度提炼，利用CiteSpace的关键词共现分析、聚类分析和热点突显分析，有助于梳理研究现状，探测热点变迁。

4.1 关键词共现分析

PBL关键词知识图谱其网络密度为0.0928，图谱显示了部分核心关键词（图3）。在生成的PBL关键词共现网络中，关键词出现频次越多，节点越大。从节点大小看，“PBL”“教学模式”“教学改革”等节点较大，表明这些关键词出现频次较高，在一定程度上反映了该领域的研究热点，其中“PBL”出现频次最多，共416次。中心性反映出关键词共现程度的高低，“PBL”的中心性数值为0.39，从中心性和频次上都显示其是该领域最核心的研究重点。“教学模式”“教学改革”“教学方法”“教学”的中心性数值均在0.10以上，是次要的联系节点，这些关键词既是高频词也是高中心性词，在该领域的研究中具有重要影响。

PBL相关概念研究。PBL有关的关键词有“PBL教学法”“基于问题的学习”等。PBL来源于国外，自提出以后在国内外研究者对其有不同的理解。在中国对于PBL的研究大多直接对他人观点进行引用，而不进行深入研究，在自行解读的过程中对某些原理、概念的理解不同。从此角度来看，中国研究者应对PBL教学法的内涵的仔细研读，为其在中国的传播和应用提供理论支持。

图3 PBL关键词共现网络

采用普莱特公式计算高频关键词的最低频次，最高词频为416，计算得M≈15.42，故凡词频大于或等于16次均为高频关键词，最终获得11个高频关键词。

4.2 关键词聚类分析

为更好地把握PBL研究领域的热点主题，根据文献主题词计算确定聚类的网络图谱（图5），主要包括“教育”“医学生”“教学效果”“循证医学”“实验教学”5个聚类，不同聚类多有重叠。

图4 PBL关键词聚类网络图谱

#0教育：聚类词包括教育、本科、自主学习等。PBL教学法以教学内容为基础，引入PBL教学方法的目的即为探索更好的教学方法，革新当前传统的教学方式，更好地提高学生解决问题的能力，促进学生的全面发展。

#1医学生与#3循证医学均可归于医学教育类：聚类词包括医学教育、病理学、临床实习、护理、全科医学等。医学教育贯穿始终并在PBL研究领域中占据很大比重。自1986年我国引入PBL教学法开始其在我国内地医学教育领域的探索应用。自20世纪90年代以来，引进PBL教学法的院校逐渐增多，高等院校分别在基础课、临床课和实验课中部分试行PBL并取得了良好的效果。国内核心期刊对PBL的研究首先从定向社区医生的师资培训开始，之后在耳鼻咽喉、免疫学、护理学、临床医学等方面都得到了长足发展。

#2教学效果：聚类词包括PBL模式、CBL、LBL、教学改革等。我国目前仍以传统教学法（Lecture Based Learning，LBL）为主，LBL发挥教师的主导地位，知识的传授具有系统性，可在相对较短时间内传授相对较多的知识，但不利于调动学生的积极性、培养学生独立思考的能力，与PBL教学法各有优势，研究方向多见于PBL与LBL的对比研究或综合应用研究。

#4实验教学：聚类词包括案例式教学法、TBL、实验班、教学模式、教学改革等。PBL教学法作为区别于传统的教学模式，改变传统以教师为中心的授课模式，改为以学生为中心进行教学，中早期的研究多通过设置采取PBL教学法的实验班与对照班结合进行对照实验，以检验教学效果。

4.3 热点分析

热点显示的是突变性关键词，反映专业领域内研究的前沿领域的演化动态。利用CiteSpace的控制面板中的Burstness生成1992－2019年PBL关键词突现图谱，得到8个具有高突现值的节点，强度在3.615至4.8984之间（图5）。

图5 PBL研究关键词突显分析

（1）出现最早的热点，以问题为基础的学习：早期由于发文量少，以问题为基础的学习并未获得高突显值，直到1997年才成为热点关键词，并持续到2008年。

（2）短暂出现的热点，预防医学：2016年由刘晓芳、宿庄主编的《预防医学》出版，作为高等学校医学临床系列教材，引发了一定的热度。预防医学作为突显热点，出现于2016年，在2017年热点就消失了。

（3）后期研究热点，翻转课堂和CBL。相较于传统课堂，翻转课堂让学生通过课前学习，观看教学微视频完成知识点的理解，将学习的主动权交还给学生。CBL是基于PBL发展而来的以病例为基础的教学模式，CBL更适合对已完成部分知识的学生，避免因基础知识缺失而增加自学难度与时间消耗。与PBL相互补充，是当下教师探索并流行的教学模式。

5 结论

PBL研究通过在不同学段、不同学科的实践应用理论内涵和外延得到发展，特别是在医学教育方面，以点带面为我国的教育事业发展改革提供了重要的支持。

本文采用CiteSpace对PBL研究的知识图谱进行可视化分析，通过研究分析发现，在文献概况方面，1992—2019年间，中国学者在PBL研究领域开展了一系列研究，发表的关于PBL的相关文献数量大致经历了“萌芽阶段—快速发展—波动发展”3个主要阶段，总体上呈现良好的发展态势，主题词云分析，PBL作为一种创新的教学模式，在医学及相关学科等不同方面得到了实践应用与深入研究；作者与机构分析方面，有关PBL的研究形成了明显的核心作者群，但是他们之间的联系主要在作者群内部，总体呈现出“大分散，小集中”的状态，缺少相关的合作交流，论文发表机构普遍平台比较高，但是机构与机构之间的联系比较少；关键词分析方面，通过关键词共现分析，核心关键词为PBL、教学模式、教学改革等，同时具有高词频和高中心性，关键词聚类分析，主要包括“教育”“医学生”“教学效果”“循证医学”“实验教学”5个聚类，1992—2019年的研究热点分析，反映专业领域内研究的前沿领域的演化动态，翻转课程、CBL为新出现的研究热点。PBL在现代信息时代下的与网络环境相结合，强化实证研究，推进网络教学与PBL的融合，拓宽研究外延。

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Visual Analysis of PBL Knowledge Atlas Based on CiteSpace

Based on the literature on the theme of "PBL problem-based learning" collected by CNKI from 1992 to 2019, this paper uses CiteSpace to draw a knowledge atlas and study the development context of domestic PBL research, in order to clarify the research status, hot spots and changes. The results show that the research results in the field of PBL problem-based learning in China continue to grow; the literature discipline structure tends to be obvious, mainly medical education and medical marginal disciplines; the author's cooperative relationship presents the characteristics of "large dispersion and small concentration".

PBL; CiteSpace; knowledge atlas; visual analysis; problem-based learning

G652

A

1008-1151(2022)03-0001-04

2021-12-19

河南省教师教育课程改革研究项目（2021-JSJYYB-068）；河南省普通本科高等学校智慧教学专项研究项目“信息技术深度融合下高校地理学智慧课堂建构与实施”。

蚩志锋（1981－），男，河南许昌人，信阳师范学院地理科学学院副教授，硕士，从事地理教学研究。

颜俊（1974－），男，河南固始人，信阳师范学院地理科学学院副教授，博士，从事地理教学研究。