导引知识学习的“支学”系统开发

高翔 刘静 张宗虎

摘要：實施教育数字化转型战略需要推动技术与教育深度融合。结合认知学徒制、支架理论、程序教学法和信息技术，研发数字化学习资源创作系统——“支学”系统，文章阐述了相关理论和程序。

关键词：知识学习；数字化学习资源；“支学”系统

一、理论基础与设计分析

（一）认知学徒制

认知学徒制是由柯林斯等人提出的一种教学模式，是在传统学徒制的基础上传承发展而来。传统学徒制必须有动手操作的学习过程，而认知学徒制强调认知学习过程，要将概念的形成过程和思维过程可视化。开展认知学徒制教学时，教师应该注意两点：第一，要为学生作示范，并解释相关依据和思考逻辑。第二，要为学生搭建合适的支架，引导学生反思自己的思维过程。

“支学”作为引导学生掌握基础知识的学习系统，必然包含特定学习资源。但是在“支学”开发完成之时，系统本身并不包含直接可用的资源，而是需要由教师创作之后，学生才能使用。“支学”是一个平台，其使用流程概况为，教师创作学习资源-学生使用学习资源-教师查看学习结果了解学生的学习情况。

为了更好地理解“支学”的使用逻辑，笔者将其与WPS Office软件作类比说明。WPS Office作为常用的数字化资源开发工具，教师可以利用它开发课件资源。WPS Office本身并不包含任何学习资源，而是需要广大教师或者专业人员开发后才能使用。同样，“支学”依赖教师创作学习资源。教师在“支学”中创作学习资源的主要形式是将知识内容、思维逻辑以文字的形式表述和记录下来，同时可以添加必要的多媒体资源。教师通过“支学”创建的每一个相对完整的学习资源，称为一个“支架实例”。学生利用“支学”学习时，每个支架实例就如同“导师”一般，循序渐进地引导学生学习。

那么，“WPS Office”同样能将特定的文字和其他多媒体材料结合，那“支学”的功能价值是什么？事实上，“支学”的不同体现在其每个支架实例并非仅仅依据教师的个人逻辑组合创建，而是在教师专业知识经验的基础上，遵循支架理论和程序教学法的基本原则来创作。

（二）支架理论

支架原本是指建筑工地中搭建的“脚手架”，伍德把支架引申为，学生在导师的引导协助下执行一项任务，或者学生在实现一个目标的过程中，导师对学生的支持与帮助。支架具有五个关键特征：主体间性、对学生水平持续诊断、适应性支持、渐隐性、责任转移。学生借助支架，能稳步提升自己的知识与技能水平。

第一，主体间性。这是支架发挥作用的前提，学生在借助支架开展某项学习任务之前，必须先理解该任务的目的，即任务水平需要在学生的最近发展区。第二，对学生水平持续诊断。支架学习是一个动态变化过程，变化的依据在于对学生水平的持续诊断。第三，适应性支持。这是支架与支持相区别的关键，随着学习过程的推进，支架对学生提供的帮助是不断变化的。可以理解为，由一定数量互相联系但又互相区别的支持所构成的整体就是支架，支架与支持是整体与部分的关系。第四，渐隐性。渐隐形是指提供给学生的支持应该逐渐撤去。但渐隐性并不意味着在同一时间内撤去所有支持，而是随着学生水平的渐增逐渐撤去，支架对学生的支持是从100%逐渐过渡到0%的渐隐过程。第五，责任转移。这是学生能力提高的关键，即随着学习过程的推进，学生必须承担更多的学习责任。

笔者通过让学生列方程解决应用题的案例，说明如何开展支架式教学。列方程解决应用题大体可以分为五个步骤：第一，找出题目中的等量关系；第二，设未知数，用未知数表示有关的未知量；第三，根据等量关系，列出方程式；第四，求解方程式，计算出未知数与未知量；第五，将求解的数值带回题目验证。

整个支架教学过程所经历的时间从几个小时至几天不等，具体时间依据学生的掌握情况而定。根据教师和学生在教学过程中的行为特征，整个支架式教学过程大致可以分为五个模式，在第一个模式中，教师承担几乎全部的学习责任，到了第五个模式，教师过渡为几乎不承担学习责任，学生则与教师相反。

模式一，教师完整示范列方程求解问题的运用流程，详细讲解每个步骤并阐述其意义，学生聆听教师讲解。模式二，教师引导学生回顾如何求解，学生需要回答教师的问题。如教师问学生：“我们应该用什么方法来求解这类问题？该方法的一个步骤是什么？”如果学生能顺利回答，教师再示范具体的操作步骤；如果学生不能顺利回答，那么教师要考虑是否应该回到上一模式的教学。模式三，教师直接说出方法的某个步骤名称，让学生自己演示。模式四，教师指定学生用列方程的方法求解问题，然后由学生独立完成。模式五，学生在具体的问题情境中，独立判断出应该采用列方程求解问题，进而独立解题。

需要说明的是，并非每个支架式教学都需要分为五个模式，每个模式也并非要遵循上述案例的细节设计，教师应该依据自身专业知识和经验进行模式规划与细节设计。

开展支架式教学，动态推进教学过程是精髓。在课堂情境中，支架的动态性较容易体现，教师通过口头表达或实际操作互动便可以实现，但在“支学”中，这种动态性应该如何实现？随着模式的深入，学生如何承担更多学习责任？实际上，“支学”对动态性的体现，是借助程序教学法的基本原则来实现的。

（三）程序教学法

程序教学法是一种严格按照心理学理论建立的，通过个体自学方式进行的教学方法，其流程是由专家或教师设计出包含具体学习内容的教学机器（程序），每个学生借助教学机器，独立自主学习。需要注意的是，不论是由人主导的，还是通过教学机器（程序）主导的程序教学，要遵循五个原则。

第一，积极反应原则，学生在学习过程中应该处于积极反应的状态；第二，小步子原则，教师要将复杂的学习内容分解为较小的、学生容易理解、接受的步骤；第三，及时强化原则，当学生作出反应，教师应该及时给予学生反馈，若是学生出现期待的积极行为，教师则进行一定的正强化；第四，自定步调原则，即学生可以按照自己的速度学习；第五，低错误率原则，教师要精心设计教学内容，尽可能避免学生犯错。

教师利用“支学”创建支架实例，每个支架实例又包含若干模式，随着模式的深入，学生需要承担更多的学习责任。如通过“支学”创建的学习资源，主要是以文字形式呈现，所以在每个支架实例的第一个模式中，需要学生“填空”处较少，随着模式的推进，学生需要“填空”处逐渐增加，这是“支学”动态性和交互性的体现。在设置文字“空缺”时，教师要遵循小步子原则。学生在学习时，需要正确“填空”每一处，才能进入下一个步骤或模式。学生“填空”后，系统即时向学生反馈所填写内容的正确性，这种即时的反馈便是对学生的一种强化。学生可以自定步调学习，若不能顺利“填空”，则可以返回上一个模式再次学习。

二、“支学”系统开发

（一）开发技术分析

“支学”是一款基于“浏览器/服务器”架构的Web系统。“支学”这一名称取自基础理论之一的支架理论，寓意是支持学生学习。其前端用“HTML + JavaScript + CSS”编写实现，后端编程语言为Python。系统搭建在腾讯云服务器上，方便管理和使用。

（二）功能模块分析与实现

1.用户模块

用户模块功能包括用户注册、登录和信息修改等。虽然上文在阐述“支学”相关功能时，提到了教师和学生两种用户身份，但在实际开发过程中是没有教师与学生的身份区分。这是因为“支学”作为一个学习资源的创作与使用平台（工具），任何人都可以成为资源的创作者或使用者。当教师创作资源时，其身份就是资源创建者；当教师使用他人创作的资源时，其身份又变成了使用者。学生也是如此。但为了叙述方便，笔者依然会采用教师和学生两种叙述身份，教师代表资源的创建者，学生代表资源的使用者。

2.支架模块

支架模块是“支学”的核心功能模块，包括支架实例的创建、搜索和使用。教师创建的一个相对完整的学习资源，称为一个支架实例，每个支架实例又包含了若干模式。每个模式可以包含视频、图片等多媒体辅助资源，但每个模式的主要资源形式是“文字 + 空缺”，教师输入文字内容，同时标记需要学生补齐的关键内容。在学生学习时，被标记的关键内容会以“空缺”的形式呈现。

教师创建并发布支架实例后，学生便可以在搜索界面根据支架实例的编号或名称搜索、添加和使用支架。其中，支架实例的文字内容以单元格的形式呈现。橙色的单元格是需要学生填写的“空缺单元格”，填写正确，单元格颜色变为绿色；填写错误，单元格颜色变为红色，需要重新填写。学生使用支架实例的大致流程可以概括为，阅读学习材料内容，填写每一个“空缺单元格”，直至完成所有步骤和模式，逐渐掌握所学知识。

3.其他模块

在学生利用“支学”学习时，系统会记录使用时间，教师有权限查看学生的使用记录，也可以获取学生的整体统计信息，如最长用时、最短用时和平均用时等。在学习过程中，学生如果有任何疑問，可以在支架实例的“话题模块”留言，方便学生相互讨论、交流，以及教师对学生问题的解答。

（三）应用场景分析

“支学”使用方便，通过电脑端或移动端的浏览器即可使用，课前、课中和课后也能使用“支学”。课前，教师利用“支学”创建新知识的预习材料，并根据学生的完成情况，对学生的预习效果有初步的了解；课中，学生首先使用“支学”自学，之后教师辅导学生，并集中讲解出现的问题；课后，教师结合课堂所学知识，创建相应的练习资源，让学生巩固练习。

“支学”的开发初衷是引导、促进学生的课外学习，提高学生的学习效果。同时，在“双减”政策背景下，学生在课后通过“支学”学习，是一种作业练习的新形式。“支学”的优点之一是一次创作就可以实现一对多的导引学习。对学生来说，“支学”如同一个课外的“计算机导师”。

在实施教育数字化转型战略背景下，教师可以基于自身专业知识，借助“支学”，遵循认知学徒制、支架理论和程序教学法的基本原则，创作出合适的数字化学习资源，从而引导、促进学生学习知识，提高学习效率。

参考文献：

[1]顾小清.教育信息化步入数字化转型时代[J].中小学信息技术教育，2022（4）.

[2]林雷，乐纳红，陈恺，等.数字赋能，助力“双减”：作业数字化流程再造的探索与实践[J].中国电化教育，2022（4）.

[3]陈家刚.认知学徒制研究[D].上海：华东师范大学，2009.

（作者单位：喀什大学教育科学学院）