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将教育引入教育软件中：
“学习科学”中的经验
凯西·希尔什·帕塞克1,詹妮弗·M·佐什2,罗伯塔·米奇尼克·戈林科夫3,詹姆斯·H·格雷4,迈克尔·B·鲍勃5,乔迪·考夫曼6
- 心理学系，天普大学；2．人类发展和家庭研究系，宾夕法尼亚州立大学，布兰迪维因；3．教育学院，特拉华大学；4．芝麻街工作室，纽约；5．弗雷德·罗杰斯早期学习和儿童媒体中心，圣文森特学院；6．脑与心理科学研究中心，斯温伯恩理工大学）
摘要：孩子们被置身于一项宏大却无组织的实验中，各种信息技术充斥着他们的生活，而这种现象只在近五年才崭露头角。信息技术繁荣发展最突出的表现便是平板电脑、智能手机中应用软件普及。然而，时间、金钱以及资源的不足让我们无法单独测评每款应用软件。因此，“教育'软件行业严重缺乏管理（2015年苹果公司数据显示，截至2015年1月这类软件的数量已经达到8万）。本文提供一项解决方案，来确定目前以及将来应用软件对教育潜在的影响。数十年来，我们致力于研究'学习科学”，期望找到儿童学习的最快方法。本文以此为基础，从中提取一些工作原理，以达到两个最终目标。一、在应用软件发展领域指导研究者、教育工作者和应用软件设计师。二、通过提供这种有据可循的指导工作，建立一个新的标准，用来评选出最有效果的儿童应用软件。总言之，我们将展示教育app的设计和使用如何联系儿童学习过程和发展，并提供给家长、设计师等新的框架，旨在将促进学生进行积极、投入、有意义、社会交际（学习的四大'支柱'）学习活动并提供给孩子明确学习目标的软件都归类于教育应用软件。
关键词：媒体；应用程序；学习科学；教育；数字；幼儿教育
0引言
超过56%的美国人拥有智能手机。其中三分之一以上还拥有平板电脑。这些便携设备让我们可以在私人地点办公，帮助我们安排假期、更新日程、快速上网。仅在十来年前，app还没能在在电子世界中出现。iPad于2010年7月26日问世（后短短三年，莘果公司便宣布itunes的下载量达到了500亿。仅在2013年12月这短短一个月时间内，苹果用户就下载了近3百万款app。
这些数字足以说明一个道理。无处不在的app已经衍生岀一块巨大的市场，2013年，苹果软件市场收入超过100亿美元。据估计，到2015年前，这个数额会翻三倍以上，达到380亿美元。科技正在以惊人的速度改变着成年人每天甚至是每时每刻的生活体验，而我们却还没能完全意识到飞速发展的app对我们经济和社会的影响。
科技已然彻底改变了成年人的日常生活方式，其对儿童甚至婴儿的影响可能更为深远。很多app设计的初衷以及市场定位便是针对这样一个群体。超过8万app被归到教育或学习一类。2013年，美国58%的家长表示，他们有过给孩子下载app的经历。事实上，在苹果的应用商店中，学前/3-5岁专栏是最受欢迎的，占苹果应用商店中热门付费软件的72%。新的app层出不穷，发展速度令人咋舌，科学家因此无法在它们进入市场前做具体的测评。
本文的研究重点是触屏平板电脑和手机中的教育类app,其市场定位是0-8岁的婴儿或儿童。我们着重研究这个年龄段app的原因有4点：一、触屏设备提供的直觉交互使得学前年龄段的儿童甚至婴儿更能看懂app中的信息。事实上。应用市场上针对婴幼儿的应用软件数不胜数，只是很多家长和教育者不懂的怎么去寻找。二、美国很多学校已经把平板电脑的使用纳入他们的课程计划中，尽管目前还没有足够的研究支撑这种做法。三、孩子们每天在校园内的时间仅占睡眠时间以外的五分之一。孩子们花在数字媒体上的时间以及教育类app的流行表明，一些app已经被用作学校教育的补充。经过合理设计的教育类app呈现的是一个绝佳的机会，可以用作校外、非正式学习的一种途径。四、学习的意愿预示的是将来的成就。如
通讯作者：
凯西·希尔什·帕塞克，心理学系，天普大学，
费城，PA19122，E-mail:khirshpa@temple.edu
果app可以提升儿童的技能、学习的意愿和执行能力，那么app的早期教育功能可能产生有深远的影响。
本文使用的数据来源于我们在“学习科学”数十年的研究，旨在证明app发展和测评的科学性。值得一提的是，在儿童的学生方式问题上，不同学者有着不同的理论观点，其中包括直接指导和自由发挥。我们这篇文章的目的不是要在诸多学习理论中做出选择，更不是要想出自己的理论，而是要在我们称之为“学习科学”这一新型综合研究领域的框架下，突出这些理论的相似之处。我们不会对某些具体的app开展测评工作，而是选择一些app作为来源于科学文献的四大心理学准则(支柱)呈现的载体。在我们看来，若想将“教育”归原于教育类app中，我们就应该将设计和测评方式的标准放在提高学习效率上。研究表明，在以下三种情况下，儿童的学习效率最高：一，当他们思维活跃且精力集中时；二，当学习进程有社交意义和内涵时；三，当有具体的目标作指导时。这并不是说缺少了这些条件，学习就成了无本之木。只是研究文献表明，这些条件可以为有效的学习奠定基础。所以，在特定环境下，如果某些app能满足其中一些甚至全部的条件，相比之下这些app就更有可能提高孩子学习的效率。这个结论目前已有理论支撑，值得进行进一步的实证考察。
我们有必要阐明“积极性”、“投入性”、“意义性”、“社交性”以及“为具体的学习目标”等几个要素的具体含义。它们所代表的是“学习科学”最新研究中研究成果的聚合点。“积极”的学习意味着学习过程中的动脑行为，包括可能发生的一些动作，如滑动和点击。孩子的精力投入值得是他们专注于学习任务且不受干扰的能力，这对学习过程也起到帮助作用。学习的意义性指的不仅仅是单纯的记忆。只有当孩子们在学习过程中找到学习的意义，能将新的学习资料与现有的知识联系起来并扩展自己当前的知识面时，才能被称为有意义的学习。学习的社交性以高质量的交流为中心（比如学习伙伴或合作学习）。这种交流应该是持续的而且是孩子们能适应的。最后一点也很重要，我们认为教育类app可以提供一个学习目标，例如学习新的形状或掌握新的词汇。很多app非常有趣，但是没能提供一个学习的目标。这一类app或许很能抓住孩子们的注意，但也不满足我们定义教育类app的条件。
我们查阅了许多支撑这四大元素和以下教育重心基本原理的文献。
1考虑app使用原则发展的重要性
设计者们设计儿童类app并不是毫无根据的，他们受到很多因素的影响，其中包括技术和设计的发展潮流、本身与科技的接触、经历以及自己对于学习产生的过程和孩子们喜欢的学习方式的直觉性理解。尽管不难理解，但这种设计方法往往受到一些对于教育和学习的错误观念的误导，2000年左右“小天才”系列视频取得成功并被列为教育视频就是一个很好的反面例子。虽然很多营销人员宣称这类视频非常有效，科学研究显示婴幼儿很难从这些电视节目和DVD获得有效率的学习。
只有少数app在设计过程中会考虑孩子的学习方式。新兴企业或大型玩具、媒体公司中在能够使用到一些研究数据的更是屈指可数。例如，最近的一项研究发现低收入家庭中的孩子在使用词汇相关app时可以在两个礼拜之内扩大自己的词汇量百分之三十。这个结果对app开发和使用者来说看似很鼓舞人心，实则未必。因为这次研究的细节公布的很少，很难让人相信其评估的科学性。鉴于行之有效的app很少，给那些有可能能促进教学的app提出一些原则就成为了必然。
2赶上第一次少儿app发展热潮并推动第二次热潮
如今市场上大多的app都可以被认作是第一次数据革命浪潮的产物。在本次革命中，app只不过是一些数据工作表、游戏以及拼图。这些数据经过了重组，在这个过程中，孩子学习的方式已经影响学习效率的因素没能被考虑进来。我们必须帮助家长获得这些数据革命的产物。给市场上所有的app作一个科学的研究无异于天方夜谭，但我们可以以科学为基础，找到并提出一些可以应用于app测评工作中的基本性原则。“儿童科技回顾”、“常识媒体”以及其他一些以家长为中心的app服务部门引进了一些分级系统，随之而来的是另外一些早期的测评工作。例如，“常识媒体”使用五分评价体系来给每个单独的媒体信息打分，把它们分为：“休闲娱乐”、“暴力或恐怖”、“色情”、“言语不当”、“用户至上主义”、“烟酒毒”以及“隐私安全”等。评价者还会根据该信息整体的“质量”和“学习价值”给一个整体的评分并选择孩子试用的年龄段。尽管这种评价体系话没能经过科学的测评，其在市场上的应用已经得到了普及。
在本篇文章中，我们希望能加入第一次app技术革命中，并催生第二次技术革命。这次的发展热潮才刚刚成型。如果研究者能与app开发者合作，他们有可能就能设计出优良的app软件。这些软件带有很强的趣味性，并且能给处于低社会经济层面的儿童提供更好的学习经历，帮助缩小这其中长久的成就差距。这种合作在纽约已经开始进行，在当地，政府正计划投资巨额资金促进科技的发展以期缩小这种差距。这种观念已经得到了流通。“每个孩子一台平板电脑”工程在加拿大农村地图的启动表明，平板电脑中精心设计过的教学游戏可以提高学生学习的效率，这一点在学习过程、解决问题的能力以及学习成果中都得以体现。它可以提高学生的专注度和阅读能力。事实上，阿根廷这个项目的科学家们正与美国顶尖研究者合作一起设计电脑游戏来促进学生的学习。鸟拉圭的“塞巴尔”计划所代表的是政府给予所有孩童数据课程的期望。这个项目的分析工作也正如火如荼地开展开来。
我们所处的是一个特殊的阶段，它对app的发展至关重要。现在的app可以说无处不在——学校、家、甚至摇篮里都是如此。与此同时，我们过去几十年来在“学习科学”的研究成果改变了我们对于学习和教学的观念。通过会集这两条平行线，媒体研发者可以获得一些宝贵的知识，用以帮助他们创造出更为优秀的教育类app，家长也可以由此来看出某些app对他们的孩子的教育价值。
3将“学习科学”作为一种教育原则的导向
我们要怎样确定某些教育类app的教育价值呢？在过去的二十年里，被称为“学习科学”的新兴领域可能已经给出了答案。“学习科学”这个名称最早出现于20世纪90年代初，它由《学习科学刊》提出。1999年美国国家研究委员会《人们怎样学习？》一文的出版确定了它在心理学和教育学的关键位置。
新的“学习科学”正在开始为大幅度提高人的学习能力提供知识和方法，帮助人们理解复杂的问题，并将自己所学应用到处理问题上。
为了向正式的学校教育、大学教育以及其它领域普及这种理念人们已经做出来一些其它的努力。值得一提的是，这种方法已经在电脑游戏中得到了应用，但是“学习科学”理念却很少应用到少儿app的设计工作中。然而，据我们所知，这还是人们第一次将一些相对简单的“学习科学”原则性理论应用到较小年龄段孩子的app设计中。
这一新的领域综合了心理学、语言学、电脑科学、动物行为学、机器学习、人脑成像学、精神学以及其他领域，它提出的问题的不仅仅是我们该教给孩子什么内容，更是孩子们在21世纪该怎样灵活地、富有创意地掌握和应用什么样的学习方法。研究者们的工作涵盖很多领域，这种工作方法覆盖了很多议题，包括航海、机器人、人、机器以及动物的语言学习、数学以及文学的早期学习及其它。美国国家科学基金会综合考虑了多个跨学科领域以形成一个完整的对人学习方式的理解。事实上类似的工作也开展了很多，企图将正式学校学习背景下的学生和“学习科学”结合起来。
这个新领域的研究动力不仅源自基本的人脑科学和电脑科学，更来源于我们现今教育系统的弊端，这些弊端被帕波特称为指导主义。在《剑桥学习科学手册》的引言部分索耶表示，“指导主义是一种时代错误hellip;hellip;单纯地依赖老师的指导，无法使学生掌握更深层次的概念hellip;hellip;学生不是等待着装载的货船”。事实上，迈尔已经将我们在过去的一百年间如何从指导主义（他本人称之为“回复获得”）发展到一种更为深层次、积极的学习方式概念化了。
对于学习的研究以及心理学和教育行为的综合并非我们首创。几百年来，学习与条件作用同时进行的观点一致都是主流。这种理论院子柏拉图和亚里士多德，得到了约翰洛克和大卫休姆的支持。在此观点下，环境在建立联系中起最关键的作用，并且是学习的唯一原因。行为主义者给这些观点做出了总结并强调孩子如何通过条件作用进行学习。但是到20世纪中期，一场认知革命成了主导。人们不再强调人的行为由条件作用产生，人脑中的“黑盒子”成了我们对于学习的理解的主导。从米勒对记忆的研究到乔姆斯基人脑语言习得装置产生语言学习的观点，上世纪中期成为了一个转折点：内隐学习占据主导，而将学习行为等化心理学的观点失去了市场。
这一变化同样存在于孩子学习的研究领域，并赋予了早年经验研究和让bull;皮亚杰的研究作品以新生。皮亚杰早在二十世纪二十年代就开始创作。作为建构主义之父，皮亚杰是孩子是“小科学家”观念的先驱者，他认为孩子们积极地丰富他们对于这个世界的了解——在婴儿阶段通过依赖感觉运动架构来记住或找到藏着的物体（也就是物体恒存性）来在整个孩提阶段更深层次的理解或思维方式。尤里bull;布朗芬布伦纳对这些理论作了补充，他将这个领域的重心放在文本、文化和环境的重要性上。他还鼓励成立研讨会，将教育和公共政策纳入其中。这种重新唤起的儿童发展问题以及将教育与公共政策联系到一起的做法为“学习科学”所支持的跨学科研究方法奠定了基础。
这种方法的功效非常明显。对于蚂蚁和其他物种的航位推测法研究教会了我们人类航海和空间学习的基本知识。机器学习的巨大进步和其剩余的挑战也教会了我们人类思维的错综复杂。数据模型完全颠覆了我们看待儿童和成年人理解诸多数据的方式。在本篇文章中，我们的问题是，在人类（尤指儿童）而非机器、精神网络或动物的学习过程中，“学习科学”教会了我们什么。
4四大支柱：“学习科学”与app发展和设计的交汇点
几十年来，学习科学的核心中，一些一致认可的
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