脑电图技术的教育研究图景与趋势-《现代远程教育研究》(2020年4期).docx

龙源版权所有 脑电图技术的教育研究图景与趋势作者：郑旭东　马云飞来源：《现代远程教育研究》2020年第04期 摘要：脑电波能反映个体在知觉认知、情绪情感、行为技能上的变化，因而用于对其进行监测和记录的脑电图技术在教育研究中极具价值。分析1154篇国际研究文献的共被引聚类时间线图谱后发现，除用以实现脑机接口外，脑电图技术主要被用于识别学生在学习活动中的情感和情绪，辅助学生自主调节大脑活动，监测动作技能的习得过程及状态，预测和干预学生的学习状况，评估学习专注程度和学习深度，监控注意力以促进联想学习。国家（地区）分布图谱显示，美中两国对该研究领域的贡献相对较大，其余国家（地区）的文献分布较为分散。突现词分析结果表明，基于脑电图技术的教育研究呈现出三大趋势：一是运用该技术对学生的认知风格、学习投入和教师的教学质量等进行评估和预测，二是对教育实验中自发性脑电波和事件相关电位等脑电波信号的采集精度进行优化，三是将脑电图与人工智能、虚拟现实、眼动追踪等技术结合开展教育科学研究。面向未来，学界还需继续探究如何将相关研究发现转化为教学应用，消减伦理障碍对脑电图技术应用于教育领域的掣肘，进而完善教育神经科学研究体系。 关键词：脑电图技术;脑电波;脑机接口;教育研究;知识图谱;可视化分析 中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-5195（2020）04-0036-12 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2020.04.005 *基金项目：教育部人文社会科学研究青年基金项目“具身认知视角下的混合现实学习环境构建及应用研究”（20YJC880131）。 作者简介：郑旭东，博士，讲师，江苏师范大学智慧教育学院（江苏徐州 221116）;马云飞，硕士研究生，江苏师范大学智慧教育学院（江苏徐州 221116）。 自美国实施“脑的十年”（1990-2000年）全国性脑科学计划以来（Jones et al.，1999），一些国际性组织和国家纷纷响应并实施了一系列的脑科学计划，这使得关于脑神经及其认知功能的研究得到了巨大发展，也让许多与此相关的新兴研究方法和技术日益受到关注，能监测和记录大脑生物电波的脑电图（Electroencephalogram，EEG）技术便是其中的典型代表。研究发现，人类在思考过程中的不同脑部活动会引发不同的脑电波，根据其波长由大到小可分为δ波（Delta Waves）、θ波（Theta Waves）、α波（Alpha Waves）和β波（Beta Waves）（Spector et al.，2014）。值得关注的是，通过对不同脑电波的测量可以了解人在学习过程中的脑部活动，如θ波和α波振荡预示着有效的长期记忆编码（Khader et al.，2010）。因此，对脑电波的监测和分析能解释个体在知觉认知、情绪情感、行为技能上的变化，这使得EEG技术成为开展教育研究的重要手段。本研究基于近20年来Web of Science（WoS）和Scopus两大数据库中的相关文献，运用CiteSpace对EEG技术在教育研究中应用的现状与趋势进行可视化分析，以期为我国当前倡导的教育实证研究提供范式和方法层面上的借鉴与参考。 一、研究方法 1.研究工具 基于科学知识图谱的可视化分析能够呈现某研究领域的知识结构、發展动态、趋势规律和主题分布。CiteSpace是当前国际上认可度较高的科学知识图谱分析软件，其能够将某一知识领域的演进历程集中在引文网络图谱中展现，并把图谱中作为知识基础的引文节点文献和共引聚类所表征的研究前沿自动标识出来（陈悦等，2015），因而该软件常被用于分析和呈现特定研究领域发展的新趋势和新动态。本研究利用CiteSpace的文献共被引、突现词探测等功能，对应用EEG技术开展教育研究的文献进行可视化分析，以揭示该主题的国际研究现状与发展趋势。 2.数据采集 从文献的专业性来看，依据布拉德福定律（Bradford’s Law），核心区的文献更为权威，其参考价值更高。为此，本研究选择美国科学信息研究所（Institute for Scientific Information）的WoS核心数据库和荷兰爱思唯尔（Elsevier）公司的Scopus数据库作为文献来源：前者是国际上权威的科学技术文献索引工具，能够提供科技领域最重要的研究成果;后者是世界最大的摘要和引文数据库，涵盖了最广泛的科技和医学文献。需要特别指出的是，相较于其他数据库，WoS和Scopus的文献数据结构最为完整，能较好支持本研究的相关可视化分析。此外，由于CiteSpace是以WoS数据为基础，因而从Scopus收集到的文献数据需转换为WoS的数据格式。 本研究以“脑电图”（EEG或Electroencephalo