21世纪国际工程教育研究的动态、热点与前沿-基于WOS期刊文献的可视化分析_2

1、    21世纪国际工程教育研究的动态、热点与前沿基于wos期刊文献的可视化分析    摘要：国际工程教育研究是当前的研究热点，对其进行综合分析，可以为我国的工程教育和新工科建设提供借鉴。通过采用文献计量学方法，对在web of science数据库中检索到的样本文献进行可视化分析，发现21世纪国际工程教育研究热点集中在综合实践能力、多维思维与实践能力、跨学科深度整合能力、高效获取并有效利用信息的基本素养和学术表达能力五个方面。基于以上分析和对核心文献的深度研究，可以确定国际工程教育目前的研究前沿主要体现在基于stem教育整合的工程人才培养模式构建、工程

2、人才的核心素养和关键技能培养、以项目为抓手的自主合作学习与实践探究、生态化工程教育体系建构等四个方面。关键词：国际工程教育，stem教育，核心素养，人工智能，工程伦理基金项目：陕西省重大招标课题“市级人民政府、市县党政领导干部及相关省级部门履行教育行政职责的评价体系及组织实施研究”（zdkt1921）；陕西省高水平大学建设专项资金资助项目“教育学”（2015sxts01）。一、研究工具与数据来源进入21世纪，第四次工业革命拉开了序幕，人类社会迎来了人工智能时代。信息技术、智能化生产、人机交互等科技创新与融合应用，已成为新工业时代到来的显著特征，它们从各行各业、各个方面渗透并影响人们的工作、生活

3、与学习，为人类生活带来了前所未有的便利。然而，工业化与全球化进程也危机重重，如环境恶化、信息泄露、基因编辑、资源枯竭、可持续发展等问题接踵而至。为迎接挑战，世界工程教育正在进行改革，如德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网战略”、法国的“新工业法国”、日本的“日本再兴战略”，以及中国的“中国制造2025”等一系列战略部署均对工程教育发展做出了安排。web of science（以下简称“wos”）作为集合多学科专业期刊的大型引文索引数据库，具有高学术性和高影响力特征。因此，本文以web of science核心合集数据库所收录的20002018年期间的工程教育研究文献数据为样本，采用标题词检

4、索法，检索标题为“engineering education”，检索时间段范围为20002018年，文献类型选择“论文”（article），获得用于分析的文献数据共1457篇（详见图1）。由图1可见，自21世纪以来，虽然国际上对工程教育的研究有所波动，但是整体发展呈现上升的趋势。图121世纪国际工程教育研究年度分布在样本文献确定之后，本文借助cite space软件绘制可视化科学知识图谱，揭示21世纪国际工程教育研究的动态、热点与前沿，以期为国内学者在该领域的研究提供理论参考，并为中国打赢科技攻坚战、建好新工科、迈向工程教育强国提供决策参考。二、21世纪国际工程教育研究的动态（一）核心作者统计

5、为了更加直观地了解21世纪国际工程教育领域核心作者科研能力和团队分布情况，笔者通过对该领域作者发文情况进行统计，列出了发文量大于等于5篇的11位作者，合计68篇，约占有效样本总数的4.67%。其中，弗吉尼亚理工大学工程教育系副教授borrego maura共发文14篇，是该领域目前发文数最多的研究者。其研究方向包括工程教育学术共同体和跨学科研究生教育研究。她在2010年发表的“工程教育创新扩散理论研究：基于美国工程部门的创新意识和采用率调查”是其被引频次最高的文章，被引129次；kacey beddoes是普渡大学工程教育学院的博士后，共发表相关文章8篇，其在2014年与mary bester

6、field-sacre等人合作发表的“改变工程教育：基于美国教职工、教授和院长的看法”是其被引频次最高的一篇文献，被引25次；jacek uziak是博茨瓦纳大学机械工程系的副教授，他专门研究机器和机械原理并教授这方面的课程，当前的研究兴趣主要是工程教育，共发表相关文章6篇，被引频次最高的一篇文章为“电子表格：远程教育在工程教育中的理想工具”，被引4次；其他作者发文量皆为5篇，其中，chen wei fan和fang ning是中国在国际工程教育领域具有代表性的作者。表121世纪国际工程教育领域发文量5篇的作者统计作者所在机构发文量最大被引频次borrego maura弗吉尼亚理工大学1412

7、9kacey beddoes普渡大学825jacek uziak博茨瓦纳大学64stefanovic miladin塞尔维亚克拉古耶瓦茨大学556chen wei fan宾夕法尼亚州立大学54alejandra j. magana普渡大学510gillet d.伊诺克·普拉特自由图书馆594strobel johannes密苏里大学517fang ning犹他州立大学54jesiek brent k.普渡大学545kolmos anette奥尔堡大学535图2呈现了21世纪国际工程教育研究领域作者的合作情况。从中可以发现，该领域独立作者较多，如发文量分别为5篇的strobel joh

8、annes，fang ning，stefanovic miladin以及alejandra j. magana等；合作团体偏少，其中两两合作的有7组，如kolmos anette和zhou chun fang，murphy cynthia f.和allenby braden等；2人以上的团体合作有一组，其是以高产作者为核心组成的研究团队，如以borrego maura为核心的包括beddoes kacey，finelli cynthia j，froyd jeffrey e.和foster margaret j.等作者组成的合作团体。综上，独立和两两合作的小团体相对较多，两人以上的较大合作团队偏

9、少。图221世纪国际工程教育领域作者合作网络（二）被引期刊分布高被引期刊通常被认为是发表高水平、高质量文献的出版物，对其进行统计分析能够有目标地对该领域进行跟踪研究。表2呈现了单篇最高被引量大于50次的11个来源出版物的相关信息。11个期刊刊文量为619篇，占有效样本文献的42.50%。其中，单篇被引频次最高的期刊是j eng educ（工程教育杂志），单篇最高被引为414次，刊载量45篇，占有效样本文献的3.09%；刊载量最多的期刊是int j eng educ（国际工程教育杂志），共刊载了327篇工程教育的文章，占有效样本文献的22.44%，单篇最高被引为335次；ieee t educ（

10、国际电器和电子工程师学会教育会刊）是中心性最高的期刊，共刊载了27篇工程教育的文章，占有效样本文献的1.85%，单篇最高被引为161次。此外，从表2中还可以发现，该领域最高被引频次和最高刊载量的文章都集中发表在工程教育专业期刊上，即使有部分文章刊登在其他领域期刊上也大多与工程或者教育相关。可见，目前在工程教育领域，国际上已经形成了能够集中体现国际工程教育研究成果的核心期刊。表221世纪国际工程教育主要被引期刊分布（单篇被引频次50次）期刊名称中心性最大被引频次刊载数量% of 1457journal of engineering education0.11414453.09%internati

11、onal journal of engineering education0.0533532722.44%european journal of engineering education0.11199443.02%ieee（institute of electrical and electronics engineers）transactions on education0.17161271.85%computers & education0.07126151.03%journal of professional issues in engineering education and

12、 practice0.04103765.22%computer applications in engineering education0.0776714.87%science0.16840.28%communications of the acm（association for computingmachinery）0.066030.21%computers in human behavior0.025830.21%higher education0.025440.28%合计61942.50%（三）主要研究机构分布对某一领域作者发文机构进行统计分析，有利于了解团队分布和科研实力情况。表3列

13、举了发文量大于10篇的15所研究机构，其中12所研究机构来自美国，占所选机构总数的80%，其余三所机构分别来自西班牙、以色列和丹麦。从研究成果的数量及影响力来看，成果较多且影响力高的研究机构依次是普渡大学、宾夕法尼亚州立大学、弗吉尼亚理工大学以及马德里理工大学。其中，普渡大学是闻名遐迩的老牌理工科高校，其工程教育发展在国际上位列顶尖，被誉为“工程界之翘楚”，培养了22位美国工程院院士，是培养美国工程师最多的学校之一；宾夕法尼亚州立大学是美国大学工程学专业的发源地，被誉为“工程师的摇篮”；弗吉尼亚理工大学是一所以工科为主的特高研究型大学（卡内基教育基金会分类），是全美实力最强的四大理工学院之一；

14、马德里理工大学是西班牙一所顶级理工大学，其以工程科学闻名世界。除此之外，佐治亚理工学院、密歇根大学、华盛顿大学以及斯坦福大学等在工程教育研究上也皆具有很大的影响力。表321世纪国际工程教育发文量10的研究机构统计机构国家篇数占比最大引用频次普渡大学（purdue univ）美国483.29%137宾夕法尼亚大学（penn state univ）美国241.65%87弗吉尼亚理工大学（virginia tech）美国201.37%129马德里政治大学（univ politecn madrid）西班牙201.37%16佐治亚理工学院（georgia inst technol）美国140.96%35

15、密歇根大学（univ michigan）美国140.96%18德州农工大学（texas a&m univ）美国140.96%129华盛顿大学（univ washington）美国130.89%86德克萨斯大学奥斯汀分校（univ texas austin）美国130.89%40斯坦福大学（stanford univ）美国120.82%13亚利桑那州立大学（arizona state univ美国120.82%47密歇根理工大学（michigan technol univ）美国120.82%56麻省理工学院（mit）美国110.75%41以色列理工学院（technion israel i

16、nst technol）以色列110.75%44奥尔堡大学（aalborg univ）丹麦110.75%35从21世纪国际工程教育机构合作网络来看（详见图3），普渡大学、马德里理工大学以及宾夕法尼亚州立大学是发文量较多且中心性较大的关键节点，是该领域最主要的研究机构。同时，通过图3还可以发现，国际工程教育领域机构间合作较为密切，合作网络错综复杂，尤其是以美国为代表，研究机构间已经形成了多个较大的合作网络组织，如以普渡大学为核心的凝聚子群、以宾夕法尼亚州立大学为核心的凝聚子群、以弗吉尼亚理工大学为核心的凝聚子群等。各机构间构成强大的合作网络是美国能够培养出大量的世界级优秀工程师的重要原因。此外，

17、还有一些大学有其单独的研究团队，如马德里理工大学、马德里科技大学以及斯塔赫州立大学等。图321世纪国际工程教育研究机构合作网络（四）国家和地区发文量统计在国家（地区）发文量方面，文章选取了发文量大于30篇的11个国家（地区）做重点分析（详见表4）。从中可以发现，排名前11位的国家发文量共计1053篇，占总量的72.28%。其中，美洲（美国、加拿大、巴西）工程教育的发展遥遥领先，欧洲（西班牙、英国、德国、荷兰）紧随其后，亚洲（土耳其、中国、印度）奋起直追。美国工程教育发展“一家独大”，发文量占总文献的35.83%，累计发文522篇，中心性0.64，单篇最高被引频次为457次，在国际工程教育领域具

18、有不可动摇的地位，这与美国的综合实力以及对工程教育的大量投入密切相关。西班牙是除美国之外在发文量（126篇）和中心性（0.24）上皆位列第二的国家，可见，该国的工程教育实力不容小觑。荷兰虽然发文量只有31篇，但是文章质量较高，是除美国之外被引频次最高的国家（最高被引频次为164次）。与欧美国家在工程教育上的发展相比，我国的工程教育研究发展与之还存在一定的差距（发文量47篇，中心性0.07，最高被引频次29次）。但是，在主动应对国际竞争和国内新一轮科技革命与产业变革、支撑服务创新驱动发展、以及“中国制造2025”等一系列国家战略发展背景下，我国提出的“新工科”将会全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。表421世纪国际工程教育发文量30的国家（地区）统计国家发文量（篇）占比中心性最大引用