教育軟件是信息技術與教育相融合的產物，從廣義來看，服務于教育的計算機軟件產品都屬于教育軟件范疇，狹義的教育軟件則與特定的教學目標、特定的教學內容和具體的教學策略相關聯（黃榮懷, 等, 2006, p.343）。本研究中的教育軟件界定類似于狹義的教育軟件，指為實現特定教學目標而設計開發的教學程序或系統。20世紀70年代后，教育軟件迅速發展，廣泛地進入教育教學領域，人們希望憑借其多媒體化、智能化、良好的互動性等特征，有效地輔助教師的教和學生的學，實現激發學生的學習動機、幫助學生理解和建構知識、提高學習效果的目的。因此，教育軟件的設計與開發成為教育信息化建設與開發的重點（呂新奎, 2002, p.42; 黃榮懷, 2002, pp.23-24），相關投資也成為教育投資的重要組成部分。近五十年過去了，在面對新時代信息技術與教育深度融合、教育改革持續深化、各類教育軟件飛速發展的當下，審視教育軟件對學生學習效果到底產生怎樣的影響成為我們不得不認真思考的重要課題。

對此，大部分相關研究認為教育軟件對于學生的學習效果有著積極的促進作用。如Vito等（2017）的研究發現，E-Gibalec的使用能夠激發學生的內在潛力，使他們的思維更活躍，引導他們以更加積極的方式生活。Yükseltürk等（2018）的研究發現教育游戲軟件可以提高學生學習外語的自我效能，在口語表達和聽力方面對學生產生積極影響。Wu等（2017）的研究證明英語教學軟件可輔助各種寫作策略的應用，幫助學生練習英語詞匯。還有些研究（Cameron & Pierce, 1994: Elliott & Dweck, 1988: Duffy & Azevedo, 2015）表明教育軟件激發了學生更高層次的學習動機，提高了學生的自我效能，調動了學生的積極情緒，有利于提高學習成績。

但是，也一部分研究表明，教育軟件并未起到積極作用甚至會產生消極影響。有研究者（Barney & Andrea, 2009: Cutmore, Hine, Maberly, Langrind, & Hawgood, 2000）發現虛擬實驗室的應用效果存在個體差異，并不能滿足所有學習者的學習需求。崔羽杭（2018）的研究表明，手機App詞匯軟件中的簡單漢語釋意易使學生形成漢語對英語的負遷移和中介語的僵化，不利于詞匯在具體語境和情境中的運用，這些詞匯軟件的應用并沒有顯著提高學生的產出性詞匯量，也沒有提高其作文水平。

顯然，關于教育軟件能否促進學習者的學習效果還存在爭議。基于此，本研究運用元分析（meta-analysis）方法，從“教育軟件是否促進學習者的學習效果”這一視角出發，梳理國內外有關教育軟件對學習效果影響的實證研究，并對文獻中的研究結果進行整理及分析，以探究教育軟件的應用對學習者學習效果的影響。同時，也分析不同學段、不同學科內容、不同教學方法、不同終端類型等調節變量對教育軟件促進學生學習效果的影響。

二、研究設計

（一）文獻檢索與選取

本研究依據研究目的對國內外相關數據庫進行文獻檢索。其中，中文文獻主要從CNKI數據庫、萬方數據庫、維普數據庫進行檢索，檢索的關鍵詞包括“教育軟件”“教學軟件”“課件”“教育App”“教學App”“學習App”“智能環境”“智能學習系統”“虛擬實驗室”“虛擬環境”。外文文獻檢索的數據庫包括ScienceDirect、SpringerLink、EBSCO、ERIC，檢索關鍵詞包括“education software”“learning software”“education App”“intelligence environments”“smart environments”“virtual environment”“learning system”。基于已獲取文獻的參考文獻進行二次檢索，以獲得更多的相關研究文獻。

除去與研究主題不相符的文獻及重復文獻后，按照如下標準進行第二輪篩選：①文獻中要對比有教育軟件和無教育軟件兩種教學條件下學習者學習效果的差異，即應具備實驗組和對照組。②文獻中應包含足夠的數據以計算出實驗效應值，具體包括：（a）實驗組和對照組的數據應包含平均值m和樣本量n，并含有標準差sd、t值、p值中任何一個；（b）實驗組和對照組均包含均值差difference in means、共同標準差common sd和樣本量n。經過篩選后得到39篇文獻，發表年份范圍是2007年至2018年。其中，中文文獻10篇，英文文獻29篇。

（二）文獻編碼

為進行元分析，本研究對篩選后的文獻進行特征編碼。編碼的內容包括作者信息、發表年份、樣本量、研究學段、研究學科、知識類型、教學方法、終端類型及學習效果。其中，研究學段包括小學、中學和大學三個學段。由于中小學和大學中開設的課程不同，導致研究學科較為復雜。根據文獻的實際情況，研究中將研究學科劃分為醫學、英語、文史、理工（特指以大學中理科或工科為教學內容的實證研究）、科學（特指以中小學的科學課程為教學內容的實證研究）和其他六種學科類型。知識類型包括陳述性知識和程序性知識兩種。教學方法以文獻中自述的方法為主，包括混合式教學、自主學習、協作學習、游戲化教學、任務驅動等類型。另外，有三個樣本所涉及的教育軟件是教育測評類軟件，通過對學生進行學業測試（或評估）來促進學生的學習，不屬于上述教學方法，在研究中將之概括為測試/評估。終端分為手機、手機/平板、電腦三種類型。學習效果則從認知層面和非認知層面分為學業成就、問題解決、認知能力、自我調節、學習動機、學習態度、學習興趣、學習參與八個維度。

（三）分析方法和工具

本研究采用元分析方法，提取選中文獻的實驗數據，通過元分析及相關計算公式得出平均效應值（effective size），并借此評價教育軟件對學生學習效果的影響及影響程度。研究中使用的分析工具為Comprehensive Meta Analysis 2.0（CMA 2.0）。

三、研究結果分析

（一）發表偏倚與異質性檢驗

從樣本效應值分布漏斗圖可以看出，大部分效應值都落在漏斗圖的上部有效區域里，且相對較均勻地分布在平均效應值的兩側，說明本研究所選樣本存在發表偏倚的可能性較小。

本研究樣本的異質性檢驗結果顯示Q值為126.785（p<0.001），這說明研究樣本之間存在顯著的異質性（Larry & Ingram, 1984）：I2的值為70.028，說明約有70%的變異是由于效應量的真實差異造成的。出現異質性可能是由于本次遴選文獻的來源國家、發表時間、研究對象、實驗方法等因素不同造成的。研究中借鑒已有解決方式（Larry, 1981），采取隨機模型對效應值進行分析，并將偏差非常大的11號文獻排除，以確保研究的有效性。

（二）教育軟件對學習效果影響的效應值分析

1. 單個樣本效應及整體效應分析

采用Hedges’g的數據分析方式計算單個樣本的效應值，發現研究樣本中有5個樣本的研究結果表明教育軟件對學習效果有消極影響。其中，2個樣本的效應值小于0.2，表明該樣本中教育軟件對學生學習效果的負面影響較小，負面效應不明顯；1個樣本中教育軟件對學習效果有一定的負面影響，但影響不大（效應值在0.2~0.5）；1個樣本中教育軟件對學習效果有中等程度的負面影響（效應值在0.5~0.8）；1個樣本的效應值大于0.8，表明該樣本中教育軟件對學生學習效果有較大的負面影響。33個樣本的研究結果表明教育軟件對學習效果有積極影響。其中，3個樣本中教育軟件對學習效果的積極影響不明顯（效應值小于0.2）；4個樣本中教育軟件對學習效果有一定的積極影響，但影響不大（效應值在0.2~0.5）；11個樣本中教育軟件對學習效果有中等程度的積極影響（效應值在0.5~0.8）；15個樣本中教育軟件對學習效果有很大程度的積極影響，促進效果明顯（效應值大于0.8）。

教育軟件對學習作用效果的整體效應結果如表1所示，38個研究樣本（共58個效應值）的隨機模型最后計算得出的合并效應值d為0.996，依據Cohen的效應值理論（Cohen, 1988, pp.19-74），教育軟件對學習效果有正向影響，該影響程度很大且達到統計意義上的顯著水平（p<0.001），表明教育軟件的應用對學生的學習有積極的促進作用，在很大程度上提高了學生的學習效果。

表1 教育軟件對學習效果的總體影響

2. 教育軟件對學習效果不同維度影響的效應值分析

教育軟件對學習效果不同維度的影響如表2所示。可以看出，在認知層面和非認知層面教育軟件都有很大程度的正向影響。具體來說，在認知層面的四個維度中，教育軟件對學生的學業成就有中等偏上的正向影響，對學生的問題解決能力、認知能力和自我調節能力有很大程度的正向影響，且這些影響達到統計學上的顯著水平。在非認知層面，教育軟件對學生的學習動機有中等偏上的正向影響，對學習態度、學習興趣有很大程度的正向影響，且這些影響達到統計學上的顯著水平。教育軟件對學生的學習參與有很大程度的正向影響，但這種影響未達到統計學上的顯著水平（p為0.064，大于0.05）。教育軟件對學習效果不同維度影響的組間效應值QB為17.157（p=0.016），表明在不同維度上教育軟件的影響具有顯著差異。

表2 教育軟件對學習者學習效果各維度的影響

（三）調節變量檢驗結果

1. 學段對教育軟件促進學習效果的影響

如表3所示，從不同學習階段來看教育軟件對學習效果都有顯著的正向影響，且不同學段影響的組間效應值QB為6.166（p=0.046），表明在不同學段教育軟件對學習效果的影響在0.05水平上具有顯著差異。具體來說，教育軟件對中學生學習效果的正向影響最大，對大學生學習效果的正向影響次之，這兩個階段學生學習效果的促進效應值都大于0.8，表明教育軟件對這兩個階段學生的學習效果的促進效應均非常顯著。教育軟件對小學生學習效果的正向影響相對較小，接近中等效應，表明教育軟件對小學生學習效果的促進作用還有較大的提升空間。

表3 教育軟件對不同學段學生學習效果的影響

2. 學科對教育軟件促進學習效果的影響

為探究不同學科對教育軟件促進學習效果有無影響，研究中按學科計算教育軟件對學習效果影響的效應值，結果如表4所示。不同學科對教育軟件促進學習效果影響的組間效應值QB為15.623（p=0.001），表明不同學科教育軟件對學習效果的影響具有顯著差異。具體來說，教育軟件對理工學科的學習效果具有中等偏上的正向影響，對科學、文史、醫學等學科的學習效果具有很大程度的正向影響，且這些影響達到統計學上的顯著水平。教育軟件對英語和其他學科的學習效果也具有正向影響，但并未達到統計學上的顯著水平。

表4 教育軟件對不同學科學習效果的影響

3. 知識類型對教育軟件促進學習效果的影響

如表5所示，教育軟件對陳述性知識的學習效果有中等偏上的正向影響，對程序性知識的學習效果有很大程度的正向影響。不管是陳述性知識還是程序性知識，教育軟件的促進作用均在0.001水平上顯著，且教育軟件對不同類型知識學習效果的促進作用沒有顯著差異（組間效應值QB為1.208，p為0.272，大于0.05）。

表5 教育軟件對不同知識類型學習效果的總體影響

4. 教學方法對教育軟件促進學習效果的影響

為探究不同教學方法的運用是否影響到教育軟件的促進作用，本研究按運用的教學方法分組進行效應值的比較分析，分析結果如表6所示。從表中可以看出，在運用各種教學方法的教學過程中，教育軟件均可以促進學生的學習效果，且這種促進作用在不同教學方法之間沒有顯著差異（組間效應值QB為6.800，p為0.147，大于0.05）。從各種教學方法的效應值來看，混合式教學、自主學習、任務驅動教學中教育軟件對學習效果有很大程度的促進作用，合作學習中教育軟件對學習效果有中等偏上的促進作用，測試/評估教學中教育軟件對學習效果有中等程度的促進作用，游戲教學中教育軟件對學習效果有中等偏下的促進作用，其他教學方法中教育軟件對學習效果有較小的促進作用，但教育軟件對合作學習、其他教學方法中的促進效果未達到統計學上的顯著水平。

表6 不同教學方法指導下教育軟件對學習效果的影響

5. 終端類型對教育軟件促進學習效果的影響

終端類型對教育軟件促進學習效果的影響如表7所示，可以看出教育軟件在各種終端上的應用都能夠顯著促進學生的學習效果，且這種促進作用在不同終端設備之間沒有顯著差異（組間效應值QB為1.192，p為0.551，大于0.05）。

表7 不同終端支撐下教育軟件對學習效果的影響

四、研究結論與討論

（一）研究結論

本研究旨在利用元分析的研究方法，分析國內外相關研究中教育軟件對學習效果的影響，以及這種影響在不同學習階段、學科、知識類型、教學方法以及不同終端上是否有所不同。研究結果表明教育軟件對學習效果有顯著的正向影響，綜合效應值為0.996，即：教育軟件的應用對學生的學習過程有積極的促進作用，在很大程度上提高了學生的學習效果。

1. 教育軟件對學生認知層面的學習效果有顯著的正向影響。在認知層面學習效果的問題解決能力、認知能力、自我調節能力、學業成就四個維度中，教育軟件的正向影響均具有統計學意義，且對不同維度的影響之間具有顯著差異。

2. 在非認知層面教育軟件對學生的學習態度、學習興趣、學習動機維度有顯著的正向影響，且對不同維度的影響之間具有顯著差異。另外，教育軟件對學生學習參與有很大程度的正向影響，但這種影響不具有統計學意義。

3. 教育軟件對不同學段學生的學習效果都有顯著的正向影響，且對不同學段學生的影響水平之間存在顯著差異。具體來說，教育軟件對中學生學習效果的正向影響最大，對大學生學習效果的正向影響次之，對小學生學習效果的正向影響相對較小。

4. 教育軟件對理工、文史、醫學、科學課程的學習效果均具有顯著的正向影響，且對不同學科的影響作用之間存在顯著差異。教育軟件對于英語、其他學科的學習效果具有正向影響，但這種影響并沒有統計學意義。

5. 教育軟件對陳述性知識和程序性知識的學習效果都有較大程度的正向影響，這種正向影響具有統計學意義，且對不同類型知識的學習效果的影響之間不存在顯著差異。

6. 在運用各種教學方法的教學過程中，教育軟件均可以促進學生的學習效果。這種促進作用具有統計學意義，且在不同教學方法之間沒有顯著差異。

7. 教育軟件在不同終端設備上應用都能促進學生的學習效果。這種促進作用具有統計學意義，且在不同終端設備之間不存在顯著差異。

（二）討論

1. 小學階段教育軟件對學習效果的促進作用有待增強

小學階段教育軟件對學習效果具有低于中等程度的促進效應，遠低于教育軟件對學習效果的整體促進效應，表明小學階段教育軟件對學習的促進作用還需要加強。小學生有其特有的認知和非認知特征，以具體形象思維為主，抽象邏輯思維不發達，自主學習能力和自制力較弱。因此，從教育軟件的設計與開發角度來說，以小學生為目標用戶的教育軟件應該注重創設有趣的學習情境，運用具體形象輔助學生理解和建構，同時要發揮思維支架的引領作用，在提高小學生知識建構和能力的同時，促使他們學會學習。從教師教學方面來說，教師在應用教育軟件開展教學的過程中，要結合小學生的實際情況進行有效的啟發和引導，幫助學生掌握教育軟件的使用方法，使教育軟件真正成為輔助學生學習的有力工具和開展學習活動的支持性資源。

2. 教育軟件對學業成就的促進作用還有較大提升空間

教育軟件對學生的學業成就具有中等程度的促進效應，低于教育軟件對其他各認知層面學習效果的促進效應，也低于教育軟件對認知層面的整體促進效應。究其原因主要在于教育軟件對學生學業成就的促進作用，不僅需要從技術角度來看待，更需要從人的需求和發展、社會、認知以及人體工程學等方面來看待（Zhu, Marquez, & Yoo, 2015）。Mayer認為學習是主體基于已有知識積極參與的過程，需要選擇、組織和整合信息（Mayer, 2010）。技術本身并不能幫助學生產生高水平的思維（Ismail, Harun, Zakaria, & Salleu, 2018），僅僅讓學生使用教育軟件也不足以產生有意義的學習。提升教育軟件對學業成就的促進作用，需要付出更多的努力。首先，教育軟件的設計和知識呈現要結合學習者的視聽心理，符合學習者的注意和認知規律。學習者總是按特定順序進行觀察，當主體知識處于三分法構圖的畫面中心時更容易吸引學習者的注意力，學習者的加工水平也更深入（曹衛真, 2013）。其次，教學中教師需要更具有創造性，將教育軟件融入實際的學習情境，使之與課堂教學更好地整合，激活學習者的高級認知過程，促使學習者積極思考，完成知識建構和問題解決。最后，教師要根據教育軟件應用的實際情況進行有效引導。已有研究表明教師的有效引導行為能夠提高學習者對學習內容的有意識注意，減少學習過程中的認知負荷，提高學生的學業成績（王紅艷, 等, 2018）。

3. 英語教學軟件應該為學習者創造有效的互動環境

從研究結果可以看出，教育軟件對英語學習具有中等程度的促進效應，遠低于教育軟件對其他學科的促進效應。英語教學的最終目標既包括使學生具有接受性語言技能（聽和讀），也要使學生具有產出性語言技能（說和寫）（Yükseltürk, Alt?ok, & Baer, 2018）。要提升教育軟件對英語學習的促進效應，應注重以下幾個方面：首先，教育軟件的教學應用應該基于真正的（authentic）和真實的（real）交流，而不是有限的和非自然的交互（Cook, 1977），為學習者提供持續練習和復習的語言環境，培養學習者學習英語的意愿和積極態度。其次，英語教學軟件創設的互動環境應該具備可成功、競爭性和富于挑戰等特征，使學習者沉浸在學習過程中，產生適度的焦慮以增強學習動機，提升學習者獲取知識和解決問題的主動性。最后，英語教學軟件應該立足于培養學習者綜合應用英語的能力，促進學習者英語學習的可持續發展，避免孤立學習元素造成漢語對英語的負遷移，撕裂英語聽、說、讀、寫的關系。

4. 游戲教學應為學習者提供適當的支持工具，注重學習策略培養

游戲教學是將游戲的元素和機制用于非游戲的場景中，如運用來自游戲的設計理念、忠誠度方案以及行為經濟學原理，推動互動和參與，以此發揮游戲在動機、機制、精神方面的價值（蔣宇, 等, 2019）。本研究結果顯示教育軟件對游戲教學效果具有中等偏下的促進效應，低于教育軟件在其他教學方法中的促進效應。這一結果表明，教育軟件的應用激發了學習者的興趣，提高了他們參與學習的動機水平，在一定程度上促進了學習者的學習成就和高階思維能力的培養。同時，也意味著教育軟件在游戲教學中對學習者學習效果的促進作用還有較大的提升空間。在游戲教學中應用教育軟件要適應學習者學習的實際需求，將教育軟件與寓教于樂的游戲情境、具體教學目標、教學內容有機融合，為學習者提供適切的支持工具，注重學習者策略意識和策略能力的培養，從而大幅度地提升學習者的學習效果。

5.教育軟件與其他教育要素之間關系的反思

教育軟件在教育活動中是以物化形態存在的重要中介要素，與教育活動中的主體要素（教師與學生）、客體要素（教育內容）以及其他中介要素共同構成具體教育情境的特定結構，實現教育功能。在現代教育中，教育軟件既可能作為一種教與學的資源存在，又可能作為教與學的特定環境存在（如智能學習系統），其意義已遠遠超越“客體的載體”和“客體的教學呈現”，而是被納入主體間的教育交往活動，其作用體現在如下三個方面：首先，體現了作為教育主體的教師（或教師團隊）與作為客體的教學內容之間的相互作用，是教師（或教師團隊）將自己對客體和學生主體的理解、對教育活動的預設進行客體化的產物。同時，也是教育客體依據特定教育目的被某種程度主體化的產物。所以教育軟件具有鮮明的教育屬性和社會屬性。其次，體現了作為教育主體的學生與教育客體之間的相互作用。學生以教育軟件為中介與教育客體結合，使教育軟件中所蘊含的教育客體的特定思想與價值觀、知識與技能、方法與策略等向自身顯現，實現學生主體在學習過程中的對象化。同時，隨著教育信息化的不斷推進，教育軟件越來越注重交互性、個性化和開放性。學生以教育軟件為中介的學習過程，也是學生同教育軟件進行交互的過程。這一過程在使學生主體對象化的同時，也進一步豐富和發展了教育軟件的內容和功能，使之進一步主體化。最后，教育軟件往往成為師生教學交互的重要中介。學生以教育軟件為中介，在與教師的交互過程中實現持續的有效建構，被教師所影響和同化。同時，教師作為教育軟件的創造者或者將教育軟件引入教育活動的設計者，也在某種意義上轉化為教育軟件的消費者，在以教育軟件為中介的師生交往活動中發生反身性建構。

上述以教育軟件為中介的復雜互動過程意味著教育軟件不是與人無涉的存在物或單純的技術產品。從某種程度上來說，現代教學中的師生關系正是借由以教育軟件為中介的教師與學生之間的教學交往活動得以形成的，教育的本質就存在于以教育軟件為中介的交往活動所構成的復雜關系之中。因此，在設計、開發以及應用教育軟件的全過程中，都必須以滿足學生的持續發展需求為價值取向，把教育軟件當作體現著生命意義、生存價值的教育交往活動的重要要素。

四、結語

從20世紀初的視聽教育運動開始，技術逐漸進入教育領域，成為促進教育變革和創新的重要因素。作為教育中技術應用的重要組成部分，本研究的結果顯示教育軟件對于認知層面和非認知層面的多個維度的學習效果表現出顯著的促進作用。在當前教育發展更加注重信息技術對教育現代化的引領和促進作用的時代背景下，教育軟件的教學應用也必須由外生變量轉化為內生變量，作為內在因素與具體教學情境、目標、內容、方法、策略等相互作用，適應教育與人的發展的特殊性，促進教與學過程的深刻變革，從而進一步提升學習者的學習效果。