劉軍 孫雪 孫萌

【摘 要】人工智能時代的到來，使得科技教育的價值和地位日益突出。教育APP作為新型移動學(xué)習(xí)資源，具有易操控、碎片化和個性化學(xué)習(xí)等特點，為科技教育的創(chuàng)新性發(fā)展提供了新的路徑。本研究對科技教育類APP的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分類調(diào)查，從教育性、適用性、趣味性、體驗性四個方面進行剖析，并針對有關(guān)問題提出了相應(yīng)的發(fā)展對策。

【關(guān)鍵詞】科技教育;移動教育APP;發(fā)展現(xiàn)狀

移動技術(shù)的發(fā)展使得如何利用“互聯(lián)網(wǎng)+”促進教育信息化變革成為教育領(lǐng)域的熱議話題。與此同時，教育APP作為新型移動學(xué)習(xí)資源，具有易于操控、滿足學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)需要的特征[1]，受到眾多老師和家長的青睞，這為課程的創(chuàng)新性發(fā)展提供了新的路徑。研究發(fā)現(xiàn)，科技類學(xué)科，例如科學(xué)課、信息技術(shù)課等，對培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、創(chuàng)新意識和問題解決等能力起著不可或缺的作用[2]?？萍冀逃m然并非傳統(tǒng)教育的主流科目，但其內(nèi)容與未來社會發(fā)展和人才培養(yǎng)密切相關(guān)。然而，目前的研究更多地從教育APP的實踐應(yīng)用或英語、語文、數(shù)學(xué)等主流學(xué)科進行探究[3]，對科技教育類APP的發(fā)展現(xiàn)狀及其學(xué)科應(yīng)用價值研究較少。因此本研究的目的是了解科技教育類APP的發(fā)展現(xiàn)狀，并針對存在的問題提出相應(yīng)的對策。

研究對象與方法

本研究采用調(diào)查研究的方法。首先，在iOS系統(tǒng)、Android系統(tǒng)的各應(yīng)用商店中搜索科技教育類APP作為抽樣對象，其中科技類APP包括科學(xué)、信息技術(shù)學(xué)科的APP。其次，通過下載體驗各類APP，篩除了與科技類課程無關(guān)、無法正常體驗、有明顯系統(tǒng)運行問題的APP，共71款樣本APP作為研究對象。最后，由“移動學(xué)習(xí)”教育部-中國移動聯(lián)合實驗室發(fā)起，由教育技術(shù)專家、科技教育教師組成11人研究團隊，運用內(nèi)容分析法和統(tǒng)計分析法，對樣本APP進行了分析，以掌握科技教育類APP的發(fā)展概況。

科技教育類APP的現(xiàn)狀

根據(jù)《全日制義務(wù)教育科學(xué)課程標準》《全日制義務(wù)教育信息技術(shù)課程標準》、人教版和北師大版兩個版本的科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)科教材內(nèi)容、時下教育熱點以及科技類學(xué)科核心素養(yǎng)，我們對調(diào)研的71款科技類移動教育APP進行了分類，結(jié)果如表1。

其中，基礎(chǔ)知識類主要指利用APP加強學(xué)生對學(xué)科知識的本質(zhì)類屬以及與其他知識之間種種聯(lián)系的理解，如了解知識產(chǎn)生的緣由、知識形成的結(jié)果、知識的概念、把握規(guī)則與法則、以練代講鞏固知識等;探究學(xué)習(xí)類主要指利用APP幫助學(xué)習(xí)者在特定情境或問題下訓(xùn)練操作技能，通過指導(dǎo)學(xué)習(xí)、強化練習(xí)及其他探究類學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)科技素養(yǎng);綜合學(xué)習(xí)類主要指依托APP提供的場景，學(xué)習(xí)者通過探索思考，綜合應(yīng)用學(xué)科知識和創(chuàng)新思維來解決具體問題，進而提升問題解決能力和實踐探究能力。

1.科技教育類APP的內(nèi)容類型

為了解科技教育類APP的發(fā)展現(xiàn)狀，依據(jù)科技教育類APP分類維度表（表1），我們對APP的內(nèi)容類型進行了調(diào)研。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在科技教育類APP中，基礎(chǔ)知識類最多，占樣本數(shù)量的52%;其次是綜合學(xué)習(xí)類，占31%，探究學(xué)習(xí)類APP的占比最少，為17%。由此可見，科技教育類APP的開發(fā)設(shè)計比較全面， 各種類型均有。這可能是因為科技類學(xué)科知識與日常生活有一定的距離，學(xué)習(xí)者需要基礎(chǔ)知識的儲備;同時，科技類課程需要講練結(jié)合，在操作中內(nèi)化習(xí)得的理論性知識，這就需要由綜合學(xué)習(xí)及探究學(xué)習(xí)類APP來滿足。但是，數(shù)據(jù)表明基礎(chǔ)知識類的APP占比最大，而探究學(xué)習(xí)類則僅有17%，對此的解釋可能是理論性的知識更容易遷移到教育APP中，開發(fā)難度較小，而探究性、實踐性活動在設(shè)計和實施上存在較大難度。

此外，我們統(tǒng)計了二級分類下不同類型APP的分布情況，結(jié)果如下。首先，在基礎(chǔ)知識類中，多媒體類占68%，編程類占24%，其他占8%。數(shù)據(jù)表明，目前市面上科技教育類APP傾向于對多媒體知識和軟件的教學(xué)，而對編程類知識的教學(xué)較少。可能的原因是編程教育在中國尚處于發(fā)展階段，課程內(nèi)容、教學(xué)方法等尚未成熟，因此編程類基礎(chǔ)知識教育APP相對較少。其次，在探究學(xué)習(xí)類中，編程類占比高達75%，創(chuàng)客類占17%，STEAM類占8 %，該類中未發(fā)現(xiàn)多媒體類APP。最后，與探究學(xué)習(xí)類相似，在綜合學(xué)習(xí)類中，編程類占比73%，STEAM類、創(chuàng)客類及其他類各占9%，未發(fā)現(xiàn)多媒體類APP。

2.科技教育類APP的教育性

（1）科技教育類APP的學(xué)習(xí)規(guī)律性

為了總體調(diào)研APP是否吻合學(xué)習(xí)對象的學(xué)習(xí)規(guī)律和科技類學(xué)科教育規(guī)律，我們對市面上的科技教育類APP進行了調(diào)研分析，結(jié)果如圖1。首先，科技教育類APP的教育性情況占比為：學(xué)習(xí)供給型占45%，以供給為主以應(yīng)用為輔占16%，以應(yīng)用為主以供給為輔占16%，學(xué)習(xí)應(yīng)用型占23%。其中，在基礎(chǔ)知識類APP中，學(xué)習(xí)供給型APP數(shù)量最多（45%），學(xué)習(xí)應(yīng)用類占比最少（0%）;在探究學(xué)習(xí)類APP中，學(xué)習(xí)應(yīng)用型占比13%，以應(yīng)用為主供給為輔占比4%;在綜合學(xué)習(xí)類中，學(xué)習(xí)應(yīng)用型和以應(yīng)用為主供給為輔均占10%，以供給為主應(yīng)用為輔占比9%。

此外，橫向比較的結(jié)果顯示，探究學(xué)習(xí)類和綜合學(xué)習(xí)類APP學(xué)習(xí)規(guī)律分布情況相對其他類型較好，原因可能在于這部分是一個知識輸入與能力實踐養(yǎng)成的有機結(jié)合體，不能割裂開來?？傊{(diào)研結(jié)果表明，當(dāng)前科技教育類APP的開發(fā)是以學(xué)習(xí)資源供給為主，真正考慮學(xué)習(xí)規(guī)律，做到符合學(xué)習(xí)規(guī)律的APP相對較少。

（2）科技教育類APP的數(shù)據(jù)智能性

在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)智能性是眾多教育研究者關(guān)注的重點。然而，科技教育類APP的數(shù)據(jù)測評程度的調(diào)研結(jié)果表明，沒有數(shù)據(jù)記錄的APP較多，占樣本總量的63%;其次是有數(shù)據(jù)無評價的APP，占比29%;單一評價的APP和系統(tǒng)評價的APP只有零零星星的存在，分別占比6%和3%。整體來看，大部分APP并沒有發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，而綜合的系統(tǒng)評價更是鳳毛麟角。

（3）科技教育類APP的教學(xué)方式

為了準確調(diào)研科技教育類APP的教育性，我們還分析了科技教育類APP的教學(xué)方式。按照教學(xué)方式的分類，我們將其分為了接受式教學(xué)、發(fā)現(xiàn)式教學(xué)、接受式與發(fā)現(xiàn)式教學(xué)相結(jié)合、其他等四種教學(xué)方式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)接受式教學(xué)占49%，發(fā)現(xiàn)式教學(xué)占28%，接受式與發(fā)現(xiàn)式教學(xué)相結(jié)合占23%。此外，在基礎(chǔ)知識類中，絕大部分為接受式學(xué)習(xí)（46%），另有7%采用接受式教學(xué)和發(fā)現(xiàn)式教學(xué)相結(jié)合;在探究學(xué)習(xí)類中，發(fā)現(xiàn)式教學(xué)應(yīng)用最多（16%），接受式教學(xué)和發(fā)現(xiàn)式教學(xué)相結(jié)合占1%;在綜合學(xué)習(xí)類中，3%為接受式教學(xué)，12%為發(fā)現(xiàn)式教學(xué)，14%為接受式教學(xué)與發(fā)現(xiàn)式教學(xué)相結(jié)合。整體而言，大多數(shù)科技教育類APP尚停留在接受式教學(xué)的階段，即單純地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料，將所學(xué)知識的全部內(nèi)容以定論、單向的方式傳授給學(xué)習(xí)者，忽視了學(xué)習(xí)者獨立思考的過程和內(nèi)在動機的激發(fā)。

3.科技教育類APP的適用性

為了更好地了解科技類APP與特定科技教育需求和科技教育現(xiàn)狀的吻合程度（即適用性），我們對APP的應(yīng)用場景和學(xué)科融合情況進行了統(tǒng)計分析。在基礎(chǔ)知識類APP之中，應(yīng)用場景以講授為主（28%），演示次之（23%），討論、答疑、測驗和查閱都占比很少，分別為2%、2%、1%、1%。在探究學(xué)習(xí)類APP中，操作占據(jù)大部分比重，為10%;講授、討論和演示比較少，分別為2%、1%、1%。在綜合學(xué)習(xí)類APP中，以操作為主（15%），雖然在講授、討論、演示、測驗、答疑方面也有相應(yīng)比例，但分布較少，分別為5%、3%、2%、2%、2%。此外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高達89%的科技教育類APP沒有進行學(xué)科融合。

4.科技教育類APP的趣味性

我們對樣本中的APP進行了趣味性測評。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在科技教育類APP中，非游戲無情境的APP占比最多，為65%;另外，游戲類和非游戲有情境類APP分別占比14%、18%，這意味著部分科技類APP的研發(fā)者意識到了趣味教育對學(xué)生學(xué)習(xí)的重要性。通過有趣的游戲不僅能夠吸引用戶，還促進了學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握，提高了學(xué)習(xí)樂趣。

5.科技教育類APP的體驗性

根據(jù)教育類APP的特點，我們將用戶的體驗性指標分為界面友好性、易用性、操作性三個維度，每一維度下設(shè)三個等級，其中一級為最優(yōu)，具體標準如表2。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可以看出，80%APP的體驗性達到一級的水平，20%集中在二級的水平。具體而言，基礎(chǔ)知識類48% APP的體驗性為一級，6%為二級;探究學(xué)習(xí)類7%為一級，10%為二級;綜合學(xué)習(xí)類26%為一級，3%為二級。這意味著在界面友好性、易用性、操作性三個方面的基礎(chǔ)指標上，科技類移動APP實現(xiàn)得較好，能夠達到用戶的滿意水平。

科技教育類APP的發(fā)展對策

1.尊重學(xué)習(xí)規(guī)律，發(fā)揮數(shù)據(jù)力量

掌握科技類學(xué)科的學(xué)習(xí)規(guī)律，對學(xué)生進行綜合評價極其重要。調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前科技教育類APP以學(xué)習(xí)供給為主，符合學(xué)習(xí)規(guī)律的APP相對較少。此外，大部分APP沒有遵循從學(xué)習(xí)到評價的完整教學(xué)鏈條設(shè)計，對教學(xué)評價的認知和研發(fā)力度都相當(dāng)欠缺。因此，我們提出了以下建議。

首先，教育APP的開發(fā)設(shè)計可以在相應(yīng)課程專家、教學(xué)設(shè)計專家?guī)椭幕A(chǔ)上進行，研發(fā)者需要真正掌握學(xué)科內(nèi)容的內(nèi)在學(xué)習(xí)規(guī)律，探求適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。其次，研發(fā)者還可以通過問卷、訪談、邀請部分學(xué)生進行測試，了解其學(xué)習(xí)現(xiàn)狀及學(xué)習(xí)需求，開發(fā)真正符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律的APP。再次，管理者可以開展教師培訓(xùn)，轉(zhuǎn)變教師教學(xué)思維，提高教師教學(xué)技能。最后，研發(fā)者應(yīng)完善教學(xué)活動過程，增加學(xué)習(xí)評價，并主動利用大數(shù)據(jù)的力量，客觀、準確、全面地對數(shù)據(jù)進行處理，為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)診斷，提供針對性的指導(dǎo)，滿足學(xué)生個性化發(fā)展的需求。

2.優(yōu)化應(yīng)用場景，促進學(xué)科融合

優(yōu)化應(yīng)用場景、促進學(xué)科融合是對科技教育類APP的研發(fā)要求。當(dāng)前基礎(chǔ)知識類APP大多只是學(xué)習(xí)資源的簡單呈現(xiàn)，對知識的深度學(xué)習(xí)相對較少。針對這些問題，我們認為：第一，APP研發(fā)者可以吸納其他學(xué)科教師的力量，利用物理、生物、歷史等學(xué)科的情境設(shè)置科技類學(xué)科相關(guān)問題，加強科技類學(xué)科與其他學(xué)科的聯(lián)系。同時，還要注重記錄學(xué)習(xí)反思，適當(dāng)增加測驗和答疑環(huán)節(jié)。第二，提倡不同學(xué)科之間的相互聯(lián)系、相互補充和滲透，可以在企業(yè)內(nèi)部建立學(xué)科融合管理制度。第三，政府等機關(guān)部門不僅可以通過政策文件宣傳學(xué)科融合的意義和優(yōu)點，還可以搭建企業(yè)學(xué)科融合平臺，促進不同企業(yè)間的溝通交流。

3.設(shè)計恰當(dāng)情境，提高學(xué)習(xí)趣味

寓教于樂這種趣味學(xué)習(xí)方式，不僅有利于學(xué)生的身心發(fā)展，還能促進創(chuàng)造力、想象力等高層次思維能力的提升。只有設(shè)計恰當(dāng)?shù)那榫?，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。所以，一方面教學(xué)設(shè)計者可以創(chuàng)建學(xué)生熟悉的情境進行趣味性的導(dǎo)入，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，利用多種教學(xué)方式、多元化的教具等讓學(xué)生身臨其境;另一方面，可以通過游戲、提問等方式，增強人機交互，從而讓學(xué)生有更高的參與度和良好的學(xué)習(xí)體驗。

參考文獻

王芳芳，肖信，羅秀玲. 移動APP在化學(xué)教育中的應(yīng)用：類型與展望[J]. 化學(xué)教育（中英文），2020，41（3）： 72-77.

任友群. 新時代，中小學(xué)需要怎樣的信息技術(shù)課[J]. 人民教育，2019（1）： 26-29.

劉邦奇，張金霞，許佳慧，胡婷婷，朱廣袤. 智能技術(shù)賦能因材施教：技術(shù)框架、行業(yè)特點及趨勢——基于智能教育行業(yè)發(fā)展實證數(shù)據(jù)的分析[J]. 電化教育研究，2021，42（2）： 70-77.