
2017年11月 现代情掖 Nov.,2017第 37 卷第 11 期_____________________________Journal of Modem Information______________________________Vol. 37 No. 11
国内外教育大数据硏究现状对比分析
李
秀
霞
宋
凯
4
赵
思
喆
周
娜
(曲阜师范大学传媒学院,山东日照276826)
〔摘要〕提取并对比中外教育大数据研究的主题分布,揭示囯内教育大数据研究的不足,为囯内教育大数据的进一步发 展提供策略。通过WebofSdence 和CNKI 数据库,利用共词分析法和L D A 模型获取中外教育大数据研究的主题分布。囯内教育 大数据研究主要集中在教育教学改革、教学模式及应用、教育数据分析和个性化学习研究、人才培养、教师专业发展5个方面; 而囯外的研究主要集中在技术环境研究、数据挖掘及应用、教育应用研究、用户研究、开放资源与个性化教学5个方面。通过 囯内外研究主题对比,囯内在教育数据挖掘、教育数据保护、教育应用和教育数据开放4个方面与囯外存在较大的差距,针对 于囯内教育大数据研究存在的不足,分别从法规制定、智慧校园建设、人才培养模式以及媒体融合等方面提出囯内教育大 数据的发展策略。
〔关键词〕教育大数据;研究现状;共词分析;L D A 模型;V o s v i e w e r
D 0l :10.3969/j .issn .1008-0821.2017.11.021
〔中图分类号〕G 203 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1008-0821 (2017) 11-0125-05
A Comparative Analysis of the Current Situation of
Educational Big Data at Home and Abroad
Li Xiuxia Song Kai* Zhao Sizhe Zhou Na
(School of Communication , Qulu Normal University , Rizhao 276826, China)
〔Abstract 〕 T h i s paper e x t r a c t e d and compared t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e e d u c a t i o n b i g d a t a o f Chinese and f o r e i g n , r e
v e a l e d t h e s h o r t c o m i n g s o f t h e r e s e a r c h on t h e b i g d a t a o f d o m estic education , and p r o v i d e d t h e s t r a t e g y f o r t h e f u r t h e r de velopment o f l a r g e d o m estic e d u c a t i o n d a t a . Through t h e W e b o f Scie n c e and CNKI database , t h e co-word a n a l y s i s and L D A model were used t o o b t a i n t h e t h e m a t i c d i s t r i b u t i o n o f Chinese and f o r e i g n e d u c a t i o n d a t a . The r e s e a r c h o f f o r e i g n edu c a t i o n was mainly focu s e d on f i v e a s p e c t s : e d u c a t i o n and t e a c h i n g r e f o r ^n , t e a c h i n g mode and a p p l i c a t i o n ,e d u c a t i o n a l d a t a a n a l y s i s and p e r s o n a l i z e d l e a r n i n g research , p e r s o n n e l t r a i n i n g and t e a c h e r p r o f e s s i o n a l development . F o r e i g n r e s e a r c h mainly focu s e d on t e c h n i c a l environment research , d a t a mining and a p p l i c a t i o n , e d u c a t i o n a l a p p l i c a t i o n research,u s e r r e s e a r c h ,open r e s o u r c e s and p e r s o n a l i z e d t e a c h i n g f i v e a s p e c t s . Through t h e comparison o f r e s e a r c h t o p i c s a t home and a - broad , t h e r e were f o u r major d i f f e r e n c e s i n e d u c a t i o n a l d a t a mining , e d u c a t i o n a l d a t a p r o t e c t i o n , e d u c a t i o n a l a p p l i c a t i o n and e d u c a t i o n a l d a t a l i b e r a l i z a t i o n i n China . I n view o f t h e s h o r t c o m i n g s o f t h e s t u d y o f l a r g e d a t a i n d o m estic e d u cation . The wisdom o f t h e campus c o n s t r u c t i o n , p e r s o n n e l t r a i n i n g model and t h e media i n t e g r a t i o n and o t h e r a s p e c t s o f t h e domes t i c e d u c a t i o n d a t a development s t r a t e g y were p u t forw a r d .
〔Key words 〕 e d u c a t i o n a l b i g data ; c u r r e n t s i t u a t i o n ; co-word a n a l y s i s ; L D A model ; Vosviewer
随着互联网、物联网、云计算技术的蓬勃发展,海量 的数据已经渗透到日常工作的方方面面,对社会生活产生 重要影响。在教育领域,随着数字校园的建设,教育数据
呈指数级增长,教育大数据正在成为教育领域不可忽视的 新型驱动力,在教育教学研究与实践中发挥着越来越重要 的作用。教育大数据的快速发展也引起了研究者和实践者
收稿日期:2017-06-30
基金项目:国家社会科学基金项目“文献内容分析与引文分析融合的知识挖掘与发现研究”(项目编号:16BTQ 074)。作者简介:李秀霞(1971-),女,教授,硕士,硕士生导师,研究方向:信息化与信息管理。通讯作者:宋凯(1993-),男,硕士研究生,研究方向:信息计量、知识图谱。
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的关注,国内外学者从内涵、技术应用以及实践案例等多
个方面对教育大数据进行了广泛讨论。通过文献查阅,尚未发现国外关于教育大数据研究现状的文献,而国内学者 对该问题的讨论较多,如赵雪飞等人通过对国内外教育大 数据的相关文献进行研究,分别从文献逐年刊载量、文献 来源、关键词词频统计、高频词共词分析及趋势分析等5 个方面进行综述,得到了国内外教育大数据的发展现状[1]。崔晓鸾等人以中国知网中的相关文献为研究对象,对高频关键词进行共词聚类分析,揭示了我国大数据在教 育领域的研究热点与发展趋势[2]。王娟等人以中国知网收 录的924篇及Google学术收录的204篇与教育大数据相关 的期刊论文为研究对象,运用信息可视化软件CiteSpace,以时空知识图谱及内容知识图谱分析为主要研究方法,揭 示了国内外教育大数据的研究热点及发展趋势[3]。
分析已有的研究发现,国内学者多是以共词分析为基 础,对国内外教育大数据的研究现状进行总结,但并没有 对国内外的相关研究文献进行主题分类,确定国内外教育 大数据研究的主题分布,并通过对比找出研究差异。因此,本文拟通过Web o f Science和C N K I数据库,利用共词分词 法和L D A模型对国内外教育大数据的研究现状进行分析,总结主题分布,并通过国内外研究对比,揭示我国教育大 数据研究中存在的不足,并提出相应建议。
1研究方法与工具
本文通过共词分析法提取国内相关文献的主题。共词 分析法通过对能够表达某一学科领域研究主题的专业术语 共同出现在一篇文献中的频次进行统计,判断学科领域中 主题间的关系,从而展现该学科的研究结构[4]。本文借助 当前主流的网络可视化工具Vosviewer进行共词网络的主题 聚类分析,Vosviewer由荷兰莱顿大学科学技术研究中心的 研究员Eck N J和Waltman L开发,他们对多种算法进行了 统一,将基于距离和强度的算法进行了集合,提出了莱顿 算法,该算法是对元素分布的结构相似性与网络聚类完美 结合的新方法。其基本处理过程为:首先使用V O S Mapp i ng算法实现共现矩阵,然后,依据关系远近在二维空间 进行分布,进一步使用VOS C l u s t e r i n g算法对共现网络进行 聚类分析,并在图谱上用不同的颜色代表不同的主题聚类。
因为国外文献相对较少,因此对国外文献的主题分布 通过L D A模型进行主题建模。L D A是一个多层的产生式概 率模型,包含词、主题和文档三层结构。L D A模型假设词 是由一个主题混合产生,同时每个主题是在固定词表上的 一个多项式分布,这些主题被集合中的所有文档所共享,每个文档有一个特定的主题比例,从D i r i c h l e t分布中抽样 产生,作为一种产生式模型,其结构模型完整清晰,采用 高效的概率推断算法处理大规模数据,是目前研究和使用 非常广泛的一种主题识别模型[5]。利用EnStemmer工具实 现去除停用词等自然语言处理规范化过程,获得实验语料
库,基于开源包JGibbLDA实现L D A主题模型的参数训练。—126 —2数据来源与处理
本文数据来源于中文学术期刊库一中国知网(C N K I)和Web o f Science核心集中的科学引文(SCI-E X P A N D E D)数据库。
通过C N K I检索国内文献,选择高级检索,检索主题 为“教育&-大数据”,时间不限,共检索到2 673篇文献,去除会议通知,征稿启事,共得到2 534篇有效文献,导出 题录数据,将题录数据导人Bicomb软件数目共现分析系 统,提取文献关键词,同时在Bicomb软件中对关键词进行 去重、合并、删除等清洗处理和词频统计,提取词频大于 2的关键词,建立共词矩阵,之后将共词矩阵导人到Vos-v i e w「er进行共词聚类。
通过 Web o f Scie n c e 和 CNKI 外文文献库检索国外文献,检索主题为“e d u c a t i o n &b i g data”,分别检索到116 篇和77篇文献并导出题录数据。首先通过Excel工具对标 题、摘要、关键词进行分词处理,然后通过EnStemmer软 件进行去停用词和词干化处理,建立语料库,最后基于开 源包JGibbLDA实现语料库的主题训练。
3分析
3.1中外主题分布研究
3.1.1中国教育大数据研究的主题分布
利用V osviewfer对共词矩阵进行主题聚类,通过调整参 数值获得最优的聚类结果,见图1。分析图1发现,中国 教育大数据的研究可分为5大主题:#1教育教学改革、#2 教学模式及应用、#3教育数据分析和个性化学习研究、#4 人才培养、#5教师专业发展。
1)主题1:教育教学改革
随着信息时代的迅猛发展,大数据带来的信息风暴正 在变革人们的生活、工作和思维方式,在大数据环境下,我国教育领域的发展正面临前所未有的挑战,同时也迎来 了新的发展机遇。国内学者从教育管理、教育模式、教育 思维、教育评价和学习分析等方面对教育教学的改革与创 新进行了多方面研究。
2)主题2:教学模式及应用
大数据技术的迅速发展给传统的教学模式带来了巨大 的冲击,传统教学模式手段单一,教学内容枯燥,无法达 到课上课下融合,实现教师个性化教学和学生个性化学习。国内学者以大数据技术应用为基础,积极推动M O O C和翻 转课堂的研究与发展,以改进教学模式,促进专业建设,提高教学质量。
3)主题3:教育数据分析和个性化学习研究
“数据驱动学校,分析变革教育”,教育大数据是一种 潜在的知识,需要利用数据挖掘技术和学习分析技术,挖 掘和分析教育大数据背后的教育知识,通过整合分布的数 据信息,实现真正意义上的个性化学习,进而实现教育公2017年11月现代情掖Nov.,2017第 37 卷第 11 期Journal of Modem Information Vol. 37 No. 11
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图1中国教育大数据研究主题分布
平[6]。结合大数据的特点,分析教育数据的特征,促进大
学生个性化学习资源的构建、个性化学习共同体的建立和 个性化学习风格的形成,为大学生提供个性化学习服务,为教师制定个性化教学方案[7]。
4)主题4:人才培养
90年代以来我国高校教育改革不断推进,高等教 育得到迅速发展,奠定了我国的教育基础。随着大数据时 代的到来,在全面推进“互联网+教育”的新常态下,大 数据人才培养面临着前所未有的机遇和挑战。当前高校存 在数据型人才培养体系欠缺、大数据人才培养意识不足、人才培养模式落后等问题,因此学者从构建创新教育服务 云平台、打造创新教育人才培养新模式、创新教育教学组 织新形式等多方面对大数据背景下创新人才培养模式进行
了研究⑷。
5)主题5:教师专业发展
教师专业发展是从20世纪90年代以来我国教师教育 研究的核心问题,教师专业的发展是教师个体专业动态的 发展过程,在不同的阶段呈现不同的阶段特征[9]。为适应 大数据时代的发展,学者从提高教学信息技术水平、创新 教学意识,培养大数据思维等方面为大数据环境下,我国
教师专业发展提供新的发展思路。
3.1.2国外教育大数据研究的主题分布
对于处理后的关键词语料库,设置参数,主题数目定 为5个(选择5个主题是基于实验,主题数目为5时,国外教育大数据的主要研究主题都能复现出来),主题相关 词的显示数目设为50,使用Gibbs Sampling进行参数后验 估计,实现主题抽取。将抽取出的主题以及主题相关词通 过TAGUL绘制词云,见图2。分析图2可得,国外教育大数据的研究可以总结为5大主题:#1技术环境研究、#2数 据挖掘及应用、#3教育应用研究、#4用户研究、#5开放资 源与个性化教学。主要介绍如下:
Education
remote
intormation
education d a t a d i g i t a l
嘗_,齡
#1.^'dennfy^..
source
..science-.
if6D6h3VI〇r development
U S G T i n d i v i d u a l
private online^!/
#3
#4 #5
图2国外教育大数据研究主题分布
1)主题1:技术环境研究
美国新媒体联盟(N M C)在2012年度地平线项目研 究中,对技术融人当今的教育教学进行了全面的反思。技 术的进步会对人们的社会环境产生极大的影响,也推动了 教育的进步。国外学者及其重视技术环境的研究,如研究 虚拟与现实学习环境在教学设计中的应用,研究云技术在 大规模网络课程的普及,研究通过搭建物联网为学生提供 全天候的网络信息和学习信息存取通道。
2)主题2:数据挖掘及应用研究
教育信息化的发展和网络远程教育的开展,导致教育 领域的各类数据迅速增长,促使教育数据挖掘(E D M)研 究的出现,目前国外对于数据挖掘的研究集中在E D M算法 及其应用研究、E D M方法和数据的标准化研究、开发易于 使用的E D M工具等,其中应用研究的文献居多,通常是采 用一定的数据挖掘方法、选用合适的数据挖掘工具,对来
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自于一般的网络课程、学习内容管理系统或自适应智能网
络教育系统的数据进行挖掘,解决一定的教育教学问
题[10]〇
3)主题3:教育应用研究
由于博客(Blog)、维基(Wiki)、社会性网站(S N S)
和新的移动上网设备的广泛应用,W e b技术逐渐改变了人
们交往方式、创造和共享数据的方式。国外学者对Face-book、交互电子白板、视频博客以及电子游戏在教育应用
中的人力资源优势和技术优势进行了研究,而这些应用也
为教育教学产生了积极的影响,为网络环境下开展的社会
化教学提供了支持。
4)主题4:用户研究
教育的最根本目的是为了促进学习者的发展,而教育
大数据的研究应用也必须遵循这一原则,以用户为中心,
因此用户研究是教育大数据发展的基础与前提。国外用户
研究涉及用户行为分析、用户评价以及用户隐私保护等方
面,记录用户的学习行为和在学习资源上的数据,清晰了
解教育状态信息,对学生、教师以及教学管理等方面的评
级通过大量的数据感知得到,为实现教学评价的公正提供
依据。同时教育大数据也面临着数据安全与隐私保护的挑
战,如果教育大数据处理不当将导致严重的安全漏洞,因
此国外学者特别重视对有关学习者和教育工作者数据的保
护研究[11]。
5)主题5:开放资源与个性化教学
教育大数据的重要价值,首先来自于其数据的大规模
和全面性,规模的形成需要广泛的数据共享与开放。国外
学者对数据共享开放和应用规则的建立进行了深人讨论,
提出建立有效的资源共享机制,通过多种途径汇聚教学、
研究和管理数据,扩大数据的规模,形成教育大数据的独
特优势。数据共享、资源开放是搭建个性化学习平台的基
础,通过大数据分析可以定制个人学习报告,分析学习过
程中潜在的学习规律,实现精准的个性化教学。
3.2中外研究主题的差异分析
通过对中外教育大数据的研究主题进行比较,中国在
教育数据挖掘、教育数据保护、教育应用和教育数据开放
这4个方面与国外存在较大差异,具体介绍如下:
1)国外教育数据挖掘侧重应用研究,而国内侧重理 论研究。
国外教育数据挖掘研究主要涉及三方面:理论探索和
方法介绍的描述性研究、可行性分析论证研究、教育数据
挖掘方法的具体应用,主要研究集中在教育数据挖掘应用
方面。同时国外的研究通常可以转化为实际应用,如美国
将教育数据应用到医疗、保险、户籍等多个方面,通过数
据的关联分析与挖掘为用户提供精准服务。而我国对于教
育数据挖掘的研究更侧重于理论层面的探索以及对国外案
例介绍,对挖掘技术的应用研究相对不足。
2)国外注重教育数据的保护研究,而国内相关研究 缺乏。
—128 —国外对于教育数据的保护研究从立法、行业自律以及
软件保护3个方面出发,推动制定了一系列法律,
因此国外对于个人教育数据隐私权尤其是针对未成年人儿
童在线隐私保护的研究是较为完善的。近几年国内对教育
大数据展开广泛研究,目前更多的是针对教育大数据的采
集、分析、应用,忽视了对教育数据的保护工作,同时国
内也没有明确的法律条规来规范针对教育数据的隐私保护,
因此需要重视对教育数据保护的研究工作。
3)国外将新媒体应用于教学的研究呈多元化发展趋 势,而国内研究相对单一。
国外对新兴技术与新媒体应用于教学的研究呈多元化
趋势,而这些研究也推动了一系列教育应用的发展,例如
M00C、翻转课堂、P0C在线课程、可汗学院、微课、APP Nearpod等一系列多媒体应用。而国内研究比较单一,更多
的是对国外的经验的借鉴,近几年在国内兴起的幕课研究
仍处于探索阶段,而翻转课堂、微课的应用研究还需要进
一■步加强。
4) 国外对教育数据开放的研究相对完善,而国内研
究处于起步阶段。
国外对于教育数据开放的研究相对成熟,从法律到基
础设施都相对完善。在数据资源开放方面,麻省理工学院 (MIT)开放课程项目(0C W C),英国卡耐基梅隆大学
(C M U)开放学习项目(0LI)都取得瞩目的成就,此外美
国的教育数据中心(EIIC)和OnioLINK项目相比国内的
C N K I工程更加完善。而国内受制于法律以及技术环境的限
制,教育数据开放的研究仍处于理论层面,实际应用中主
要涉及一些课程资源的开放。
3. 3中国教育大数据的发展建议
针对国内在教育数据挖掘、教育数据保护、教育应用
和教育数据开放这4个方面存在的研究不足,对中国教育
大数据的发展提出以下建议:
1)丰富完善教育大数据安全管理法规。教育数据既 是一笔宝贵的教育资产,同时也涉及到教育者和受教育者
的隐私,保护不当则会带来严重的安全风险。国家应高度
重视教育数据的隐私保护与安全管理,不断努力采取更先
进、安全系数更高的措施来保障教育数据的安全,保护教
育隐私数据不外泄、不被恶意使用。成立国家教育大数据
治理机构,提升教育数据质量,保护教育数据隐私安全,
保障教育数据合理应用,促进教育数据合法共享。部
门应对教育数据加强监管,参考通信领域颁发运营商牌照
的方式,制定教育数据运营商准人标准,颁布“教育数据
运营商,’牌照[12]。
2)从智慧校园建设人手,为数据挖掘与分析创造充 分条件。随着云计算和物联网的出现,校园信息化建设应
尽快从数字校园向智慧校园过渡,将校园管理的众多软件
系统平台融人到校园云,实现校园实时数据的获取、存储
和加工分析,逐步开展基于云计算的大数据应用,实现教
学管理科学化、智能化。充分挖掘和分析现有数据,学校
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现代情板
Journal of Modem Information
应将结构化数据挖掘作为大数据思维应用的切人点,注重 收集和存储用户信息和行为数据,为将来各项应用做好充 分准备。学校的管理决策、课堂的教学决策和对成人学习 者的学习支持服务决策都将依赖于海量数据的分析结果, 数据分析与挖掘将逐渐成为学校的常规工作,因此除了注 重提升各部门人员的数据分析能力外,高校还需有意识地 培养和储备大数据管理人才、大数据技术人才。
3)
将传统媒体与新媒体有效结合,发挥各自优势。 以数字化技术为基础将传统媒体与微博、移动设备等新媒 体相互融合,充分发挥各自的特点,最大程度发挥传统媒 体和新媒体的教育作用。新媒体具有“协作、共享”理 念,在支持社会建构性学习过程中各具特色,比如,博客 适合学习反思,维基适合知识管理和协同任务处理,播客 适合移动学习和情境创设,而
R S S 适合新信息的获取和资
源的聚合[|3]。同时,利用新兴技术创造情境化的学习环 境,3D 技术的广泛应用,使得虚拟现实环境可以量身定 做,通过虚拟实验室、虚拟学习平台、仿真环境及各类仿 真实训系统,使学习者在虚拟环境中获得情境体验,增加 学习的深度与广度,弥补现有教学条件的不足,促使课程 学习进人新境界[14]。
4)
完善数据共享法规的顶层设计,从国内的相关法
律制度来看,2008年正式实施的《信息公开条例》作
为有关信息公开的最高指导性,并没有针对教育数据 的开放问题提出具体意见、办法或方案,为了能够与现阶 段的信息需求相匹配,建议将教育数据开放共享的法规纳 人《条例》的框架体系。同时建立教育数据质量控制和评
估体系,面对大容量、多领域、高层次的综合性教育数据 资源池,数据的不完整或不一致都将不同程度地影响数据 的开发利用,也阻碍了教育数据的开放共享,通过借鉴国 际货币基金组织提出的数据质量评估框架和软件成熟度模 型,从技术和管理两个角度进行教育数据质量的控制和评 估。教育数据管理人才的培育是影响教育数据开放的关键 因素,因此,需要设立数据管理教育和培训项目,增设数 据管理相关课程,加大实践的考核力度,培养塑造一批懂 技术会管理的复合型人才[15]。
4
总
结
本文通过共词分析法与L D A 模型,对国内外教育大数 据的研究现状进行了主题分类,通过中外研究现状的对比 分析找出国内研究的不足,并提出了相应的建议。
1)
国内对教育大数据的研究主要集中在教育教学改
革、教学模式及应用、教育数据分析和个性化学习研究、 人才培养、教师专业发展5个方面;而国外的研究主要集 中在技术环境研究、数据挖掘及应用、教育应用研究、用
户研究、开放资源与个性化教学5
个方面。
2)
通过中外研究主题对比,中国在教育数据挖掘、
教育数据保护、教育应用和教育数据开放这四个方面与国 外存在较大的差异,因此需要加大对这4
个方面的研究力 度。
3) 针对于国内教育大数据研究存在的不足, 从
法规制定、智慧校园建设、人才培养模式以及媒体融合的
角度对国内教育大数据的发展提供建议。
需要说明的是,本文选取的国外数据样本较少,使分
析结论存在一定的偏差;对中文关键词的清洗是由手动实 现,使结果带有一定的主观性,这些问题会对结论产生一 定影响,笔者将在后续的研究中加以改进。
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(本文责任编辑:马
卓)
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