李 卓鮑建生

論設(shè)計(jì)研究：“內(nèi)涵”“類型”“過(guò)程”與“應(yīng)用”

李 卓1，2，鮑建生1，2

（1．華東師范大學(xué) 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，上海 200241；2．上海市核心數(shù)學(xué)與實(shí)踐重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241）

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)際上興起了設(shè)計(jì)研究．21世紀(jì)初，設(shè)計(jì)研究的影響越來(lái)越大．研究梳理了設(shè)計(jì)研究的內(nèi)涵、類型、過(guò)程與應(yīng)用，以加深研究者對(duì)設(shè)計(jì)研究的理解，更好地為自己的研究問(wèn)題服務(wù)．總的來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)研究在國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)教育研究中的應(yīng)用還是十分薄弱的．國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)教育研究者應(yīng)重視設(shè)計(jì)研究的應(yīng)用，在了解設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)涵、類型、過(guò)程以及適用范圍的基礎(chǔ)上，應(yīng)用設(shè)計(jì)研究發(fā)展理論，開發(fā)基于研究的解決方案，解決教育實(shí)踐中的復(fù)雜問(wèn)題．

設(shè)計(jì)研究；內(nèi)涵；類型；過(guò)程；應(yīng)用

20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)際上興起了設(shè)計(jì)研究．21世紀(jì)初，設(shè)計(jì)研究的影響越來(lái)越大．2003年第1期、2004年第1期、2004年第4期、2005年第1期都以整期的形式陸續(xù)刊登了設(shè)計(jì)研究的論文．2006年出版的《劍橋?qū)W習(xí)科學(xué)手冊(cè)》方法論一章中，設(shè)計(jì)研究占了主要篇幅[1]．2014年出版的《劍橋?qū)W習(xí)科學(xué)手冊(cè)》第二版方法論一章中，設(shè)計(jì)研究仍然占了相當(dāng)篇幅[2]．2015年第6期也以整期的形式刊登了設(shè)計(jì)研究的論文．2017年出版的華人學(xué)者蔡金法教授主編的《數(shù)學(xué)教育研究手冊(cè)（第三版）》在方法欄目專門介紹了設(shè)計(jì)研究[3]．

在國(guó)內(nèi)，教育技術(shù)研究者最早關(guān)注設(shè)計(jì)研究．2005年，在首屆全國(guó)教育技術(shù)博士論壇上，華南師范大學(xué)焦建利教授提出了“基于設(shè)計(jì)的研究”的一些論題，在論壇引發(fā)了“設(shè)計(jì)研究”能不能作為教育技術(shù)研究新方法的討論．自2006年起，梁文鑫[4]、張倩葦[5]、楊南昌[6]、呂林海[7]、倪小鵬[8]、王文靜[9]等研究者先后梳理了設(shè)計(jì)研究的定義、特征、應(yīng)用等問(wèn)題．2007年，華東師范大學(xué)祝智庭教授組織了教育設(shè)計(jì)研究國(guó)際高級(jí)研修班，邀請(qǐng)了來(lái)自美國(guó)、荷蘭的專家，極大地推動(dòng)了設(shè)計(jì)研究在國(guó)內(nèi)的傳播．

最近幾年數(shù)學(xué)教育研究者也開始關(guān)注設(shè)計(jì)研究，2014年，在全國(guó)數(shù)學(xué)教育研究會(huì)國(guó)際學(xué)術(shù)年會(huì)上，華東師范大學(xué)鮑建生教授作了“數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)研究”的大會(huì)報(bào)告，報(bào)告闡述了如何進(jìn)行數(shù)學(xué)課堂整體設(shè)計(jì)研究的流程、特點(diǎn)、問(wèn)題與策略[10]．研究在此基礎(chǔ)上延伸，主要探討設(shè)計(jì)研究的內(nèi)涵、類型、過(guò)程與應(yīng)用，以加深研究者對(duì)設(shè)計(jì)研究的理解，更好地為自己的研究問(wèn)題服務(wù)．

1 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)涵與類型

英文文獻(xiàn)中關(guān)于設(shè)計(jì)研究的術(shù)語(yǔ)主要有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（design experiment），基于設(shè)計(jì)的研究（design-based research）、設(shè)計(jì)研究（design research）等．例如1992年Collins[11]和Brown[12]使用了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（design experiment）這一術(shù)語(yǔ)，2003年基于設(shè)計(jì)的研究聯(lián)盟（the design-based research collective）使用了基于設(shè)計(jì)的研究（design-based research）這一術(shù)語(yǔ)[13]，同年Cobb、Confrey、diSessa等使用了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（design experiments）這一術(shù)語(yǔ)[14]，2004年Collins、Joseph等又使用了設(shè)計(jì)研究（design research）這一術(shù)語(yǔ)[15]．以上術(shù)語(yǔ)表述比較接近，一個(gè)自然的問(wèn)題是，這些術(shù)語(yǔ)指的都是設(shè)計(jì)研究嗎？這些術(shù)語(yǔ)是一回事嗎？

系統(tǒng)梳理相關(guān)文獻(xiàn)顯示，這些術(shù)語(yǔ)都表示設(shè)計(jì)研究．例如van den Akker，Gravemeijer，McKenney和Nieveen指出設(shè)計(jì)研究（design research）是設(shè)計(jì)研究（design studies）、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（design experiments）等的共同標(biāo)簽[16]．Collins在1992年使用的是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這一術(shù)語(yǔ)，在2004年使用的是設(shè)計(jì)研究這一術(shù)語(yǔ)，并且Collins等在2004年的論文中說(shuō)的很直接：“設(shè)計(jì)研究和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以互換使用．”[15]Confrey指出設(shè)計(jì)研究者根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的證據(jù)，制定、測(cè)試、修正關(guān)于猜測(cè)的學(xué)習(xí)軌跡，在這個(gè)過(guò)程中研究者與一線教師合作或者親自擔(dān)任教師，收集學(xué)生、教師和研究者學(xué)習(xí)的詳細(xì)記錄．他們隨后進(jìn)一步分析以生成研究報(bào)告和任務(wù)、材料、工具的迭代．這種研究方法指的就是設(shè)計(jì)研究、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或者是基于設(shè)計(jì)的研究方法[17]．祝智庭在論文中也指出“早期曾經(jīng)使用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、形成性研究、發(fā)展研究等名稱，后來(lái)逐漸趨同于采用教育設(shè)計(jì)研究名稱”[18]．

需要注意的是，盡管設(shè)計(jì)研究、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、發(fā)展研究等都表示設(shè)計(jì)研究，出于忠實(shí)原文的考慮，仍然按照原作者在論文中使用的術(shù)語(yǔ)，沒(méi)有統(tǒng)一使用設(shè)計(jì)研究這一術(shù)語(yǔ)．

1.1 設(shè)計(jì)研究產(chǎn)生的背景

由于教育實(shí)踐中明顯缺少行之有效的教育研究方法，實(shí)驗(yàn)、調(diào)查相關(guān)性分析等傳統(tǒng)的研究方法，重在描述問(wèn)題，但卻很難為教育中的問(wèn)題提供有效的解決辦法，于是教育中不同領(lǐng)域的研究者呼吁能有一種研究設(shè)計(jì)，來(lái)真正解決好教育實(shí)踐中的問(wèn)題[16]．例如，基于設(shè)計(jì)的研究聯(lián)盟指出：教育研究常常與日常實(shí)踐中的問(wèn)題相脫節(jié)，從而導(dǎo)致信度大打折扣，所以需要尋求一種新的研究方法，以直接解決實(shí)踐中的問(wèn)題，并且促進(jìn)實(shí)用性知識(shí)的發(fā)展[13]．設(shè)計(jì)研究除了關(guān)注直接的實(shí)踐應(yīng)用和政策意義外，也可以通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和支持這些過(guò)程的方法的研究來(lái)發(fā)展實(shí)證的扎根理論[19]．

1.2 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)涵

1992年Collins在“教育設(shè)計(jì)科學(xué)”一文中首次使用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這一術(shù)語(yǔ)，他指出“教育技術(shù)中心的主要目標(biāo)是系統(tǒng)研究技術(shù)創(chuàng)新，建構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法論來(lái)研究在課堂和學(xué)校使用技術(shù)的不同方式，建構(gòu)如何設(shè)計(jì)教育環(huán)境以便成功引入新技術(shù)的系統(tǒng)科學(xué)”[11]．同年，Brown在“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：課堂情境下創(chuàng)造復(fù)雜干預(yù)的理論挑戰(zhàn)和方法論挑戰(zhàn)”一文中也使用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這一術(shù)語(yǔ)，指出“她目前做的就是Collins稱之為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的工作，模仿了航空學(xué)和人工智能學(xué)這些設(shè)計(jì)科學(xué)的方法”[12]．而Collins和Brown都沒(méi)有定義設(shè)計(jì)研究．

隨著研究者對(duì)設(shè)計(jì)研究認(rèn)識(shí)的不斷深化，21世紀(jì)初研究者開始定義設(shè)計(jì)研究．王文靜將設(shè)計(jì)研究的定義歸納成了“方法說(shuō)”“方法論說(shuō)”“范式說(shuō)”3種[20]．

設(shè)計(jì)研究的“方法說(shuō)”是把設(shè)計(jì)研究定位為一種研究方法．例如，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）認(rèn)為設(shè)計(jì)研究是檢驗(yàn)機(jī)制的分析方法，這種方法始于若干機(jī)制的理論猜測(cè)，然后通過(guò)設(shè)計(jì)、實(shí)施、系統(tǒng)地研究教育工具（課程、教學(xué)方法、計(jì)算機(jī)程序）來(lái)檢驗(yàn)機(jī)制，教育工具反映了最初的猜測(cè)的機(jī)制[17]．Anderson認(rèn)為設(shè)計(jì)研究作為一種教育研究方法，其重點(diǎn)是在可操作的教育環(huán)境中系統(tǒng)、多維地開展教學(xué)干預(yù)并評(píng)估其效果[21]．

設(shè)計(jì)研究的“方法論說(shuō)”是把設(shè)計(jì)研究定位為一種方法論．例如，Wang、Hannafin認(rèn)為基于設(shè)計(jì)的研究是一種系統(tǒng)而靈活的方法論，旨在在真實(shí)情境中，研究者和實(shí)踐者合作的基礎(chǔ)上，通過(guò)迭代分析、設(shè)計(jì)、發(fā)展和實(shí)施改進(jìn)教育實(shí)踐，產(chǎn)生基于情境的設(shè)計(jì)原則和理論[22]．Anderson認(rèn)為基于設(shè)計(jì)的研究是為教育工作者設(shè)計(jì)的一種方法論，旨在增進(jìn)教育研究成果影響力、促進(jìn)遷移轉(zhuǎn)化以改進(jìn)實(shí)踐[23]．Confrey在《劍橋?qū)W習(xí)科學(xué)手冊(cè)》中撰寫了一章“作為方法論的設(shè)計(jì)研究的發(fā)展”，從標(biāo)題也可以看出Confrey認(rèn)為設(shè)計(jì)研究是一種方法論．楊南昌根據(jù)國(guó)外研究者的定義和特征，指出基于設(shè)計(jì)的研究是一種探究學(xué)習(xí)的方法論，旨在設(shè)計(jì)一些人工制品（如軟件、工具、學(xué)習(xí)環(huán)境）作為一種教學(xué)干預(yù)或革新（innovation）應(yīng)用于實(shí)踐，以潛在影響自然情境之中的學(xué)與教并對(duì)其作出闡釋，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的理論，支持持續(xù)的教育革新，即促進(jìn)教育實(shí)踐和學(xué)習(xí)理論的同等發(fā)展[24]．焦建利認(rèn)為基于設(shè)計(jì)的研究是在真實(shí)情境中，以研究者與實(shí)踐者的協(xié)作為基礎(chǔ)，將科學(xué)的方法與技術(shù)的方法有機(jī)結(jié)合，通過(guò)反復(fù)循環(huán)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施，開發(fā)技術(shù)產(chǎn)品，在改進(jìn)教育實(shí)踐的同時(shí)，修正和發(fā)展新的教育理論的一種研究方法論[25]．

設(shè)計(jì)研究的“范式說(shuō)”是把設(shè)計(jì)研究定位為一種研究范式．例如，基于設(shè)計(jì)的研究聯(lián)盟指出，設(shè)計(jì)研究是在特定的情境下通過(guò)對(duì)教學(xué)策略和工具的系統(tǒng)研究逐漸發(fā)展起來(lái)的系統(tǒng)研究范式[13]．張文蘭、劉俊生認(rèn)為基于設(shè)計(jì)的研究是一種為了解決現(xiàn)實(shí)教育問(wèn)題，管理者、研究者、實(shí)踐者和設(shè)計(jì)者等共同努力，在真實(shí)自然的情境下，通過(guò)形成性研究過(guò)程和綜合運(yùn)用多種研究方法，根據(jù)來(lái)自實(shí)踐的反饋不斷改進(jìn)直至排除所有的缺陷，形成可靠而有效的設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐雙重發(fā)展的新興研究范式，其研究的核心要素是教育干預(yù)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)和完善[26]．王文靜認(rèn)為基于設(shè)計(jì)的研究是學(xué)習(xí)科學(xué)家和教育研究共同體為了更好地認(rèn)識(shí)“人是如何認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的”而發(fā)展出的一種新興范式[20]．

通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的進(jìn)一步梳理，發(fā)現(xiàn)國(guó)外有學(xué)者認(rèn)為設(shè)計(jì)研究是一種方法，也指出設(shè)計(jì)研究是一種方法論．例如2005年Anderson指出基于設(shè)計(jì)的研究是一種方法，2012年Anderson又指出基于設(shè)計(jì)的研究是一種方法論．類似地，也發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)一些學(xué)者認(rèn)為設(shè)計(jì)研究是一種方法論，同時(shí)也指出設(shè)計(jì)研究是一種研究范式．例如，祝智庭的論文“設(shè)計(jì)研究作為教育技術(shù)的創(chuàng)新研究范式”，從標(biāo)題就可以看出作者認(rèn)為設(shè)計(jì)研究是一種研究范式，同時(shí)作者直接應(yīng)用了Wang和Hannafin的定義：設(shè)計(jì)研究是一種系統(tǒng)而又靈活的方法論[18]．再如楊南昌的論文“‘設(shè)計(jì)研究’紛雜概念的界定及與相關(guān)方法的比較——學(xué)習(xí)研究的原初視角”，作者認(rèn)為設(shè)計(jì)研究是一種方法論，同時(shí)作者開篇也指出設(shè)計(jì)研究是當(dāng)前國(guó)際教育領(lǐng)域正在興起的一種研究新范式[24]．

此外，還有些學(xué)者沒(méi)有明確指出設(shè)計(jì)研究是“研究方法”“研究方法論”還是“研究范式”．例如Cobb認(rèn)為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是指設(shè)計(jì)特定的學(xué)習(xí)方式、并在支持這些學(xué)習(xí)方式的特定情境下系統(tǒng)地研究這些學(xué)習(xí)方式．設(shè)計(jì)的情境需在實(shí)踐中測(cè)試和修正．連續(xù)迭代就類似于實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)變量[14]．Plomp、Nieveen認(rèn)為設(shè)計(jì)研究是設(shè)計(jì)和開發(fā)干預(yù)，為復(fù)雜教育問(wèn)題提供解決方案，促進(jìn)了解這些干預(yù)的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)開發(fā)的過(guò)程，或設(shè)計(jì)和開發(fā)教育干預(yù)，從而開發(fā)或驗(yàn)證理論[16]．梁文鑫、余勝泉認(rèn)為基于設(shè)計(jì)的研究，旨在通過(guò)形成性研究過(guò)程，采用“逐步改進(jìn)”的設(shè)計(jì)方法，把最初的設(shè)計(jì)付諸實(shí)施，檢測(cè)效果，根據(jù)來(lái)自實(shí)踐的反饋不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，直至排除所有缺陷，形成一種更為可靠而有效的設(shè)計(jì)[4]．倪小鵬認(rèn)為基于設(shè)計(jì)的研究可定義為：在具體教學(xué)情境中，分析具有普遍性的教學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)具有教學(xué)理論特征的教學(xué)干預(yù)，并通過(guò)不斷應(yīng)用、評(píng)估、修正的漸近過(guò)程來(lái)探索實(shí)際問(wèn)題的解決方案和理論解釋[8]．

綜上所述，設(shè)計(jì)研究具有以下特點(diǎn)[16]．（1）干預(yù)：研究的目的是在真實(shí)情境中設(shè)計(jì)干預(yù)；（2）迭代：研究過(guò)程是設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、修正之間的多重循環(huán)；（3）過(guò)程取向：重點(diǎn)是了解和改進(jìn)干預(yù)的過(guò)程（避免黑箱式模型即只考慮輸入—輸出的測(cè)量）；（4）實(shí)用取向：以真實(shí)情境中用戶的體驗(yàn)衡量設(shè)計(jì)的價(jià)值；（5）理論取向：設(shè)計(jì)必須（至少部分）基于概念框架和理論觀點(diǎn)；（6）實(shí)踐者的參與：在研究的不同階段和活動(dòng)中，需要實(shí)踐者的積極參與和合作，這樣就增加了教育情境中干預(yù)的針對(duì)性和實(shí)用性，從而提升成功實(shí)施的可能性．

1.3 設(shè)計(jì)研究與實(shí)驗(yàn)研究的區(qū)別

Collins認(rèn)為設(shè)計(jì)研究和實(shí)驗(yàn)研究存在以下區(qū)別[27]．第一，實(shí)驗(yàn)背景與真實(shí)情境．實(shí)驗(yàn)研究是在實(shí)驗(yàn)室背景下進(jìn)行的，設(shè)計(jì)研究是在真實(shí)世界情景中進(jìn)行的．第二，一個(gè)因變量與多個(gè)因變量．大部分心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究包括一個(gè)因變量，設(shè)計(jì)研究則有多個(gè)重要的因變量．第三，控制變量與描述情境．心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究控制變量，設(shè)計(jì)研究則是描述情境．第四，固定的程序與靈活的設(shè)計(jì)修正．心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究通常采用固定的程序，設(shè)計(jì)研究則是靈活設(shè)計(jì)修正．第五，社會(huì)孤立與社會(huì)互動(dòng)．在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，研究對(duì)象是孤立學(xué)習(xí)的，他們通常不與其他學(xué)習(xí)者、教師或?qū)＜一?dòng)．相反，設(shè)計(jì)研究是在復(fù)雜的社會(huì)情境中，比如教室中進(jìn)行的；第六，檢驗(yàn)假設(shè)與開發(fā)．在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，要通過(guò)系統(tǒng)地改變學(xué)習(xí)狀況來(lái)檢驗(yàn)假設(shè)，設(shè)計(jì)研究的目標(biāo)則是考查在什么狀況下導(dǎo)致了不同的效果；第七，實(shí)驗(yàn)者與設(shè)計(jì)和分析的參與者．在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者決定如何設(shè)計(jì)和分析數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)研究中，教師、課程設(shè)計(jì)者、技術(shù)專家、認(rèn)知心理學(xué)家、人類學(xué)家都可能參與設(shè)計(jì)和評(píng)估效果．

1.4 設(shè)計(jì)研究的類型

設(shè)計(jì)研究具有雙重目的，首先它為教育實(shí)踐中的復(fù)雜問(wèn)題提供基于研究的解決方案，其次它致力于開發(fā)或驗(yàn)證學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)環(huán)境相關(guān)的理論．因此，Plomp根據(jù)設(shè)計(jì)研究的目的，將設(shè)計(jì)研究分為了開發(fā)研究和驗(yàn)證研究[16]．

在開發(fā)研究中，教育設(shè)計(jì)研究的目的是針對(duì)教育實(shí)踐中的復(fù)雜問(wèn)題，開發(fā)出基于研究的解決方案，這種類型的設(shè)計(jì)研究被定義為系統(tǒng)地分析、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)教育干預(yù)．它有雙重目的，一是針對(duì)教育實(shí)踐中的復(fù)雜問(wèn)題，提出基于研究的解決方案，二是促進(jìn)對(duì)干預(yù)以及設(shè)計(jì)、開發(fā)干預(yù)的理解．在驗(yàn)證研究中，教育設(shè)計(jì)研究的目的是發(fā)展或者驗(yàn)證理論，這種類型的設(shè)計(jì)研究被定義為教育干預(yù)的研究（例如學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)環(huán)境等），旨在發(fā)展或驗(yàn)證如何設(shè)計(jì)教育干預(yù)以及教育干預(yù)過(guò)程的理論[16]．

需要注意的是，從概念上來(lái)說(shuō)，對(duì)開發(fā)研究和驗(yàn)證研究進(jìn)行區(qū)分是非常重要的，然而在實(shí)踐中，設(shè)計(jì)研究者在研究中可能會(huì)把兩者混在一起[16]．

Cobb、Jackson、Dunlap[28]認(rèn)為設(shè)計(jì)研究可以分為課堂設(shè)計(jì)研究、專業(yè)發(fā)展設(shè)計(jì)研究和團(tuán)體設(shè)計(jì)研究．在課堂設(shè)計(jì)研究中，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)與一個(gè)負(fù)責(zé)教學(xué)的數(shù)學(xué)老師（數(shù)學(xué)老師可以是研究團(tuán)隊(duì)成員）合作以便考查學(xué)生在特定數(shù)學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)過(guò)程；在專業(yè)發(fā)展設(shè)計(jì)研究中，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)與一組在職教師或職前教師合作以便支持教師的專業(yè)發(fā)展；在團(tuán)體設(shè)計(jì)研究中，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)與教師、學(xué)校管理人員和其他利益相關(guān)者合作以便支持學(xué)校和地區(qū)數(shù)學(xué)教學(xué)能力的提高．Cobb等還指出以上3種設(shè)計(jì)研究不能涵蓋所有的設(shè)計(jì)研究，最明顯的是忽略了一對(duì)一的設(shè)計(jì)研究．在一對(duì)一的設(shè)計(jì)研究中，研究人員通過(guò)對(duì)一小部分學(xué)生的一系列教學(xué)來(lái)考查和模擬學(xué)生在特定數(shù)學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)過(guò)程．

2 設(shè)計(jì)研究的過(guò)程

設(shè)計(jì)研究有哪幾個(gè)階段？如何實(shí)施？不同研究者有不同看法．例如Reeves[29]描述了設(shè)計(jì)研究的方法如圖1所示．

Gravemeijer、Cobb認(rèn)為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)包括準(zhǔn)備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、回顧分析3個(gè)階段[30]．準(zhǔn)備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這一階段的目標(biāo)是構(gòu)建本土化的教學(xué)理論，并且在開展預(yù)期設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不斷細(xì)化和修正；當(dāng)所有準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒，本土化的教學(xué)理論已經(jīng)構(gòu)建，接下來(lái)就可以開展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)了．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的核心是一個(gè)由設(shè)計(jì)、測(cè)試教學(xué)活動(dòng)以及設(shè)計(jì)其它方面構(gòu)成的循環(huán)過(guò)程．在每節(jié)課的循環(huán)中，研究小組都在頭腦中預(yù)想實(shí)驗(yàn)，設(shè)想計(jì)劃的教學(xué)活動(dòng)在師生互動(dòng)中如何體現(xiàn)，以及學(xué)生在參與教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中學(xué)到了什么．在課堂上開展教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，研究小組通過(guò)回顧、反思，嘗試去分析學(xué)生的參與過(guò)程和學(xué)習(xí)過(guò)程，并在分析的基礎(chǔ)上，評(píng)估教學(xué)活動(dòng)中猜測(cè)的有效性，進(jìn)一步?jīng)Q定建立哪種特定的規(guī)范，以及決定修改設(shè)計(jì)中的哪些具體方面等．因此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)包括預(yù)想實(shí)驗(yàn)和實(shí)際教學(xué)實(shí)驗(yàn)的循環(huán)過(guò)程，如圖2所示．回顧分析這一階段是針對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)而進(jìn)行的．當(dāng)然回顧分析的目標(biāo)取決于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理論意圖．不過(guò)，其主要目標(biāo)之一就是促進(jìn)本土化教學(xué)理論的發(fā)展．

圖1 對(duì)問(wèn)題、解決方案、方法及設(shè)計(jì)原則的修正

圖2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的循環(huán)過(guò)程

Stephan[31]在Gravemeijer基礎(chǔ)上提出課堂設(shè)計(jì)研究，包括準(zhǔn)備/設(shè)計(jì)階段、實(shí)施階段、分析/修正階段，如圖3所示．

圖3 課堂設(shè)計(jì)研究循環(huán)

Kwon[32]認(rèn)為設(shè)計(jì)研究包含設(shè)計(jì)、實(shí)施、反思3個(gè)階段，如圖4所示．

圖4 設(shè)計(jì)與實(shí)施及反思3個(gè)階段的迭代循環(huán)

類似地，Plomp、Nieveen[16]認(rèn)為設(shè)計(jì)研究包含以下階段．（1）初步研究階段：需求和情境分析、文獻(xiàn)綜述、概念或理論框架的提出；（2）開發(fā)或原型階段：迭代設(shè)計(jì)階段由很多迭代組成，每個(gè)迭代都是研究的一個(gè)微循環(huán)，形成性評(píng)價(jià)是重要的研究活動(dòng)，旨在提高和完善干預(yù)；（3）評(píng)價(jià)階段：（半）總結(jié)性評(píng)價(jià)，以確定解決方案或者干預(yù)是否符合預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)．由于這個(gè)階段往往形成后續(xù)干預(yù)改進(jìn)的建議，所以稱之為半總結(jié)階段．

上述關(guān)于設(shè)計(jì)研究過(guò)程的描述都比較接近，基本上都是認(rèn)為設(shè)計(jì)研究包含準(zhǔn)備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、反思設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3個(gè)階段，Stephan文中的現(xiàn)實(shí)數(shù)學(xué)教育理論也就是Cobb文中的本土化教學(xué)理論，同時(shí)也是Reeves文中的設(shè)計(jì)原則，還是Plomp和Nieveen文中的概念或理論框架，也就是說(shuō)這些研究者提出的設(shè)計(jì)研究過(guò)程主要差別在于表述方式不同，表述的詳細(xì)程度不同，此外每一階段包含內(nèi)容有一些細(xì)微差異．

3 設(shè)計(jì)研究在數(shù)學(xué)教育研究中的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)研究可以在數(shù)學(xué)教育研究中應(yīng)用嗎？

1992年Collins借用了Simon的設(shè)計(jì)科學(xué)概念，倡導(dǎo)建立一種教育中的設(shè)計(jì)科學(xué)，不是像物理或心理學(xué)一樣的分析科學(xué)，而是像航空學(xué)或人工智能一樣的設(shè)計(jì)科學(xué)．正如航空學(xué)要研究不同的設(shè)計(jì)是如何幫助升空、緩行和機(jī)動(dòng)性一樣，教育中的設(shè)計(jì)科學(xué)必須決定學(xué)習(xí)環(huán)境的不同設(shè)計(jì)如何幫助學(xué)習(xí)、合作和動(dòng)機(jī)激發(fā)[11]．因此，設(shè)計(jì)研究可以在教育研究中應(yīng)用．

具體到教育技術(shù)研究，祝智庭指出教育技術(shù)應(yīng)用的核心活動(dòng)是設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)是富有創(chuàng)新意義的思想行為．傳統(tǒng)的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式企圖照搬自然科學(xué)研究的思維方法和工程設(shè)計(jì)的行動(dòng)路線，相信存在著超然于情境之上的、通用的教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)模型，在實(shí)踐中往往遭遇失效的尷尬．而采取設(shè)計(jì)研究方法，則需要教育技術(shù)研究者與教學(xué)實(shí)踐者密切協(xié)作，在實(shí)際情境中發(fā)現(xiàn)急需解決的問(wèn)題和根據(jù)需要確定開發(fā)目標(biāo)，然后可以借鑒已有的理論和方法但不照搬，通過(guò)設(shè)計(jì)干預(yù)并在真實(shí)教學(xué)境況中實(shí)施這些干預(yù)來(lái)檢測(cè)設(shè)計(jì)的效用，針對(duì)設(shè)計(jì)缺陷提出設(shè)計(jì)改進(jìn)方案和新的理論假設(shè)，通過(guò)迭代過(guò)程優(yōu)化理論和實(shí)踐，這種研究范式對(duì)于提升教育技術(shù)的理論水平和實(shí)用價(jià)值，無(wú)疑是最具威力的．因此，設(shè)計(jì)研究特別適合于教育技術(shù)研究[18]．

設(shè)計(jì)研究適合在數(shù)學(xué)教育研究中應(yīng)用嗎？數(shù)學(xué)教育研究中，Lesh探討了數(shù)學(xué)教育的定位問(wèn)題，數(shù)學(xué)教育應(yīng)該定位為應(yīng)用教育心理學(xué)、應(yīng)用認(rèn)知心理學(xué)，還是應(yīng)用社會(huì)學(xué)？應(yīng)該定位為純粹科學(xué)還是設(shè)計(jì)科學(xué)？Lesh認(rèn)為，數(shù)學(xué)教育應(yīng)更像是一門設(shè)計(jì)科學(xué)[33]．因此，從數(shù)學(xué)教育的定位來(lái)看，設(shè)計(jì)研究也適合在數(shù)學(xué)教育研究中應(yīng)用．特別是，中國(guó)《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》凝練了數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，包括數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、直觀想象、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)分析．因此可開展發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的設(shè)計(jì)研究，陳行、鮑建生等也指出指向數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的活動(dòng)設(shè)計(jì)可能會(huì)成為未來(lái)數(shù)學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方向[34]．

3.2 設(shè)計(jì)研究在數(shù)學(xué)教育研究中的應(yīng)用

從國(guó)際上來(lái)看，設(shè)計(jì)研究已經(jīng)應(yīng)用于數(shù)學(xué)教育、教育技術(shù)、科學(xué)教育、教師專業(yè)發(fā)展研究中．如前面提到的Fauzan，應(yīng)用設(shè)計(jì)研究在印度尼西亞小學(xué)開發(fā)了適合小學(xué)四年級(jí)學(xué)與教的高質(zhì)量的基于現(xiàn)實(shí)數(shù)學(xué)教育理論的幾何課程[35]．再如Wang創(chuàng)建了一個(gè)基于ICT工具的在線學(xué)習(xí)環(huán)境，用于支持新加坡國(guó)立教育學(xué)院學(xué)生在完成課程小組作業(yè)時(shí)的協(xié)作學(xué)習(xí)．應(yīng)用設(shè)計(jì)研究來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行發(fā)展和完善．其中學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了兩個(gè)階段．首先研究生提出了不同的策略，如小組、友情、有意義的學(xué)習(xí)任務(wù)、工具驅(qū)動(dòng)、進(jìn)度報(bào)告，并在設(shè)計(jì)的第一階段通過(guò)4個(gè)班中的48個(gè)小組對(duì)各個(gè)策略進(jìn)行測(cè)試．測(cè)試結(jié)果表明友情、有意義的學(xué)習(xí)任務(wù)、進(jìn)度報(bào)告等策略非常有效，而其他策略，例如小組，需要進(jìn)一步修正．在第一階段結(jié)尾修正了設(shè)計(jì)策略，并在第二階段用23個(gè)小組進(jìn)行了進(jìn)一步測(cè)試，結(jié)果顯示修正后的策略效果更好[36]．

從中國(guó)大陸來(lái)看，設(shè)計(jì)研究主要應(yīng)用于教育技術(shù)、數(shù)學(xué)教育研究中．例如，張倩葦以中國(guó)基礎(chǔ)教育新課程改革中的綜合實(shí)踐活動(dòng)課程為切入點(diǎn)，通過(guò)提供課程材料以及教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)和學(xué)校后續(xù)支持活動(dòng)，支持教師實(shí)施綜合實(shí)踐活動(dòng)課程，探索了設(shè)計(jì)研究在中國(guó)本土化的實(shí)踐應(yīng)用[37]．楊南昌在上海一所小學(xué)進(jìn)行了聚焦課堂學(xué)習(xí)社會(huì)結(jié)構(gòu)重要因素——參與結(jié)構(gòu)的課堂設(shè)計(jì)研究[38]．俞樹煜等依托教育技術(shù)學(xué)研究生“現(xiàn)代教育技術(shù)原理”課程，采用設(shè)計(jì)研究，通過(guò)數(shù)輪的迭代修正，獲得了一個(gè)能有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者批判性思維發(fā)展的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)模型[39]．

數(shù)學(xué)教育研究中應(yīng)用設(shè)計(jì)研究的主要是華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)教育博士學(xué)位論文．例如，高雪芬[40]研究了大學(xué)生對(duì)微積分中的基本概念具有什么樣的概念意象，存在哪些概念誤解？如何設(shè)計(jì)微積分的概念教學(xué)，以加深學(xué)生對(duì)概念的理解，提高其運(yùn)用基本概念的能力？他的研究可以分為以下3個(gè)階段．（1）準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)：根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出學(xué)生所遇到的常見(jiàn)錯(cuò)誤與問(wèn)題以及每個(gè)案例教學(xué)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)（設(shè)計(jì)原型），設(shè)計(jì)出概念的前后測(cè)試卷，對(duì)測(cè)試時(shí)間、教學(xué)時(shí)間做出安排．（2）教學(xué)實(shí)踐：針對(duì)前測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)原有的教學(xué)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)原型）進(jìn)行修正，并實(shí)施概念教學(xué)．（3）回顧分析：任課教師撰寫教學(xué)反思，并對(duì)概念教學(xué)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行修正；依據(jù)修正后的原則，開始下一輪的教學(xué)設(shè)計(jì)．再如，楊亞平[41]以整合性STEM教育理念為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)研究為方法論指導(dǎo)，借鑒設(shè)計(jì)研究在課程與教學(xué)領(lǐng)域的研究范型——“形成性研究”的具體方式，經(jīng)過(guò)教學(xué)模式原型的提出、3輪迭代實(shí)施和修正，最終得到了可行的、有效的整合性STEM教育理念下工程類高職數(shù)學(xué)教學(xué)模式．

中國(guó)臺(tái)灣也有研究者在數(shù)學(xué)教育研究中應(yīng)用了設(shè)計(jì)研究．例如李立凱[42]研究了如何發(fā)展以臆測(cè)為中心的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)？他在研究中參考了Cobb、Gravemeijer提出的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的三大關(guān)鍵步驟，將研究流程分為3個(gè)循環(huán)來(lái)進(jìn)行．第一次循環(huán)先參考MIC教材、NAEP測(cè)驗(yàn)以及中國(guó)臺(tái)灣教育部編版教科書等教材，運(yùn)用內(nèi)容分析法進(jìn)行整理分析，并根據(jù)中國(guó)臺(tái)灣九年一貫?zāi)芰χ笜?biāo)及學(xué)生的假設(shè)學(xué)習(xí)軌跡來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)學(xué)任務(wù)，初步完成的任務(wù)由數(shù)學(xué)教育研究者、博士、碩士研究生以及在職教師一起討論預(yù)想實(shí)驗(yàn)．然后由研究者針對(duì)C1班級(jí)進(jìn)行第一次教學(xué)實(shí)驗(yàn)；第二次循環(huán)首先針對(duì)第一次教學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行回顧分析，接著由同一研究者針對(duì)C2班進(jìn)行第二次教學(xué)實(shí)驗(yàn)；第三次循環(huán)則針對(duì)第二次教學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果先回顧分析，然后將修正后的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)請(qǐng)一位合作教師對(duì)C3班進(jìn)行教學(xué)，研究者以觀察者的身份進(jìn)行課堂觀察，最后完成對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)的修正與精致化．

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)研究在國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)教育研究中的應(yīng)用還是十分薄弱的．以數(shù)學(xué)教育博士學(xué)位論文為例，有研究者采用內(nèi)容分析法對(duì)1993—2016年的255篇數(shù)學(xué)教育博士學(xué)位論文的研究方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)教育博士學(xué)位論文的研究方法以混合研究、量化研究居多，質(zhì)性研究、思辨研究相對(duì)較少，設(shè)計(jì)研究最少[43]．國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)教育研究者應(yīng)重視設(shè)計(jì)研究的應(yīng)用，在了解設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)涵、類型、過(guò)程以及適用范圍的基礎(chǔ)上，應(yīng)用設(shè)計(jì)研究發(fā)展理論，開發(fā)基于研究的解決方案，解決教育實(shí)踐中的復(fù)雜問(wèn)題．

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On Design-Based Research: Its Conception, Categorization, Process, and Applications

LI Zhuo1, 2, BAO Jian-sheng1, 2

(1. School of Mathematical Sciences, East China Normal University, Shanghai 200241, China；2. Shanghai Key Laboratory of Pure Mathematics and Mathematical Practice, Shanghai 200241, China)

Since the 1990s, design research has begun to rise internationally, gaining increasing influence during this century. This paper reviews the connotation, form, process, and application of design research to deepen researchers’ comprehension and better serve them in their research. We found that the application of design research is very weak domestically. Thus, we suggest that Chinese mathematics researchers should pay more attention to design research and use it to develop educational theories and solve educational problems based on the comprehension of research design’s connotation, form, process, and range of application.

design research; connotation; form; process; application

G40-034

A

1004–9894（2020）05–0052–06

李卓，鮑建生．論設(shè)計(jì)研究：“內(nèi)涵”“類型”“過(guò)程”與“應(yīng)用”[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2020，29（5）：52-57．

2020–03–29

上海高校立德樹人人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地、上海市數(shù)學(xué)教育教學(xué)基地研究項(xiàng)目——數(shù)學(xué)教師的實(shí)踐知能和教師專業(yè)發(fā)展者的現(xiàn)狀調(diào)查（16048/002）；上海市核心數(shù)學(xué)與實(shí)踐重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課題——數(shù)學(xué)實(shí)踐（13dz2260400）

李卓（1988—），男，山東曲阜人，博士生，主要從事數(shù)學(xué)教育研究．

[責(zé)任編校：張楠、陳雋]