導引知識學習的“支學”系統開發

高翔 劉靜 張宗虎

摘要：實施教育數字化轉型戰略需要推動技術與教育深度融合。結合認知學徒制、支架理論、程序教學法和信息技術，研發數字化學習資源創作系統——“支學”系統，文章闡述了相關理論和程序。

關鍵詞：知識學習；數字化學習資源；“支學”系統

一、理論基礎與設計分析

（一）認知學徒制

認知學徒制是由柯林斯等人提出的一種教學模式，是在傳統學徒制的基礎上傳承發展而來。傳統學徒制必須有動手操作的學習過程，而認知學徒制強調認知學習過程，要將概念的形成過程和思維過程可視化。開展認知學徒制教學時，教師應該注意兩點：第一，要為學生作示范，并解釋相關依據和思考邏輯。第二，要為學生搭建合適的支架，引導學生反思自己的思維過程。

“支學”作為引導學生掌握基礎知識的學習系統，必然包含特定學習資源。但是在“支學”開發完成之時，系統本身并不包含直接可用的資源，而是需要由教師創作之后，學生才能使用?！爸W”是一個平臺，其使用流程概況為，教師創作學習資源-學生使用學習資源-教師查看學習結果了解學生的學習情況。

為了更好地理解“支學”的使用邏輯，筆者將其與WPS Office軟件作類比說明。WPS Office作為常用的數字化資源開發工具，教師可以利用它開發課件資源。WPS Office本身并不包含任何學習資源，而是需要廣大教師或者專業人員開發后才能使用。同樣，“支學”依賴教師創作學習資源。教師在“支學”中創作學習資源的主要形式是將知識內容、思維邏輯以文字的形式表述和記錄下來，同時可以添加必要的多媒體資源。教師通過“支學”創建的每一個相對完整的學習資源，稱為一個“支架實例”。學生利用“支學”學習時，每個支架實例就如同“導師”一般，循序漸進地引導學生學習。

那么，“WPS Office”同樣能將特定的文字和其他多媒體材料結合，那“支學”的功能價值是什么？事實上，“支學”的不同體現在其每個支架實例并非僅僅依據教師的個人邏輯組合創建，而是在教師專業知識經驗的基礎上，遵循支架理論和程序教學法的基本原則來創作。

（二）支架理論

支架原本是指建筑工地中搭建的“腳手架”，伍德把支架引申為，學生在導師的引導協助下執行一項任務，或者學生在實現一個目標的過程中，導師對學生的支持與幫助。支架具有五個關鍵特征：主體間性、對學生水平持續診斷、適應性支持、漸隱性、責任轉移。學生借助支架，能穩步提升自己的知識與技能水平。

第一，主體間性。這是支架發揮作用的前提，學生在借助支架開展某項學習任務之前，必須先理解該任務的目的，即任務水平需要在學生的最近發展區。第二，對學生水平持續診斷。支架學習是一個動態變化過程，變化的依據在于對學生水平的持續診斷。第三，適應性支持。這是支架與支持相區別的關鍵，隨著學習過程的推進，支架對學生提供的幫助是不斷變化的。可以理解為，由一定數量互相聯系但又互相區別的支持所構成的整體就是支架，支架與支持是整體與部分的關系。第四，漸隱性。漸隱形是指提供給學生的支持應該逐漸撤去。但漸隱性并不意味著在同一時間內撤去所有支持，而是隨著學生水平的漸增逐漸撤去，支架對學生的支持是從100%逐漸過渡到0%的漸隱過程。第五，責任轉移。這是學生能力提高的關鍵，即隨著學習過程的推進，學生必須承擔更多的學習責任。

筆者通過讓學生列方程解決應用題的案例，說明如何開展支架式教學。列方程解決應用題大體可以分為五個步驟：第一，找出題目中的等量關系；第二，設未知數，用未知數表示有關的未知量；第三，根據等量關系，列出方程式；第四，求解方程式，計算出未知數與未知量；第五，將求解的數值帶回題目驗證。

整個支架教學過程所經歷的時間從幾個小時至幾天不等，具體時間依據學生的掌握情況而定。根據教師和學生在教學過程中的行為特征，整個支架式教學過程大致可以分為五個模式，在第一個模式中，教師承擔幾乎全部的學習責任，到了第五個模式，教師過渡為幾乎不承擔學習責任，學生則與教師相反。

模式一，教師完整示范列方程求解問題的運用流程，詳細講解每個步驟并闡述其意義，學生聆聽教師講解。模式二，教師引導學生回顧如何求解，學生需要回答教師的問題。如教師問學生：“我們應該用什么方法來求解這類問題？該方法的一個步驟是什么？”如果學生能順利回答，教師再示范具體的操作步驟；如果學生不能順利回答，那么教師要考慮是否應該回到上一模式的教學。模式三，教師直接說出方法的某個步驟名稱，讓學生自己演示。模式四，教師指定學生用列方程的方法求解問題，然后由學生獨立完成。模式五，學生在具體的問題情境中，獨立判斷出應該采用列方程求解問題，進而獨立解題。

需要說明的是，并非每個支架式教學都需要分為五個模式，每個模式也并非要遵循上述案例的細節設計，教師應該依據自身專業知識和經驗進行模式規劃與細節設計。

開展支架式教學，動態推進教學過程是精髓。在課堂情境中，支架的動態性較容易體現，教師通過口頭表達或實際操作互動便可以實現，但在“支學”中，這種動態性應該如何實現？隨著模式的深入，學生如何承擔更多學習責任？實際上，“支學”對動態性的體現，是借助程序教學法的基本原則來實現的。

（三）程序教學法

程序教學法是一種嚴格按照心理學理論建立的，通過個體自學方式進行的教學方法，其流程是由專家或教師設計出包含具體學習內容的教學機器（程序），每個學生借助教學機器，獨立自主學習。需要注意的是，不論是由人主導的，還是通過教學機器（程序）主導的程序教學，要遵循五個原則。

第一，積極反應原則，學生在學習過程中應該處于積極反應的狀態；第二，小步子原則，教師要將復雜的學習內容分解為較小的、學生容易理解、接受的步驟；第三，及時強化原則，當學生作出反應，教師應該及時給予學生反饋，若是學生出現期待的積極行為，教師則進行一定的正強化；第四，自定步調原則，即學生可以按照自己的速度學習；第五，低錯誤率原則，教師要精心設計教學內容，盡可能避免學生犯錯。

教師利用“支學”創建支架實例，每個支架實例又包含若干模式，隨著模式的深入，學生需要承擔更多的學習責任。如通過“支學”創建的學習資源，主要是以文字形式呈現，所以在每個支架實例的第一個模式中，需要學生“填空”處較少，隨著模式的推進，學生需要“填空”處逐漸增加，這是“支學”動態性和交互性的體現。在設置文字“空缺”時，教師要遵循小步子原則。學生在學習時，需要正確“填空”每一處，才能進入下一個步驟或模式。學生“填空”后，系統即時向學生反饋所填寫內容的正確性，這種即時的反饋便是對學生的一種強化。學生可以自定步調學習，若不能順利“填空”，則可以返回上一個模式再次學習。

二、“支學”系統開發

（一）開發技術分析

“支學”是一款基于“瀏覽器/服務器”架構的Web系統。“支學”這一名稱取自基礎理論之一的支架理論，寓意是支持學生學習。其前端用“HTML + JavaScript + CSS”編寫實現，后端編程語言為Python。系統搭建在騰訊云服務器上，方便管理和使用。

（二）功能模塊分析與實現

1.用戶模塊

用戶模塊功能包括用戶注冊、登錄和信息修改等。雖然上文在闡述“支學”相關功能時，提到了教師和學生兩種用戶身份，但在實際開發過程中是沒有教師與學生的身份區分。這是因為“支學”作為一個學習資源的創作與使用平臺（工具），任何人都可以成為資源的創作者或使用者。當教師創作資源時，其身份就是資源創建者；當教師使用他人創作的資源時，其身份又變成了使用者。學生也是如此。但為了敘述方便，筆者依然會采用教師和學生兩種敘述身份，教師代表資源的創建者，學生代表資源的使用者。

2.支架模塊

支架模塊是“支學”的核心功能模塊，包括支架實例的創建、搜索和使用。教師創建的一個相對完整的學習資源，稱為一個支架實例，每個支架實例又包含了若干模式。每個模式可以包含視頻、圖片等多媒體輔助資源，但每個模式的主要資源形式是“文字 + 空缺”，教師輸入文字內容，同時標記需要學生補齊的關鍵內容。在學生學習時，被標記的關鍵內容會以“空缺”的形式呈現。

教師創建并發布支架實例后，學生便可以在搜索界面根據支架實例的編號或名稱搜索、添加和使用支架。其中，支架實例的文字內容以單元格的形式呈現。橙色的單元格是需要學生填寫的“空缺單元格”，填寫正確，單元格顏色變為綠色；填寫錯誤，單元格顏色變為紅色，需要重新填寫。學生使用支架實例的大致流程可以概括為，閱讀學習材料內容，填寫每一個“空缺單元格”，直至完成所有步驟和模式，逐漸掌握所學知識。

3.其他模塊

在學生利用“支學”學習時，系統會記錄使用時間，教師有權限查看學生的使用記錄，也可以獲取學生的整體統計信息，如最長用時、最短用時和平均用時等。在學習過程中，學生如果有任何疑問，可以在支架實例的“話題模塊”留言，方便學生相互討論、交流，以及教師對學生問題的解答。

（三）應用場景分析

“支學”使用方便，通過電腦端或移動端的瀏覽器即可使用，課前、課中和課后也能使用“支學”。課前，教師利用“支學”創建新知識的預習材料，并根據學生的完成情況，對學生的預習效果有初步的了解；課中，學生首先使用“支學”自學，之后教師輔導學生，并集中講解出現的問題；課后，教師結合課堂所學知識，創建相應的練習資源，讓學生鞏固練習。

“支學”的開發初衷是引導、促進學生的課外學習，提高學生的學習效果。同時，在“雙減”政策背景下，學生在課后通過“支學”學習，是一種作業練習的新形式。“支學”的優點之一是一次創作就可以實現一對多的導引學習。對學生來說，“支學”如同一個課外的“計算機導師”。

在實施教育數字化轉型戰略背景下，教師可以基于自身專業知識，借助“支學”，遵循認知學徒制、支架理論和程序教學法的基本原則，創作出合適的數字化學習資源，從而引導、促進學生學習知識，提高學習效率。

參考文獻：

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（作者單位：喀什大學教育科學學院）