國內外學習科學、設計、技術研究前沿與趨勢
——2019“學習設計、技術與學習科學”國際研討會述評

馮曉英 王瑞雪 曹潔婷 羅陸慧英 陳 麗

(1 北京師范大學 學習設計與學習分析重點實驗室，北京 100875；2 香港大學 教育學院，香港 999077)

一、 研究背景

學習理論的發展，信息技術的發展，以及社會發展對人才培養的新需求，都推動著教學實踐從促進教師“教”的“教學設計”向促進學生“學”的“學習設計”轉變。不同于教學設計指向的是對教學材料分析、設計、開發、實施、評價的系統過程，學習設計更關注如何將關于學習的理論與研究整合到對學習者學習體驗的設計中，從而達成預期的學習目標(Law, 2018)。學習設計概念自二十一世紀初提出后，形成了兩類研究方向或分支。其中第一個分支主要基于傳統教學設計的理論和方法，重點關注在數字化學習環境中創新學習活動的設計，以滿足21世紀人才培養的需要；第二個分支則主要基于學習科學的理論和方法，重點關注如何支持和促進教師由教學者、評價者向學習體驗的設計者轉變，重點關注如何促進和支持教師開展對學習體驗的設計、對學習過程的探究、以及基于學習設計的合作與協作(Law，2018)。經過十幾年的發展，學習設計的研究與實踐已進入新的階段，這兩個分支也在走向交叉融合。近年來，隨著學習科學、學習分析等前沿熱點的發展，學習設計重新成為教育技術領域的研究熱點和前沿方向。如何打通學習科學、學習分析、學習技術等領域與學習設計的關系，不僅成為學習設計領域突破的關鍵，亦成為學習科學、學習設計、學習技術領域突破現有瓶頸、激發新突破的契機。

2019年6月11-12日，由國際學習科學協會(The International Society of the Learning Sciences, 簡稱ISLS)、互聯網技術與教育應用國家工程實驗室、北京師范大學遠程教育研究中心、北京師范大學學習設計與學習分析重點實驗室聯合主辦的“學習設計、技術與學習科學”國際研討會在北京師范大學舉辦。研討會旨在搭建國際學習科學協會與中國學習設計、技術與學習科學領域專家之間的溝通橋梁，推動國內外相關學者、區域之間的合作。北京師范大學陳麗教授、香港大學羅陸慧英教授、瑞士洛桑聯邦理工大學斯蒂安·哈克萊夫(Stian H?klev)博士擔任研討會聯席主席。

研討會采用全新的組織形式，以學習設計為焦點和橋梁，采用生成式專題研討、生成式工作坊等方式探討相關領域的研究現狀和趨勢。國內外頂尖的學者代表和青年學者參與了此次高規格、小規模的學術思想峰會。

本文以2019“學習設計、技術與學習科學”國際研討會為抓手，基于內容分析法和文獻研究法，對學習設計及為其提供支撐的學習技術、學習科學的國內外研究現狀及未來研究趨勢進行述評。

二、 技術變革下教育生態系統研究

新學習范式的變革推動著教育組織結構的變革(Stoll & Fink, 2015)，學習者對個性化學習的需求與單一的學校教育服務供給主體之間的矛盾日益凸顯。為此，研究者越來越強調將教育作為一個生態系統加以研究，關注技術變革下教育生態系統的演變。

技術變革下的教育生態系統有哪些特征和影響因素？什么理論框架能夠解釋技術變革對教育生態系統的影響？如何彌合學校教育與社會教育之間的差距？這些都是目前研究者關注的課題。

香港大學羅陸慧英教授(Law, 2019)嘗試構建解釋技術變革影響教育生態系統演變的理論框架，認為社會實踐的變化推動著技術的發展，而技術的變革反過來也推動著實踐的發展，社會系統層面的變革尤其如此。華東師范大學顧小清教授(2019)試圖從生態學角度分析影響教育生態系統的因素。

以色列海法大學亞爾·卡里教授(Kali, 2019)嘗試引入“公民科學”概念彌合學校教育和社會教育之間的差距，提出讓公民參與由大學研究人員領導的真實的、正在進行中的科學項目，在真實的教育情境中開展公民科學教育。

總體來看，技術變革下的教育生態系統的演變正成為國內外研究熱點之一。多元的供給主體、多樣的供給方式、協同全社會的教育資源成為技術變革背景下教育生態系統的顯著特征。然而，目前大多數研究仍處在初期的理論探索階段，迫切需要更多基于實證的探索和理論建構。同時，應用教育生態學理念開展多元主體參與的研究和實踐，亦成為新的研究熱點。國內已有學者開始了此類探索(顧小清，2019；尚俊杰，2019)。

三、 學習設計模式與工具研究

學習設計是一系列有計劃的教學設計行為，通過設計學習任務、學習活動、資源和工具，幫助學生實現特定情境下的特定學習目標(Lockyer & Dawson, 2011)。其研究熱點之一是如何通過學習設計模式和學習設計工具，支持教師開展學習設計。

(一)學習設計模式研究

學習設計模式一直是近年學習設計領域關注的焦點。所謂學習設計模式，指一種能夠有效、高效地幫助教師設計學習的指引，從而提高設計輸出的質和量(Persico & Pozzi, 2015；Bower & Vlachopoulos, 2018)。學習設計模式不同于教學設計模式。當前學習設計模式的研究重點關注以下三類：

一是針對特定教學場景的學習設計模式。例如，Fishbowl學習設計模式用于模擬大規模在線課程中師生之間的親密互動(Warburton, & Mor, 2015)；探究式學習設計模式(Design Inquiry of Learning)用于指導教師開展探究式學習設計，包括想象、探究、激勵、解決方案概念化、解決方案原型化、評估、反思七環節(Mor & Mogilevsky, 2013)，可作為教師開展探究式學習、項目式學習教學實踐的設計參考。

二是關注學習設計模式的可復制性和可擴展性。學習活動作為學習設計模式的主要載體，學習活動類型和序列的設計成為區分不同設計模式的關鍵特征。英國開放大學和香港大學的學者嘗試探索構建學習活動分類框架，并通過不同學習活動的比重和序列，定義和區分不同學習設計模式(Rienties et al., 2015；Rienties et al., 2017；Law et al., 2017)。研究者期望形成可復制、可擴展的學習設計模式，以更好地為教師開展設計提供支架支持。

三是學習設計模式對學習的影響。已有研究表明，學習設計模式對學生學習自我效能感有正向作用(劉紅霞等，2017)。學習設計模式能解釋55%的學生在線參與行為(Rienties et al., 2017)，尤其表現在探究性、社會建構性學習活動為主的學習設計模式與學生在線參與時長呈正向關系(Rienties & Toetenel, 2016)。

(二)學習設計工具的開發及應用

設計開發支持教師開展學習設計的工具平臺，正成為當前學習設計領域的新熱點。盡管BlackBoard、Moodle、UMU等支持教師設計課程的平臺一直在發展， 但這些平臺關注的重點在教學中后段，即支持對教師教學設計方案的實現與實施，少有工具平臺關注前段，即為教師如何設計提供支持。

當前學習設計領域重點關注對教學前端，即教學設計環節的支持，著重關注兩類功能：一，平臺需要支持學習設計的過程與表征(Earp et al., 2013)，包括設計流程、設計要素、設計案例和設計指南(Conole & Culver, 2010)等支持教師開展設計的腳手架。二，學習設計將設計過程看作教師協作探究的過程(Mor & Mogilevsky, 2013)，因此平臺需要支持教師共建、共享其設計過程與結果，構建在線實踐共同體(Persico & Pozzi, 2015)。

有些機構開始嘗試設計并開發滿足以上兩大功能的學習設計工具。目前已有的學習設計工具平臺分兩類：一類是提供教師設計和學生學習雙重功能的學習設計工具，即同時支持學習的設計環節與實施環節。代表性的平臺是洛桑聯邦理工大學哈克萊夫博士團隊開發的協作學習設計平臺——FROG，旨在幫助教師設計并組織小組協作學習(H?klev, 2019)。

一類是僅支持教師開展設計的學習設計工具，幫助教師形成學習設計方案。代表性工具包括西班牙巴亞多利德大學迪米特里亞迪教授(Dimitriadis, 2019)團隊開發的Glue!PS工具，教師可以基于該工具概念化、創作、共享學習設計；香港大學羅陸慧英教授(Law et al., 2017)團隊開發的學習設計工具——Learning Design Studio，支持教師設計的同時通過儀表盤功能可視化教師設計，呈現教師不同粒度(課程、單元和模塊)學習設計的過程與結果，支持教師在設計中自我監控和自我反思。這兩種工具僅僅支持教師開展學習設計，需要把形成的設計方案輸出到其他教學管理平臺才能實施教學。

四、 新方法和新技術

學習分析技術通過收集、分析學習者學習過程中產生的全過程數據，有效支撐教師開展數據支撐的動態學習設計，指導教師和學生開展有效的教與學。隨著學習分析研究的發展，越來越多的學者開始探索新的學習分析方法、技術和工具。

(一)多模態學習分析技術

隨著物聯網等技術的發展，學習分析的數據來源從單一的在線學習行為數據轉向更加豐富的多模態數據。多模態學習分析技術正成為研究熱點，也為更全面、立體、深刻地刻畫學習者的學習狀態提供了可能，例如，通過眼動追蹤技術觀測學習者的信息識別和注意力變化(Mu et al.， 2019)；利用可穿戴設備分析學生學習過程中的行為和生理特征(Hu et al., 2019)等。

(二)復雜網絡分析技術

復雜網絡研究正逐漸滲透到數理學、工程學、教育學等。一些學者開始嘗試應用系統科學的思路、大數據分析技術中的復雜網絡分析方法探究學習規律，例如，應用復雜網絡分析技術探究在線學習環境下集體注意力流動的模式和動態(Zhang et al., 2019)。

(三)認知網絡分析方法

認知網絡分析方法(Epistemic Network Analysis，簡稱ENA)整合質性和量化研究，為最終得出的量化模型賦予質性數據的意義，通過分析推理技術將雜亂無章的數據以可視化方式轉換并展現在交互界面上(黃志南等，2016)，正成為探究在線學習者學習交互特征與模式的重要方法(Misiejuk, 2019)。

(四)支持在線學習知識建構特征與模式可視化的方法和工具

討論文本是一種重要的在線學習數據，是在線學習知識建構研究的重要內容；如何實現對討論文本的自動分析也成為學習分析研究的難點?？▋然仿〈髮W卡洛琳·佩恩斯坦·羅澤教授團隊開發的DisCourseDB工具，能將多源數據流轉換成一種通用的、集成的數據表示形式(Rosé & Li, 2019)。自動化過程分析需要有監督的機器學習，通過LightSIDE等工具，為優化數據表示形式提供內在驅動方法，使自動化過程分析成為可能。

五、 前沿問題與未來趨勢

學習設計的概念自2006年就有學者提出(曹曉明等，2006)，至今，已經歷了“促進教學的設計”向“促進學習的設計”概念和設計視角的轉變(馮曉英等，2019)。隨著學習科學、學習分析等領域的發展，學習設計也進入了嶄新的發展階段，需要從更多且更新的視角看待和研究。

(一)新的理論視角：以學習科學作為學習設計的理論支撐

學習科學理論建立在建構主義、認知科學、計算機科學、信息科學、腦科學和神經科學等學科理論和基礎之上，以“人是如何學習的”為研究主題。學習科學對學習機制的理解，早期集中在認知科學領域，代表性成果包括主動學習、建構學習等理論，并已成為指導認知主義、建構主義課堂教學的理論基礎。近年來學習科學對學習機制的研究，更多集中在腦科學、認知神經科學等領域，已經提出諸多關于人類學習本質的認識，如學習是一種言語通道和視覺通道并行加工的過程(Mayer, 2017)，人腦著力于尋找意義，腦具有可塑性(胡誼等，2010)等，人們對學習有了更深入的理解。

近年來，學習科學研究衍生為兩大分支：一是探究人類學習的本質，以更好地理解學生學習的認知過程和社會過程；二是基于對學習的理解重新設計學生學習環境，即探究如何通過機制、環境、教與學手段的重構與設計，幫助學生在真實的課堂學習環境中開展學習(Sawyer, 2006)。前者延續學習科學傳統的研究方向，后者為學習設計提供理論基礎。

以腦科學、認知神經科學為代表的學習科學近年呈現強勁的發展勢頭，并取得有價值的研究成果，更加深入地揭示了人類學習的本質與機制。以學習科學領域對學習本質的研究成果作為理論支撐開展學習設計，成為當前學習設計的發展方向和趨勢。然而，以學習科學為理論支撐的學習設計研究尚處于起步階段。學習科學的這些研究成果如何落地、應用于實踐，什么是學習科學理論的關鍵設計，如何將學習科學對學習的理解轉化為學習設計的方法與流程的再造等，都是目前學習設計與學習科學研究的國際前沿課題。

(二)新的技術視角：以學習技術作為學習設計的技術支撐

“技術如何更好地作用于學習設計”一直是教育技術研究者和實踐者普遍關注的重點。長期以來，學習技術與學習設計的研究與實踐主要有兩類：1)從應用層面探索學習技術如何為學習設計提供學習環境與工具支撐(王美等，2018)；2)從研究層面探索學習技術對學習設計的影響(Mor & Mogilevsky, 2013)。

在新的技術視角下，研究者開始關注如何系統地為學習設計提供技術支撐。這種系統化既表現為支持學習設計的學習技術本身的系統性，也表現為所支持的學習設計功能的系統性。系統化支持學習設計的學習技術工具設計與開發，正成為當前學習設計研究的重要發展方向。

學習技術如何系統、直接地為教師的學習設計提供全流程支持？如何記錄和表征學習設計的過程與結果，從而支持學習設計的評價與優化？學習技術如何支持學習設計的共建與共享，支持教師在線實踐共同體的形成？這些問題也是當前學習技術與學習設計研究的前沿課題。已有少數研究者開始了探索，但目前來看，已有的代表性成果仍集中在探索與解決第一個問題的階段，對于后面兩個問題，尚未形成明晰的解決方案。

(三)新的證據視角：以學習分析作為學習設計的數據支撐

早在2011年召開的第一屆學習分析與知識國際會議(International Conference on Learning Analytics & Knowledge，LAK)上，就有學者提出學習分析可為教師開展學習設計提供證據支撐(Lockyer & Dawson, 2011)。研究者嘗試通過學習分析結果為學習的預測、評價和干預提供及時、有價值的指導或建議。然而，隨著學習分析研究與實踐的逐步深入，研究者發現，已有的學習分析研究結果很難真正指向學習設計的評價與優化，學習分析與學習設計之間的聯系是虛化的、松散的，需要建立學習分析與學習設計之間更緊密的、有價值的聯系(Persico & Pozzi, 2015；Bakharia et al., 2016；Schmitz et al., 2017)。

學者們逐漸形成共識，學習設計既要為學習分析研究界定有意義的研究問題，作為開展探究的關鍵依據(Law et al., 2017)；也要為學習分析平臺建設和優化提供指導，不斷完善其數據收集與分析框架(Ifenthaler, 2017)；同時，學習設計還要為學習分析結果作用于教學干預，提供解釋性框架(Lockyer et al., 2013；Bakharia et al., 2016)。

如何真正建立學習設計與學習分析之間有價值的聯系，形成學習設計與學習分析的閉環，讓“基于證據的學習設計”成為可能，是當前學習設計與學習分析研究的重要發展方向，也是研究難點。部分研究者提出描述學習分析和學習設計之間潛在的、有價值聯系的理論框架，但這類框架仍處于抽象的描述性階段，難以實踐操作(Corrin, 2018)。也有些實證研究嘗試通過學習分析工具實現對學習設計過程和數據的可視化，從而為學習設計的評價與優化提供依據(Rienties & Toetenel, 2016；Nguyen et al., 2017)。

未來的研究亟需打通學習設計與學習分析之間的界限，開發二者的關系模型，以回答兩大關鍵性問題：學習分析如何為學習設計提供證據和依據？學習設計如何指導學習分析的整合和應用？并在此指導下，在實踐與研究中形成學習設計與學習分析的關系閉環，通過學習分析的工具和數據支持，推動隱性的、經驗導向的教學設計轉向明確的、可復制的、證據驅動的學習設計。

(四)新的方法視角：以基于設計的研究和研究—實踐伙伴關系作為學習設計的研究范式支撐

如何彌合教育研究與教育實踐之間的差距，支持教育研究更好地落地、更有效地指導于教育實踐與創新，一直是全世界教育研究者關注的問題(Goodyear & Dimitriadis, 2013)。學習設計作為教育理論與實踐之間的橋梁，更注重理論與實踐的結合。尤其在單一主體的學校教育向多元主體參與的教育生態系統演變的時代背景下，學習設計的研究范式正經歷兩個轉變：

第一次轉變：由傳統教育研究范式向基于設計的研究轉變?；谠O計的研究(Design-based Research, DBR)的本質在于建立理論與實踐之間的聯系，強調將自然情境的學習(設計)理論和環境設計的實踐緊密結合起來，強調研究者與實踐者協作，在“理論假設-設計實施-評價-設計修正”的迭代循環中，完善理論體系和實踐應用(Anderson & Shattuck, 2012)?，F階段，多元主體參與已成為新時期教育生態系統的關鍵特征，研究者、教師、學校管理者、企業等不同背景人員的加入，為開展“研究中實踐、實踐中研究”提供了客觀條件。

第二次轉變：由基于設計的研究向研究-實踐伙伴關系轉變。研究-實踐伙伴關系(Research-Practice Partnerships)，被定義為研究人員與實踐人員之間開展長期合作，目的不是為了彌合現有理論的差距，而是關注實踐問題，關注實踐者面臨的困境和挑戰，旨在探索不同真實場景下的實踐難題(Coburn & Penuel, 2016)。參與研究-實踐伙伴關系項目的人可能包括研究者、教師、校長、教育管理部門等。該研究范式的三條關鍵設計原則是： 1)突破學科界限；2)打破學習者之間的界限；3)打破組織結構之間的界限(Kidron & Kali, 2017)。研究-實踐伙伴關系比基于設計的研究更加突破原有研究范式的組織結構，更契合當前技術變革推動下教育生態系統的理念和“聯通”思想。

基于上述兩種研究范式的學習設計研究，正成為當前學習設計研究的重要發展方向。如何更有效地整合教育研究者與教學實踐者在深度合作與快速迭代中，產出更具理論與實踐價值的成果，是未來探索的重點與難點。

六、 結 語

盡管十多年前已有學者提出“學習設計”概念，然而直到近年，學習設計才真正被研究者和實踐者所接受，真正成為國際教育技術領域新的研究熱點。這很大程度上與相關領域的發展成熟息息相關。以腦科學、認知神經科學為代表的學習科學衍生出了新的分支，為學習設計提供了理論支撐；以互聯網、教育云等為代表的學習技術，為學習設計提供了技術支撐；以學習行為軌跡、大數據分析為基礎的學習分析，為學習設計提供了數據支撐；以真實問題情境、多元主體協作為特征的基于設計的研究和研究-實踐伙伴關系，為學習設計提供了研究范式支撐。

作為一個新的前沿交叉研究領域，學習設計有著廣闊的研究與實踐前景，目前的研究與實踐尚處于起步階段，還有很多問題值得研究和探索。這也是“2019學習設計、技術與學習科學國際研討會”的初衷，即希望能夠借助本次研討會匯聚國內外學習設計及相關領域頂尖學者的智慧，共同探討和規劃未來學習設計領域的研究藍圖。本文對本次研討會和國內外代表性文獻的分析梳理，希望能夠為研究者和實踐者了解學習設計及相關領域、開展學習設計相關的研究和實踐提供抓手。