互联网时代教育类APP开发

龙源期刊网开发作者：胡月王以宁徐鹏张海来源：《中国电化教育》2015年第12期摘要：教育类APP的广泛应用对教育教学产生了深远影响。如何利用教育数据开发有效的教育类APP，使其能够解决教育中的实际问题是“数据驱动学校，分析变革教育”的时代下我们所面临的现实问题。该文通过对美国教育部发布的《教育技术开发人员指南》手册的解读，梳理了美国“技术赋能学习”愿景下教育类APP能够带来的教育教学变革，系统介绍了教育类APP开发流程和影响因素，以及教育类APP开发的挑战和建议。借鉴此手册，结合学习分析和教育数据挖掘技术的相关研究，笔者提出互联网时代教育类APP开发，应加强国家和地方对教育类APP开发的数据、资金和法律支撑，关注学生数据安全和隐私，增加家庭的参与和混合式学习方式的支持，嵌入有效的评估机制，实现教育类APP的应用可以有效辅助教师进行教学决策，为学习者创造无缝的学习环境。关键词：教育APP；数据挖掘；学习分析中图分类号：G434文献标识码：A一、引言随着科学技术的迅速发展，学习者的学习方式发生了巨大的变化，学习不再只是发生在传统课堂上的行为，以手机为代表的新媒体为学习者的泛在学习提供了设备支持，使学习行为无处不在。美国教育技术办公室的RichardCulatta指出由于移动设备的普及，使得学习者、教育者、家长以及其他利益相关者对于高质量教育APP的需求剧增，然而，许多现有的教育APP不能满足教育中最迫切的需求。恰逢其时，我们进入了一个数据驱动学校、分析变革教育的大数据时代，教育的任何环节都要注重相关数据的获取和分析。学习者在学习过程中所产生的大量教育数据被记录，这些数据为针对学习者需求进行分析提供了依据。通过对学习者学习数据的分析可以更精确地洞察学习者需求，发现教育中急需处理的问题。教育大数据的出现使得针对学习者学习行为的精细分析成为可能，也使得有针对性的教育APP的开发成为可能。面临现有教育APP存在的难以解决教育中实际问题的现状，我们迫切需要系统的开发流程，使教育APP的开发具有针对性。而教育APP的开发不同于其他领域，其具有特定的意向使用者，如何能够使产品解决意向使用者的实际问题至关重要。同时，教育APP的开发又受多方面因素的影响，包括国家和地区的政策都对其功能的塑造产生影响。为了开发有效的教育APP，应用技术去解决教育中现存的实际问题，2015年4月，美国教育部教育技术办公室（officeofEducationalTechnology_发布了《教育技术开发人员指南》，这是美国教育部第一份为软件开发者、创业公司和企业家提供的指南。二、发布背景龙源期刊网年代左右，以多媒体计算机和网络为核心的现代信息技术在教学与学习中突显优势以来，技术一直在美国的教育领域起着不可替代的作用，美国教育部从1996年到2010年先后制定了四个国家教育技术规划（NationalEducationTechnologyPlan，以下简称NETP），都是从国家战略出发，根据当时教育发展中存在的问题以及迫切的需求为背景，结合技术的变化发展提出目标，从最初的重视信息化基础设施建设和技术素养的培养到变革美国教育系统使技术成为教育领域的重要组成部分。《NETP2010》提出“技术赋能学习”的愿景：即以学习者为中心，技术为学习者的学习提供支持。规划针对学习、评价、教学、基础设施和教育生产力五个领域提出了目标，并提出要利用先进的理论和技术去支持这五个领域的改革。学习方面要利用技术去支持个性化学习以满足学习者的个人需求和兴趣爱好，并使得泛在学习和终身学习成为可能；评价方面要将基于技术的评估嵌入到学习活动中，为能够以更好的方式测量学习者本身及其学习过程，为学习者学习活动提供及时的反馈信息并持续改进整个教育系统；在教学方面，技术支持教育者自身的能力建设，并通过对数据的洞察采取相应的措施和行动；基础设施和教育生产力方面，其设想一个在各级教育系统中能够为学习者、教育者提供可访问资源的学习型基础设施，通过有效运用技术提高学校教学方式重新设计和改造的效率，减少教师花费在管理活动上的时间。NETP2010目标的提出，为技术在教育领域的应用指明了新的方向，同时随着技术的更新，学习者、教育者和家长也在寻找使用技术促进学习、参与学习的更好方式，针对NETP2010的五个目标，学习者及其利益相关者存在具体的实际问题亟待解决。在技术带来移动学习和泛在学习、APP被广泛应用于教育领域的时代，相比仅仅将传统实践数字化的教育APP而言，基于测量研究可以有效处理教学与学习的APP更具有实际意义。学习分析（LearningAnalytics）和教育数据挖掘（EducationalDataMimng）在教育领域的应用，为这一具体问题的解决提供了支持。教育数据挖掘是综合运用数学统计、机器学习和数据挖掘的技术和方法，对教育大数据进行处理和分析，通过数据建模发现学习者学习结果与学习内容、学习资源和教学行为等变量的相关关系，来预测学习者未来的学习趋势。学习分析技术是利用数据和模型预测学习者在学习中的进步和表现，预测未来表现和发现潜在问题。教育大数据的出现，使得教育APP有效处理教学与学习问题成为可能，优秀教育类APP一大量学习者一海量教育大数据，将形成一个良性的循环，带来教育教学的变革。首先，其能够提高学习者对于学术技能的掌握。使学生能够更自由地去探索、创造和协作。国际学生评估项目（ProgramforInternationalStudentAssessment，PISA）的国际测试表明，美国学生在数学、阅读和科学方面正在下降，明显落后于其他国家，开发有效的教育APP可以通过技术为数学、科学等学术概念的学习提供支持，提高学习者对其的掌握。同时研究者和教育者还意识到学生需要发展的不仅仅是学术技能，非认知技能例如毅力、自律可以增强学生的学习动机和参与，也是引导其长期成功的重要因素。在教育APP中通过对学习环境的设计、开发和建构非认知技能和行为，能够带来“成长的心态”（GrowthMindset），例如当学生相信自己能够完成目标时，他们的智力并非固定不变的而是可塑的。培养学生的这些技能，对其终身学习具有促进作用。由美国教育部小企业创新研究（SmallBusinessInnovationResearch，SBm）资助的一个项目，基于纽约市心态工作开发的SchoolKit，这是一个设计加强龙源期刊网，通过动画、评估和课堂活动，影响学生学习成长的心态。在九个中学的试点研究发现学生成长的心态明显提高，学习目标、对于努力的积极信念以及积极的学术习惯和行为也在提高，同时这些改变还提高了学生的GPAf平均成绩绩点）。自2012年发起以来，SchoolKit已经被美国包括华盛顿所有中学在内的上万学生使用。其次，教育APP能够支持家长参与教育过程，促进教育者专业发展，提高教育生产力。家庭和教育者是引导学习者取得成功的关键因素。然而家长需要平衡工作、学校和家庭的责任，很难随时与教师或学校领导联系，常常感觉自己被置于教育过程之外。哈佛教育研究院曾发表过“家庭参与的益处”的文章，研究总结家庭怎样能够最有效地参与教育过程，美国教育部也一直关注家庭和社区的参与。教育APP的应用，能够为家长在平衡工作、家庭责任的同时参与孩子的学校活动提供技术支持，对于第一语言不是英语或来自美国以外文化的家庭，可以通过开发教育APP帮助其理解和操作K-12学校系统。教育者作为学习者学习的支持，需要不断提高教学技能，与同行进行专业支持和资源共享，不断促进自身专业发展及教育生产力。教育APP能够联系教育者与其他教育人员和专家教育研究者在数字世界进行有效的专业学习，并且可以帮助教师简化工作流程、进行个性化教学、共享经验教训、与家长和其他利益相关者进行有效沟通，同时可以快速识别有意义数据的APP，节省了教师在学习者海量行为数据中寻找价值的时间，这些都有助于提高教育生产力。再者，教育类APP能够为学习者提供无障碍学习，缩小机会和成绩差距。许多学习者都有不同的教育需求需要解决，例如身体有缺陷的学生，他们可能需要特殊的学习工具来解释学习内容、记笔记、组织信息等，教育APP能够支持不同需求的学习者参与和其他学习者一样的学习活动，开发人员可以通过在APP中增加针对学习者不同需求的选择功能，例如字号、音量；创建解决具体学习需求的APP；APP能够提供适应不同需求学习者的个性化学习三种方式解决此问题，使所有学习者无障碍学习。同时，教育APP能够使学习者访问非物质学校环境下的资源，自由选择大学和感兴趣的知识领域，不受性别、种族、经济地位和地理环境等因素的影响，促进其平等受教育的机会，进而缩小机会差距和成绩差距。最后，教育APP能够提供有效的评估。了解学习者的掌握程度是教育的重要部分。传统的教师只能基于课堂观察和检阅家庭作业来猜测，并且在创建评估上花费大量的时间。此外，正式评估的信息不能快速得到，难以达到改进教学的效果。根据当前的评估情况，正确的数据分析既耗时又很难。教育APP能够帮助教师创建和共享形成性评价，自动评分，流线型的给学生提供反馈，使教师可以在教学上集中更多的时间。扩大评估项目类型能够给教育者提供关于学习者认知和能力方面更详细和深刻的理解，使评估更有效。仿真、热图和归类作为扩大技术评估项目类型被合并到数字评估中。在技术变革教育的环境下，针对学习者及其利益相关者迫切的需求，开发有效的教育APP去解决这些问题迫在眉睫，这既是机遇也是挑战，注重教育数据的获取和学习行为的分析使得开发有效的教育APP成为可能。三、核心内容解读龙源期刊网（一）教育APP设计流程1.初期调研在设计教育APP的初期阶段，首先要与教师、父母、学生以及教育研究者等利益相关者进行交流，了解他们的需求以确定准备开发的教育APP要解决的问题的实际性与意义，使教育APP的应用可以解决其迫切的需求和实际问题，同时调查此领域现已存在的教育APP（无论成功或失败）。在开始为所要解决的问题制定解决方案时，要了解现存APP在解决相同问题上所做的尝试，在学习者及其利益相关者使用现存教育APP时会产生大量的教育数据，通过对这些教育数据的分析可以了解到现存教育APP已经做了哪些尝试，取得了什么效果以及遇到的问题，这些数据能够使我们对比现状，为寻求更好的解决方法创造条件。在开发教育APP时，还要基于先进的学习理论和教育理论，基于早期学习理论和相关研究开发的APP，由于开发的无序性，导致不能很好地解决实际问题。通过前期调研阶段对教育大数据的分析可以精细了解学习者学习行为，发现学习者的迫切需求以及教育中急需解决的实际问题，使教育APP有一个明确且具有实际性意义的编码目的，即找到一个正确的亟待解决的问题。2.创建模型通过对相关领域的调查以及与利益相关者的交流所收集的教育数据，可以创建一个早期的模型，通过对早期模型系统搜集的用户反馈数据进行迭代不断改进教育APP的设计，客观调查的教育数据对产品的改进有着积极的影响。迭代设计是一个使用短的反馈循环定义假设、创建模型、获取早期使用者的反馈、确认准备开发的教育APP的需求然后改进产品可用性和影响的过程。教育APP的意向使用者与消费市场的其他使用者不同。无论教育APP是针对学生、教师、地区、州或国家的利益相关者，都要注意每个人有不同的需求，他们的工作受到不同规则和过程的约束。所以早期的产品开发和获取反馈可以采用精益启动方法，这样可以减少在不必要的工作上所投入的时间、金钱、才能和激情。精益启动方法遵循敏捷软件开发的原则，它由一个用户开发过程驱动的短周期有效的试验组成，确认产品的需求，不断推进产品的起点。短迭代和对假设的快速测试驱动产品开发比长期开发更有效，短周期开发可以引导创建一个最小可行产品（MVP），一个具有一定重要功能的准系统版本去获取客户反馈，在