近十年来国外工程教育研究进展与趋势

祝蕾 陈莹

摘  要： 通过选取2009年以来《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的期刊论文，将作者、研究机构、关键词、被引文献等作为关键变量，绘制近十年来工程教育研究的知识图谱。研究发现，比较教育领域的研究者主要分布在美国的大学，分别形成了以美国普度大学（Purdue Univ）、弗吉尼亚理工大学（Virginia Tech）、亚利桑那州立大学（Arizona State Univ）、密歇根大学（Univ Michigan）为核心的凝聚子群，研究热点主要集中于工程教育中的性别差异、动机、概念学习和跨学科四个方面;研究前沿主要包括工程教育的模型与架构，工程教育的质量、工程教育领域的实践设计、实施策略、真实情景与问题解决、工程教育的前景、工程教育改革与成就等方面。

关键词： 《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》; 可视化分析; 工程教育

中图分类号： TB-4          文献标志码： A          文章编号： 1671-2153（2020）03-0036-05

近十年来，在全球化的推动下，国外工程教育研究重点和前沿到底是什么呢？本文通过对近十年来《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的载文进行可视化分析，以期发现世界工程教育的研究热点和前沿，为国内学者更好地开展相关研究提供参考。

一、数据来源与研究方法

（一）数据来源

本文以Thomson Retuters公司开发的Web of Science 核心合集 （WOS） 为检索源，按出版物名称检索了2009-2018年 SSCI 中 《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》，最后保留共得到文献类型为论文（article）的241篇论文。

（二）研究方法

本文对采集的期刊文献进行了文献计量学分析。文献计量学方法是以本研究领域文献的外部特征为研究对象，采用数学与统计方法探索学科文献的各种特征及量变规律，以此来描述、评价和预测本领域的研究现状和未来发展趋势。本研究采用的分析工具是由美国费城德雷赛尔大学陈超美博士开发的信息可视化应用软件（CiteSpace 5.3 R4版）。本研究的研究设计主要包括三个方面，一是对论文基本特征的分析，包括年度分布、核心作者、研究机构等方面;二是对比较教育研究热点和前沿的分析;三是对比较教育研究知识基础的分析。通过对365篇期刊论文的作者、关键词、摘要以及引文等进行分析，绘制出相应的知识图谱。除此之外，本文通过Web of Science的在线统计功能获得了部分数据。

二、数据统计与分析

（一）载文期刊分析

由JCR2016年对SSCI 期刊的评估，《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》期刊的影响因子（Journal Impact Factor）是3.047，总计被引率（Total Cites）2 205，特征因子分值（Eigenfactor Score），由此可见，《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》是比较具有国际影响力的工程教育类期刊。

图1是2009年到2018年《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的载文年度分布。可以看出，各个年度的发文量比较均衡。

（二）核心作者分析

在一個学科的发展过程中，作者与论文数量分布的不均衡性，表现为不同作者在一定时期内撰写的论文数量不一致，即不同作者对学科的贡献率不同，其中对学科发展贡献率大的作者被认为是核心作者，核心作者集聚成群从而形成核心作者群。核心作者群是学科研究的中坚力量，既引领着学科未来的发展方向，又对非核心学术研究人员产生非常重要的指导性意义。美国科学计量学奠基人普莱斯（Price）曾提出了“大约10%的杰出科学工作者发表的论文量占全部论文量的一半”的推论。为了更好地了解工程教育领域研究者的科研能力和集群分布，本文对2009年以来的《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的重要作者进行统计（详见表1所示）。

表1显示了《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》排名前列的 7位作者，分别来自4所大学，合计发文32篇。根据普莱斯定律可知，目前工程教育领域还没有形成高产作者群。但是，从表1中作者所发表文章的H指数和最大引用频次看，他们是这一研究领域的代表性人物。

笔者分析了《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》的作者合作情况，发现，在工程教育研究领域并没有形成非常核心的合作作者群，来自不同学术机构的作者有着不同程度的合作，但核心高产作者之间的合作不明显，仅形成了以高产作者为核心的研究团队。

（三）核心研究机构分布

表2为《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》2009-2018年间作者所在研究机构的发文量排序。结果显示，发表论文数量排名前13的研究机构中，全部来自美国。图2显示的是《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》期刊论文呈现的研究机构合作的情况，可以发现目前在工程教育研究领域形成了三大研究阵地，分别是以美国普度大学、弗吉尼亚理工大学、亚利桑那州立大学、密歇根大学为核心的凝聚子群。以美国普度大学为核心的凝聚子群囊括了德克萨斯A&M大学（Texas A&M Univ）、华盛顿州立大学（Washington State Univ）、俄勒冈州立大学（Oregon State Univ）、匹兹堡（Univ Pittsburgh）与上海交通大学等机构;以密歇根大学为核心的凝聚子群囊括了宾州州立大学（Penn State Univ）、博林格林州立大学（Bowling Green State Univ）等机构;以亚利桑那州立大学为核心的凝聚子群囊括了麻省理工学院（MIT）等机构。

另外，还形成以弗吉尼亚理工大学（Virginia Tech）等为核心的研究团队。总的来说，虽然形成了以部分高校为核心的凝聚子群，但是从整个世界范围内来看，机构之间的合作并不普遍。

三、研究主题和研究热点

期刊论文的关键词能够揭示研究主题，是其核心和精髓所在。通过对高频关键词进行统计，可以以此来分析某一研究领域的总体特征和研究热点。笔者进行了关键词的“共现聚类”与“突现主题”的分析，从中可以发现，education、science、student、persistence、achievement等关键词的排序比较靠前（详见表3），“工程教育”作为关键词并没有排在前十位，仅位列十三位。

近十年来，工程教育领域研究较为广泛，学者们对gender、motivation、conceptual learning、interdisciplinary等方面进行了较为深入的研究。通过对共现关键词聚类的分析可知，当前世界范围内工程教育研究的热点如图3所示。

（一）性别差异

最大的热点是聚类Cluster （#0），其聚类大小为26，轮廓值0.53，标识词为性别。工程教育一贯关注工程教育中的性别差异，因为男性与女性生理心理结构的异质性，在工程领域会凸显各自的优劣势，加之国外对于种族、性别等弱势群体的关注度尤为高，故引起国外研究者的大范围研究探讨。Brawner， Catherine E.; Camacho， Michelle M.; Lord， Susan M研究工业工程中的女性刻板印象。Blair，Elizabeth E认为女性在本科工程课程中的代表性仍然很低，STEM教师可以在这些领域促进性别包容性，来构建学生性别表达。Ro， Hyun Kyoung; Knight， David B从工科学生的大学生经历探讨使学习成果造成的性别差异。Stump， Glenda S.; Hilpert， Jonathan C.; Husman， Jenefer研究工科学生的协作学习中性别与成就的关系。Rosenberg-Kima， Rinat B.; Plant， E. Ashby; Doerr， Celeste E.等研究性别对女大学生对工程态度和信念的影响。Amelink， Catherine T.; Creamer， Elizabeth G.研究性别在专业满意度及将工程学作为职业的差异。de Cohen， Clemencia Cosentino; Deterding， Nicole探讨了女性在工程中严重不足的原因。Ingram， Sandra; Bruning， Sue; Mikawoz， Irene研究發现，具有先前工作经验的女工程师对他们的导师最满意，指出公司特定的本科工作经验作为社会化工具的价值，在培养年轻女性工程师长期职业发展中所起的作用。Wolfe， Joanna; Powell， Elizabeth调查了工程和非工程男性和女性在团队环境中如何看待普通言语行为的差异。Pawley， Alice L.; Schimpf， Corey; Nelson， Lindsey认为这些工程教育领域的性别研究并未影响实践。

（二）动机

排在第二位的聚类是#1，其聚类大小为24，轮廓值0.541，标识词为动机。工程教育是国家科技文化影响力的重要支撑点之一，工程教育是培养高端工程技术人才的主要渠道。研究工程专业学生的内部求知兴趣与外部升学驱动并重的学习动机，对培养方案设置、专业选择机会、学习科研资源的自主支持力度，更有效地进行“工程教育”具有较大的参考意义。Yi， Soohyun; Duval-Couetil， Nathalie运用创业动机量表，研究工科学生成为企业家的动机。Matusovich， Holly M.; Paretti， Marie C.; McNair， Lisa D研究教师激励这一转变工程教育的途径。Jones， Brett D.; Paretti， Marie C.; Hein， Serge F.等对一年级工科学生的动机结构进行分析，探讨其期望、价值观、成就和职业规划之间的关系。 Koh， Caroline; Tan， Hock Soon; Tan， Kim Cheng等研究三维仿真学习对工科学生学习动机和成绩的影响。

（三）概念学习

排在第三位的聚类是#2，其聚类大小为20，轮廓值0.755，标识词为概念学习。背景概念理解是工程能力的先决条件，国外一直是教育学与心理学相结合进行对教育问题的研究。因而，大批认知心理学的理论应用于工程教育领域，对工程能力结构模型进行完善。Bornasal， Floraliza; Brown， Shane; Perova-Mello， Natasha等对工程实践中的概念成长问题进行研究。Brown， Shane; Montfort， Devlin; Perova-Mello， Natasha等运用概念转换框架理论解读本科工程专业学生对材料概念力学的解释。Van Meter， Peggy N.; Firetto， Carla M.; Turns， Stephen R.等探讨通过激发有意义学习的认知操作的任务，改善学生的概念推理。Watson， Mary Katherine; Pelkey， Joshua; Noyes， Caroline R.等用三种概念图评分方法评估概念知识。Jamison， Andrew; Kolmos， Anette; Holgaard， Jette Egelund通过回顾工程教育的制度化历史，将历史回顾与大学的教育概念化以及课程模型联系起来，提出了三种工程教育模式的分析区别。Kolloffel， Bas; de Jong， Ton发现虚拟实验室条件下的学生，比传统条件下的学生获得了更好的概念理解，并且还培养了更好的程序技能，因此概念理解和程序技能似乎以迭代的方式发展。Moore， Tamara J.; Miller， Ronald L.; Lesh， Richard A.等研究工程建模：表征流畅性在学生概念理解中的作用。

（四）跨学科

排在第四位的聚类是#3，其聚类大小为17，轮廓值0.595，标识词为跨学科。工程教育本身就是发展中的跨学科领域，且培养跨学科新型工程人才是当前工程教育发展的新趋势，如美国斯坦福大学工程学院通过依托科研平台实施跨学科研究性教学、不断优化课程资源、丰富教学途径、为学生提供多样化的工程实践项目等方式，实现其新型工程人才的培养目标。因而很多研究聚焦跨学科的工程人才培养。Lattuca， Lisa R.; Knight， David B.; Ro， Hyun Kyoung等支持工程师跨学科能力的培养。Borrego， Maura; Foster， Margaret J.; Froyd， Jeffrey E.介绍系统评价在工程教育领域的方法，并使系统评价的现有资源适应工程教育和其他发展中的跨学科领域。McNair， Lisa D.; Newswander， Chad; Boden， Daniel等研究自我管理团队中的学生和教师跨学科身份问题。Borrego， Maura; Cutler， Stephanie通过一个成功案例研究工程与科学跨学科研究生课程的建构性对齐问题。

四、前沿演进

突发专业术语往往用作某领域研究前沿的分析，是研究前沿的突出代表。因此领域未发现共被引突变频次的文献，即工程教育研究关注度高的代表性文献，故仅仅只从时空图，梳理得出国际工程教育领域的未来研究趋势。本文利用Citespace中的TimeZone View（时空图）对研究热点分布做时空趋势分析，具体见图4，从图中我们可以清楚地观察到国外就业质量研究领域的一些突发关键词。可以看出，研究工程教育的模型与架构，工程教育的质量、工程教育领域的实践设计、实施策略、真实情景与问题解决、工程教育的前景、工程教育改革与成就等是研究的热点。

五、结论与启示

关于工程教育研究的热点，国内的作者没有做过相关的研究。国外学者仅仅从性别差异这一维度对工程教育类期刊载文进行可视化分析，如Beddoes， Kacey; Borrego， Maura分析了工程教育期刊（JEE）、欧洲工程学报（EJEE）和国际工程教育期刊（IJEE）的文章，分析了直接针对性别或工程中的女性的88篇文章，以确定她们与女权主义理论的接触程度。本研究采用CiteSpace软件对《JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION》近十年以来发表的论文进行分析，并绘制出了相应的知识图谱，更加直观地反映了国外工程教育研究的研究阵地、研究热点、研究前沿以及知识基础，为国内学者更好地开展比较教育的相关研究提供参考。今后国内工程教育领域在研究视阈上要着重进行跨学科研究，研究方法上要多进行实验对比等实证研究，研究內容上要多关注认知心理在工程教育领域的应用。

参考文献：

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[4] 张敏，沈雪乐. 国际知识发现研究领域核心作者群成熟度分析[J]. 情报杂志，2014（3308）：111-116，122.

Abstract： Based on the visual analysis of the articles published in Journals of Engineering Education since 2009， selecting several key variables such as author， institute， keywords and cited references， the author draws a engineering education studies knowledge map rencent ten years. The study found that researchers in the field of comparative education are mainly distributed in universities in the United States， which form Purdue Univ， Virginia Tech， Arizona State Univ， and University of Michigan as the core cohesive subgroup， and the research focus is mainly on the four aspects of gender difference， motivation， concept learning and interdisciplinary in engineering education;Research Fronts of engineering education contain several aspects， including  the model and structure of engineering education， the quality of engineering education， the practical design， implementation strategies， real scenarios and problem solving in the field of engineering education， the prospects of engineering education， the reform and achievements of engineering education and so on.

Keywords： JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION; visual analysis; Engineering Education

（责任编辑：程勇）