基于知识图谱的国际高等工程教育学科前沿的研究
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[摘要]运用科学计量学中的期刊共被引方法及可视化技术，对国际高等工程教育研究的17种期刊进行科学计量分析。研究得出，当前国际高等工程教育学科前沿研究存在3个主流期刊知识群，其研究主题主要分别围绕“化学科学与工程、计算机科学与工程、机械科学与工程”、“环境科学与工程、生物科学与工程、心理学与工程学的结合”、“生物科学与技术、环境科学与技术”等方面。最后，对研究结果进行一定的讨论与展望。
[关键词]高等工程教育 期刊知识群 科学计量学 期刊共被引分析 可视化 科学知识图谱
[分类号]G350
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
第一，美国工程教育协会(The American Society for Engi-neering Education)主办的Journal of Engineering Education(《工程教育杂志》)，其被SCI、SSCI、EI均收录，且2006年SSCI的JCR表明，在Education＆Educational Research领域中的影响因子为1.515，为国际工程教育类期刊中影响因子最高的期刊，故其可作为代表承载国际高等工程教育新理念的代表性权威期刊。
第二，通过SSCI中2006年的JCR得到引用Jurnal ofEngineering Education的频次在2次以上的16种期刊(见表1)，且这些期刊均被SCI或SSCI收录；
第三，由SCI或SSCI下载表1所示16种期刊登载的文章9690篇(1997-2006年)，引文数为222526次，提取期刊13258种，被引总频次为152000次，平均被引频次11.46次，同时，提取被引频次在523次以上的前40种期刊，其被引总频次为26694次，占总被引频次的17.56％，平均被引频次为667.35次。由平均被引频次可知40种高被引期刊基本上代表了当今国际高等工程教育研究的主流及其代表性学术期刊。
1.2 研究方法
运用科学计量学方法，通过Bibexcel软件，对被引频次居前40位的高影响力期刊进行共被引分析，生成共被引矩阵，然后利用SPSS软件，进行多维尺度分析、聚类分析和因子分析，绘制以高影响力期刊为内容的国际高等工程教育研究前沿主流期刊群的知识图谱，从而客观而形象地显示出该学科前沿研究的主流学科领域的知识结构和高影力期刊及其所关注的热点问题。
2 高等工程教育学科结构：期刊共被引分析
2.1 多维尺度分析与聚类分析
由图1所示期刊共被引知识图谱的分布态势可知，国际高等工程教育领域权威期刊Journal of Engineering Eduction所处位置距离坐标原点最近，这表明其占据整个期刊图谱分布中核心位置，是国际高等工程教育最为核心的期刊，其与图谱中其它期刊的联系最为紧密。因此可以认为，当前国际高等工程教育学科结构的分布是围绕Journal of EngineeringEducation的教育理念而展开、衍生、相互渗透；另外，由知识图谱的期刊知识群的内在分布情形可以判断，现代工程教育是一个跨学科的交叉学科研究领域。
聚类分析表明，该研究形成三大期刊知识群群(见图2)。利用Wordsmith4.0进行期刊名称的词频分析，出现的高频词列于表2中。根据各期刊群出现的高频词，可以界定其研究的主要领域。
在期刊知识群1中，主要包括AICHE Journal(美国化学工程师学会杂志)、ASME(美国机械工程师协会)、Automatica(自动机械)、Chemical Engineering Science(化学工程科学)、Com-puters＆Chemical Engineering(计算机与化学工程)、Computers＆Chemical Engineering science(计算机与化学工程科学)、IEEE Transactions on Education(IEEE教育学报)、Industrial&Engi-neefing Chemistry Research(工业与工程化学研究)、Journal ofEnginneering Eduction(工程教育杂志)、Journal of MechanicalDesign(机械设计杂志)、Mechanism and Machine Theory(机械装置与设计理论)等，故此期刊知识群主要集中在工程教育中化学科学与工程、计算机科学与工程、机械科学与工程等学科领域。
在期刊知识群2中，主要包括American Journal of Physi-ology(美国心理学杂志)、Annals of Biomedical Engineering(生物医学工程年鉴)、Biophysical Journal(生物物理期刊)、Circulation Research(循环研究)、Circulation(循环)、IEEE En-gineering in Medicine and Biology Magazine(IEEE医学与生物工程杂志)、Journal of Applied Physiology(应用心理学杂志)、Journal of Biomechanics(生物力学杂志)、Journal of Biome-chanical Engineering、Transactions of the ASME(美国工程师学会学报，生物力学工程杂志)等，故期刊知识群主妻汇聚在环境科学与工程、生物科学与工程等学科领域，同时，注重心理学在工程教育中的应用。
在期刊知识群3中，主要包括Analysical Biochemistry(分析生物化学)、Analysical Chemistry(分析化学)、Applied andEnvimmental Microbiology(应用环境微生物学)、Applied Mi-crobiology and Biotechnology(应用微生物学与生物技术)、Bio-chemistry(US)(生物化学)(美国)、Bioteehnology and Bioen-gineering(生物技术与生物工程)、Bioteehnology Letters(生物技术通讯)、Bioteehnology Progress(生物技术进展)、Environmen-tal Science&Technology(环境科学与技术)、Enzme and Micro-bial Technology(微生物技术)、Journal of the American ChemicalSociety(美国化学学会杂志)、Journal of Bacteriology(细菌学杂志)、Journal of Biological Chemistry(生物化学杂志)、Journal ofBiotechnology(生物技术杂志)、NATURE(自然)、Proceeding ofthe National Academy of Science of the United States of Amercia(美国国家科学院学报)、SCIENCE(科学)、Water Research(水研究)、Water Science＆Technology(水科学与技术)等，故期刊知识群主要聚焦在生物科学与技术、环境科学与技术等学科领域(见表3)。
2.2 因子分析(主成分分析)
根据期刊共被引因子分析(主成分分析)的结果，得到累计方差贡献率占86.756％的前3位主成分(代表3个期刊群)，如表4所示：
因子分析表明，在当代国际高等工程教育新理念的导引下，国际上最为活跃的工程学科领域是化学科学与工程、计算机科学与工程、机械科学与工程等领域，尤为注意的是Journal of Engineering Education位于该期刊知识群中，说明其所阐明的教育理念对该期刊知识群中的学科领域影响最大；其次是环境科学与工程、生物科学与工程、心理学与工程学的结合等学科领域；再次是生物科学与技术、环境科学与技术等学科领域。同时，可看到这三个工程科学的研究领域基本上归属于技术科学的范畴，因此，窥一斑而见全貌，技术科学教育在当代国际工程教育中占有非常重要的地位。
3 结论与展望
计量结果表明，在现代高等工程教育理念的引领下，国际工程教育的学科结构布局中，技术科学占有极为显著的位置，发挥着很大的作用。技术科学教育与工程教育的发展密切相关，对高素质工程技术人才的培养与发展起着不可忽视的奠基性作用，是高等工程教育中的一个关键环节。
本文只是对当代国际高等工程教育中若干相关学科领域进行了计量分析，初步考证了国际高等工程教育学科结构的前沿特征，得出技术科学在现代高等工程教育中发挥着显著作用之观点。在进一步的研究中，应扩充所选期刊的种类，加大数据的采集量，以期对当代国际高等工程教育学科结构作更为完善的研究、分析，从而得到更为充分的认识，更好的促进高等工程教育的发展。
责任编辑：王传清
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