基于iPad Apps的研究、实践和设计框架（iRPD）：源起、内涵与教育应用探索*

葛福鸿 张丽萍

（山西大同大学 教育科学与技术学院，山西大同 037009）

一、引言

近年来，随着移动互联网络技术的快速发展，4G移动技术的普及以及越来越多的新媒体不断涌现，在改变人们传统学习方式的同时，也在教育领域产生了移动学习、泛在学习、混合式学习等新型学习模式。《国家中长期科技发展规划刚要》（2006-2020年）把数字新媒体平台，列为重点的发展领域。在这样的时代发展背景下，智能手持终端成为青少年主要的社交与学习工具。与此同时，基于智能手机的Apps等应用，自然也成为进行移动学习与开展探究性学习、项目式学习与游戏化学习的重要载体。“新浪教育”发布的《2014年中国教育APP行业发展及用户行为研究报告》中指出，教育市场用户中Apps使用率约为76.1%。这对教育工作者和教育研究者来说，是一个相当大的挑战[1]。

在所有的触摸屏技术中，iPad的应用已经普及，它正在被教育的各个领域所使用，其中包括学龄前的儿童。iPad是高度可定制的、直观的触摸屏平板电脑，它将多种技术整合到一个“活动中心”中[2]。一些研究人员已经开始记录和评价青少年在家里和学校中日常使用这些工具的情况[3]。此外，许多案例研究还表明，在传统交流方式有限的情况下，iPads的使用对青少年具有潜在价值，特别是对于患有自闭症和失忆症的儿童[4-5]。但到目前为止，教育Apps研究的主要焦点，在于iPad与特定的、商业化所生产的Apps之交互。例如，沃尔汶（Wohlwend）密切地观察了孩子与木偶Pal App的互动，罗维（Rowe）及其同事研究了与儿童图书产品相结合的Apps，比如，绘图板（Drawing Pad）、图书创作者（Book Creator）和 i-Books[6]。再如，国内华东师范大学祝智庭团队研发并推广的电子书包在基础教育教学中的应用。

目前，只有少数教育研究人员从事iPad Apps的共同开发或协同设计，并积极参与在教室中促进Apps的使用。这里的“教育研究人员”指除企业/公司的研究、开发人员和从事一线教学的专职教师之外的其他教育科研人员，包括从事科研的高校教师和其他教育科研机构的人员。

近年来，随着越来越多的教育Apps出现，使得研究人员有了一个独特的机会来 “影响触摸屏世界的政策和实践”。有人指出，教育研究人员“未能跟上这项技术应用的指数增长速度”[7]。2012年，哈奇森（Hutchison）等研究发现，教育Apps的研究主要是对商业生产的iPad Apps进行评价，而不包括教师发起的研究，或是与Apps设计者一起共同开发Apps以作为新的教育资源之目的[8]。所有利益相关者都有参与的空间，但目前还没有一个框架，能够以真实而有意义的方式来思考这一过程，并为指导研究人员参与iPad Apps的设计提供具体而实用的参考。这一现象，如同2010年塞尔温（Selwyn）所描述的：是“教育技术学术的修辞”与其实施的现实之间之差距[9]。

从研究的范式而言，基于设计的研究，为研究人员和设计师、研究人员和教师之间的努力协作，提供了一个可行的基础。基于设计的研究，也是应用设计的关键方法，由于其软件设计和协作研究的双重视角，其结果可以是理论上的，也可以是实用性的[10]。

为此，本文重点论述在基于设计的研究基础上，需要将教育研究人员、从业人员（教师等实践者）和应用程序设计师有效整合在一起，协作开发教育性的iPad Apps。聚焦基于设计研究的iPad Apps动态框架——iPad Apps的研究、实践和设计（iPad Apps-based Research， Practice and Design，简称 iRPD），按照其遵循的五个原则来深入分析与阐述，采用案例论证其具体的应用，以期为相关的教育应用提供借鉴与参考。

二、iRPD框架的源起

近年来，随着移动智能手机、平板电脑等的大量应用，给教育研究人员提供了新的研究课题，即不仅需要研究这类工具的教育影响和发展潜力，还需要考虑面向21世纪教育技术应用切入点与发展方向。而基于移动端教育App研究，正是教育技术有效介入教与学的一个重要途径。这项研究具有一定的新颖性，单靠企业和公司或者个人不行，需要教育研究人员、从业人员（教师等实践者）和应用程序设计师之间进行更为密切的合作，还需要理论框架的指导，才能有效提高教育iPad Apps的应用效果。正是基于这样的认识，iPad Apps的协同设计与实践，成为其在教育教学中进行有效应用的一个突破口。

迄今为止，国内还缺乏这一方面的实践范例和理论研究。据我们对“中国知网”的搜索，针对教育技术八种核心期刊 《中国电化教育》《电化教育研究》《远程教育杂志》《开放教育研究》《现代远程教育研究》《中国远程教育》《现代教育技术》《现代远距离教育》2009-2018年近10年发表的文章，以主题为“App”，词频或含“手机”，检索到 134篇文章；词频或含“iPad”检索到42篇文章；词频或含“平板”，检索到“63”篇文章。对这些文章分别从标题和内容进行分析，发现相关研究主要体现在两个方面：

一方面，研究主要集中在移动智能设备在教学和学习中的具体应用，如，2017年陈明选等发表于《远程教育杂志》的《手机直播支持下的交互式学习设计与应用研究》文章，将手机直播用于教学，为学生创设一个真实的实时互动的学习环境[11]。另一方面，许多文章是从宏观上论述教育App的分类、设计模型、应用现状、趋势的分析、评价体系的构建等，其中，马玉慧等2016年在发表于《中国电化教育》的《新型移动学习资源教育App发展模式探究》一文中，提到科研机构与公司的合作，将教育科研机构的研究成果应用到实践，以及借助公司技术和力量设计App。但没有论述具体的合作模式和采用的研究方法[12]。

可见，由于目前国内还没有一个较完整的设计框架，能够为教育Apps的设计与实践提供有效指导，并为教育研究人员参与iPad Apps的设计提供具体参考，因此，更需要我们进行相关的探索。我们不妨把研究视角转向国外，发现已有一些学者做了相关的研究并提出了一些可行框架。

（一）国外相关的研究框架分析

2005年，尼格（Nigg）和约旦（Jordan）指出，“框架是构成观察现实的一套假设、概念、价值和实践”[13]。目前，已经有几个研究设计参与框架，并且还有丰富的教育多媒体资源设计人员参与指导。例如2012年，丘吉尔（Churchill）提出了设计学习对象的概念模型[14]；2003年，布伦达（Bannan）提出了一个整合性学习设计框架 （Integrative Learning Design Framework，简称 ILDF）[15]， 具体如图 1 所示。

图1 设计和研究过程ILDF框架

虽然该框架考虑较为全面，但只是把设计研究所进行的单个、分离的工作，描述成一个逻辑有序的线性动态结构，并没有考虑到设计过程中参与人员之间的交互模式问题，也没有考虑不同领域和不同境脉中的相互因素关系，只是把不同领域下的线性流程平行整合在一起。

另外，2005年，万德曼（Wademan）所提出的框架，虽然凸显了学习者、设计者、研究者（认知科学家）和领域专家的多方参与[16]，但没有从实践的角度考虑在各种环境因素影响下，架构一个真正指导多方协作进行基于设计研究的行动框架。

（二）iRPD框架的提出

虽然，上述已有的一些框架对基于设计的研究提供了参考。然而，缺少那么一个框架，可以将教师、研究人员和设计师聚集到一个专门针对iPad Apps的工作空间中，并为进入应用设计研究领域的教育研究人员，提供指导或支架。

2017年，英国曼彻斯特城市大学从事幼儿与儿童研究的学者娜塔莉亚·库西科娃 （Natalia Kucirkova），提出了iRPD经验框架，如图2所示。该框架借鉴一些成功案例说明在实践中的实施情况，以及教育研究人员可以从事基于设计的研究来进行iPad Apps工作。尤其强调了在教育环境中，如何促进iPad Apps应用的研究人员进行合作，以及这种合作所呈现的优势[17]。这一框架的提出，为研究人员和设计师、研究人员和教师之间的协作开辟了广阔的前景。

图2 iRPD框架及要素

教育设计研究的目标是 “深度理解创新和影响环境改善的因素”[18]，iRPD框架的目的不是提供通用的解决方法，或衡量此类参与有效性的指导；相反，该框架是嵌套在基于设计的大型教育研究框架中的一种特殊情况。比如，前面论述的布伦达提出的“整合性学习设计框架”，补充其侧重于面向过程或面向概念的模型，在于为指导研究人员参与共同设计学习对象提供理论框架。通过特别关注教育Apps，该框架也可以被视为对“鼓励更多教育研究人员进行iPad Apps研究”的一种回应[19]。

库西科娃多年来一直参与相关iPad Apps的开发，已经开发了一个与早期识字教育相关的 Our Story App。她以教育研究人员的角色，与应用程序设计师、从业者合作一起，共同设计一些活动来开发App的内容。通过三方协作的共同努力，进行了一系列验证性研究和实际开发了Our Story App。2014年，库西科娃在西班牙塞维利亚的第七届 “国际教育、研究与创新大会”（ICERI 2014）上，作了《年轻研究人员使用Our Story App来创建多媒体体验式研究叙事：将“我”重新纳入研究过程》专题报告，并提到Our Story早在2011年，就成为英国排名第二优秀的教育App[20]。

三、iRPD框架的内涵与原则

iRPD框架以学习者为中心，集成设计师、从业人员、研究人员于一个工作或研究空间 （协作开发App）中，协同考虑政治、经济、社会文化、伦理道德等因素，可以概括为五个原则。我们利用这些原则，可理解这些工具在基于设计的教育研究中之细微差别，并告知研究人员是否决定参与这样的工作。框架以图形化描述了研究者在iRPD中的角色。因此，这五个原则可作为理解教育研究中影响App开发的条件和资源之间的相互作用，以及影响它的多种因素。

虽然这些要素是按照时间顺序进行排列，但这里提出的五个原则并没有预期的等级。它们可以作为单独的方面呈现，以便提供关于每个方面的关键问题之详细信息。然而，在现实生活中，它们之间却具有很强的交互性，如图2中的双箭头所示。

（一）原则之一：三重合作（iRPD Trio）

传统的基于设计的研究是 “基于研究人员和从业者（教师和专业人员）之间的合作”[21]。 iRPD框架的一个显著特点，在于除了从业人员—研究人员和研究人员—设计人员之间的协作外，它还将所有三个利益相关者融合到一个教育Apps的协作、设计、研究领域中。从业人员—设计师的协作，可以帮助特定软件生成可扩展的改进；而作为合作者的研究人员，可更好地理解他们方法的实际有效性。

所有利益相关者之间的三方合作，代表了一个独特的机会，可以直接解决Apps在教育环境中实施的一些实际问题或挑战。例如，贝克（Baker）于2013年描述了在教室中应用于口头作文App的困难，当针对成年人而不是儿童的声音进行校准时，会破坏儿童的独立使用[22]。 同样，罗维（Rowe）在2013年记录了为儿童书的编写所设计的App，并不总是能够表现出其设计意图，而且伴随它们的使用，当儿童在失去一些书籍内容时，会寻求成人的帮助[23]。显然，这些挑战并没有单一的解决方案。但可以认为，iPad在教育环境中应用的一些实际挑战，可以通过研究人员的设计改进来加以解决，研究人员可以记录这些挑战，并直接向Apps设计人员反馈。

因此，由研究人员推动的与教师和设计师的定期非正式讨论和结构化研讨会，可以反馈到App的迭代开发过程中。研究人员在这样的合作团队中的角色，在于确保团队专注于任务，共享一个有效的进展和持续改进的实践过程，使得三者以共享认识论的价值观和实践而存在。

（二）原则之二：共享认识论（Shared Epistemology）

iRPD框架的假设在于：为了进行有效的iPad实践和设计，重要的是努力在于协调与三个利益相关者共享的、明确的认识，并取得一致。认识论是个体研究者所理解的属于“知识”的范畴，以及它认为人类知识的本质和理由[24]。不同的认识论，意味着对成功的学习环境和支持这些环境的工具之定义，有着不同的理解[25]。例如，持有对话认识论立场的研究人员，采用不同的研究方法，而不是将研究视为辩证统一的整体。而在实证的方法中，一部分研究的质量是基于认识论和方法论之间的对应关系来判断的。但在实践和设计过程中，这种一致性往往很少达到，以至于被人们所推崇。

从事iPad Apps研究的教育研究人员，需要确保他们所采用的认识论可以反映从业者的教学知识以及App设计人员的目标。但是，这两个利益相关者都可能对认识论有着不同的概念或理解。对于从业者来说，认识论常常是指他们对特定主体具有什么样的看法。例如，在数学的例子中，认识论就是“它应该是什么，它包含了什么，如何执行……”等教师自己的（隐性或显性）数学认知，成为评估青少年数学能力的重要工具[26]。而对于设计师来说，认识论则与他们设计的产品以及相应的战略计划和目标有关。

可见，在设计iPad Apps时，明确的认识论，对于实现一致性和美学范畴的完整性，以及提供“内部一致的体验”和“发送连贯的信息”非常重要。在iRPD的协作过程中，不需要一个单一的认识论。事实上，正如贝尔（Bell）在2004年所指出的，没有“单一的语法和认识论核心——它将映射到基于设计的教育工作的复杂性中”[27]。然而，重要的是在每个项目设计与开发中，所有三个利益相关者都同意一个能指导他们工作的共享认识论。研究人员的角色，在于确保参与项目的教师/从业人员和App设计师，共享一套价值观和对项目的理解。

图3提供了前两个原则的图形化总结，研究人员、从业人员和设计师共同展示了他们在Apps开发过程中的相对重要性。 圆圈表示共享认识论，它将所有三个利益相关者合并在一起，并将他们连接到共同塑造的教育App中，用中间的灰色方块表示。

图3 iRPD框架的前两个原则

（三）原则之三：相互关联的社会因素（Influencing Factors）

iRPD框架的另一个显著特征，是其所有三个利益相关者的工作，都构成了相互关联的社会文化关系网络。即社会文化因素影响所有的利益相关者，使其以迭代（循环）的方式，合作开发Apps。该框架通过识别给定系统中互联变量的重要性，来不断推进设计研究的方法。以确定或协调利益相关者的信念、社会和经济因素、道德价值观、文化规范和政治因素之间的相互作用[28]。而且，iRPD框架也为个体变量构成了一个流向系统。

值得注意的是，该框架还指定了这些因素中的任何一个相对值，并将它们放置在圆形线上（参见图1）。这表明：社会、文化、道德、经济和政治价值观等，共同支持和约束了框架内部的运作体系，并且贯穿了所有三个利益相关者的协作工作。因此，让研究员—设计师—从业者三合一，可以共同解决这些因素对Apps开发的影响以及所带来的问题。循环中的进展，发生在一个个的迭代过程中，研究人员有时会扮演从业者或参与者角色，有时又扮演共同研究人员的从业者角色。这有助于将Apps的可用性和实用性，整合到个人利益相关者的实践中。

因此，iPad Apps的最终产品成为一个不断演变的过程与结果，其特点是形成教育研究的内部和外部变量之间的动态与互动。这与里昂（Lyon）在1994年将“技术概念化为一种活动而非工具密切相关”[29]，也表明了任何软件开发中涉及的社会因素之重要性。相互关联的社会因素与支持特定系统的资源功能密切相关，所有三个利益相关者，都可以充分意识到这些因素至关重要。

（四）原则之四：App的功能意识 （App Affordances）

iRPD框架还包含了从生态学理论中借鉴的功能概念[30-31]。 2000年，吉普森（Gibson）和皮克（Pick）将功能概念化为环境所提供的内容，这需要代理人通过行动来发现和实现[32]。行动的概念在这里至关重要，因为吉普森强调，只有通过行动才能获得新的理解。这反映了教育设计研究的迭代本质，它通常通过设计/开发、编辑/修订和测试/评估的多个循环来演进。1977年，吉普森强调通过行动实现功能，也是与项目中所有三个利益相关方的有意义参与有关[33]。

但到目前为止，基于设计的研究主要关注学校或青少年层面的干预措施，对于促进这些干预措施的工具方面的实际设计，则关注较少。简言之，iRPD框架认为，密切合作意味着共享资源（即Apps），它可以作为内部工具，支持所有三个利益相关者参与其各自的活动。正如弗莱彻-沃森（Fletcher-Watson）在2013年所指出的：“以证据为基础的Apps设计，其最显著的含义，是它为家长创造可信和有用的信息提供了机会”[34]。 iRPD框架将此扩展到研究人员、设计师和教育工作者，他们可以使用该App来存储和分享所有有用的信息。例如，研究人员可以使用基于JavaScript/html的方法，使用iPad Apps收集学习者的实验数据[35]；教师可以使用App存储个别学习者的信息，包括学习成就的照片类证据或父母联系的详情[36]。显然，关于隐私问题与定制优势的讨论，其背后的伦理问题也需要得到重视。

为了让所有利益相关者都充分意识到App的功能，研究人员需要设置时间和空间；从业人员、应用程序设计人员需要和研究团队一起，共同探索工具的支持程度，并确保自己和他人工作的潜力。这项内容，建立在以前对有效技术部署的研究基础上。例如，佩格勒姆（Pegrum）、豪伊特（Howitt）和斯科列普（Striepe）在2013年发现，iPad可以为职前教师的学习做出有效贡献，但他们需要有动力、时间和足够的机会来利用设备的功能[37]。当熟悉该工具后，可以在应用中嵌入多个干预组件，包括使用环境、提醒、反馈或同伴支持、强度、持续时间、个性化和研究的理论基础等信息。这可能有助于实施更大规模的可用知识教学，也是一个对基于设计研究的挑战。

（五）原则之五：以学习者为中心的教学法

这一原则涉及学习者在iPad Apps的研究、实践和设计中的中心性和积极性作用。虽然所有利益相关者都通过其个人议程与学习者相关联，但在合作iRPD项目中，他们共同致力于学习者积极参与教育研究、实践和Apps的设计周期。

把学习者作为共同研究人员的定位，有着各种各样的理解和可能性[38]。随着新技术的出现，这些可能性变得更加多样和直接[39]。在工作过程中，研究人员看到了学习者参与研究过程、为受调查的教育过程提供新的依据。以学习者为中心的教学法，对于教师而言，意味着学习者可以充当iPad在教室中使用和实施的积极促进者。有些学校鼓励学生充当数字引领者，这可以扩展到iPad Apps设计中，学生也会就App的选择、更新和配件提供一些建议。

对于设计师来说，将学习者定位为共同设计师，意味着可将他们参与成品或服务的评估，扩展到产品设计中[40]。之后是Apps设计和编程，这些内容与培养青少年的编程技能和计算思维密切相关，而这些技能，目前已在美国和英国的小学作为国家课程的一部分得到推广，并日益成为当今中小学技能培养的重要组成部分。在培养中小学学生计算思维方面，有学者指出，“不仅要以编程语言进课堂为契机探索计算思维的有效培养，还应尝试利用计算工具构建有效的计算思维学习环境”[41]。另外，国内也有培养计算思维相关的实践研究，例如，郭守超等“以App Inventor为学习工具，通过师生合作、生生合作等形式，让学生主动利用计算思维解决问题”[42]。

四、iRPD框架的教育教学应用

（一）基于iRPD框架，教育研究人员参与App设计与开发的益处与挑战

通过上述论述可见，iRPD Apps框架为研究人员、从业人员和应用程序设计师以及最终用户生态系统，提供了多种可行路径，这一合作获益于所有的三个利益相关者。该框架也为从业者和研究参与者带来益处，特别是它重点关注给教育研究人员带来的优势。我们发现，现有的一些研究所描述的数字技术，往往模糊了研究人员和研究参与者的角色分工，将参与者与研究人员一起定位为共同研究人员[43]。特别是在Apps开发方面，相关研究表明，研究人员和参与者之间的界限被模糊，其后果有可能破坏成人和青少年之间的传统等级关系[44]。更为重要的是，为什么研究Apps不同于其他的技术应用，以及它们可能带给教育研究人员的启示。

1.Apps的合作开发模式，为教育研究人员提供了正在进行的新教育技术之传播机会[45]

与其他软件程序不同，参与Apps的联合开发，可以使研究人员能够以快速、连续和迭代的方式接触公众。如果一个研究团队共同开发一个App，并需要更新他们的研究结果（例如，将他们以前的研究扩展到一个新的用户组），他们能够以App更新的形式发布这些应用程序，并且可以在应用程序设置中包含更多的选项（例如，取决于用户的年龄组的应用程序和主题选择）。 此外，通过本地通知或苹果（Apple）支持的下载站点，更新会更加容易，能够以及时有效的方式访问到不同部门，达到方便访问、免费获取并且易于执行的效果。

在某种程度上，iPad Apps可以作为开放获取/开放源代码发布的新模式，以及为更丰富的学术影响评估做出贡献。 例如，协作制作的Apps的下载次数和使用时间，可以作为一项研究的实际影响指标。可见，通过协作制作的Apps，可以增加新的公众群体，以提高评估实证工作的影响[46]。

2.通过引入实证确定有效的Apps，iRPD可以为Apps的质量改进提供直接帮助

当下，大部分作为教育广告宣传的Apps设计，没有明确考虑学习者该如何学习，或者该如何利用电子媒介及其独特的功能来支持学习。2014年，洲（Chau）研究了Apps促进学习者最优发展的程度，发现只有58%的Apps是以发展的、教育的适当方式进行设计的[47]。但如果教育研究人员与App制作者进行密切合作，就可以成为改进App设计灵感的来源，并且可以成为实践研究的一种可行方式。此外，它还可以解决App设计与App研究之间的脱节问题。事实上，目前广告宣传为“教育Apps”的，很少具有教育价值和研究基础[48-50]。

一些学者回顾并分析了苹果App Store教育类别中的特色应用，认为开发者和研究人员应该共同努力设计出有效的、高品质的产品，并呼吁研究人员应该不断与软件设计人员进行互动与接触，以确保通过Apps收集、整理、使用和分享，使得数据的透明度更高、更有分析价值。2013年，法伦（Falloon）将这一呼吁延伸到老师群体，要求教师们在课堂上密切研究学生与iPad的互动。他认为，与iPad合作的研究人员要和教师的需求挂钩，以便为学习者提供有效的教育支持[51]。

3.使用iPad Apps进行研究、实践和设计的优势，在于可以有效促进沟通并发展与用户的关系

目前，借助诸如Apptentive之类的其他工具，可以启用Apps内部的调查和对话。借助多种设备管理系统（例如，Airwatch），研究人员或教师可以轻松地远程注册设备，并通过无线方式推送Apps的更新，从而同时为每个学生提供个性化体验。这种技术解决方案，可以成为实现研究学科知识积累的一种替代手段[52]。研究人员可以在特定时间段内，评估教育技术的应用效果，比如，阅读短篇小说，让学生定制阅读体验（例如，调整阅读速度），邀请学生通过App提供的内部反馈，对预先选定的小组进行评论，或者通过嵌入式录制软件，监控学生对整个活动的参与等。虽然这些用户的评估是商业领域的主要兴趣之一，但它也代表了一个独特的教育研究与应用途径，并可减少对教育研究产生的应用知识依赖[53]，以及对21世纪新技术进步的批评[54]。

4.教育研究人员所面临的一些挑战

不可避免的是，使用iPad Apps进行基于设计的研究，在带来益处的同时，也会给教育研究人员带来若干的挑战。这些挑战因素，并非iPad Apps独有，还包括与组织新资源、活动和整体系统架构相关的其它挑战因素。但这些挑战有助于资源的有效使用，以及 “新参与式、迭代式和协作式方法引起的范式转变”[55]。显然，解决这些挑战需要开发一种新方法，这种新方法结合了基于设计的有效研究原则，并利用iPad Apps的新颖功能，使得二者都整合在iRPD框架中并得以体现。

（二）iRPD框架的应用案例分析

1.Our Story App的特点与功能

目前，在iRPD框架的研究与实践案例中，最有说服力的，还是该框架的提出者库西科娃研究设计的Our Story App，它支持儿童故事的分享[56]，如图4所示。Our Story App遵循iRPD框架的研究原则，是一款智能手机/平板电脑应用程序，它支持年仅3岁的儿童和成人用文本、图片和声音创建自己的故事。完成后的多种故事，可以在线以多种形式共享，也可以作为三种不同格式的图片小册子打印出来。该App没有预先设置反馈机制，因此，教师可以自我选择支持故事制作过程的反馈方式。可以说，Our Story App是专为成人—儿童联合进行故事制作而设计的，没有预先建立的故事框架，成人或儿童可以决定他们自定义和个性化创建他们的故事，并协作进行“共享书籍阅读”。

图4 Our Story的界面

2.在英国开放大学研究人员的引领下，对Our Story App进行“共享书籍阅读”应用研究

开放大学研究人员推崇的教育价值理念——“创新”十分符合Our Story App的设计和应用理念——“共享书籍阅读”。“共享书籍阅读”是一项传统的、经过深入研究的活动，以提高学习者的读写能力和语言技能为目的。这种创新的图书阅读方式，使技术成为学习活动不可或缺的一部分，也为21世纪面临的教育挑战提供一种可行的解决方案。利用该App进行的具体研究过程如下：

第一步，在研究人员的引领下，该App在英格兰中部地区的一所小学使用，使用过程与三位老师合作，每个老师都来自不同的年级组（一年级、二年级和三年级）。项目开始时，鼓励老师们在各自的教室里使用他们认为最好的App功能。三位老师对使用该App会有不同的想法：三年级老师用它丰富着他的历史课程，二年级老师用于改善学生的日记写作技巧，一年级老师则使用该App通过个性化方式，在课堂中共享的儿童故事。

第二步，研究人员就教师对App的各种应用进行的非正式观察与研究，作为该软件进一步开发、改进的依据。例如，研究人员通过与老师们就儿童对图书制作的喜好进行对话，对一些使用中的问题体现在Our Story App第二版的功能改进中。老师们汇报了学生对小型图书的偏好，在第二版Our Story App中，除了标准的A4尺寸之外，还可以打印小型的A6图书。此外，一年级老师表示希望能够自动关闭拼写检查器，于是，也通过Our Story App的第二版升级，启用了这一功能。

这些App设计上的微调或改进，看似微不足道，但影响了儿童的书写和参与书籍制作积极性与有效性，并能实现良性循环。比如，在教学应用中发现了三年级老师和他同事的兴趣，触发了使用该App进行简短研究报告的改进点，这便在Our Story App第四版中获得了实现。如果研究人员不充当合作设计师，或者如果没有与App设计师密切合作，那么，这些建议就不可能很快实现。

从上面应用案例我们可见，基于iRPD框架App的设计与实现，是一个不断改进和迭代进行的过程，需要由研究人员、教师和开发人员共同协助完成。每一代产品的改进方案都以学习者为中心，采纳学习者在应用过程中的各种诉求并得以实现。

（三）基于iRPD框架的教学实践

基于以上研究，我们课题组结合“数独知识”，采用Photoshop和Cocos Creator设计并制作出一款趣味数学小游戏“趣味数学之数独”。该游戏分为四宫、六宫和九宫三大模块，以闯关模式来逐步增加难度。趣味数学游戏不仅仅可以开发青少年的智力，还可以锻炼其反应能力与思维速度。

1.游戏内容的设计

游戏内容设计这一环节主要由教育研究人员主导设计，程序设计师与教师参与讨论，实现三方协作开发App，使三者形成iRPD框架中的利益共同体。具体如下：（1）游戏目的：以良好的用户界面呈现丰富的数字谜团，融入游戏化的学习思维，打造一个趣味数学类游戏，使学习者的学习过程变成通关打游戏，在娱乐中传播一些有趣的数学知识。（2）游戏模块：将数独分为三大部分，分别为四宫数独、六宫数独和标准数独，标准数独即九宫数独。（3）游戏关卡：游戏设有多个关卡，第一关通关后解锁第二关，依此类推，关卡越高，数独难度等级就越高。（4）游戏规则：四宫数独（六宫数独或九宫数独）中根据已知数字，利用逻辑和推理的方式，在其他所有剩余的空格上填入 1-4（或 1-6或 1-9）的数字，使 1-4（或 1-6或1-9）每个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次不重复[57]。（5）解题技巧：主要包括直接观察法和候选数法。候选数法就是在解答数独题目时，先建立候选数列表，按照给定条件，逐步安全地清除每个宫格候选中不符合条件的候选数，遗留下来的候选数则为安全数字，从而达成解题的最终目的[58]。

2.界面的设计

主要由程序设计师主导设计，教育研究人员和一线教师提出建议。教育研究人员和一线教师共同为程序设计师提出设计要求，特别是教育研究人员从理论的高度进行指导，一线教师则从实际的需求出发提出具体建议，最后由程序设计师实现。为了确定具体需要制作哪些界面，前期需要对游戏的概念图进行了详细的设计与规划，如图5所示。

图5 游戏概念图设计框架

我们结合游戏目的，以及小游戏所具有的特征来设计游戏整体界面。学生可通过扫描生成的二维码直接进入游戏的主界面，然后点击“数独”按钮，可以选择四宫数独、六宫数独或者九宫数独；进入关卡选择的页面，以闯关模式进行游戏化学习。体验数独这类游戏是一个循序渐进的过程，闯的关数越多，学生的解题技能和脑力思维就越强。游戏期间，学生可以通过游戏规则来了解玩法。游戏中设置有计时器，可以不断激发学生的动力与兴趣。

3.效果的展示

在最终效果的实现环节，需要程序设计人员、美工设计、音效设计等共同来完成。这一环节主要在教育研究人员的指导下，以学习者为中心，从教育心理学的角度，并结合教学实践者的要求，完成界面布局、配色、音效以及操作流程的设计。

当学生打开游戏后，首先进入游戏主界面，出现数独选项，点击“数独”按钮，进入模块选择界面，学生可以选择四宫数独、六宫数独或者九宫数独。然后，选择一个模块后进入关卡选择界面，点击右上角的按钮可以进入游戏规则界面，点击“关卡1”进入游戏界面并开始游戏，过关后会显示通关界面，学生可以选择返回关卡选择界面，也可以选择重玩此关，自然也可以选择进入下一关。

4.游戏的测试

本环节由程序员完成。当游戏制作完成后，由程序员进行发布，然后在相应的服务器上浏览。调试成功后可以生成一个二维码，学生通过扫码进入并成功体验游戏，并且可以通过微信平台等，将制作好的游戏传播出去。同时，还可定期的在Cocos Creator上观测收集数据，做好维护工作。

5.应用效果统计

本环节由教育研究人员和程序员协同完成，以学习者的使用结果为依据进行统计分析，这个环节也体现了iRPD框架中以学习者为中心的设计理念，为App的迭代开发提供依据。

App发布后，我们采用百度移动统计平台进行数据的检测。百度移动统计功能强大，可以分析用户构成、用户质量以及用户趋势等。还可以对用户行为、事件等进行分析，生成用户画像，为App进一步改进提供依据。如图6所示。

图6 百度移动统计情况

通过百度移动统计的使用，我们发现在开发“趣味数学之数独”游戏时，没有考虑收集用户的个人信息，如性别、年龄、学生或家长、兴趣等信息，所以用户画像统计无法实现，后期需要进一步改进。这里主要针对本游戏进行中的用户趋势和活跃用户测试情况，进行简要分析。

第一，用户趋势报告，如图7所示。用户趋势报告可以按时间连续性查看用户相关指标的变化趋势，分析趋势高值点和低值点出现的合理性。从用户趋势报告中，可以看到2018年2月26日和2月27日用户使用时间的分布情况。从图中可见，用户在12：00-12：59数量达到前半天的一个顶峰，而在晚上21：00-21：59达到后半天的顶峰。可见，用户玩游戏的时间主要集中在这两个时段。推测用户大部分是学生用户，这两个时段也是他们利用空闲玩游戏的时间，可见大部分学生玩游戏的时间不是上学时段，而在中午放学或晚上作业完成后的时段去玩游戏。从中也可以看出，虽然“趣味数学之数独”游戏的重要程度不能和学生的作业相提并论，但还是受到不少学生、家长和教师的青睐。

图7 用户趋势报告

第二，用户活跃报告，如图8所示。在用户活跃报告中，“启动用户”表示当日使用该游戏的用户数，“日活跃度”表明当日使用该游戏人数相对于使用总人数的对比情况。通过每日活跃度的指标对比，我们可以计算当日的活跃情况较历史平均水平是否有所提升。同样，“周活跃度”和“月活跃度”以此类推。还有一个重要的指标“日活/月活”，该指标是考察今日活跃情况较近30日来说的变化情况。如果仅看两个指标，可以关注“日启动用户数”以及“日活/月活”，前者说明今日活跃规模，后者则评估今日活跃质量如何。

可见，用户活跃报告可以查看用户的活跃情况，特别是“用户的沉默”可以用“月沉默率”标识，从而判断“危险用户”的数量，以挽回流失用户。如图8所示，我们从“日活跃度”来看，用户的活跃程度并不高，从“月沉默用户”值来看，部分用户有可能流失。这些数据提示我们需要改进，以提高用户的黏性。

图8 用户活跃情况报告

五、研究结论及启示

综上所述，我们发现，iRPD框架中研究者的角色和一些关键原则，可以作为指导当前和未来基于移动终端的学习，对4G时代的移动学习具有理论指导价值。

该框架基于iPad设计，提出了研究人员、设计师和教育工作者需要三方进行有效合作，并积极让学习者参与这一设计开发。为使三方合作更加有效，研究人员、设计师和从业人员需要共享明确的认识论，认识到动态的社交媒体对Apps设计的影响，并积极参与了解Apps对他们协作工作的支持。这将有助于全面理解基于设计的教育研究之优势，并有效地增进教育iPad Apps的设计与开发效果。通过研究，我们从中可以得到如下启示：

（一）启示之一：基于设计的研究是教育Apps设计与开发的核心方法

教育Apps的使用已渗透到社会的各个层面，无论其社会经济地位或文化水平如何。学者呼吁更多研究人员参与iPad Apps的设计和实践，即研究人员和教育工作者要共同关注并致力于为青少年提供良好的教育资源。利用iPad Apps进行教育设计研究，可为21世纪教育的研究和应用提供一些独特的视角。我们认为，基于设计的研究是在教育范式从“以教为基点”向“以学为基点”嬗变的背景下应运而生的，它聚焦于学习环境设计和对学习的理解；同样，基于设计的研究用于Apps设计与开发的过程，必须理论与实践相结合，才能够在教育研究的应用与拓展中产生出创新性的成果。

当然，用iPad Apps进行教育设计研究只是“无数方法”之一，其特点是基于设计过程中的不断迭代，需要采用“设计→实施→评价→完善提升→再设计”的迭代循环过程，经过对Apps进行多轮设计与开发，使之不断完善与改进。可见，iRPD框架旨在为研究人员、设计师和从业者提供一个思考工具，使他们逐步改进iPad Apps的实践过程，并利用21世纪新技术的新颖功能，不断丰富基于设计的研究。比如，新颖的交互技术——自然用户界面应用，让人机交互更加自然与流畅[59]；大数据分析技术，为Apps的改进提供定量的可靠依据等[60]。

（二）启示之二：iRPD框架适用于大多数教育Apps及相关教育平台和软件，其协同生产模式可成为教育研究产出的一种新方法

实际上，在青少年教育中对iPad Apps进行基于设计的教育研究需求，似乎最为明显。然而，iPad Apps的许多功能和用途，也适用于较年长的年龄组和类似的平板电脑，适用于智能手机Apps以及其他教育平台和软件。例如，目前的各种课程学习平台，特别是MOOCs大潮下的各种学习平台与软件，都可以在iRPD框架的指导下进行迭代改进，使其更有利于学习者的学习。

由此，这也为将来实践或政策实施提供了理论支持：第一，使用教育Apps的研究人员、设计师和教师之间的密切合作是可行的，这显示了一个可以为教育研究人员提供明显优势的途径；第二，iPad Apps的协同开发或自我设计，可能成为扩大教育研究产出范围的一种新方法；第三，为“产学研”教育模式的落地提供了支持框架，可在该框架的指导下进行有效合作，为提高教育产出提供理论与实践支持。

（三）启示之三：基于大数据的学习分析，为Apps的设计和开发提供改进依据

近五年来，我国Apps发展异常迅速，但目前没有一个确切的Apps指导框架和评价标准。iRPD框架对我国Apps的设计与发展，具有重要的指导意义：第一，在教育领域，只有当Apps设计师、研究人员以及教育工作者的协同合作，才能设计出真正意义上的教育Apps；而iRPD框架中以学习者为中心的原则，要求在Apps中集大数据学习分析、AI等功能，从而为Apps的改进提供有效、及时的参考依据；第二，Apps也可以对接第三方的大数据分析软件或平台，进行数据关联统计与分析，这也为Apps的改进提供良好的数据与工具支持。例如，前面实践应用部分中所提及的百度移动统计等。

（四）启示之四：计算思维的培养，也能够在基于iRPD框架设计的APP中得以体现

计算思维能为问题的有效解决提供一系列的观点和方法[61]，其特征恰恰可以与iRPD框架的设计理念相契合：第一，如果在APP开发中只有程序设计人员参与，而没有从业者和教育研究人员的参与，其开发的产品是程序化的，不能很好符合计算思维特征；第二，开发的APP所培养的技能，可能是刻板重复的，不能应对实践应用中不断出现的问题，不能体现学生应对现代社会所应掌握的重要技能；第三，计算思维是数学和工程的互补与融合，这一点恰恰需要通过多方合作，使集体智慧的结晶得以实现；第四，计算思维是面向所有的人、所有地方的。这一特征体现着合作、泛在的理念，即在设计中体现合作，在应用中体现泛在，这也符合iRPD框架的原则。

（五）启示之五：跨学科教学和STEAM教育可以在基于iRPD框架的设计理念中体现

iRPD框架不但要考虑三方合作，这本身是一种知识和能力的整合，而且框架中需要考量相互关联的社会因素影响，包括社会、经济、政治、伦理/道德等。体现在APP的设计中，自然就需要进行跨学科的知识整合，并在实际的APP应用中得以体现。目前，STEAM教育是教育领域的研究热点，其在问题探究中对各学科的整合理念，也可以在基于iRPD框架的三方合作中得以实现。比如，程序设计人员的程序设计思维，主要体现了数学与工程、技术，教育研究人员擅长科学以及艺术，或者两种参与者的特长各有交叉，都能够以合作的形式得以实现。教学实践者把研究成果应用于各学科的教学实践，不断对APP的改进提供反馈，从而使STEAM教育理念，有效落实于基于APP的教学活动中。