教育數字化轉型背景下支架式教學在中職數學教學中的應用研究

邱天爽

一、問題提出

隨著新一輪科技革命和產業革命深入推進，數字技術愈發成為驅動經濟社會發展的引領力量，在此背景下，教育數字化轉型已成為教育改革發展的重要趨勢。黨和國家高度重視教育數字化轉型工作。黨的二十大對推進教育數字化作出專門戰略部署，明確提出：“推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國。”2023年，習近平總書記在主持中共中央政治局第五次集體學習時強調，教育數字化是我國開辟教育發展新賽道和塑造教育發展新優勢的重要突破口。同年，中共中央、國務院印發的《數字中國建設整體布局規劃》提出，要大力實施國家教育數字化戰略行動。如何緊貼數字產業化和產業數字化發展需要，扎實開展數字人才培養，增加數字人才有效供給，更好支撐數字經濟高質量發展，是當下需要深入研究和探索的重要話題。2023年中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于深化現代職業教育體系建設改革的意見》提出，推進教學改革，提升技術技能人才培養質量。我國縱深推進國家教育數字化戰略行動，為職業教育的高質量發展擘畫了新的藍圖，也要求推動現代信息技術與職業教育教學深度融合，以數字化轉型推動教學方式方法變革。

20世紀70年代，杰羅姆·布魯納等學者共同提出“支架式教學”。這一概念基于建構主義學習理論，以心理學家利維·維果斯基的最近發展區理論為核心，借用建筑行業的“搭建腳手架”的形象比喻，意指為學習者自主建構知識、達到更高發展水平提供支架，在學習者現有水平和未來可能達到的水平之間建立幫助或“腳手架”，把當前要學習的內容盡量與已知事物相聯系，建立起教學與學生發展之間的橋梁。支架式教學通常包含五個教學環節，即“搭建腳手架、進入情景、獨立探索、協作學習和效果評價”[1]，可以引導教學的進行，使學習者掌握內化所學的知識技能，并為下一階段的進一步發展再建構平臺[2]。支架式教學自20世紀末引入中國，在實踐中得到不斷發展，產生了以學生為中心、以主動建構為學習方式、以情境為基礎、以協作學習為關鍵、以完成意義建構為目的等一系列教學設計原則和范例式、問題式、情境式等支架類型。同時在相關研究中，關于理論支撐、教學環節和應用對象等相關研究不斷深入，逐步形成了“概念框架和輔助學習支架融入情境教學”“引導學習者開展協作學習”等理念[3]。

數學是中職學校課程和教學改革的重要場域。2019年10月，教育部印發《中等職業學校數學課程標準》，對數學教學改革要求做出明確規定。但從實踐來看，對照科技革命和產業變革對技術技能人才的科學文化基礎、綜合素養提出的新要求，當前中職數學教學改革仍然面臨諸多困境，例如，中職學生已有認知結構和生活經驗難以支撐新的認知結構形成，學生“望數生畏”的情緒比較嚴重，厭學和急躁情緒明顯。如何利用數字化技術，將抽象、枯燥的數學知識進行篩選、加工和整理，使復雜問題簡單化，助力中職學生的認知建構[4]，是本研究基于支架式教學試圖研究解決的問題。

二、教育數字化轉型背景下支架式教學的特點與優勢

（一）構建形式上的立體化

當前，中職學生數學基礎較差，與現行課程目標要求有一定差距，學生對新知識存在天然畏懼，聽不懂也學不會，外部輔導很難作用于學生內化的學習過程。由于傳統教學支架的搭建缺乏技術支持，難以形象展現學習者已有經驗、知識、水平、興趣、傾向等。如何側重新舊知識的聯系，重視學習者先前知識與能力，突顯學生的自主性成為支架式教學的重要任務之一。與傳統教學相比，依靠數字技術搭建的教學支架更加直觀、便捷、形象，這種立體化數字技術背景，使知識不再是獨立存在的抽象概念，而是有明確的學習任務，可以提供多角度學習能力的支架。數字技術幫助視覺再現，輔助學習任務支架搭建，幫助學生提煉相似知識經驗，進而降低認知難度，消除學習的恐懼心理，將以往零散的碎片化學習呈現出系統性和適用性，通過提供故事情節、尋找任務線索、探尋問題答案的過程，幫助學生形成數學思維和認知結構，促進學生可持續發展能力的提升。總之，緊密圍繞學生實際水平與特點、興趣和需求建構立體化教學支架，支架的內容開發、技術手段、材料、學生的接受程度和互動學習效果等形成了嶄新的學習世界，賦予了學生學習新舊知識的關聯性，可以提高中職學生的參與度，促進學生主動思考和意義建構。

（二）資源使用上的開放性

進入信息化發展迅速、知識快速傳播的時代，獲取信息和教育資源變得更加便利。在數字環境下，教師不再是學生唯一的“知識源”，不再是知識的權威和主宰，而轉變為學生學習的輔助者、服務者。支架式教學堅持開放性的理念，強調資源全員化共享。可以充分發揮數字資源即時、有序、可選擇等特征，學生和教師可以通過網絡資源獲得教學內容和學習資源，根據自身特點搭建腳手架。不受空間和時間限制，學習者通過多種設備、多種途徑獲得高質量的課程腳手架，自主選擇進行學習和研究，并隨時隨地與教師和同組學生開展探討，在信息傳遞、接受、組織、共享、存儲等多方面實現自由和開放。

（三）教學內容上的個性化

數字技術為支架式教學內容的結構化和邏輯化提供了可能。采用不同類型的教學模式和多媒體素材，為學習者成為學習的核心搭建了新環境，使教學內容更加豐富多元，目標選用更加契合學生自主化、個性化學習需要，有利于教學、自學、協作學習的有效進行，進而推動標準化學習向個性化學習轉變。在搭建腳手架的過程中，根據中職學生實際水平和年齡特點，采取不同角度、不同形式呈現教學內容，可以全方位結合學生學習基礎、自身能力、水平、需要、特點、興趣等，找準學生的最近發展區，適時適當地巧妙設置數字教學支架，使學生順利地完成從具體到抽象的邏輯思維訓練，完成新知識的意義建構，促進學生思維向更高的潛在發展水平邁進。數字技術促進了教學轉變，學生更容易參與到自主學習過程中，為中職學生以自主為導向的學習理念的落實奠定了技術基礎。

（四）迭代生成的及時性

數字化時代，技術更新迭代的加速、學生的個性化需求、學習環境和空間的變化等，要求教學資源的生成、運用、豐富、更新、創造等要跟上時代發展的步伐，甚至要從漸進發展向跳躍發展轉變。由于數字資源不僅具有信息傳遞功能，同時還具有動態、雙向、可選擇、可操作等特點，因此，教學支架能夠根據教師需求和學生特點進行改造。在教學支架使用過程中，教師通過教學過程不斷對學生的學習狀況進行識別、判斷和顯性化，依據不同學生的個性化學習需求，對支架教學持續改進，形成資源迭代交互共享。在此過程中，教師和學生既是資源的享用者，又可以是資源的開發者，對學習資源能夠進行合理整合、創造應用和發布改進，實現新舊知識的有效銜接。

（五）效果評價的時效性

中職數學教學需要依靠學生的數學知識背景，做好學生學習的關聯鏈接，才能調動學生學習的積極性和主動性。教學支架是否能緊密圍繞學生的實際水平與特點、興趣和需求，能否隨時獲取相關評價信息，決定了評價的成效并影響著學生學習的可持續性。傳統的支架式教學強調以問題情境為中心，鼓勵學生在情境中思考問題、尋找答案、內化知識，但對學生使用教學支架的效果評價開展得并不理想。當引入數字技術后，教師可以借助數字工具隨時與學生交換信息，這為支架式教學的運用奠定了交流基礎，使故事情節、任務線索、探尋答案等過程具有了即時反饋的可能，為有效開展體現師生對話的即時性、協商實時傳遞等特點的支架式教學評價提供了重要保障，從而助推提升支架教學的實際使用價值，幫助學生形成數學思維和認知[5]。

三、教育數字化轉型背景下支架式教學的構建方法

基于凱瑟琳·霍根和邁克爾·普瑞斯利總結的八條支架式教學的指導方針[6]，以及何克抗提煉的五個環節的教學模式[7]，本研究提出中職數學支架式教學的構建方法。

（一）創設仿真情境支架

在中職數學教學活動中，以數字技術為背景的情境支架強調以問題情境為中心，通過創設活動情境，使數學課堂教學立體化，激發學生情感和參與課堂的積極性，鼓勵學生在逼真的情境中思考問題、尋找答案、內化知識。中職數學支架式教學并非基于虛構的想象，而是以任務框架和輔助支架搭建為基本原則，引導學生跨越最近發展區，以日常生活的數學信息為基本要素，科學構建原生的數學情景。在搭建腳手架之前，要充分考慮到中職學生先前的知識和能力水平，確定學生能夠在教師的幫助下可以達到的發展水平。通過創設一系列的問題情境賦予學生情境身份，使用多媒體和網絡技術對文字、圖形、圖像、聲音、動畫等進行改造，激發學生在特定的數學情境中發現并處理信息。

數學知識源自現實生活，不少典型例題都是生活現象的二次創造。利用數字技術搭建教學支架，可以極大降低創設情景的難度。借助教學課件、微課等資源創設教學情境，給予學生強烈的感官刺激，激發學生的認知情緒，強化學生主體心理與情感體驗。在導入新課環節，可以巧妙運用學生熟悉的歷史故事搭建情境支架，激發學習興趣與好奇心。如觀看《田忌賽馬》視頻，向學生提問“田忌是怎么取勝的”，由此引出所要學習的排列概念。此外，運用數字技術能夠使數學難題分解并可視化，進而提出啟發性問題，激發學生學習興趣，實現對學生認知狀態的科學調控。例如，可以使用數字技術展示某位學生及其同桌的朋友圈，動態繪制出圖表，找出共同朋友，引導得出交集的概念并進行形象展示。

（二）搭建動態進階式問題支架

維果斯基的最近發展區理論認為，要發揮教育對學生發展的主導作用，需要確定學生的兩種發展水平：一種是已經達到的發展水平，即學生能夠獨立解決問題的智力水平；另一種是學生可能達到的潛在水平，即學生在教師或其他個體幫助下能夠達到的活動水平[8]。掌握這兩種水平對學生學習發展具有重要意義。但教學過程中，學生的“最近發展區”是隨著學生認知水平由低到高而發展變化的，因此需要及時進行跟蹤和動態調整。如果學習臺階過于平緩密集，一步就可跨過多個臺階，學生容易分散注意力；如果學習臺階過高，學生爬不上去，就會失去希望。因此要充分了解學情，找準學生最近發展區。由于學習者認知發展呈現螺旋式上升樣態，針對變化中的抽象問題，需要借助教師設定的階段性任務。通過搭建符合學生的“最近發展區”的進階式問題型支架，找到已有學生生活與知識學習經驗的認知起點，在學生可能存在的潛能方面，循序漸進提出連續性、引導性的問題，設計階梯式問題鏈，分解復雜難題目標，幫助學生通過意義建構的方式獲得知識。

運用數字技術可以讓學生直觀體驗學習進階的過程，從而避開中職學生已有知識與未知知識之間銜接的困難，進而喚醒他們的興趣與潛能，促進學生學習、遷移、建構新知識。動態進階式問題支架通過把復雜的學習任務加以分解，提出適當問題引導學生思考和討論，一步一個臺階引導學生完成學習任務，引發學生的思維向更深層遞進。例如，指導學生進行排列數計算，設置進階式問題支架，從具體數字到抽象字母，借助多層遞進的階梯式問題，逐步讓學生上臺階，由易到難達到目標。

（三）搭建范例型支架

范例型支架可以觸發中職數學教學中學生的參與行為，在學生充分有效地了解學習知識、接受關鍵信息的前提下，通過對先前知識和范例的理解，促進知識的建構和積累。中職數學的一些教學內容并不能直接引起學生的學習興趣，但通過教師的精心設計、巧妙安排，可以為學生搭建范例學習支架，激發學生的學習熱情和動力。中職學生普遍認為基礎公式比較抽象復雜，學習和掌握有一定難度。為了引導學生循序漸進、層層遞進地完成學習任務，教師需要挖掘學習目標，精心設計學習任務，用心鉆研教材，遵循梯度性、挑戰性、真實性、情境性、協同性等原則分解學習目標[9]，找到符合學生現階段學習的最近發展區，盡力讓更多學生接受，使每位同學不同程度地獲得成功學習的體驗。

（四）搭建展示平臺型支架

展示平臺型支架是利用小臺階問題展示支架幫助學生“小步走”，層層遞進到達學生最近發展區，減少學生挫敗感，激發自我效能感和成就感。為集體創造而作出的貢獻要比依靠個人力量完成的項目更容易獲得幸福感和滿足感。展示平臺型支架有助于教師掌握整體學習成效，調整教學進度，對存在的共性問題進行針對性點撥與啟發，增進師生之間、生生之間交流與共享，激發學生參與的積極性。通過展示平臺型支架，學生在完成梯度或變式問題后，將學習結果在平臺上展示，學生之間可以進行互相觀摩與指正，增強同學之間的互動、互助與合作，促進學生提升學習的體驗感和協作性，幫助學生完成多維度個性化知識構建。每位學生既是學習接受者，又是知識的加工者和傳播者。在借用展示平臺型支架的過程中，要完善保障協作激勵機制，激發交流行為，增強學生的個性化表達，規范豐富多元的學習結果展示傳播。

（五）設置交互評價支架

基于建構主義的支架式教學強調診斷性與反思性學習評價，通過由教師評價、學生評價、在線即時評價等多種形式構成過程性評價，以課堂提問、觀察、測試反饋、作業展示等多種形式對學生的學習狀態、認知能力和認知效果以及學習興趣、情感及與同伴合作交流等各方面進行客觀公正的評價與有效指導，利用學習平臺的數據統計反饋功能，推動以評促學。教師進行賦值加分獎勵，強化學生的自我效能感和成就感，推動學生認知和學習態度進入良性發展軌道。如，學生在獨立開展學習時，對有獨立見解的學生給予相應加分；在分組討論時，對積極主動的學生給予加分；在教學過程中，對課前預習、課上積極討論、課后及時反思的學生給予加分；針對個體差異，從學習態度、自我進步的幅度等方面給予適當加分，以鼓勵基礎較為薄弱的學生。教師在過程性評價過程中，要依據實際情況不斷調整評價式支架，指導學生進行反思性學習。

四、教育數字化轉型背景下支架式教學的實施策略

為更好地突破數學難帶來的學科信息傳遞瓶頸，教育數字化轉型背景下有效實施支架式教學，還需要注意以下四點。

（一）始終堅持以學生為中心

學生是學習的中心，是一切教學活動的出發點和落腳點。支架式教學法本身是基于建構主義學習理論提出的一種以學習者為中心，以培養學生的問題解決能力和自主學習能力為目標的教學法。因此，教學支架的搭建應以學生的學習活動為落腳點，充分激發學生學習的主動性和積極性，降低學生的學習焦慮，滿足學生的個性化學習需求。在課前，要根據學生的實際情況將學習任務進行分解，充分利用數字技術的優勢，做好學習之前的鋪墊工作；在課中，使用數字技術將數學知識的理論性、抽象性和邏輯性與學生已有知識相銜接，找到新舊知識的契合點，促進學生自主性學習的發揮；在課后，做好學習結果評價，及時向學生反饋學習存在的問題，并幫助學生及時改進。總之，教育數字化轉型背景下支架式教學要以學生為中心，通過對現有知識和學習目標搭建支架，輔助學生掌握知識和技能，將管理學習的主動權返還給學生。

（二）兼顧心理支架的搭建

現實中，中職學生普遍存在數學基礎差、學習力和能動性較弱、對數學學習存在畏懼心理等問題，很容易知難而退。而數學知識結構間存在緊密的內在聯系，數學學習需要喚醒學生已有認知結構的基礎和經驗。支架式教學強調教學過程中的知識處理與轉化、意義建構，數字技術的使用有助于促進學習者成為學習過程的核心，使支架式教學內容更具有行動導向性，其關鍵是需要學生有主動學習的心態。因此，要考慮中職學生身心發展的順序性、階段性、不平衡性、互補性和差異性，充分考慮學生的學習和成長經歷差異、知識經驗差異、認識事物和處理問題的能力差異等，積極搭建心理支架，消除學生學習數學的畏懼心理，激發積極情緒，促進學生認知建構與發展。

（三）提升教師的數字素養

加強教師的數字教育理念和技術能力培訓，提高教師專項實操技能，對于提升職業教育支架式教學具有重要作用。教師隊伍數字化轉型包括數字倫理、數字人格、數字素養，數字人格包括自主發展意識、責任意識、創新意識等，同時兼顧基礎知識、批判性思維、創造力等。將數字技術整合到支架式教學實踐中，教師需要一整套數字技能、知識和理念。教師在整個教學活動中具有組織者、指導者、促進者、助力者的作用，因此要學會創設情境、搭建臺階、促進交流、展示范例、參與評價等，充分發揮要素作用，激勵學生主動、積極達到下一個發展區。教師要考慮學生的個體差異性，根據學生特點精心搭建支架，在學生跨越某一個學習臺階后教師還要及時撤離支架，以提升學生獨立解決問題的能力。因此，支架式教學對教師提出了更高的要求，需要教師不斷提升自身數字素質和教學能力。

（四）加強新型基礎設施建設

教育數字化轉型背景下開展支架式教學需要夯實新型基礎設施條件保障。從區域和學校角度，需要推動5G、大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術的應用，持續建設信息網絡、平臺系統、智慧校園、數字資源、創新應用等新型基礎設施。要加強智慧教學設施建設，不斷提升通用教室多媒體教學裝備水平。要創新新技術條件下的混合式、合作式、體驗式、探究式等教學方式，開發基于大數據的智能診斷、資源推送和學習輔導等應用以及基于人工智能的智能助教、智能學伴等教學應用。要統籌學習、教學和管理過程中的大數據，建立教育大數據倉，促進教育數據的貫通共享。要建立持續關注和投入的機制、多部門協同工作的機制，推動教學全要素、全流程、全業務和全域的數字化轉型，為支架式教學的有效實施提供有力支撐。