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【芥末翻】学习科学告诉你,设计儿童教育app的四个要素

作者:芥末翻 发布时间:

【芥末翻】学习科学告诉你,设计儿童教育app的四个要素

作者:芥末翻 发布时间:

摘要:第二波教育app开发的浪潮,必须由学习科学引领。

【芥末翻】是芥末堆全新推出的一档学术栏目,由芥末堆海外翻译社群的小伙伴们助力完成。我们致力于将全球经典或是前沿的教育理念、教育技术、学习理论、实践案例等文献翻译成中文,并希望能够通过引进这类优质教育研究成果,在全球教育科学的推动下,让更好的教育来得更快!

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(图片来源:maxpixel)
本文选自Psychological Science in the Public Interest,作者Kathy Hirsh-Pasek1, Jennifer M. Zosh2, Roberta Michnick Golinkoff3, James H. Gray4, Michael B. Robb5, and Jordy Kaufman6,译者:可欣多,周莉。

编辑推荐:截至 2015 年 1 月,苹果商店中的教育应用数量已经达到 80000,然而,如何设计和应用 app?应用效果如何?并没有统一的检验标准。本论文试图提供一种方式来评估教育 app,一方面,为从业者开发教育 app 提供支持,另一方面,帮助家长选择对孩子最有效的 app。

在美国超过56%的人拥有智能手机,其中有三成以上(34%)还有自己的平板电脑。这些手持设备好像我们便携的办公室,从中我们可以做许多隐私的事情。这些手持设备是我们的私人移动办公室,利用它们我们可以做任何事。比如帮助我们管理假期、更新日历、即使访问网络。所有这些功能都需要通过“app”(应用程序)或者计算机程序实现。值得注意的是,十年前,App还不是数字化蓝图的一部分。2010年7月26日,iPad才进入大众视野,推出仅3年后,苹果宣布iTunes已经实现了50亿下载量。单单2013年12月的一个月时间里,iPhone、iPad、iPod touch中上架了50多万款app,实现了将近30亿的下载量。

这些数字告诉我们,App不仅无处不在,而且是桩大生意:2013年苹果应用商店中营收超过100亿美元。到2015年,App的营收预计将增至三倍,即380亿美元。科技正在快速改变成年人每天甚至每分钟的生活体验。我们却还对app的爆炸发展对经济和社会的影响一无所知。

这种巨变已经开始影响成年人的日常生活,但App的设计和销售最终可能会对儿童、幼儿甚至婴儿产生重要影响。现在教育和学习类的App已经超过8万个。据报道,在2013年,美国58%的家长曾为自己的孩子下载App。确实如此,学前/幼儿类应用程序在苹果应用商城中最受欢迎,付费应用程序排行榜中72%都是此类程序。新的app异常快速地交付,科学家们无法在它们进入应用市场前进行评估。

本文关注针对0-8岁孩童,基于触摸屏平板电脑和手机终端开发的教育类应用程序。我们关注这个年龄阶段的孩子对app的使用情况有四点原因:

  • 第一,触摸屏提供直观的交互,使得年幼的提前阅读者甚至婴儿更容易接触到app中的内容。确实,市场上有太多面向少儿的app,家长和教育者身处其中却找不到方向,他们不知道如何选择。

  • 第二,全国有大批学校开始将平板引入课堂,尽管这种引入还没有相关的研究支持。

  • 第三,学生的清醒时间当中,在学校度过的时间少于20%。学生沉浸在数字媒体以及教育App中的时间激增,这表明至少一些应用程序可能补充校外学习。如果按教育规律对app进行开发设计,它将在校外学习、非正式学习中有很大的发展前景。

  • 第四,入学准备的表现预示着学生未来的学习成绩。如果App可以提升儿童的技能、入学准备或者执行能力,那么借助App进行早期学习会对他们产生长期影响。

在本文中,我们运用几十年来学习科学领域的研究数据来说明,在科学证据的基础上,如何开发和评估App。重要的是,这些理论无论是直接教学还是自由游戏中,都是从孩子学习的出发。本文的目的不是在众多学习理论中做选择,而是定制属于自己的学习理论。或者说,我们试图强调融合这个相对较新的研究领域,并把这个研究方向称为学习科学。我们也不对任何App背书或评估,而是有针对性地运用App来描述源于科学文献中的心理学上的四个原则(或核心)。我们认为,如果想让教育元素融入教育App,需要对app进行设计和评估,来促进学习。研究表明,当儿童积极活跃地参与认知活动中、他们的学习经验有意义且可以与周围互动并且有着明确的目标导向时,他们的学习状态最好。这不是说学习只能发生在这些条件下,而只是说这些条件为有效的学习奠定了基础。因此,在学习情境中融入了四大学习要素的app更能促进有效学习。这个结论已经在文献中证实并值得通过进一步实证研究加以完善。

重要的是明确界定以下概念: “主动”、“参与”、“有意义”、“社会互动”、“为学习目标服务”。这些核心概念代表着学习科学领域融合之所在。“主动”意味着在学习体验中,学生头脑参与其中,此外还会有身体活动参与,例如轻触和猛击。儿童保持专注任务并且注意力集中的状态也会支持学习。有意义的学习超越了简单记忆,它的发生有赖于儿童发现学习的意义以及不仅能够联通新知识与已有知识,而且能通过扩展现有的知识来创造对新概念的理解。社会互动以高质量的交互为中心(例如与博学的社会伙伴交流或者在合作学习的情境下),这种高质量的交互根据情境的不同而变化,以此来适应儿童。最后,重要的是,我们认为“教育”类app是支持特定学习目标的应用程序,例如可以学习图形或者掌握新词汇。然而,市面上现有的所有类别的app虽然玩起来很有趣,但是却没有真正的教育目标。这些app可能很有吸引力,但是离我们界定的“教育”相差甚远。

下面我们通过文献调研的方式来找寻支持每个核心要素及其教育原理的证据。

思考教育APP开发原则的重要性

专注于儿童app开发的设计者,他们的工作并不是从一张白纸开始。相反,他们受到方方面面的影响。例如,当前的技术和设计趋势、技术下的人机交互、学习如何发生以及儿童喜欢什么的直观感受。这点很容易理解,这种方法常常受到有关学习和教育的各种误解影响,例如在21世纪初,天才宝贝系列作品以及相关“教育”类电视。尽管营销人员一再强调这些产品对学习的显性隐性作用,但科学研究显示,儿童并不能从电视节目和DVD中开展有效的学习。

只有少数app的设计着眼于孩子如何学习。在小型初创企业和较大的玩具/媒体公司当中,一些开发商开始以初步研究结果为依据,运用基于研究的方法开发新应用。例如,最近一项研究发现,运用词汇类app学习,可以使低收入群体儿童在两周内提升词汇量高达31%。这对开发商和用户来说鼓舞人心,但因为这项研究几乎没有研究设计的具体细节,我们难以评估app的科学影响。鉴于有关app使用有效性的先例有限,我们有必要提出app设计的适当原则来为提升app在教育中的应用提供更多可能。

掀起并推动儿童使用app的浪潮

当今市场的大部分app可被定义为数字革命的第一次浪潮。在这次浪潮中,app仅仅是简单的数字工作表、游戏、智力测验。因为设计者只是将现有材料转化成数字化的呈现方式,而没有任何关于儿童应该如何学习以及如何利用数字媒体提供特殊的学习支持的思考。我们必须要在这次浪潮中为父母找到评估现存app的方法。也许我们不能科学地研究市场上的每一款app,但至少我们可以找到一套科学原则,在科学原则的指导下开发和评估市面上的部分app。儿童技术评论、常识媒体以及小部分面向家长的app服务评估系统中已经引入初步建立的方法。

例如Common Sense Media使用五点量表来评估媒体的各个部分,如易用度、暴力和恐怖度、色情程度、语言、用户主义、酗酒吸毒抽烟、隐私和安全性等。评论家也给出了关于质量和学习的综合评定,来为各个年龄段的儿童提供合适的选择。尽管这个评价系统没有经过科学评估,但是它们已经在这个领域广泛应用。

在这篇文章中,我们希望在app开发浪潮初期加入来自学习科学的指导方针来推动第二次浪潮。在研究人员和开发人员的共同努力下,我们一定能开发出精心设计的app。这些app可以为社会经济地位较低的儿童提供乐趣和经验,以此来降低长期存在的成绩差距。在纽约,人们已经开始为之努力,大量在技术上的投资就是为缩小差距所做的重要努力。这些想法正慢慢地传播着。在阿根廷贫困地区实施的“一人一台笔记本电脑”计划为我们展示了制作精良的教育电子游戏是如何在学习过程(例如注意力和问题解决)和学习成绩(例如阅读)两个方面促进入学准备的。事实上,在阿根廷计划中,科学家与美国最顶尖的研究者合作,一起努力设计和制作能有效刺激学生学习的电子游戏。乌拉圭的Ceibal计划是政府主动为儿童提供数字化学习材料和课程机会的典范。这个计划的分析正在进行之中。

我们处在一个特殊的关键时期。在这个时期,app迅速发展,无所不在,它们出现在学校、家庭、甚至是婴儿床上。与此同时,过去几十年学习科学领域的研究改变了我们对学习与教学的思考方式。通过融合多方面的研究,一方面可以让媒介开发人员有机会获取优化教育应用(app)开发的知识,另一方面可以帮助父母评估在app支持孩子学习方面的潜力。

学习科学作为教育原则的指南

我们应该如何评估“教育”类app,以确定它们的教育价值呢?在过去的20年中,被称为“学习科学”全新领域让答案浮出水面。“学习科学”一词最早出现在20世纪90年代《学习科学杂志》中。1999年,《人是如何学习的》一书出版,国家研究委员会将学习科学定义为教育学与心理学相结合的交叉学科。自1999年后,学习科学蓬勃发展。《人是如何学习的》一书主要作者写道:

一种全新的学习理论开始受到人们的关注,它所提供的课程设计方法、教学方法和评价方法与我们今天在学校里所见的相去甚远。同样重要的是,跨学科探索的发展和新的科研合作形式的出现,使人们更清楚地看到了将基础研究应用于教育实践的希望。

目前已经有一些推广学习科学理念的努力,例如在正规教育、大学教学以及其他领域的尝试。值得注意的是,这些方法已经用于计算机游戏之中,但除了DreamBox Learning(少儿数学学习)、Kidaptive(学龄儿童个性化教育)、Motion Math(数字游戏)、Next Generation Preschool Math(数学学习)这些app,其他为儿童设计的app中鲜有应用学习科学的方法。但据我们所知,这是第一次有人从学习科学的视角出发,提出了一些相对简单的原则,并使用这些原则来设计和评估专为儿童使用的app。

学习科学是基于心理学、语言学、计算机科学、动物行为学、机器学习、脑成像、神经生物学以及其他领域而崛起的全新领域。学习科学告诉我们在21世纪,应该不仅关注如何教,或者说教授什么内容,而且应该关注儿童如何才能更好地学习解决问题的方法,例如面对问题时儿童需要采取何种策略来灵活且富有创造性地解决问题。迄今为止,研究者已经在学习科学领域编织了一张巨网,这张巨网包括丰富的研究主题,从机器人和导航到人类、机器、动物的语言学习,再到早期数学理解以及文字掌握等等。为了让人们对于人是如何学习的这一问题有更清晰的认识,美国国家科学基金会开启了跨学科领域的对话(例如非正规学习与正规环境学习中心、创新学习技术中心)。事实上,针对年龄较大孩子的正规学校教育正在努力寻求学习科学与教育的结合。

这个新领域的动力不仅来自基础的脑科学和计算机科学的进步,也源于我们当下教育系统中的问题,也就是Papert定义的教学主义。在《剑桥学习科学手册》引言部分,Sawyer指出,教授主义是时代错误,仅从教师的简单指导中,学生不能更深层次的理解概念,也不能学得更好,毕竟学生不是等待装满货物的空船。事实上,Mayer为我们描绘出在过去的一个世纪中,我们是如何从教授主义(Mayer称之为“响应获得”)的观念转化到建构主义、主动学习的学习观念的。

在关于学习的研究中,将心理学与教育实践相结合并不新鲜。几个世纪以来,主流观点认为,学习是条件反射的同义词,这种理论源于柏拉图、亚里士多德,而且后来得到了约翰·洛克以及大卫·休谟的支持。这种观点认为,环境是建构联系的关键因素,而且是影响学习的唯一因素。行为主义则反映了这些观点中更细节的部分,它强调孩子如何通过调节自身来学习。但是到了20世纪中叶,认知主义革命开始扎根。在学习的理解上,认知主义不强调如何通过调节自身或者建构联系引起行为的变化,取而代之的是心灵“黑箱”的重要历史地位。通过大脑语言习得装置,Miller和Chomsky分别开展了关于记忆、语言学习的研究,他们发现了内隐学习过程这个上世纪中叶的重要转折点,因为内隐学习过程的发现使得心理学的地位开始与行为科学等同。

同样的事情还发生20世纪20年代,让·皮亚杰关于儿童早期经验和重拾兴趣的研究中。在建构主义开创者皮亚杰(1923-1965)眼中,孩子是“小科学家”,婴儿时期他们依靠感觉运动来记忆和发现隐藏的对象(也就是物体恒存性)。而这个过程贯穿整个童年期,他们依此过程来获得对事物象征性的理解和复杂思考的能力,从而积极构建自己对世界的认识。布朗芬布伦纳关注这个领域中情境、文化、环境的重要性,从而进一步扩充了上述理论。他还让人们重新认识到连接教育和公共政策的论坛的重要性。他的理论更新了人们对儿童兴趣发展和连接教育与公共政策之间联系的认识,帮助我们搭建起学习科学理论支持下的跨学科方法平台。

跨学科方法的效果让人印象深刻。关于蚂蚁和动物物种的定位方法的研究告诉我们基本的导航和空间学习方法。机器学习的巨大进步和现存挑战为我们揭示了我们人类思维的复杂性。统计模型彻底革新了我们思考的方式,关于孩子和成人是如何通过学习来建构对一个充满数据的世界的认知。我们要寻求学习科学如何指导人类(特别是孩子)的学习的答案,而非机器、神经网络、动物。

四个核心:学习科学与app的开发设计的结合点在哪里

几十年来,学习科学领域核心中关于学习的几个公认要素让学习科学一直保持稳定发展。人类学习时最好的状态是下面的表现:他们的头脑积极参与,认真学习相关材料,不被周边其他事物影响,他们把有意义的学习体验融入到自己的生活中,他们在提供了明确目标的学习情境下,与周围新的学习材料产生高质量地社会互动。环境的教学结构决定着学习会产生何种结果。例如,训练和实践可让学生机械学习,但不会促进学生对概念的深层理解。同样,没有任何指导或支架式的探索和发现也不能为学习提供足够的支持。有效的学习是促进学生搭建灵活多变的环境。当学生朝着明确学习目标迈进时,这个环境可以提供支持学生探索、质疑、发现的支架。

当我们在探索有指导的教学情境下,将学习的核心要素在app中实例化呈现的时候,我们意识到,这与许多仍然在许多学校沿用的教育方式——教授主义形成鲜明对比。2015年的“现代”教室可能与早前几代教室差异不大:一排一排的桌子、孩子在他们的座位或坐垫上听课、教师为了评职称一遍遍地重复讲着过去的知识。《不让一个孩子掉队》教育法案自2001年颁布实施,影响一直到2012年。尽管《不让一个孩子掉队》法案描绘的宏伟目标是为所有孩子提供高质量的教育,不论其年龄、种族、社会地位或地区,但是法案的实施最终导致了强调事实性知识测试和训练的教育系统的产生,此外法案对消除成绩差距也并无实效。批评者担心,虽然我们采用共同核心课程标准来补救这种教育现状,但自我测试的教育系统无意中强调应试教育的观念,这样可能导致学习表现整体欠佳。

来自学习科学领域的发现为我们提供了另一种方法来支持教育实践,例如为下一波教育app浪潮提供起步基础的学习四大核心。这些并不是新奇的观点,而是为我们创造全新app的全新想法。例如,Chi将学习分为三类:主动学习、建构学习、互动学习。她在心理学文献中解释说,若孩子需要提出问题,对事物产生新知,那么与其他人一起的社会互动学习方式会优于建构学习。在Chi的分类中,在孩子主动操作物体或详述材料时,社会互动学习和建构学习优于主动学习,而主动学习又优于只听讲不参与活动的学习方式。

尽管我们所关注的认知活动和社会互动理论与Chi的理论有重叠的部分,但是我们与她的目标不同。Chi的分类为推动学习理论提供了可检验的假设,而我们的四大核心则是为了报告在触摸屏这一特定的学习环境中,app的设计和评估。我们认为学习不需要一直保持活跃和交流,研究表明,教师运用现有材料为学生提供学习动力的直接指导方式也可以有效指导学习,甚至是较小的孩子或智力有障碍的儿童也是如此。当然,学生主动积极参与任务和社会互动也是刺激学习的强有力方式。

我们会在下面具体描述这些以儿童为中心的核心要素,即用这些核心来判断孩子是否参与到学习过程中。孩子头脑主动思考了吗?孩子参与到学习过程中并专注任务了吗?孩子有没有在使用app的过程中发现有意义的事情呢?当孩子不断触摸屏幕的时候是否与他人产生了高质量的社会互动呢?还有就是app提供了学习目标吗?

当app开发人员设计和营销app时,和电视、游戏和其他数字媒体生产和开发商一样,他们当中有人有着清晰的目标(例如教孩子识数),也有人没有明确的学习目标而仅仅是为了娱乐。Toca Boca是著名的儿童应用开发人员,他设计的app经常在苹果商店的教育分类排行中名列前茅。

但是最近Toca Boca的 CEO, Björn Jeffrey说:

我认为教育是伟大的并且有着不可磨灭的地位,但除了教育儿童,我们还有很多事情可做。从更广阔的视角看学习,而不从严格的课程角度出发,我们有许多可以学习的内容,我们可以让孩子们合作或充分发挥想象力、创造力。在教育环境中,还有空间让孩子们去做其他与之前完全不同的事情,而这些事情也可以让孩子从中受益。我从未将自己定义为教育公司。我们公司是为孩子们设计app或者数字产品的公司,或者更简单地说,我们公司专注于儿童产品,儿童是第一位的。如果产品可以运用于教育环境,那很好,但这并不是我们的目的。

这段话突出了在我们思考“教育”类app时“教育”的决定性差异。本文中,我们使用的“学习”和“教育”是可以互换的,它们指代的都是一般意义上的学习。之所以特别澄清这个概念,是因为“教育”这个词还可能被解释为正式学习环境中的学习,例如学校的课程教学或辅导。几十年的研究表明,学习和教育发生在正式(如学校)和非正式(如博物馆、运动场、家)环境中。当“教育”一词被广泛认可为振奋人心的“学习”时,我们便可更清晰地界定我们口中的教育应用(app)究竟是什么意思了。

作为开端,我们尝试将核心原则应用于其他媒体中,这种尝试引发了一大批领先于科学研究的特色“教育”节目的出现。事实上,针对教育电视节目的40年的研究,帮助我们记录学生通过观看视频学习学校科目的学习是否有效,例如阅读、数学、科学和其他学科。这些研究为孩子使用屏幕媒体(app)作为教学工具面临的诸多挑战、局限和机遇打开了一扇窗子。

为了做出一个全新概念化的“教育”应用,我们将:(a)深入描述和运用每个核心要素;(b)阐述如何将核心要素用于电视研究;(c)描述如何将核心要素应用于面向儿童的app的评价、开发与设计。

主动学习

>>来自学习科学的证据

自皮亚杰和维果茨基的观点出现后,儿童在个人学习过程中发挥重要作用这一观点不断强化。皮亚杰和其他建构主义学者认为,孩子是知识的主动建构者,他们不会仅仅只是观察周围发生的事情,然后重复这个过程,也不会等着别人教他们学习。

谈及app时,我们需要划清身体活动和智力活动的界限,因为使用每款app都或多或少需要身体活动参与其中。为了达到我们定义的四大核心中的主动,孩子不能只是简单地触摸或滑动屏幕,而是需要头脑参与。我们使用“头脑参与”是为了将它与身体活动区分开,例如区分开那些需要较少脑力活动和需要大量思考和智力的活动。敲击屏幕上的某个东西很容易让人走神,但是有目的地让孩子找拼图或者学习抽象概念的活动,例如基数或加法,则容易让孩子全身心投入其中。

文献充分证明了主动学习或头脑参与学习的重要性。例如,Grabinger和Dunlap将主动学习(实在内容)的多样性环境描述为:能为学生提供持续协作建构和重塑理解的学习活动的环境。在这种学习环境下,学生自然地产生个人体验并且与周围环境互动,这些体验和互动的结果能真实地反映他们周围的世界。这就是滋养孩子知识的至关重要的主动学习方式。

另一项研究的对象是一批大学生,教师要求这些学生根据指导进行学习,并将所学内容教给其他学生。研究表明,这些学生比那些为了应付考试的学生学习效果更好。教师让学生教其他同学的这种学习方式,会让他们在学习材料时更加主动和全身心投入。Benware 和Deci认为,以教别人为目的的学习相比为了追求更高学习成绩的学习,内在学习动机更高、参与更踊跃。此外,最近在物理教学上的实验证明,大学生通过与他人交流建构知识的方式比听讲座的学习方式更有效。

在成人背单词的时候,如果将单词中的某些字母空出来让他来填空,比他只是被动地读这个单词的记忆效果更好。根据答案生成反馈的好处不只是提升记忆的准确性。当成人回答错误并得到反馈时,比直接给他们正确答案或者他们自己选择了正确答案的记忆效果更好。当成年人通过视频学习如何打航海结时,学习过程中那些能够自主控制视频进度(例如暂停或回放)的人比那些单纯观看视频的人表现得更好。在学习过程中,那些可以做笔记的成年人比不做笔记的人在问题解决和学习时有更好的表现。手写笔记和计算机笔记有助于更好地理解概念,虽然学生可能写字比较慢,但在记笔记时会接收大量的笔记信息,但正因为此,这个过程需要他们选择和整合信息。如果手术前实习医生要求接受心理辅导,那么这种辅导在虚拟现实的情境下比单纯观看在线视频的效果好。在进行主题阅读时,那些使用其中的心理意象的大学生比仅仅朗读文本的对照组,记忆和迁移效果更好。

这些研究成果并不局限于成人学习。主动学习也可以提升儿童学业成绩和社会成果。中学生自己用手画出化学反应比只是形象化地描述实验过程的学习方式,在理解实验原理上效果更好。在科学博物馆中,表现活跃的孩子(例如总是提问或回答问题、评论个人所见等)比那些什么都不做的孩子学到的东西更多。九年级的学生在阅读化学反应过程时,那些边写边画的学生比那些只读的孩子表现好。最后,高年级学生在学化学时,自主学习课堂比在传统方式课堂,学生的态度更积极、学习中的迷思概念更少。

最近的研究表明,在学习过程中,学生主动和被动学习这两种状态存在神经差异。五六岁的孩子主动操作物体,相比只是被动地看着实验者操作物体的孩子,一遍又一遍地被灌输新物体名称的学习方式,更容易激活大脑的运动区,从而在我们后来的观察中有更好的表现。更进一步说,运动区是否被激活在很大程度上可以判断学生是主动学习还是被动学习。大脑感觉运动区类似的变化还发生在孩子自己写信和看他人写信的过程中。

最近一项研究是针对表达能力较低的学前儿童的故事书阅读。研究人员发现在对话阅读中,成年人让孩子扮演故事中的人物并且让他们来阅读和讨论故事内容,相较于通过传统老师讲孩子听的方式,孩子能学到更多词语。同样,那些在故事阅读中问更多问题以及标注更多对象的孩子比那些只是被动听讲的孩子掌握更多的新词。

主动学习还对词汇学习有好处。三岁的孩子通过排除法找到新标签指代的对象时,相比直接或明确告诉他们标签的方式,孩子对标签的记忆力更强。令人印象深刻的是Zosh et al.的研究,他发现在主动学习环境中,即使孩子们花费较少的时间观察目标对象,仍然比被动接受的方式的孩子学到更多。

主动参与似乎是全身心投入学习的必要条件,甚至婴儿也是如此。当三个月大的婴儿带上有魔术贴可以粘住其他物体的拳击手套时,他们会学着了解目标并努力实现。反过来,这让他们更容易理解他人行为的目标导向。类似地,这段主动经历似乎帮助婴儿开始自己行动,来达到自己的目标。这种作用贯穿整个婴儿期,我们可以用行为的结果来帮助12月大的婴儿解释他们的其他行为的目的。
这个结果非常明确:学习不是一个被动的信息登记过程,也不仅仅是任何一种身体活动的结果。学习的“坚持”要主动、头脑参与。

>>看电视过程中主动的头脑参与 

研究还表明,作为观众时,孩子最好的学习状态是主动参与,而不是被动。经过大脑思考复杂思考,他们最终决定选择在什么时间、观看什么节目、看多长时间电视。Huston和Wright认为,孩子最终决定观看什么电视节目实际上是通过迅速扫视屏幕的图像或收听音频,以此对内容正在播出的节目内容做出判断。如果孩子判断节目易于理解而且有趣,那么他们很可能会继续观看这个节目。Anderson, Choi, 和Lorch也发现,如果孩子已经看了一段时间这个节目,那么他们很有可能继续看下去。换言之,孩子第一次看到的电视节目换台的可能性最高,然而,当孩子继续观看时,换台的可能性会降低。这种现象称为注意力的惯性,孩子观看芝麻街的过程正好可以验证上述现象。当孩子主动决定观看和继续任务的时候,他们会在教育节目中收获更多。

制作方会根据电视节目内容和受众对电视节目的多方面特征进行修改,例如剪辑、运动、音响效果、音乐、蒙太奇、视觉效果等。例如电视节目中存在以下特征:运用动画或儿童导向语言,那么可以立即把这个节目标记为有趣或与儿童相关。孩子更有可能快速判断,这个节目是否易于理解以及值得观看。儿童电视节目制作人也会根据这些特征将孩子的注意力导向重要的概念或观点,例如用音效来提示孩子注意观察角色的外观。设计这些方法都是为了促进孩子大脑思考。

芝麻街这个节目是将儿童发展的研究成果转化为电视节目产品的尝试,通过对它的研究表明,3到5岁的孩子可以通过观看视频有效地学习词汇、身体部位、数字、原始声音、编码、计算策略。电视节目对于社会情绪的发展有着积极影响。例如在《Mister Rogers的邻居》节目中,Fred Rogers直接与孩子对话,或在《Barney & Friends》节目将音乐融入到情节之中。

>>将主动、参与应用于教育 app 

在app这一情境下的活动有多种形式。例如,孩子可以触摸屏幕(如戳、刷、捏等)、移动设备(如摇动、倾斜、指向等),对着麦克风说话或唱歌,通过扬声器或耳机听音乐,通过对着相机挥手连接手势识别软件等。但是只用一个手指点击或滑动屏幕无法通过头脑参与式学习活动来巩固学习。这些点击或滑动屏幕的行为几乎不需要头脑注意。要促使学生通过屏幕主动认知学习,我们必须设计出超越不用思考或是简单的刺激——反应的活动。例如,对角线滑动屏幕可以作为在地图游戏中儿童解决航海问题中的移动策略,而非只是在宇宙飞船游戏街机模式当中对移动物体产生表层响应。在app中,孩子可以通过移动她的手臂来毫不费力地吹灭蜡烛,或者在协作的音乐活动中,使用两个无线连接的移动设备和运动传感器。以前玩过的孩子可以指导新手,通过改变她的手臂移动来模仿,从而创建新节奏。同样,在很多其他方面,app可以设计相应的移动设备来增加身体活动和其他体验形式,最终激发孩子头脑参与到app内容当中。

当将提升学生学习潜力的符号系统纳入app中时,学生学习的心理参与度增加。考虑到一系列的认知活动涉及学习理解口头语言、书面语言、数轴、音阶、地图、视觉图标等等。当幼儿第一次遇到各种形式的呈现时,app可以为认知活动提供更多可能——从语言到心象的转化和解释、符号材料的操作等。在孩子主动参与内容的程度上,他们更可能参与由特定的符号系统支持下的学习过程。例如一个教孩子识数的app会有效地呈现真实物体的可直接操控的模拟物(例如红色橡皮球的照片)、数值表示(“你找到了五个球”)、数量表示(“5”)。同样,读写app以与其他人交流为目的,可以引导孩子连字成词、连词成句。在音乐app中,孩子可以触摸音符注释来听到相应的声音或者在弹奏完整旋律之前,将音符在五线谱中重新编排。

App的灵活性可以让设计师安排学习符号材料,来支持在专业领域处于不同层次的学习者主动认知和全身心学习。刚进入市场的新款app也能够让孩子在屏幕上来回操作。Words for Osmo(基于Osmo的背单词)这款app会在屏幕上显示含有单词的图片,并告诉玩家它由多少个字母组成(如在这个例子中,四个字母)。当屏幕出现一幅图片时,需要将与图片对应的单词字母卡放入识别区内,猜出游戏中隐藏的单词,并拼出正确的字母组合。在玩这个游戏时,(不需要将字母按照正确的次序和方向放置整齐来拼成一个单词,只需要挑出相应字母卡即可),app可以通过内置反光镜来实现人工智能检测的效果。当孩子猜对了单词并拼写正确的时候,他们会在屏幕上得到奖励的反馈。

最后,孩子和家长可将app视为一个平台。如果他们可以在这个平台上发现关于不同领域的前沿信息,他们会更积极地使用app。例如,交互式阅读app可以促进亲子交流,从而帮助孩子更好地理解故事内容。在一款促进智力活动的app中,孩子可以(在众多人物和对象中),选择推动今后故事情节发展的人物或对象。一款为儿童设计的音乐创作app需要具备让孩子理解和弦和旋律的功能。

App能够抓住用户注意力的原因之一是它的可控性,特别是因为app涉及到软件交互。设计精良的软件能根据孩子的年龄和经验,为他们提供适当水平的控制和帮助,使他们能够按照自己的进度学习并且保持学习兴趣。例如,当孩子和大人一起在电脑上阅读电子书时,相比大人操作鼠标,孩子自己操作鼠标的时候阅读故事专注度更高。当大人控制鼠标时,儿童的阅读注意力减弱许多。这是一个特别需要思考的地方,因为许多学龄前儿童缺乏有效控制鼠标或者键盘的技能。相较之下,触屏app面向什么年龄段的儿童使用取决于设计师如何设计。

研究表明,孩子在全身心投入任务时学习效果最好。但是全身心投入任务还是不够的,孩子还需要持续保持任务状态并参与其中。如果当孩子在app上读故事的时候,状态积极并且提出问题,但此时火警报警器响了,那么孩子的学习就被中途打断。同样,如果孩子在app上读故事,突然弹出其他无关消息,那么他或她的学习效果就会大打折扣。

下面我们将注意力转向儿童的参与度上,即他们持续保持注意力、专注任务的状态。

参与学习状态的投入程度

>>来自学习科学的支持 

关于参与度的研究总是集中在课堂当中的学生参与度。在Fredricks, Blumenfeld, and Paris共同发表的一篇文献综述中,他们将参与分为三种类型:行动参与(即遵守规则、努力、坚持、参与项目)、情感参与(即情感反应)、认知参与(即学习产出、灵活解决问题)。每种类型的参与对学习都非常重要,因为他们有助于培养学生专注任务的能力。学习科学强调了关注早期童年学习参与的重要性。人们对教学情境下全身心投入和注意力分散的执行功能开展了广泛的研究,例如思维灵活度、问题解决能力、行为抑制、注意力等。

事实上,参与的作用是在最早的年龄段中证实的。当孩子盯着一个玩具,家长放大孩子对玩具的关注并且讨论孩子关注的玩具,孩子就已经参与其中了。当孩子坚持认为父母在每天睡前一遍一遍读得都是一本相同的书,那么孩子参与其中了。在其基础之上,我们知道各种形式的参与是以专注任务、不分心的个人能力为基础的。在最近的一篇文章中,Mayer得出了类似的结论。他提出了“一致性”原则,并指出排除无关信息以及通过加工使内容更容易理解的时候,人们的学习更有深度。
正规学习环境越来越要求学生具备持续的多任务处理能力,注意力分散成为学者研究学生参与度的重要领域。在一项有关成人多任务处理能力的研究中,成人要一边开车一边发短信,研究发现,只有2%的成年人是超级多任务处理者,他们可以高效地进行多任务处理而没有认知负荷。在面向儿童的研究结论与上述类似。背景电视会分散幼儿的注意力。即使他们仅仅盯着屏幕一小会,他们的注意力也会被分散:他们玩玩具的时间缩短,他们的注意力也是如此。同样,当开着电视的时候,亲子互动的数量和质量都有所下降,相比电视开着的时候,在电视关着的状态下,父母更容易与他们的婴儿对话、玩耍。尽管这些发现中,Masur和Flynn在家自己玩耍和与父母一起玩耍的时间分别是44%和53%。

孩子在学习中的参与度也会受到其他方面的影响。比如,Tare, Chiong, Ganea, and DeLoache发现,孩子在认识新词时,相对于简单的平面故事书,孩子使用立体书的学习效果较差。虽然设计这些额外的特征是为了吸引学生对特定学习目标的注意力(例如字母表中的字母),但是学生在他们使用设计简洁的教材时,他们能更加专注任务,学习效果更好。Barr, Shuck, Salerno, Atkinson, and Linebarger注意到,背景音乐也会让婴儿在学习新动作的时候分心。Parish-Morris, Mahajan, Hirsh-Pasek, Golinkoff, and Collins发现电子书中嵌入的天花乱坠的东西经常让3岁的孩子在理解和记忆故事的时候分心。在教科书、趣味内容或信息的研究中,我们发现与作者表达主题不相关的“锚”(诱惑信息)都会干扰孩子对目标信息的记忆。

因为学龄前儿童没有能力控制自己对外部信息的注意力,所以他们特别容易受到干扰。Kannass and Colombo研究了3岁半和4岁的孩子在没有干扰、持续干扰、间歇性干扰三种情况下的任务表现。他们发现,三岁半的孩子受到任何一种干扰都会影响他们的任务表现,但是4岁的孩子只有受到持续干扰才会影响他们的任务表现。孩子对干扰的受影响程度还存在个体差异。Martin,Razza, & Brooks-Gunn持续关注5岁孩子,并给出了消极的预测:这些孩子在9岁时会出现注意力问题。对风险样本的研究表明,冲动性和注意力这两个因素与特定的行为结果相关:孩子在5岁时注意力集中预示着他们在9岁时的学习成就,相反,不断增加的冲动性预示着更多负面行为结果。幼儿园的那些还没有控制他们自己注意力的孩子,在经过很多装饰的教室中学习比在经过少量装饰的教室当中学习更容易分心,他们花费更多时间分配任务,降低了后续学习的学习效果。然而,孩子和成人在对干扰的受影响程度是可塑的,这表明环境可以帮助或者阻碍一个人保持专注的能力。

在童年和成年之中,干扰的危险显而易见。当大学生在课堂上用笔记本电脑完成多个任务时,他们不仅考试分数比较低,而且在其他方面的表现也比较差。有关这方面更进一步地发现是边上课边发短信的同学学习表现更差。

 >>电视中的学习参与 

为了增强学生参与度,我们必须使用最佳的学习策略,来帮助学生专注任务,减少学习障碍,例如那些会让学生分心和丧失兴趣的认知资源等。有关电视的研究发现,不管是电视还是app,促使学生完成目标的最佳方式就是呈现中等难度的挑战。如果把电视和app比作球场,那么中等难度任务挑战则是最佳击球点。就像培育金盏花,课程难度必须得“刚刚好”,教学内容的难度要在挑战性和可行性中找到最佳平衡。如果内容太简单或者太熟悉,学生会放弃学习。相反,如果内容太有挑战性或者太陌生,也会让学生放弃学习。当课程难度处于两者之间时,学生更容易产生学习兴趣,保持专注度。这就是我们所说的在透镜模型中行走。学生随着年龄和对内容的熟悉度的变化,他们感兴趣或有挑战性的内容也随之改变。合理使用剪辑、音频、视频线索等其他各种形式的特征可以直接吸引孩子对重点的关注或者让在他们走神的时候重新关注内容。随着眼动跟踪技术的出现,研究人员开始将眼动追踪设备用于电视和app,来追踪孩子们在看电视或玩游戏时究竟在看哪里以及看多久。这种性质的研究应该协助确定“甜蜜点”(关注度最高、时间最长)的位置以及无关的让孩子分心的内容。

>>将参与学习应用于教育app 

教育类app的质量取决于他们支持学生参与学习过程的水平。这就意味着为了实现学习目标,在屏幕上要避免出现各种潜在的干扰因素,并且能够支持学生持续参与学习过程。与内容无关的动画、音效、游戏也许能吸引学生注意并让他们参与其中,但是不能帮助学生理解课程主要内容,因为这位无关的内容扰乱了学生的学习体验和参与。

下面我们验证了促进学生深度学习的app三大设计特征。值得注意的是,这些设计特征的有效性在多媒体学习中得到普遍验证。

1. 因人而异的互动

当孩子及其父母在视频聊天当中相互交流时,即使是24-30个月大的孩子也可以学到新词,而这些是通过电视观看人们交流的节目中是学不到的。这种需要人与人相互交流的基本参与形式可在app中用触摸屏幕的方式实现。当孩子触摸或者滑动屏幕之后可以得到即时反馈,孩子会感觉到自己可以控制学习过程,而这个过程能让他们持续保持专注并参与互动。这种即时反馈是人机交互领域用户界面设计的核心要素。这也是教育媒体领域研究人员越来越感兴趣的研究主题。例如,学生用电脑学习《探险家罗拉》这个故事,随着故事情节的发展,可以适当切分故事情节,在每个节点中设置一些交互性的操作,来帮助学生更好地理解故事内容。

2. 外在激励与反馈 

当app可以对学生活动产生有意义的反馈时,能够加深学生参与学习的潜在可能。典型的明确问答类app可以帮助孩子判断答案的正误,并给出相应反馈。这种反馈包含正确或错误的表情以及激励信息(如“做得棒!”和“再试一次”)、仿真呈现(如欢呼声或小动画形式的高兴跳跃的猴子)、得分或徽章、获得游戏进程有意义的额外内容等形式。通过精心构建反馈及学习进阶材料(如基于用户资料,通过系列不同级别或自适应游戏来呈现更多高阶内容),学生可以在使用app过程中,集中注意力,长时间参与其中。

在这种结构化的学习反馈系统中,学生参与度是通常由外部激励驱动的。玩家都想获得奖励,而不想受到惩罚。然而,外部激励不仅限于问答形式,也可以是更加自然的情境。例如,可以app中的“捉迷藏”游戏,孩子可以在屏幕上寻找隐藏的物体,而找到物体本身就是一种奖励。

重要的是,大人和app两种称赞方式对孩子产生的影响取决于他们称赞了什么。Dweck和他的同事们发现的一项重大研究显示,称赞孩子们的智力可以帮孩子建立信心,防止他们认为自己的问题很蠢或者很丢脸。此外,鼓励孩子们的辛勤努力可以帮助他们认识到,学习不是一蹴而就的,在面对困难时要勇于坚持,才能更容易取得成功。这种方法可以培养孩子成长的心态,他们能感觉到自己可以控制思考和学习的方式。在这项研究指导下,我们知道app提供的鼓励应该是鼓励他们的努力而不是智力(因为app学习需要孩子的不断坚持)。前者(鼓励孩子的努力)可以培养孩子发展的心态,激励孩子积极面对困难,坚持完成任务。

3.内在动机 

开放式的“沙盒”app对学生的长期发展最有意义是因为它激发了学生参与的内在动机。开放式的“沙盒”app的开放式结构是基于现实中真实的沙盒,这种app可以唤起玩家的特殊能力、个人激情、培养新兴趣。比如拿Morton Subotnick设计的“Pitch Painter”app来说,app为孩子们提供了摆放音符的位置并演奏音乐的机会,以此来激发他们对音乐的兴趣。他们用手指参与到音乐创作的过程中,就好像在纸上画蜡笔画。(学生可以画出高度、颜色不同的方块,不同的方块代表不同的乐器、音高,每画出一个方块,就会听到相应的乐器和音高,完成画作后,用户可以用多种方式播放乐曲。)这种用户驱动、激发内在动机的体验让孩子和大人都深入参与到学习过程中。就像在“flow(心流)”中的体验一样,人们在参与活动的时候自然而然地忘却了时间的流逝。

App提供的反馈和激励形式应该考虑到儿童学习和解决问题的内在动机。最近在课堂教学的研究表明,虽然教师广泛应用分发贴纸的奖励方式,但事实上这种方式会降低学生完成任务的内在学习动机。研究发现,与其给学生分发贴纸或者给出没什么因果的奖励原因作为完成任务的奖励方式,更好的奖励方式是告诉学生获得奖励的充分原因。

App开发人员、父母和研究者最后考虑的因素是注意力分散。有些app让孩子在故事叙述中间点击或滑动屏幕。孩子的这些行为会激活新页面、音效或者动画,以此来告诉孩子下一个任务是什么。现在市面上很多讲故事app都采用了上面的这种方式,学生通过激活屏幕上的某些物体进入故事发展的另一个新活动。专注于故事《大狗克利福德》的app说明了这个问题。这款app刚开始给孩子读故事,在叙述故事的过程中介绍主要人物,突然屏幕上出现了一个按钮并要求孩子寻找以字母C开头的东西。很显然这种方式打破了故事的叙述。的确,实证研究发现,在呈现故事的时候,在电子游戏机里面放入各种花里胡哨的元素会干扰3岁孩子理解故事,比如故事框架。

有些孩子比其他人更容易分心。当一个孩子可能被app中某个增强元素扰乱的时候,有些人可能没有被扰乱。同样,研究显示,干扰可能对年龄较小(3岁半)的孩子比年龄较大(4岁)的孩子危害更大。这些发现都强调了构建联系的重要性,可以帮助父母排除干扰孩子学习的因素。

在学习科学的指导下,我们可以得到如下结论:头脑主动参与和持续参与是产生良好学习效果的关键因素。当学习效果增强时,有意义的学习随之产生。

有意义的学习 

可持续的以及有效的学习来自于我们已有知识的连接。填鸭式学习也许能让我们在期末考中达到及格线,但在下一周,我们却无法回忆起或真正运用这些知识。的确如此,布朗等人的研究表明,在复杂学习领域,那些会从新的学习材料中提取主旨、在头脑中组织并与先验知识进行联系的人更有优势。

有意义的学习有多种形式,包括有目的的学习、与个人联系紧密的新知识的学习以及与先验知识进行连接的学习。学习科学领域整整几十年的研究证实了这些事实。布兰思福特等写道:如果学生想要在某个领域发展能力,他们需要具备事实性知识,但“大量无法建立连接的事实是不够的”。学生还需要将知识重新组合、置于个人建构的概念框架中,这样他们才能学有所用。

大卫·奥苏贝尔提出的理论被广泛引用:只有当新的材料与已知的内容产生联系时,才会发生真正的学习,并区分了有意义的学习和机械学习。机械学习发生在新的信息完全无法与先前所学的内容产生实质性联系时。换句话说,新信息没有被已有信息“勾住”。这就是机械学习通常不“持久”,总是轻易从记忆中消散的原因,它缺少与已知信息的有意义联结。

Shuel在奥苏贝尔学说的基础上进一步发展,提出类似的论据。他认为机械学习是“真正”学习的先导,当我们将新学到的事实整合进当前的认知时,“真正”的学习就发生了。例如,当我们学习乘法表时,我们还不懂除法。但在解决除法问题时,乘法表产生了新的价值和意义,即作为下一阶段学习的基础在内部自动运行。换句话说,复杂学习和专业性知识的学习建立在可以轻易回想的基础知识和技能上。新的心理模型和概念框架也建立在此基础上。

Chi的框架中指出,当人们主动地将新的学习材料整合至个人心理模型时,建构式学习才真正产生意义。在机械学习中增加意义,才会推动概念理解的真正转变。但这并不意味着所有的学习都要从机械学习出发。相反,学习一开始就可以是有意义的。机械学习可能在一些情境中有效,但通常来说,它仍然是肤浅的。让我们来想象一个场景,五年级的孩子们正在App上玩一款按顺序记忆总统名字的游戏。虽然他们可以记住总统的名字,但若他们不明白美国是民主国家,美国的总统不是世袭的,而是人民选举出来的,他们对“总统”的理解就会相当局限。他们在明白美国政体之前,脑海中的总统的名字会一直处于模糊的语境中。

毫无疑问,基础知识与技能建立之后,有意义的学习才能构建起来。打基础似乎不可避免地部分来自于反复训练。乘法表的反复训练为数学学习打基础,词汇意义的学习为阅读、科学及社会研究的学习打基础。从中学生目前的学习看,App可能在基础知识与技能的建立方面发挥着重要作用,也在支持这类练习方面潜力无限。与自学相较,App中具现化的计算机导师能让学生更有效地学习和保持记忆,让更多的学生在高阶的概念学习中受益,这一点非常宝贵。

对此观点,Walker、Mickes、Bajic、Nailon和Rickard的认识更进一步,他们认为:比起概念导向的“事实三角”方法,经典乘法表的反复训练可以让基础的学习更顺畅。这样一来,什么是有意义的学习就一目了然了:有时,游戏化框架下的App虽然经常让用户操作和练习,但是也是有教育意义、有所成效的,因为这些App建立在有意义的学习基础之上。

有时,对有意义的学习的促进依赖于更能激励用户动机的环境。例如,比起回答练习题中的问题,孩子们更愿意为兄弟姐妹们分配万圣节糖果,因为这种环境更能激发他们的积极性。同样地,玩一款在剧情中融入了数学技能的游戏更能让孩子们了解数学概念在真实世界的应用。即使是在婴儿期,环境和意义的创设也很重要。在婴儿14个月时,学习新奇事物的功能有助于他们对事物进行分类。非但如此,婴儿早期的单词学习策略很巧妙,他们会根据对事物的了解将新的标签扩展到合适的事物上。比如,儿童很可能将新单词“椅子”扩展到其他形状相似的东西上。

关于上述问题的实验研究显示,相较于看不到的控制组,看得到文章中的单词的实验组真正学会了词汇。这很可能是因为文章中的单词处于能体现其含义的情境。学习有意义的信息能够激发孩子集中于当前任务。如果完成某个无聊的任务就能得到下一步的丰富信息,他们就会保持专注。例如,如果他们收到新事物的照片和关于这些东西的丰富信息,他们更可能继续在板上钉钉子。比起收到更少信息甚至比起得到物质奖励的人,他们更容易继续这个无聊的任务。最后,当学习情境相似时,意义会被唤起。Hudson和Nelson发现,相较于不熟悉的叙事(如烤饼干),4到7岁的儿童在听到熟悉的叙事(如一个生日聚会)时,更容易回忆起故事中的事件。

有意义的学习对成人来说同样有效。在卫生保健环境中,叙述形式的学习对病人和医生都更有效。例如,Hinyard和Kreuter说道: 

迄今为止,健康对话中处于统治地位的方式包括使用统计资料和概率、诉诸逻辑和理性来说服和促使人们采取行为上的改变。然而,健康对话的开发者正在越来越多地转向用叙述形式帮助人们达成以上目标,比如娱乐教育、讲故事、推荐语等。 

当出现在有意义的情境中时,健康信息的效果才会提升。例如,比起仅仅告诉医生开出的阿片类药物的使用指南,告诉医生关于病人的故事更有利于他的记忆。若仅仅告诉他们使用指南的方式,他们很可能很快就忘了,甚至编造出根本不存在的使用指南。 

用手写的方式记笔记的大学生学习效果更好,很可能是因为他们在其中寻找意义。比起逐字在键盘上打出笔记,此时他们会对课程材料进行深层加工。实际上,大脑对熟悉的信息和新信息的加工方式不同。若成人看到熟悉的面孔,这些有意义的面孔会加入其脑区,形成一个更宽广的网络。而看到新面孔时不容易发生上述过程。当成人看到新面孔但只发现形态上的联系(如薯条长得像Elvis)时,大脑的活动模式和他们发现其中的附加意义时的状态不同。这也许就是关键所在,通常,加工更有意义的信息时,我们心理更加活跃,与脑区的联结更多。 

新学到的信息是如何在意义层面上被编码形成新记忆的呢?加工水平理论认为,事物在心理层面上加工和描述的深度决定了记忆的强度。记忆痕迹的持久度和其在语义学层面的加工深度有关。对信息进行深层次加工,如进入词语的语义学层面意义,会比浅层次的加工,如注意到拼写和发音特征,更能强化记忆痕迹。这个理论框架非常接近于奥苏贝尔的理论,虽然它主要应用于言语学习。按照这种说法,发音层面的加工与机械学习相同,它们都产生了不够持久的记忆痕迹。而有意义的学习和先验知识相连,我们可以深度挖掘,在语义学层面上对其进行加工。

问题解决和认知灵活性是有意义学习真正发生的又一指示器。如果学习者真正构建了对概念的理解,他们应该能够利用信息解决新问题以及顺畅地将知识迁移到其他问题。举例来说,如果孩子只知道“一半”是一块饼干分给2个兄弟姐妹,知道2加2等于4,但不知道2加1等于3,那么他们其实并不明白数字的含义。 

电视中的有意义学习。许多研究已经证实,观看有剧情的教育电视节目时,儿童的学习效果更好。他们更容易回忆起与节目的叙事直接相关的教育内容。例如,比起单纯地重复单词,学生观看节目中的角色完成情节中的填字游戏更容易让他们记住单词的拼写。角色们通过目标式的教育概念或内容推动情节发展,这样,就使这些概念在儿童的记忆中保留得更久。 

将有意义学习整合到app中。如何对app中复杂且不可见的“意义”进行评估?App的体验和孩子广泛的生活圈交集的数量和质量可能是一个合理的指标。比如,一个人可能问:app真的让孩子们超越机械学习了吗?App的体验真的挖掘出孩子的个人历史,激活了科目的先验知识或是构建了丰富的叙事吗?它帮助孩子扩展了和父母、兄弟姐妹以及同事之间的重要人际交往经验了吗?它是如何与孩子们的学校社区联结起来,并最终与相关的知识领域连接?比如科学、数学或历史。

和情节主线上的电视内容相似,比起挑战没有融入游戏故事或背景的app,那些需要孩子们在大型游戏叙事情节中解决问题或证明熟练度的app更容易获得成功。例如,Motion Math游戏:Pizza!这款游戏将数学概念融入披萨店的经营中。孩子们必须理解钱的含义以及如何完成特定的数学运算,才能成功经营一家披萨餐厅。

应用市场上的许多app只要求浅层的机械记忆。例如,一款app要求孩子碰触一个三角形,孩子还没来得及更进一步、询问蓝色正方形,就已经被app中的掌声淹没。这样的app是没有意义的。与之相反,有这样一款app:它解释和证明了“三角形有三条边”并用彩色突出三条边,然后每天在每个有意义的场景下,让孩子在藏起来的图片任务里“发现三角形”。

另外一些app可能与孩子的家庭环境建立连接。试想一款利用相机吸引孩子和家长参与家庭数学活动的app要求孩子们拍摄正方形或三角形的照片。当孩子们在家中寻找和拍摄熟悉的物体时,他们将早先的个人经验与app中的活动联系在了一起。例如,根据一组肖像对三个最喜欢的娃娃进行分类,会为孩子带来相关的数量意义,特别在第四个娃娃必然地受到忽视时。下一步,孩子们将照片展示给父母,让父母评价它的数量,这个过程构建起app体验和基本的人际关系间的联系。如果孩子们将照片展示给哥哥姐姐以及其他亲人,这些意义联系会三倍增长。最后,通过参加其他涉及数量分组的活动,孩子们可以以一个有意义的崭新方式将这种家庭经历和课堂数学活动联系起来。

这样一来,仔细思考的话,利用app学习a比字母A是由两条长线和夹在其中的一条短线组成这类学习更能促进有意义的学习。A有多种发音,当后面是辅音,辅音后面是e时,a发它原本名字的音(像在ape中);A也能表示工作很棒。不可否认的是,app教授孩子孤立的事实。但这些内容联系着孩子们的生活,和他们进行有意义的交互,这会使记忆保留得更久,并刺激概念的转变。

活跃的、高参与度的以及有意义的体验从学习科学中巧妙地迁移到app设计中,是有意义学习的3大核心。最后的一大核心是社交。乍一看,这似乎和一个小孩在长途旅行中安静得专心致志地在SUV后面和一台设备玩相似。然而研究认为,高质量的社交是学习的关键组成部分,特别是对年轻孩子而言。更多的数字体验需要反映儿童间、儿童和成人之间甚至屏幕角色之间的社交理念,比如Elmo和观众或用户刺激兴趣和促进学习。

社交互动 

 >>来自学习科学的证据

Csibra and Gergely (2009)认为个人行为间的信息传递是一种“自然教学”。出生后一个小时内,婴儿会模仿社会同伴吐舌头;第12天~21天,他们会模仿面部表情和手势。第六个月,如果某事违背了他们的期望,他们会比顺应期望时更多地看向照顾者。

婴儿会在各种情境下使用社会线索。仅仅是社会伙伴的存在就能提升婴儿对新事物性质的学习效果。只有当任务中一张脸在他面前,指着要学的东西对他说:“Hi,宝贝,看这里”,9个月大的婴儿才能成功地认识刺激物。在没有这样的支持情况下,他们将在同样的任务中失败。婴儿还能很容易地辨别交流与非交流环境,这是一种对学习有着深远影响的能力。简而言之,社交使学习成为可能。婴儿在多领域使用数据推理这一点已被证实。另一些研究显示,比起仅仅在复杂情境中给予婴儿数据信息,给予社交提示会使他们表现得更好。

语言似乎特别受益于社会性学习。即使是在婴儿辨别一门崭新语言的发音时,社交也很明显具有积极影响。在6~12个月时,婴儿会无法辨别不在母语中的发音。然而,和用中文说话的人共同生活的经历,足以让之后学习英语的婴儿保持中文发音。通常情况下,他们早已将之遗忘。Kuhl (2007)提出,对这类的早期语言学习而言,社交不只是重要的,可能也是一扇必要的大门:

我发展了这项假设:最早期,即从语言加工的普遍状态发展过渡到特殊状态这个阶段的语言习得需要社交......我提出了关于社会性大脑打开人类语言学习计算机制大门的证据。

社交对语言的重要性不会随着发音区别而结束。5个月时,婴儿认识到发音影响到社交伙伴。如果他们的社交伙伴停止对他们作出反应(比如脸上没有表情),他们就会停止说话。他们对一张面无表情的脸的反应程度预示了他们8个月大以后的语言发展水平。照顾者对婴儿的响应能力通常预示了婴儿随后的发音情况和之后几个月朝照顾者的发声频率。如果父母根据不同情况对婴儿的牙牙学语作出反应,婴儿更可能会学到语言模式,并更这些形式归纳到他们自己的发音中。10~11个月大时,婴儿凝视、跟随和指出的能力表示他们的词汇处于2岁的水平。来自上述研究中吴先生等人的研究结果和以下发现一致:12个月大时,婴儿对人类或者机器人的注视都会跟从,但当注视来自人类时,他们的目标学习能力将会增长。

在整个学前阶段,孩子们从他们的同伴和长辈中学到很多。Sawyer (2006)注意到“在正式学习之外,几乎所有的学习发生在复杂的社会环境中”,人们一致认为社交是学习的重心。事实上,根据Vygotsky (1978)研究结果发现,学龄前儿童参与的社交对话对于促进他们的认知发展至关重要。Laura Berk (2003)描述了21个月大的孩子模仿4岁大的孩子,假装去烤一个倒置型水果蛋糕外的菠萝。4岁大的孩子教他的弟弟妹妹这些步骤——巩固他自己的知识——几个小时后,21个月大的孩子表现出许多他之前看到的行为,但仅仅在角色扮演游戏中。社交允许孩子观察和模仿哥哥姐姐、平辈以及他们的长辈。这样以来,他们了解了通常事件是怎样在这个世界发生的。但幼儿可以从模仿具体行为中学到得更多。36个月大的孩子甚至通过模仿成人学习规则,比如根据可视(颜色)与不可视的特性对物体进行分类。

此外,若学龄前儿童察觉到论证者幼稚而非知识渊博,他们会选择性地运用数据信息。4岁时,他们能理解演讲者的教学目的并熟练地用来指导自己进行归纳概括。因此,当成人演讲者像老师一样说“看这里”并给他们演示用固体物质吸起回形针时,孩子们会作出一般推理:相同的固体物也能吸起回形针。若这个现象没有发生,他们会很惊讶。然而,若他们偶然间得知这个信息,他们不会作出这样的概括,也不会继续探索固体的性质。

在学校,社交还会影响孩子们的理解能力。几十年来,我们了解了共同学习目标下的合作学习相较于独立学习的益处。特定类型的学习看起来可能特别受益于合作学习,这就是批判性思维技巧。Gokhale (1995) 在单独工作或小组工作时,将机械的反复训练学习技巧和批判性思维技巧做出直接对比。然而,在任何情形下学生对机械学习材料的学习表现都相同,而参与小组学习的学生则表现出更好的批判性思维技巧。小组学习中学生不得不向同伴解释他们推理和论证的彻底思考,而这个过程会加深他们对当前问题的理解。

讽刺的是,即使是基于计算机的学习环境,也在利用社交让学生学习效果最大化。计算机程序贝蒂的大脑让学生教一个叫可教的代理人(TA)角色或让学生仅仅学习他们自己创建的材料。TA的用处很矛盾。当学生认为他们在教TA时,他们会花更多时间学习材料,而这个过程实际上会比为自己学习时,收获更多。有趣的是,这个效果对较差的学生而言表现更明显。教他人时的责任感无疑增强了孩子们的个人学习动机。当与头像的交互被真人而不是被电脑控制时,人们会经历更高层级的唤醒水平,从而在学习过程中,注意力更加集中,收获更多。

研究显示,社交是学习的至关重要的关键因素。即当两个对话者建立了交互式循环,一方针对另一方作出反应,就会产生强大的学习效果。虽然证据显示,基于屏幕媒介的单词学习在前三年效果有限,有时这个现象被称为视频赤字,但是,人类交互胜过电子“互动”这一点毋庸置疑。近来的工作表明,自然的意见交换发生在面对面的互动中。事实上,若通过电子形式建立社交联系(如通过Skype或类似的在线视频聊天程序),孩子们与真人和与屏幕交互的学习效果是相同的。而当学生通过数字形式观看成人与其他孩子交互时,则没有什么收获。

上述研究引发了重要观点:只有高质量的社交互动才有利于学习。你可以想象,在教室里其他孩子的尖叫声和玩游戏的场景下,孩子是怎么分心的。同样,你还可以设想正在使用教育app的孩子被另一个孩子(或兄弟姐妹、父母)偏离主题的评论打断而分心。社会交互必须足够高质量才不会有损学习环境。教育研究压倒性地发现,合作与协作学习环境是最理想的。

>>电视中的社会互动学习

数个作者指出,在社会背景下研究交互具有理论意义。考虑到任何形式的媒体都由人以及与人类类似的角色充斥,观众其实是在与另一个社交伙伴共同参与互动。如果媒体被视作社交伙伴的提供方,那么即使平面的木偶表演也会影响孩子们的应对方式。若想要通过媒体提升学习效果需要对孩子们在社交中的期待保持敏感,这一点需要通过一系列方法来实现,包括不确定的回馈或者创设与孩子们有情感联系的角色。在这样的情境中,电视中人机交互的特点和孩子们在媒体中的学习是相关的。

许多关于电视的研究支持这个观点。比如,有些2岁的孩子和电视屏幕上的人进行互动,这个互动是扩展了的社交性质的偶发行为(玩游戏、回答问题等),他们比起那些仅仅看到非偶发的、提前录制好的视频的孩子更容易利用屏幕中人提供的信息成功完成调查和检索任务。同样的,O’Doherty 等人(2011)发现,在30个月大的孩子观察或参与社会互助交换时,他们比起参与非社会性交互,如电视上的人对孩子和对其他人都毫无反应,在词汇学习方面学习效果更好。社交中不确定的应答对学习,特别是对幼儿的学习来说非常重要。

共视。虽然电视不是天生的社会,但它通过共视,一种一起和孩子观看电视的行为,改变了社交活动。共视和孩子们如何更好地学习教学内容有关。教师、兄弟姐妹、同龄人以及其他孩子成长环境中的人都可以是共视者,但迄今为止的大多数研究都集中于父母辈的共视者。共视包含了一系列行为,从孩子和父母一起安静地观看节目到父母积极地让孩子更容易接触到电视转播材料。有效的共视行为要求对孩子的个人发展水平保持敏感,包括询问孩子他们看到、听到什么、提升孩子模仿别人唱歌或其他行为、以及在屏幕上指出或标记目标和行为的技巧。

共视通过多种途径影响孩子的观点。比如,Demers, Hanson, Kirkorian, Pempek, 和Anderson (2013) 报道称,如果婴儿的父母看向屏幕,婴儿就更容易去看电视,如果父母盯着他们,他们会转移开目光。从社会角度看这个经验,家长也可以干涉孩子观看电视。看芝麻街时,比起父母自己命名数字和字母,如果让孩子自己命名数字和字母,他们的学习效果会更好。当父母运用和共享阅读行为类似的技巧,包括开放式问题、让孩子在观看后回忆故事情节,孩子们会更好地理解电视上的故事,学到更多单词。然而,DeLoache等人的研究(2010)采用精心设计的视频来教单词。这项研究显示,蹒跚学步的儿童并没有从视频中学习新单词,即使父母与他们共视。只有在父母围绕没有视频的单词学习与孩子进行互动,孩子才表现出单词学习的迹象。

人际互动因素的重要性。最近的相关研究最终表明,当节目中有熟悉的角色时,孩子们在教育上获益更多。他们感受到自己在和屏幕中的角色交流,即使角色并没有真正回应他们,他们也可以和这些角色发展人际关系。在电视剧《探险家朵拉》中,朵拉会问问题或给出提示并等回答。他会直直地看着相机,然后停顿几秒,好像在等待孩子们的回答。这个节目和教育收益相关,包括提升词汇表达能力。相比不熟悉的视频中的角色,和2岁大的孩子建立了类人际关系的角色同样可以帮助孩子们学习早期的数学技巧。这种类人际关系也可以帮助孩子们做出更好的食物健康决策。

>>将社会互动融入APP

APP考虑了相当大程度的不确定性,但仅仅只在一个点上。触摸屏上的APP,其优势在于当孩子通过点击或滑动屏幕进行选择时,它能给出即时的反馈。然而,app不完全是社会交互式和自适应的。设想一个孩子通过app在书中探索,当孩子碰到奶牛的图片时,他或她会理解看到和听到奶牛哞哞叫,甚至可能看到奶牛在吃草。然而,若是一个幼儿正在说单词“奶牛”或“哞”,大多数app无法给出赞扬和鼓励(但SpeakaZoo和Winston show 这类APP在这方面有了进展;Cha,2013)。这种及时的响应已被证明是促进幼儿语言发展的关键。比起自然的人类交互,app中的反馈存在一定限制。

App领域有各种各样不同的社会场景,当我们询问社会交互和学习之间是什么关系之时,我们需要考虑每一种情境。我们可以通过3种方式在教育app设计中实现社会互动:

  • 第一,在游戏中竞争或在项目中合作时,很多用户可能会通过屏幕参与面对面的交流。也就是说,他们可以轮流说话。或者,app能够促进这类交互,使之远离屏幕,比如孩子们在寻宝活动中搜寻日常目标。无论如何,app可以为交互提供为不同层次的结构。它们可以创造潜在性社会情境,2个孩子可以同时参加一个类似的活动。另一种选择则是app为特定的教学对话提供明确定义的任务,比如“科学家”从事系统性的探究课程。

  • 第二,用户可以通过视频会议(如Skype或Facetime)、自动的IP语音、或不同类型的屏幕共享技术参加经过传递的交流活动,它们允许用户通过打字、绘画或和虚拟对象交互(如Drawing Together!, Kindoma, Minecraft)进行可视化协作交流。这样的社会互动和许多(通过屏幕的)面对面交流中的结果是类似的,它们明显缺失了人与人之间的直接物理接触。研究结果认为这类经过传递的社会互动在学习方面的效果和(通过屏幕的)面对面交流的效果类似。在这个问题上,现有研究集中于传统的视频模式,但更新的互动媒体形式也可以提供类似的效果,这为媒体制作者设计与孩子相关的角色创造了动机。

  • 第三,与电视媒介相同,app可以支持和屏幕中角色间类社会性关系的发展。不同的是,在与用户进行双向交流时,触摸屏设备上呈现的角色可以更逼真。公司正着手创建app,让“活生生”的角色对孩子们的演讲内容作出反应。在不久的未来,这种娱乐和教育目的的类社会性交互将进一步扩展。

主动的,参与性的,有意义的以及社会性的交互经验支持有效学习。如果app能够利用这些观念,那么它对于幼儿学习的潜在影响显而易见。

我们从学习科学的文献中学到了学习的四大元素,还学到了最后的一课:学习情境。这个情境是支持对学习目标进行探索,还是仅仅支持肤浅的机械学习?在拥有明确学习目标的情境中融合了4大元素的app最可能是真正具有教育意义的。

为学习目标的探索搭建支架(Scaffolded ) 

>>来自学习科学的证据

活跃、参与、有意义以及社会性的交互经验这四大元素也许是娱乐和教育app的导向。学习科学领域的研究显示,若将它们嵌入拥有明确的学习目标,支持支架式探索、提问式与发现式的教育情境,更有可能产生显著的学习效果。学习环境本身的重要性不容忽视,这是app中的首要问题。举例来说,你可以简单想象下孩子在孩子中非常活跃并且参与度很高但没有学到任何东西的场景。学习科学领域的研究表明,情境本身可以作为学习的支架或者为学习提供支持。 

根据Sigel的说法(1987):

“孩子作为活跃的学习者需要拥有通过游戏和其他探究式的冒险参与自我导向式活动的机会,来自我激励、健康成长。”

Sigel及其同事相信最佳的早期学习环境提升了孩子身体和认知探索(与其他人一起),营造了温暖的鼓励性的氛围。

Sigel(1987)写道: 如果安排合理,孩子们可以学会任何事情。运用适当形式将学习材料标准化,把这些材料对幼儿的学习环境进行适当的组织,有可能使孩子学会阅读,获取高级词汇和进行运算。 

关于最佳学习情境的激烈争论已持续了几十年。一方支持自由活动:活动情境不是强目的导向、有组织或精心设计的。另一方是说教式学习或直接教导:承认向孩子解释事情是怎么发生的,他们需要知道什么。两种方式各有千秋。最近,一项元分析测试164项研究却表明:与无明确学习目标的自由活动相比,直接教导下学习成绩更好。不过,若家长作为协助者而不是主角,运用协助发现方法,对孩子进行引导,总体上会取得最佳的学习效果。 

在教育中,控制的作用老生常谈。并且它有许多实证上的支持。比如设计用以帮助孩子们亲手操作用,学习数学概念的模块。关键在于孩子们不仅仅是积极地参与某个情境,而是拥有了合适的工具。运用工具积极地探索,能帮助他们理解新的概念。当低收入家庭的孩子们在较少受到承认或其他孩子干扰的情况下玩棋类游戏,他们将显著地提升对数字的理解。若利用动态可视化,而不是静态图像,来提升学生科学概念,如光合作用的学习效果,这个好处也同样成立。 

在空间认知领域,就几何知识的学习将直接指令式学习与另外两种学习方式比较:孩子们可以用几何材料做任何他们想做的事的自由活动式学习以及以孩子为中心,由具有丰富经验的活动伙伴搭好支架的引导式学习。其中,只有通过引导式学习的孩子成功地在训练后立刻将他们对形状的理解迁移到非典型的形状中(如锐角三角形),甚至是一周后。另一项研究集中于阅读效果:若将指令与引导相结合,学龄前儿童会在读写能力上取得更好的表现。引导活动是以孩子为中心,根据孩子的兴趣创建的,它需要孩子与了解学习目标的成人互动。请注意,运用引导活动的教学经验仍旧处于直接指令式和游戏式的教育争论之间。 

在培养语言发展和读写能力的时候,引导活动和设置阶段目标的效果是看得到的。一项先启动的正在进行的大范围干预性研究表明,当孩子和故事中的副本玩时,他们在基于活动的引导性单词干预和在成人主导的更受控制的游戏环境中表现地一样好。这些都聚焦于一点:基于活动的情境同样是成功的,且两者都比自由活动更好。

然而,学习科学并不认为学生无法从直接的指令学习中获益。研究表明,在一些情境中,直接的指令特别有效。David Klahr及其同事的研究发现,有支持的学习环境是掌握二级科学的关键。Strand-Cary and Klahr (2008)通过将发现学习和直接指令学习对比发现,当学生接受直接指导时,无论是在短期(一周)还是长期(3年),都更好地掌握了概念,这项实验充满迷惑。不过,对Klahr的直接指导环境的严密检查,使它有点像上面讨论的引导教学环境。

严格的、无反应的直接指导形式是一把双刃剑,它限制了孩子们的探索精神,可能会阻碍他们在所学知识以外的拓展。Bonawitz 和 Schultz把一个有四项隐藏功能的娃娃拿到4岁的孩子面前。一种情况是,孩子们被告知娃娃可以做什么,看到它的其中一项功能,然后他们开始自己探索。另一种情况是,在孩子们自己探索前,一个实验员突然被某个功能(其他情形下的功能)“绊住”。在这种探究情形下的孩子更可能发现玩具的剩余功能,直接情形下的剩余功能对于之前展示给孩子们的是保密的。教育学是有用的,但似乎缺少探索和额外学习。

这样就产生了未曾预料的后果,孩子们似乎学到了所有他们需要了解的玩具的一切。若不是这样的话,“老师”会告诉他们更多。直接指导与探索相结合可能是更有效的策略。DeCaro 和Rittle-Johnson (2012) 给二、三、四年级的孩子他们不熟悉的数学问题,发现那些在接受直接指导前自己有机会主动尝试解决问题、探索可能方法的孩子比那些收到指令后才被允许实践的孩子在概念理解方面表现得更好。这些正是我们在教学时体会到的一些益处:自己解释,把内容弄明白,这样能拓宽对学科知识的理解,使它真正成为自己的。

研究显示,在学习中,不论是让孩子们完全自由行动还是单独运用相反的直接指导教学方法,学习效果均非最佳。Kagan 和Lowenstein (2004) 注意到:“文献讲得很清楚:包含活动和更结构化的努力的多种策略对加快学生准备和他们的长期发展来说是有效的”引导活动提供了探索的时间,可以提升学习的收益。关键在于为提升学习效果的教学法对孩子们学到什么和所学内容能在记忆中维持多久是有影响的。我们将促进探索学习目标的有效学习元素融入恰当的情境,然后设置阶梯,创造真正有教育学意义的学习材料。

>>电视情境中的支架式探索

Blue’s Clues 这个节目基于一个研究结果在一周中每天播放同一段插曲。这个研究是这样的:当孩子们掌握了内容后,他们会和节目产生更多互动。它与另一个关于幼儿阅读的发现相似:比起阅读呈现一系列包含相同信息的书籍,孩子们从反复阅读同一本书中获益更多。多次观看同一场演出帮助孩子们了解到他们在第一次观看时可能没有完全理解的内容,这和熟悉的内容更容易巩固掌握本质上是相同的。然而,孩子们一旦开始提升对概念的理解,在不同情境下反复遇到同样的内容会帮助他们将内容推广到新情境。比如,芝麻街插曲教授字母B,它把B设置在不同的情境、不同的片段(动态的VS静态的,唱的VS说的,等等)中,比如bed,bath或bird孩子们有机会在所有这些支持学习的情境,即适应学生理解能力的学习目标的情境中进行探索。从这个意义上来说,这项关于电视的发现和引导活动中注意到的是相同的。相同之处可以说是和点击节目有明确联系的课程。美国公共广告公司准备好用附带的学习材料和电子资源去学习,这为在屏幕时间给孩子灌输学习目标提供了一种方法的样例。Neuman围绕节目Super Why的工作提供了另一种优秀样例。

>>将支架式探索融入APP 

就app如何针对学习目标对孩子进行引导而言,我们分析认为,app体验中的教育“情境”包含了外部的使用环境和内部的app设计。它涵盖了人机交互领域的学习设计和教育领域的教育学。支架是帮助孩子们完成原本自己不能完成的任务的教学组织结构。随时间移,孩子们能独立完成同样的任务。对于特定类型的app,外部的支架可以改变学生的经验,从原来的相对无计划的戳刺变成对适应年龄的内容进行引导探索。比如,视觉关联app,如SoundTouch 或 The Human Body,提供了图像、音频、视频、动画形式的动物、交通工具、仪器、人类循环系统以及其他有吸引力的内容。幼儿独自探索这些app可能只获取到相当肤浅的感知体验,不过,若有成人提供教育指导,他们可以真正对动物的分类或他们自身体内的进程提出质疑。

为学习目标搭建支架进行app设计可以采用多种形式。从提供支持性背景知识的线索系统、在活动期间或多或少提供挑战选择的课程水准测量策略到为相关的行为、理解和孩子的机会建模的复杂自适应学习系统。它们可以根据学习体验为孩子开出个性化的一系列厨房。后一种类别的例子包括DreamBox Learning和 Kidaptive App,它们都基于每时每刻为孩子提供最吸引人、最有效的学习挑战这一目的,为孩子个体调整学习内容。例如,当孩子纠结于一根1-10的数轴时,根据他们过去接受类似帮助后的行为模式及表现,他们可能会看到另外的概念支持或1根更简单的1-5的数轴。

教育 App 分析:分类和范例

之前,我们展示了如何将学习科学的四大元素应用于实践,去辨别在使用app时孩子们是否活跃、参与、与有意义材料连接以及产生社会性交互。同时,我们论证了情境的重要性,比如真正有教育意义的app应该支持围绕学习目标进行支架式探索。我们认为这是一种有益于各类群体的概念性方法,包括致力于将其产品学习效果潜力最大化的app开发者,不管app设计者和销售所声称的意图对app的学习效果潜力进行评估的父母和早教工作者。这种方法能轻易地付诸实践,有利于它扩展到各类人群。以下是如何基于学习四大元素分析app教育潜能的框架示意图。值得注意的是,与其说这个评估框架是一套严格的app分析指导原则,倒不如说,它显示了不论是否专业,从学习科学的角度评估app都是可能的。

>>配置和血统

按照学习科学的建议,在情境中运用这四大元素,我们可以开始在这些剖面分析app,如何评价app中的学习科学四大元素,这些app的血统,或者说它们是用于娱乐还是教学还是两者兼有。下面所述中,我们首先就剖面分析检测了app。在总体检测中,app是怎样落到四大元素和情境中的?在讨论了app的血统关系后,我们补充了这项分析。在哪种情形下,app的剖面信号是其核心,真正具有教育意义,而不仅仅使用标签。

>>范例分析

现在,我们看到一些说明四大元素如何被用于分析孩子们的app使用体验的样例。Alien Assignment是一款促进幼儿问题解决和发现的app。通过用设备的照相机吸引他们参与打猎食腐动物以及促进家长和孩子间的交流,为孩子学习搭好支架。它的叙事结构是绿色外星人家庭在地球上孤立无援,请求别人帮助他们修理宇宙飞船。外星人让孩子拍日常事物(如灯的开关)或和他们的宇宙飞船修理需求相关(如:“后备箱卡主了,快把你能打开的东西拍下来。”)的事物分类照片(如转弯的东西)。孩子们会收到提示,将照片给一个“成人”看,这个成人会用拇指翘起或朝下对每张图片的准确性进行评估。在孩子的所有图片都被认可后,外星人家庭发射升空,回到自己的家,然而随着再次的碰撞,他们又回到地球,孩子会再次看到初始菜单。

>>积极的,投入的学习

App体验是如何促进服务于读写能力学习的活动的投入性的?叙述实际上是人类沟通和思维的普遍类型,它吸引了孩子们的注意力。在每一个逼真的问题的重心,Alien Assignment连接起一系列的词汇和概念。情节点之间的平行线(如外星人需要打开行李箱)以及孩子们的活动(为他们完成任务的潜力评估熟悉的物理目标)促进了孩子们想象自己身处故事中的能力以及构建对每一个单词含义更加个人化的理解。此外,听故事和参与故事很可能支持孩子对叙事结构的理解,它自身是读写学习的重要组成部分。

在app体验中,象征和感知活动值得注意,它集中于口语和对物理环境的可视化探索。叙事主要在辅助的插图和一些偶然出现的屏幕文字(如标记着“地球”的记号)中通过录音传递。完成的照片为父母与孩子的对话提供了一个提示。例如,在孩子们拍摄打开的物品的照片时,父母可以将话题扩展至包含新词汇(如里、外、拉、推、用铰链连接、盖盖子)或探索相关概念(如放在门铰链旁的物体可能会被弄弯或被破坏以及杠杆和力矩下相关的物理力,这一类有用或危险的潜在事实)。基于考虑了附近物理环境的每一张照片中的学科作出决策,评估潜在的学科,可视化扫描,并最终构建框架和拍照。考虑到照片的哪一方面与任务相符,这很可能是孩子搜寻合适的学科时,穿过他们自己家(或)时的全身体验。若app升级为更高版本,还可以在故事情境中处理文学主题,如音韵学认识和词汇认知。然而,现在集中于口语为学习词汇和故事结构提供了适应年龄的机会

>>学习进程中的参与度

根据涉及的特定个人和设置,不同孩子玩app时注意力的集中度和持久度差异显著。APP提供了外在和内在本质的动机、明确的反馈、和父母之间的大量高响应度的偶发交互。理想状态下,孩子们会被来自父母的外在激励和他们自身创造性地探索环境的内在动机所激励。然而不幸的是,孩子们也可能会在第一次找照片时分心,继而没有返回app或没有被第一处叙事所吸引。现实情况下,大多数孩子的经历很可能会落入这两种极端情况之间。

也许最值得注意的是Alien Assignment努力在物理和社会环境中通过提升参与度创造有教育意义的环境。虽然这款app提供了教育体验,但仍无法更进一步控制它,以期让父母和孩子轮流使用设备以及提供讨论图片的机会。孩子们参与的深度取决于他们在问题上维持注意的能力、父母的利用度、教育学技能以及及时环境中存在的潜在干扰。通过将用户的交互移到屏幕外,app为深度的持久的学习和强有力的干扰提供了机会,最终形成了较高的参与度。因此,我们作出如下总结:就学习潜力而言,开放的情境学习设计既是app的优势,也是它的劣势。

>>有意义的学习

孩子会从和外星物种的交往中得到什么?理想状况下,若玩家在他们自己的家里发现、拍摄和讨论对象时体验到每一个单词和概念,这种经验会帮助他们构建起重要的个人意义。在这个过程中,学习是父母和孩子间分享的经历,将先前和以后的家庭活动联系了起来,创造了人际交往上的意义。无论如何,学习目标包含在app中,是幼儿在读写领域基础知识的重要组成部分。虽然app仅仅解决了这一小部分基础的问题,但随之而来的学习体验对孩子具有多层次的潜在影响。

为了说明不同层次的意义,仔细想想“某些你可以打开的东西”。试想幼儿在给客厅地板上自己经常玩的纸箱拍照,她集中注意于顶上可以开合的4片重叠的纸板。她对每一片怎么绕轴转动有丰富的感知理解,但她努力想把四片一起打开,做一艘想象中的船,她和最喜欢的娃娃可以坐在里面航行。当她和爸爸一起看着照片,谈论盒子的时候,她扩展了“打开”对她个人的意义。他们一起想计划,如何用纸片做实验能让它们最好地展开。这种互动建立在对“打开”更深的人间交往层面意义的理解:“打开”是和爸爸一起解决问题和创建活动的一部分。当她在幼儿园和朋友一起探究另一个相似的箱子时,“打开”的意义进一步拓展。他们的老师用相机记录下这个过程,然后用文字进行说明“正在打开和关闭船舱”,一起阅读说明的共同经历进一步加深了“打开”的含义。现在,“打开”涵盖了社团和更广阔的文化领域。

>>社会交互

用Alien Assignment来识字依靠孩子和父母(或其他成人)之间面对面的社会互动。它不只提供了观看和讨论照片的共同经历,还促进了设备的共享和对照片准确度的评估(用翘起拇指或拇指向下),最后将交互结构化。若家长——孩子的交互受这类评估引导,那每一次对话的细节会适于涉及到的个人。这种弹性使父母能根据他们对孩子知识、经验和兴趣的了解,为孩子量身定制相关反馈。同样,孩子们可以按他们所希望的那样回应或者在游戏期间保持沉默。

学习也间接受到和故事角色间的类社会关系的影响,虽然这些角色大部分并不熟悉。外星儿童直接和app使用者对话,他们解释说明破损的飞船需要的每一项修理,并且详细具体地提出需要照片以解决这个问题。的确,孩子们参与故事剧情线是为了帮助这个外星家庭逃离地球,返回自己的母星。因此,就这个意义上来说,这个故事强迫孩子们给真实的事物拍照,学习相关词汇。孩子们之所以接纳外星家庭、帮助他们,是因为他们关心这些角色。

>>针对学习目标进行支架式探究

这项活动的学习目标显而易见,设计者希望让父母和孩子交谈,从而提升词汇量、增强语言能力和前语言技能。依靠父母完成目标的称为重度支架式,即父母事实上参与的计划。除了在游戏中根据数字线索进行调整以解决问题,App自身没有考虑不同程度的难点。这些分析是如何为Alien Assignment创建形象的?我们可以根据四大元素和他们表现的情景用图表表现学习体验,然后在一个形象的侧面创造出可视化的特质,比如图1中描绘的那样,通过相关的李克特量表评估app。

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图1.对Alien Assignment app中学习科学4大核心以及学习目标的评价

Alien Assignment提供认知上的活跃、意义和社会互动经验,它会在这三项上取得最高分,但在参与度一项上取得略微稍低的份数。这是因为app运行时生理和社会环境的不可知性。

由于其情境对识字目标的作用,它取得了较高的排名,但由于上面提到的未知方面,并没有取得最高排名。从原理图中我们注意到,不同的app有着截然不同的配置。比如,一款叫做Toca Hair Salon Me的游戏,允许孩子修建和设计虚拟发型,它活跃度高、吸引力强、有意义,并且社会交互性强。但是它没有明确的学习目标。相反,Toddler Teasers这类app有明确的学习目标但不活跃、没有吸引力、没有意义感、社会交互性差,与Alien Assignment相比,它截然不同。使用Toddler Teasers的孩子仅仅只是指出面积和六边形,或者不同颜色的盒子,然后在正确回答后,接收到常见的掌声。图2和图3分别展示了Toca Hair Salon Me和Toddler Teasers的配置情况。这些配置文件简单地比较了不同类型的“教育app”的教育潜力。这一切来自各种各样app的横向对比。

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图2.对Toca Hair Salon Me app中学习科学4大核心以及学习目标的评价

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图3.对Toddler Teasers app中学习科学4大核心以及学习目标的评价

血统:app 的定性分类

最后,二者选一,我们可以通过app适合的定性分类来思考其教育学意义。它是一款娱乐app还是一款教育app?我们建议用2*2的网格表来反映app是否有学习目标以及在4项教育元素上的得分高低(见图4)。请注意,我们充分认识到这个app配置和血统的概要图仅仅只显示了我们想象中更严格的评估的起点。然而,它提供了关于怎样的app是具有教育意义的这一问题的一些见解,即使是在初级阶段。
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图4.决定app血统的网格

从表格中,我们发现右上方—有着高度学习目标和高分的四项学习元素(积极性高、参与度高、有意义以及高社会交互)的app,就是真正的基于证据的有教育意义的app。当在设计上融入了促进学习科学的4项元素,app落入这个象限,很可能产生深度学习。在左上方,我们发现若一款app有低度学习目标和高分的四项学习元素,那它就是纯粹的娱乐app。我们之前所说的Hair Salon Me这类app,可能玩起来有点趣味,也可能有辅助学习的功能,但在很大程度上,它仍是非教育性的(如Toca Boca所言)。

现在来到左下方,我们发现这里的app有高度学习目标和较低的四项基本元素得分。这些“教育”app未融入学习科学,很难将使用的孩子导向深度学习。说到如何促进真正的学习,设计者没有经过仔细思考就将现存的材料转换成药片,这样的app存在很多陷阱,下面我们会进行说明。

最后,一些app落在既没有学习目标又在四项学习元素得分较低的象限。它们既没有教育意义也没有娱乐性,无法抓住孩子哪怕片刻的兴趣,也无法促成学习。

有了这个网格,我们可以立刻评估儿童市场上的任何一款app。设计者也受益于此。这些app体现了设计者对支持教育app发展的心理学基础的理解。

此外,如果app聚焦于特定的内容领域,比如阅读、数学或者空间发展,那么重要的是开发者需要查阅如何在符合科学证据的前提下更好地建构内容框架。

回顾:第一波教育 App 浪潮

第一波 app 浪潮下,新技术取得了激动人心的进展。这些新技术既可以用于娱乐,也可用于教育。虽然开发者设计了新产品,家长和教师对产品进行了评估,但他们想要避免的陷阱始终存在,比如:

火灾报警综合症。试想你正在为孩子读传统书籍,火警报警器响了。你认为孩子能对这个故事回忆起多少?虽然这是一个极端的例子,但它的影响和第一波浪潮 app 中钟声、汽笛声的影响差不了太远。App 开发者以及家长们应该注意app内的各种活动,这些增强功能真的带来了价值,提升了孩子们的参与度吗?抑或是它们反倒让孩子分心了呢?

多重选择陷阱。提供适应于孩子年龄的内容是重要的,为孩子提供适宜的决策水平也极为关键。在超市货架上从30种不同的花生酱中进行挑选,成人会不知所措。同样的,app中的常陷阱在于为孩子提供太多选择,使他们无从下手。若只给他们几个选择,反倒会帮助他们集中精力于app的叙事。拥有太多的选择为分心创造了条件,也降低了孩子们的参与度。

伪“教育”app。将右下方的 app 和右上方相比,我们可以明白地看到其中的区别:什么是真正的教育 app?是什么支撑起了这个名字。app 开发者若要对教育性作出要求,最简单的方法是确保app 包含了“教育”内容,比如数字和字母。然而,数字和字母的机械记忆无法产生深度学习。幼儿需要理解基数下隐藏的数字原理、次序无关原则等等。且 app 需要触碰到学习科学已知领域的根基,去融合数字知识如何发展这一领域的研究理念。

无营养。一些 app 在维持用户参与度上设计得很好,但不关注教育内容。首要用于娱乐的app会落入左上象限。比如,我们注意到 Candy Crush 这个游戏会使用户上瘾,它有较低水准的、有吸引力的产品设计和正强化用以维持用户的参与度。游戏的成功常常(但不总是)随机产生,它取决于运气,而不是对学科知识的掌握。如果他们认为适应和整合流行的、非教育的 app 的特征去提升自己 app 的质量,那么即使是无营养的 app,对于教育 app 开发者也是有用的。也许断断续续的加固会提升参与性的程度或者强支持性学习。

设计上存在注意力缺陷。一些 app 努力使学生不被眼前不断变换的事物吸引。比如,若孩子原本在屏幕上学习形状,现在转而学习数学、学习早期阅读,他们就会分心,无法对知识进行深度加工,也就没有真才实学。学习科学领域的研究显示,孩子需要重复训练才能学得更好。在多种情境下反复接触相同的内容,有助于巩固学习,特别对幼儿而言。

预测:第二波浪潮会由学习科学引领

新美国基金会曾在 YouTube 上传了一个视频,开头写道:

“许多父母和老师认为应该尽量让孩子远离屏幕。通常,这是正确的反应。但最新的研究显示,不同的屏幕交互是不一样的。”

视频继续播放了一些关于何时接触屏幕对孩子有利的例子。比如,当孩子们和祖父母在聊天节目中对话,当在上面看到数学概念,当和老师以及父母一共工作学习各个领域的新事物时,甚至在学习新单词时。这正是在这篇文章中我们所处的立场:不是所有的屏幕时间都是有害的。有数据表明,屏幕正在变得越来越无处不在。我们已经证明,利用学习科学为孩子创造基于屏幕的经验会使 app变得更好,使孩子们受益更多。

我们生活在第一波 app 的开发浪潮中,app 通常只是把非电子形式的游戏和学习场景迁移过来。在这片充满发现和变化的“蛮荒西部”,app 的生产大部分是非标准化的(除了致力于保护儿童个人信息的儿童在线隐私法案在努力)。来自学习科学领域的研究能指引和告诉消费者,在第二波app开发浪潮中如何更好地实践。

我们怎样才能在目标导向的情境中,培养出认知上活跃的、深度参与的、有意义的、强社会交互的数字经验?以学习科学为基础,我们可以采取前瞻性的方法去开发和评估教育 app。这个新的框架鼓励研究团体、app 开发者以及评估者、教师和家长之间的对话。这是思考这种媒介的优缺点迈出的第一步。

App 提供了连接物质世界和快速增长的数字云端的大门,我们应该利用其广阔的潜能设计和开发第二波浪潮的教育app,而不是仅仅模仿传统媒体,比如书本、工作表、电视甚至电子游戏,教育 app 的设计应该创造性地将学习科学理论与更多样化的媒介结合起来。

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来源: 芥末堆

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  • 登录找回红脸蛋

    游客2  309天前

    不知道苹果应用商店对App的评级的具体标准是什么,纵观大部分的幼儿教育类App的评级为4+,其中也有9+,12+和17+,请问笔者你知道吗?

    (0)

    回复(0)

  • 红脸蛋

    家家雨  309天前

    主动学习和参与很有感触,目前玩过最难忘的一款游戏,是设计手势打乒乓球的,根据手的不同力度和方向。教育APP也可以应用这个场景。

    (0)

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  • 登录找回红脸蛋

    游客1  310天前

    内容丰富!

    (3)

    回复(0)

  • 【芥末翻】学习科学告诉你,设计儿童教育app的四个要素分享二维码
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