互联网时代教育类APP开发

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Richard Culatta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（office of Educational Technology_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

自20世纪80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（National Education Technology Plan，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（Learning Analytics）和教育数据挖掘（Educational Data Mimng）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（Program for International Student Assessment，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”（Growth Mindset），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（Small Business Innovation Research，SBm）资助的一个项目，基于纽约市心态工作开发的SchoolKit，这是一个设计加强学术和社会情感的APP，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。

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