張會(huì)慶　陳華　馬璿

[摘 要]智慧教室等智慧育人環(huán)境的建設(shè)，為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)個(gè)性化精準(zhǔn)實(shí)施提供了條件。在闡述了腳手架教學(xué)的含義、理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式的意義基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以智慧教學(xué)環(huán)境為支撐，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式。以具體編程教學(xué)課程為例進(jìn)行該教學(xué)模式驗(yàn)證性試用和應(yīng)用原則總結(jié)，期望能在教學(xué)實(shí)踐層面上促進(jìn)編程教育的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]腳手架教學(xué);編程教育;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng);教學(xué)模式;智慧教育

[中圖分類號]G649.2[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1005-4634（2021）05-0066-09

0 引言

2018年4月，教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》的通知（教技〔2018〕6號）正式提出了教育信息化2.0概念，標(biāo)志著信息技術(shù)、智能技術(shù)支持下的智慧教學(xué)環(huán)境助力教學(xué)深化改革的新時(shí)代已經(jīng)開啟，智慧教學(xué)環(huán)境逐漸成為推動(dòng)學(xué)校教學(xué)改革，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然選擇^[1]。技術(shù)發(fā)展日新月異的當(dāng)今社會(huì)，利用數(shù)據(jù)分析相關(guān)技術(shù)進(jìn)行教育數(shù)據(jù)的采集、清洗、處理和分析及應(yīng)用，成為教育信息化2.0時(shí)代教育教學(xué)改革的基礎(chǔ)^[2-3]。編程教育有助于培養(yǎng)青少年的計(jì)算思維、邏輯思維和創(chuàng)新思維，造就適應(yīng)“人機(jī)協(xié)同”數(shù)字智能社會(huì)的人才。如何結(jié)合時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)更好地開展青少年編程教育成為學(xué)術(shù)界一個(gè)重要的研究內(nèi)容。

腳手架（Scaffolding）是學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要概念，作為一種幫助學(xué)習(xí)者順利越過“最近發(fā)展區(qū)”的教學(xué)理念和策略方法，能發(fā)揮教師主導(dǎo)、學(xué)習(xí)者主體的“雙主體”能動(dòng)性，充分體現(xiàn)計(jì)劃教學(xué)向需求化教學(xué)的轉(zhuǎn)變與融合^[4]。編程教育離不開各類腳手架的支持，編程學(xué)習(xí)實(shí)際上就是學(xué)習(xí)者借助于由他人或機(jī)器搭建提供的腳手架進(jìn)行建構(gòu)編程知識和形成編程技能，而后隨著腳手架的撤離，達(dá)到獨(dú)立完成編程工作的螺旋提升過程。但坦言之，目前很多編程教學(xué)實(shí)施效果并不盡如人意，教師對學(xué)習(xí)者編程學(xué)習(xí)的腳手架支持不到位，僅僅憑借教師觀察和已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的主觀判斷開展腳手架教學(xué)的個(gè)性化和精準(zhǔn)度等方面都無法有效保證，難以高效地幫助學(xué)習(xí)者順利跨越編程學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū)，形成編程知識的意義建構(gòu)和編程能力的快速提升。

大數(shù)據(jù)時(shí)代的教學(xué)范式正從經(jīng)驗(yàn)?zāi)７潞陀?jì)算輔助教學(xué)走向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法輔助教學(xué)將會(huì)在未來很長一段時(shí)間內(nèi)存在^[5-6]。隨著教育大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架教學(xué)將成為可能，有助于解決青少年編程教學(xué)過程中存在的學(xué)習(xí)者無法跨越學(xué)習(xí)障礙，難以順利通過“最近發(fā)展區(qū)”，到達(dá)“潛在發(fā)展區(qū)”的困境。借助智慧教育環(huán)境建設(shè)，以編程教育過程中的數(shù)據(jù)為循證進(jìn)行教學(xué)腳手架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，創(chuàng)新編程教育的思路與方法，設(shè)計(jì)實(shí)施數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程教學(xué)新模式成為促進(jìn)編程教育發(fā)展的必然而又可行之路。

綜上，本研究嘗試在編程教育中引入腳手架和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的理念，重構(gòu)有效編程教學(xué)模式，從智慧教育視角探索構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式，期望促進(jìn)學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)，提升編程教育的效益。

1 腳手架教學(xué)的含義和理論基礎(chǔ)

1.1 腳手架教學(xué)的含義

1976年，伍德（Wood）等最早借用建筑行業(yè)中施工必需的輔助腳手架提出了腳手架教學(xué)的隱喻概念，將其界定為由教師或同伴所提供的能幫助學(xué)習(xí)者有意義地解決其較難完成的任務(wù)，并獲得技能的各種支持^[7]。廣為人知的“腳手架”一詞，因其形象直觀的隱喻有助于教育從業(yè)者和學(xué)習(xí)者對這一教學(xué)理念的理解，已經(jīng)成為相對成熟的教學(xué)理論，被人們所接受認(rèn)可并被廣泛應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中。在教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用過程中，因存在翻譯上用詞不同，我國學(xué)者有使用支架教學(xué)，但也有很多學(xué)者傾向于使用腳手架這一名稱^[8]。筆者認(rèn)為兩者的基本含義相同，本研究不做過多區(qū)分，為表述方便，統(tǒng)一使用腳手架。

在教育領(lǐng)域中腳手架已經(jīng)成為各種教學(xué)輔助物的統(tǒng)稱，被界定為支持學(xué)習(xí)者獲得更高層次理解的工具、策略或指南^[9]，其提供者是社會(huì)、學(xué)校及家庭中更有知識和能力的人，其作用是分擔(dān)和支持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)習(xí)者完成更有難度的任務(wù)^[10-11]。歐洲共同體“遠(yuǎn)距離教育與訓(xùn)練項(xiàng)目”將腳手架教學(xué)定義為“學(xué)習(xí)者建構(gòu)對知識的理解提供的一種為發(fā)展學(xué)習(xí)者對問題的進(jìn)一步理解所需要的概念框架（conceptual framework）”^[12]。學(xué)者們普遍將腳手架理解為在教學(xué)過程中以促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)為目的，由教師、父母、同伴或智能機(jī)器等搭建的平臺(tái)、情境和框架等輔助物。學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者們更側(cè)重于將腳手架作為一種學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)，從實(shí)用主義的角度出發(fā)，將腳手架教學(xué)界定為結(jié)合具體學(xué)習(xí)情境中嵌入必要指導(dǎo)的教學(xué)方法和支持學(xué)習(xí)者解決復(fù)雜問題的結(jié)構(gòu)工具^[13]。學(xué)者們傾向于從其價(jià)值和作用上將腳手架看作是幫助學(xué)習(xí)者架起其當(dāng)前的知識和能力到更復(fù)雜的知識建構(gòu)、實(shí)踐應(yīng)用和能力提升的橋梁，促進(jìn)所學(xué)知識和技能與已有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之間的彌合。腳手架教學(xué)還被看作是一種置于復(fù)雜情境任務(wù)中的情境化學(xué)習(xí)方法，利用該學(xué)習(xí)方法，學(xué)習(xí)者在技術(shù)持續(xù)支持下，激活和使用新知識，進(jìn)而重構(gòu)知識結(jié)構(gòu)各習(xí)得新技能^[14]。

腳手架教學(xué)應(yīng)用的一個(gè)核心假設(shè)和前提是：學(xué)習(xí)任務(wù)能夠被分解并由學(xué)習(xí)者和其他人代理分擔(dān)，它不僅能使學(xué)習(xí)者更為專注于所必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容和達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)，而且能完成更復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)，并從中獲得學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，提升學(xué)習(xí)成效。技術(shù)的發(fā)展拓展了腳手架的類型，為教育者和學(xué)習(xí)者提供了更多的教學(xué)應(yīng)用選擇^[15]。按照對腳手架不同理解和關(guān)注的不同維度，腳手架被劃分為不同的類型，如一對一、同伴和基于計(jì)算機(jī)^[16];接收、轉(zhuǎn)換和輸出^[17];資源、問題、范例、圖表、評價(jià)和情感^[18];程序型、概念型、元認(rèn)知型和策略型等^[19]。還有研究者在認(rèn)知科學(xué)理論基礎(chǔ)上提出“類比腳手架模型”^[20]，以此幫助學(xué)習(xí)者理解抽象的物理概念。目前腳手架教學(xué)模式在化學(xué)^[21]、外語^[22]以及跨學(xué)科的STEM教學(xué)中得以應(yīng)用^[23-24]，但還鮮有將腳手架教學(xué)模式引入到編程教育的專門研究。

綜合已有研究觀點(diǎn)，本研究認(rèn)為腳手架是輔助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的無形觀念和有形實(shí)物，腳手架教學(xué)是一種教育者通過腳手架的搭建和消退等一系列操作，幫助學(xué)習(xí)者架起各發(fā)展區(qū)之間的橋梁，促進(jìn)學(xué)習(xí)者由“現(xiàn)有發(fā)展區(qū)”到“最近發(fā)展區(qū)”的有效過渡，最終順利到達(dá)“潛在發(fā)展區(qū)”的教學(xué)。

1.2 腳手架教學(xué)的理論基礎(chǔ)

從腳手架教學(xué)的歷史溯源來看，腳手架的概念及其應(yīng)用借鑒了多種教與學(xué)研究的理論成果。腳手架教學(xué)的理論基礎(chǔ)來源包括了皮亞杰的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀、維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”和布魯納的認(rèn)知學(xué)習(xí)理論以及情境學(xué)習(xí)等理論。其中，腳手架教學(xué)的最直接、最重要的理論基石是維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”（zone of proximal development，簡稱ZPD）理論^[25]。最近發(fā)展區(qū)理論核心觀點(diǎn)是教學(xué)應(yīng)該著眼于學(xué)習(xí)者發(fā)展的現(xiàn)有水平和可能的發(fā)展水平之間差異的最近發(fā)展區(qū)，為其提供帶有一定難度的學(xué)習(xí)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的積極性，發(fā)揮其潛能，超越其最近發(fā)展區(qū)而達(dá)到下一發(fā)展階段的水平，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一發(fā)展區(qū)的發(fā)展^[26]。有研究采用基于功能性近紅外光譜成像的多人腦成像技術(shù)驗(yàn)證了最近發(fā)展區(qū)理論假設(shè)的有效性^[27]。

奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論中提到了“概念架構(gòu)”（ideational scaffold），將其稱為“先行組織者”教學(xué)策略，是在向?qū)W習(xí)者傳授新知識之前，為其呈現(xiàn)短暫而又具有抽象性、綜合概括性和引導(dǎo)性的“有援”材料，能促進(jìn)學(xué)習(xí)有效遷移，可以被看作腳手架教學(xué)的雛形。概念架構(gòu)突出學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有觀念和新學(xué)習(xí)內(nèi)容之間存在某種合理的或邏輯基礎(chǔ)上的關(guān)聯(lián)性，是一個(gè)相對靜態(tài)的概念，而腳手架一詞的英文是scaffolding，為動(dòng)名詞形式，更為強(qiáng)調(diào)腳手架搭建使用的動(dòng)態(tài)過程。情境學(xué)習(xí)理論也有效地支持了腳手架教學(xué)。腳手架隱喻的產(chǎn)生在一定程度上也來自于真實(shí)情境任務(wù)的學(xué)徒活動(dòng)。在真實(shí)情景中的合法邊緣參與過程中，師傅會(huì)有意或無意地為學(xué)徒提供示范、暗示和提示等腳手架支持，幫助學(xué)徒逐漸過渡到更高的任務(wù)工作階段。

2 構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式的意義

2.1 符合編程教育的特殊規(guī)律

編程語言是人與機(jī)器的對話交流語言，被稱為未來社會(huì)人類的“第三種語言”，相對于語文、數(shù)學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)，編程教育的目標(biāo)、實(shí)施手段等各方面都具有一定的特殊規(guī)律，而基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架教學(xué)模式能較好地滿足這些特殊規(guī)律的要求。首先，編程學(xué)習(xí)具有極強(qiáng)的規(guī)則性、層次性和邏輯性，必須借助于腳手架確保事前預(yù)定義的語義規(guī)則得到嚴(yán)格執(zhí)行。學(xué)習(xí)者無論是在代碼編程或是可視化編程，抑或?qū)嶓w化編程等編程學(xué)習(xí)時(shí)，都必須遵循一定的編程邏輯順序，將程序細(xì)化為若干實(shí)施步驟、模塊和編程語言的“元操作”，若其中某一步出現(xiàn)差錯(cuò)，并且得不到及時(shí)有效的修正將會(huì)影響整個(gè)編程學(xué)習(xí)的進(jìn)度和效果。因此，需要腳手架支撐不斷地、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和解決問題，以保證編程學(xué)習(xí)的邏輯性和連續(xù)性。

其次，編程教學(xué)側(cè)重于實(shí)踐操作，離不開大量的協(xié)作學(xué)習(xí)和情感支撐。編程學(xué)習(xí)任務(wù)的完成往往很難限定唯一的方案，學(xué)習(xí)過程成為一種不斷嘗試的過程，并要接受錯(cuò)誤，進(jìn)而不斷調(diào)試直至滿意為止，需要一定的編程韌性^[28]，對此腳手架教學(xué)能夠有效地予以保障。研究表明富有成效失敗的協(xié)作編程策略能夠顯著提升學(xué)習(xí)者的編程技能、編程態(tài)度和問題解決能力^[29]，但是學(xué)習(xí)者可能會(huì)因失敗帶來的挫敗感產(chǎn)生負(fù)面影響，恰當(dāng)?shù)哪_手架可以降低其挫敗感和學(xué)習(xí)風(fēng)險(xiǎn)，保持學(xué)習(xí)的興趣和積極性。在編程學(xué)習(xí)中，初學(xué)者會(huì)對編程語言的關(guān)鍵字或規(guī)則等方面存在識記的障礙，比如經(jīng)常出現(xiàn)編程關(guān)鍵字拼寫錯(cuò)誤或遺忘分號等低級錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化腳手架在捕捉到這些錯(cuò)誤后，可以及時(shí)給予隱形提示，能在修正錯(cuò)誤的同時(shí)，避免挫敗學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情。編程行業(yè)的工作實(shí)踐已經(jīng)充分證明，復(fù)雜編程任務(wù)需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成，合作與共享是完成編程任務(wù)的必備品質(zhì)^[30]，采用協(xié)作編程策略，在團(tuán)隊(duì)的互動(dòng)過程中協(xié)作編寫程序能有助于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維并掌握編程知識，提升編程績效水平^[31]。協(xié)作編程學(xué)習(xí)成為青少年編程教育的重要形式，借助腳手架能為協(xié)作學(xué)習(xí)小組成員有效和深度互動(dòng)學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)^[32]，保障協(xié)作編程學(xué)習(xí)的開展。編程協(xié)作學(xué)習(xí)中有效的腳手架設(shè)置能夠降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，使其保持適度的相關(guān)負(fù)荷，促進(jìn)積極的認(rèn)知活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)作學(xué)習(xí)中個(gè)體與群體的共同意義建構(gòu)^[33]。同時(shí)，當(dāng)學(xué)習(xí)者長時(shí)間面對冷冰冰的沒有情感的編程指令和機(jī)器時(shí)，教師若不能感知到其學(xué)習(xí)情感并及時(shí)干預(yù)，將容易使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生枯燥乏味的感覺，對學(xué)習(xí)產(chǎn)生反感，影響學(xué)習(xí)效果，甚至危害到學(xué)習(xí)者的心理健康^[34]。情緒是學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者的一項(xiàng)重要的內(nèi)隱式學(xué)習(xí)特征，教師可以根據(jù)學(xué)習(xí)者回答問題時(shí)的語氣、眼神以及表情等獲得其情緒信息，進(jìn)而分析和調(diào)節(jié)其心理狀態(tài)^[35]。因此，及時(shí)感知學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)情緒、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)投入度等內(nèi)容，提供必要的情感、協(xié)作等腳手架支持顯得尤為重要。

2.2 滿足精準(zhǔn)個(gè)性化編程教學(xué)需要

學(xué)習(xí)者在編程學(xué)習(xí)中存在先驗(yàn)知識結(jié)構(gòu)和能力水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣和動(dòng)機(jī)、認(rèn)知風(fēng)格和性格特質(zhì)、情感態(tài)度和心理發(fā)展以及文化背景等多方面特征上的差異，實(shí)施精準(zhǔn)個(gè)性化編程教學(xué)成為有效方式。傳統(tǒng)以班級為單位的大規(guī)?！耙坏肚小本幊探虒W(xué)模式難以適應(yīng)學(xué)習(xí)者個(gè)性化需求，難以保障個(gè)性化互動(dòng)服務(wù)，難以準(zhǔn)確追蹤編程學(xué)習(xí)狀態(tài)，無法實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)。掌握學(xué)習(xí)者編程學(xué)習(xí)的“現(xiàn)有發(fā)展區(qū)”“最近發(fā)展區(qū)”“潛在發(fā)展區(qū)”一直是編程教學(xué)中的難點(diǎn)。因教育成本、編程教學(xué)的復(fù)雜度和互動(dòng)層面等限制，個(gè)性化編程教學(xué)難以短時(shí)間內(nèi)全面鋪開，將個(gè)性化教育與規(guī)模化教育的優(yōu)勢結(jié)合起來，實(shí)施規(guī)模個(gè)性化編程教育是編程教育發(fā)展的一種趨勢和必然選擇^[36]。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G和人工智能等技術(shù)與教育應(yīng)用場景的深度融合，研究者通過各種傳感器、攝像頭和眼動(dòng)儀等設(shè)備能夠精準(zhǔn)采集到教學(xué)多模態(tài)數(shù)據(jù)，加以快速準(zhǔn)確分析，及時(shí)有效地可視化呈現(xiàn)分析結(jié)果，以此來指導(dǎo)相對應(yīng)的腳手架設(shè)計(jì)與應(yīng)用，將有助于解決這一難點(diǎn)問題，滿足精準(zhǔn)個(gè)性化編程教學(xué)的需求。

2.3 減輕教師負(fù)擔(dān)，提升教學(xué)精致性

編程教育在我國剛剛起步，相對于語文、數(shù)學(xué)等主科來說，其經(jīng)驗(yàn)欠缺、基礎(chǔ)薄弱、積蓄不足，尤其是編程教育師資力量薄弱且地區(qū)分布不均，很多教師欠缺編程知識基礎(chǔ)和編程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。面對學(xué)習(xí)者編程學(xué)習(xí)的強(qiáng)烈訴求，教師精力有限，分身無術(shù)，心有余而力不足。加之部分年輕教師雖然相對于老教師而言對編程接觸較多，但其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，難以在教學(xué)中關(guān)注到每個(gè)學(xué)習(xí)者的動(dòng)態(tài)學(xué)情，直接影響到編程教學(xué)的實(shí)施。這些都致使很多中小學(xué)生家長對現(xiàn)行的學(xué)校班級規(guī)?；谡n模式下編程教學(xué)的質(zhì)量和效果產(chǎn)生質(zhì)疑，紛紛讓孩子參加校外編程教育機(jī)構(gòu)的編程培訓(xùn)。同樣，很多高校大學(xué)生即使參加了校內(nèi)開設(shè)的編程課程學(xué)習(xí)，但仍難以真正掌握編程并通過編程解決現(xiàn)實(shí)問題，進(jìn)而會(huì)為了通過計(jì)算機(jī)等級考試或?yàn)榱司蜆I(yè)不得不再去參與各種網(wǎng)絡(luò)編程教育課程培訓(xùn)或校外線下編程專題培訓(xùn)班?；谀_手架理念，設(shè)計(jì)開發(fā)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的具有共享交流、遠(yuǎn)程協(xié)助、智能輔導(dǎo)等相關(guān)學(xué)習(xí)輔助功能的腳手架教學(xué)智能系統(tǒng)^[37]，能夠賦能教師組織實(shí)施腳手架教學(xué)，更好地為學(xué)習(xí)者提供編程學(xué)習(xí)腳手架支持，有助于緩解當(dāng)前編程教師資源欠佳的問題，提升編程教學(xué)的精致性和滿意度。

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式構(gòu)建

基于以上分析，筆者結(jié)合編程教育的自身規(guī)律性和教育信息化2.0建設(shè)發(fā)展，以智慧教學(xué)環(huán)境為支撐，構(gòu)建了包括理論層、數(shù)據(jù)層、技術(shù)層、教學(xué)層和目標(biāo)層相互依存的5個(gè)層次的智慧教育環(huán)境下的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程教育腳手架教學(xué)模式，如圖1所示。其中，教育大數(shù)據(jù)的收集、分析和可視化應(yīng)用貫穿于整個(gè)教學(xué)過程的始終，輔助于教師和學(xué)習(xí)者腳手架的使用，驅(qū)動(dòng)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的聯(lián)動(dòng)。教師、學(xué)習(xí)者等編程教育的相關(guān)人員通過主動(dòng)學(xué)習(xí)適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的智慧教育教學(xué)方式變革，借助于現(xiàn)代教育技術(shù)手段，共同圍繞學(xué)習(xí)者最近發(fā)展區(qū)的跨越而展開教與學(xué)，發(fā)揮腳手架在其中起到的至關(guān)重要作用。

該教學(xué)模式以建構(gòu)主義、最近發(fā)展區(qū)、腳手架教學(xué)、編程教育和智慧教育等理論為基礎(chǔ)，理論層為其他各層提供理論支撐，指導(dǎo)智慧教育環(huán)境下數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)的實(shí)踐。

數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用等環(huán)節(jié)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腳手架教學(xué)為宗旨，對編程學(xué)習(xí)內(nèi)容數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)者的年齡、性別等基本信息數(shù)據(jù)以及編程學(xué)習(xí)的行為、心理和生理等數(shù)據(jù)，進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析和可視化應(yīng)用^[38]，支持教學(xué)層腳手架搭建、使用和消退等教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施。

技術(shù)層主要是利用多模態(tài)學(xué)習(xí)分析、人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和5G等現(xiàn)代技術(shù)支持智慧教育環(huán)境下數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式的應(yīng)用?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為精準(zhǔn)個(gè)性化腳手架教學(xué)的實(shí)施不斷使能、賦能和增能，融合多種技術(shù)的智慧教育系統(tǒng)為準(zhǔn)確有效的腳手架構(gòu)建、應(yīng)用和及時(shí)消退提供了便利，能夠智能化輔助教師動(dòng)態(tài)調(diào)整腳手架和學(xué)習(xí)者利用腳手架學(xué)習(xí)。

教學(xué)層是教學(xué)模式的主體部分和編程教學(xué)具體實(shí)施的關(guān)鍵部分，包括學(xué)習(xí)者現(xiàn)有發(fā)展區(qū)、最近發(fā)展區(qū)和潛在發(fā)展區(qū)等各發(fā)展區(qū)識別，腳手架搭建，借助腳手架學(xué)習(xí)，腳手架及學(xué)習(xí)評估和腳手架消退及改進(jìn)5個(gè)主要環(huán)節(jié)，由教師、學(xué)伴、智能機(jī)器和家長等教學(xué)活動(dòng)主體共同參與，借助于信息技術(shù)和智能技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供問題、資源、策略和情感等多種類型腳手架。這5個(gè)環(huán)節(jié)緊緊相扣、相互耦合，是一個(gè)循環(huán)迭代、螺旋上升的過程，以智慧教育環(huán)境為依托，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為動(dòng)力，為編程教學(xué)的開展提供腳手架支持。

目標(biāo)層主要針對學(xué)習(xí)者編程學(xué)習(xí)所處的現(xiàn)有發(fā)展區(qū)、最近發(fā)展區(qū)和潛在發(fā)展區(qū)3個(gè)不同發(fā)展區(qū)而設(shè)定教學(xué)的最終目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的編程知識和編程技能水平不斷攀升，幫助學(xué)習(xí)者在現(xiàn)有發(fā)展區(qū)的基礎(chǔ)上，穿越最近發(fā)展區(qū)，邁入潛在發(fā)展區(qū)。

3.1 追蹤學(xué)習(xí)者狀況，準(zhǔn)確把握學(xué)習(xí)者各發(fā)展區(qū)

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架教學(xué)首先要準(zhǔn)確識別學(xué)習(xí)者的“最近發(fā)展區(qū)”等各發(fā)展區(qū)，這對于整個(gè)腳手架教學(xué)的效果起到了基礎(chǔ)性作用。在編程教學(xué)中，教師等腳手架搭建主體要借助于各種技術(shù)手段，以學(xué)習(xí)者已有的編程知識積累和學(xué)習(xí)能力為基礎(chǔ)，參照學(xué)習(xí)者已有的學(xué)習(xí)行為軌跡和學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確把握其心理狀況和學(xué)習(xí)水平、教學(xué)內(nèi)容的難易程度和側(cè)重點(diǎn)，進(jìn)而摸準(zhǔn)學(xué)習(xí)者“最近發(fā)展區(qū)”等各發(fā)展區(qū)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)畫像，為腳手架設(shè)置提供參考依據(jù)。換言之，腳手架搭建者要通過技術(shù)手段，收集與分析學(xué)習(xí)者編程學(xué)習(xí)過程的編程操作、認(rèn)知情感、生理等數(shù)據(jù)，借助智能化可視化的分析結(jié)果，做出綜合分析研判，防止因機(jī)器在數(shù)據(jù)收集和分析過程的失誤而造成錯(cuò)誤的判斷，及時(shí)追蹤學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)展情況，準(zhǔn)確把握學(xué)習(xí)者各發(fā)展區(qū)。需要強(qiáng)調(diào)的是腳手架搭建過程離不開學(xué)習(xí)者的積極主動(dòng)配合，學(xué)習(xí)者要主動(dòng)真實(shí)地展示自我，提出學(xué)習(xí)需求，幫助構(gòu)建其編程學(xué)習(xí)中的全方位立體精準(zhǔn)畫像，促進(jìn)腳手架的搭建。

3.2 精準(zhǔn)搭建腳手架，創(chuàng)設(shè)“有援”學(xué)習(xí)環(huán)境

精準(zhǔn)提供合適的腳手架是實(shí)施腳手架教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是教師現(xiàn)代教學(xué)技能的重要體現(xiàn)^[39]。教師作為腳手架的主要供給者，要樹立以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)理念，強(qiáng)化教學(xué)設(shè)計(jì)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，結(jié)合編程學(xué)習(xí)知識和技能目標(biāo)，依據(jù)學(xué)習(xí)者的各發(fā)展區(qū)狀況，分層次動(dòng)態(tài)提供精準(zhǔn)個(gè)性化的各種類型腳手架，創(chuàng)設(shè)“有援”學(xué)習(xí)環(huán)境，這成為腳手架教學(xué)實(shí)施最為關(guān)鍵的一步。

腳手架的種類繁雜多樣，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)習(xí)慣、認(rèn)知風(fēng)格、情感態(tài)度、學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)等學(xué)情差異性也很大，同時(shí)不同學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)內(nèi)容和能力培養(yǎng)目標(biāo)定位也有很大差別，為了促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效元認(rèn)知、計(jì)算思維、批判性思維、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，應(yīng)該提供與任務(wù)性質(zhì)、所學(xué)習(xí)的知識性質(zhì)以及每位學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)相匹配適當(dāng)?shù)脑J(rèn)知腳手架支持^[40]，并有針對性地分別投放各類腳手架。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架搭建，成為智慧教育時(shí)代編程教學(xué)的不二之選。提供有效的軟件工具是搭建腳手架的重要步驟，有助于促進(jìn)復(fù)雜的學(xué)習(xí)^[41]，教師、家長、學(xué)習(xí)者可以利用智能化系統(tǒng)的推薦，并根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)加以分析和整合，循序漸進(jìn)，靈活地提供各種類型和不同層次的腳手架，確保腳手架對每個(gè)學(xué)習(xí)者的有效性。例如，情感腳手架能夠聯(lián)接學(xué)習(xí)者的情感與特定學(xué)科內(nèi)容^[42]，可以用于編程學(xué)習(xí)情感支持，促進(jìn)編程學(xué)習(xí)。智能化腳手架可以幫助學(xué)習(xí)者解決一些編程中的低級錯(cuò)誤，如學(xué)習(xí)者會(huì)對編程語言的關(guān)鍵字和語法規(guī)則存在識記的障礙，智能化的隱形提示有著很強(qiáng)的必要性，能及時(shí)修正出現(xiàn)的低級錯(cuò)誤，使其更好地關(guān)注于算法等學(xué)習(xí)任務(wù)的完成，同時(shí)避免挫敗其學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)習(xí)的成效;還可以利用虛擬仿真技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供更為直觀的腳手架，讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生更強(qiáng)的臨場感和體驗(yàn)感。比如，針對學(xué)習(xí)者初步接觸到“變量”“結(jié)構(gòu)體”等抽象概念，可以為其搭建虛擬仿真的認(rèn)知腳手架，模擬展示變量和結(jié)構(gòu)體在程序運(yùn)行中的變化狀態(tài)。

3.3 進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，借助腳手架開展編程學(xué)習(xí)

在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架編程學(xué)習(xí)智慧環(huán)境中，借助腳手架的中介作用實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者和教師的主體間性交互。學(xué)習(xí)者充分發(fā)揮主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性，利用腳手架學(xué)習(xí)策略，尋求腳手架幫助實(shí)現(xiàn)具有一定難度的編程學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)，開展深度學(xué)習(xí)。教師借助數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架使用反饋情況和教學(xué)觀察不斷追蹤學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)過程，適時(shí)給予必要且有針對性的腳手架，支持其順利完成編程學(xué)習(xí)任務(wù)，防止其迷失或偏離預(yù)期的目標(biāo)方向或因?qū)W習(xí)挫折失敗而喪失信心退出學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)者在個(gè)性化自主編程學(xué)習(xí)過程中，要學(xué)會(huì)利用腳手架和能夠自主搭建腳手架學(xué)習(xí)，善于與嵌入腳手架的學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，通過腳手架的支持自我探索、自我建構(gòu)，自定步調(diào)開展適合自己的個(gè)性化學(xué)習(xí)，沿著腳手架不斷攀升，發(fā)展學(xué)習(xí)能力，逐步擺脫腳手架的支持，達(dá)到新的發(fā)展水平。

學(xué)習(xí)者在協(xié)作編程學(xué)習(xí)過程中，借助協(xié)作腳手架的支持與教師、同伴進(jìn)行協(xié)作，共同完成編程學(xué)習(xí)。教師需要提供協(xié)作學(xué)習(xí)腳手架，支持學(xué)習(xí)者的反思學(xué)習(xí)和幫助團(tuán)隊(duì)評估學(xué)習(xí)績效^[43]，可以采用“量化民族志”分析方法獲得編程學(xué)習(xí)中基于學(xué)習(xí)證據(jù)的學(xué)習(xí)者個(gè)人及小組的能力水平和發(fā)展軌跡^[44]，并據(jù)此提供更有針對性的協(xié)作學(xué)習(xí)腳手架。學(xué)習(xí)者在協(xié)作學(xué)習(xí)、情感等腳手架支持下，將協(xié)作產(chǎn)生的外部動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為內(nèi)部動(dòng)機(jī)，保持學(xué)習(xí)動(dòng)力，以小組協(xié)商、討論的形式開展學(xué)習(xí)，進(jìn)行協(xié)作知識建構(gòu)^[45]，共享調(diào)節(jié)，達(dá)到對編程所學(xué)內(nèi)容全面準(zhǔn)確的理解，通過“最近發(fā)展區(qū)”。

3.4 評估腳手架效能和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀態(tài)

評估腳手架效能和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀態(tài)主要是借助于教育大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，評價(jià)學(xué)習(xí)者借助于腳手架的學(xué)習(xí)效果和腳手架的作用發(fā)揮情況，為腳手架的消退和改進(jìn)、更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供參考依據(jù)。借助數(shù)據(jù)循證評估腳手架教學(xué)效能和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀態(tài)是否已經(jīng)跨越“最近發(fā)展區(qū)”，達(dá)到“潛在發(fā)展水平”，以及達(dá)到的程度如何，支持后續(xù)其學(xué)習(xí)步調(diào)確定和腳手架的隱退，這是保證腳手架支持編程教學(xué)過程順利實(shí)施的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程能夠更好地理解教學(xué)是如何發(fā)生的^[46]，更好地評估腳手架的教學(xué)效果和作用。以往的編程教學(xué)囿于技術(shù)和環(huán)境等條件限制，只關(guān)注到學(xué)習(xí)者的人口屬性、知識儲(chǔ)備等靜態(tài)特征，對學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)狀況以總結(jié)性評價(jià)為主，難以及時(shí)有效實(shí)施過程性評價(jià)和增值性評價(jià)，更多地依靠教師的觀察來主觀判定腳手架的應(yīng)用情況，而借助于多模態(tài)學(xué)習(xí)分析等技術(shù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腳手架教學(xué)中，利用基于xAPI的后臺(tái)記錄軟件、手環(huán)、攝像頭、眼動(dòng)儀、皮膚電測試儀等設(shè)備，采集并分析學(xué)習(xí)者的編程代碼語句書寫情況、鼠標(biāo)和鍵盤操作、情緒和協(xié)作學(xué)習(xí)狀態(tài)等多模態(tài)編程學(xué)習(xí)行為，心理和生理數(shù)據(jù)，及時(shí)有效地評價(jià)反饋腳手架效能等教學(xué)情況，能更好地發(fā)揮評價(jià)的導(dǎo)向、激勵(lì)與反思作用。目前教育市場上已經(jīng)有一些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能教學(xué)系統(tǒng)，如清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的智慧教學(xué)平臺(tái)“雨課堂”，北京師范大學(xué)未來教育高精尖創(chuàng)新中心研發(fā)的智能交互公共服務(wù)平臺(tái)“智慧學(xué)伴”，為刻畫學(xué)習(xí)者個(gè)性化的動(dòng)態(tài)編程學(xué)習(xí)過程，量化學(xué)習(xí)者最近發(fā)展區(qū)，提供重要的診斷框架和數(shù)據(jù)支撐^[47]，能有效地評價(jià)學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)情況，可以用來測定和診斷腳手架的使用效能狀況，為腳手架的修正和及時(shí)消退提供了一定的保障。值得一提的是，學(xué)習(xí)者作為腳手架使用者最有發(fā)言權(quán)，在該階段要突出學(xué)習(xí)者的主體地位，以學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動(dòng)展示自我學(xué)習(xí)狀態(tài)，開展自我評價(jià)、自我反饋、自我調(diào)節(jié)和自我修正，評估和提升腳手架的效能。

3.5 及時(shí)消退并改進(jìn)腳手架，進(jìn)入更高層次的學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)達(dá)到了學(xué)習(xí)目標(biāo)，超越了腳手架支持范圍后，要及時(shí)地拋棄腳手架，而不是長期依賴于腳手架，避免妨礙了更高層次的學(xué)習(xí)。腳手架在編程教學(xué)中起到導(dǎo)學(xué)和助學(xué)功能，而不是完全代替學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，沿著腳手架攀登確實(shí)省力省時(shí)，卻不是最終目的，最終目的是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者達(dá)到潛在發(fā)展區(qū)，在無腳手架的情況也能更有效地深度學(xué)習(xí)。因此，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況評估結(jié)果，當(dāng)判定腳手架完成其功能使命后，應(yīng)予以及時(shí)消退，促進(jìn)學(xué)習(xí)者進(jìn)入更高層次的學(xué)習(xí)階段。同時(shí)還要根據(jù)腳手架效能改進(jìn)腳手架的不足，以利于后續(xù)教學(xué)。作為一個(gè)持續(xù)循環(huán)的教學(xué)過程，還要再次依據(jù)學(xué)習(xí)者新的最近發(fā)展區(qū)，構(gòu)建腳手架以促進(jìn)學(xué)習(xí)者不斷逐步攀升，并將腳手架所提供的內(nèi)容和方法等遷移應(yīng)用到后續(xù)學(xué)習(xí)中，直至不依靠腳手架也能自如地學(xué)習(xí)，具備編程知識和技能，并最終掌握編程自主學(xué)習(xí)能力，確保最優(yōu)化的編程學(xué)習(xí)產(chǎn)出。

4 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式應(yīng)用及原則

4.1 教學(xué)模式應(yīng)用

筆者和任課教師在某高校33名大學(xué)生選修的《C語言程序設(shè)計(jì)》課程中進(jìn)行了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式的教學(xué)應(yīng)用。在編程課程教學(xué)中借助于QQ群與微信群即時(shí)通信工具，以及雨課堂和超星學(xué)習(xí)通等智能化教學(xué)系統(tǒng)的智能數(shù)據(jù)收集、處理、分析和可視化呈現(xiàn)等功能^[48]，利用智慧教室各種數(shù)據(jù)采集、處理和多屏展示等功能，為學(xué)習(xí)者及時(shí)提供線上和線下的資源、策略、情感、問題等各種類型的編程學(xué)習(xí)腳手架，以支持學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)。

該教學(xué)模式的應(yīng)用結(jié)果顯示，這對于學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)有較好的促進(jìn)作用，更好地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。在同等難度的編程知識和編程能力測試中，學(xué)習(xí)者的成績平均分比往屆學(xué)習(xí)者高出9.2分。本研究參考已有編程學(xué)習(xí)效果量表，從學(xué)習(xí)者的編程態(tài)度、編程知識、編程技能、問題解決能力和創(chuàng)新能力5個(gè)維度自編了李克特五級編程學(xué)習(xí)量表，共25個(gè)題目，在應(yīng)用該教學(xué)模式前后進(jìn)行了量表測量，Cronbachs α值均達(dá)到了0.8以上，信度較好。學(xué)習(xí)者的編程態(tài)度、編程知識、編程技能、問題解決能力和創(chuàng)新能力5個(gè)維度的均值前后變化情況均達(dá)到了顯著水平（p<0.05），均有大幅提升，如圖2所示。學(xué)習(xí)者對編程知識的建構(gòu)水平得到了提升，均值由2.38上升為4.88。創(chuàng)新能力提升幅度最大，均值由2.17上升為4.81，增加了2.64。編程態(tài)度更為端正，對編程有了更準(zhǔn)確的認(rèn)識，均值由3.55上升為4.75。編程技能有所增強(qiáng)，均值由2.31上升為4.36。問題解決能力也得以提升，均值由2.54上升為4.44。

通過對學(xué)習(xí)者的訪談和觀察可以看出學(xué)習(xí)者在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架幫助下，能夠挑戰(zhàn)完成更為復(fù)雜的編程任務(wù)，對編程學(xué)習(xí)不再畏懼，有了更強(qiáng)的編程學(xué)習(xí)信心，能夠?qū)崿F(xiàn)一定難度的編程任務(wù)。任課教師認(rèn)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架教學(xué)更能體現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)和精準(zhǔn)教學(xué)的時(shí)代特征，減輕了教師負(fù)擔(dān)的同時(shí)提高了編程教學(xué)的效果。學(xué)生訪談中大部分學(xué)生都認(rèn)為：在編程學(xué)習(xí)中得到系統(tǒng)化的腳手架支持時(shí)，會(huì)更加主動(dòng)學(xué)習(xí)編程，能夠更容易地將編程任務(wù)完成，并能將新的編程知識內(nèi)化并整合到已有的知識結(jié)構(gòu)體系中，也很好地學(xué)會(huì)了編程技巧。

圖2 學(xué)習(xí)者編程學(xué)習(xí)能力前后測比較

4.2 教學(xué)模式應(yīng)用原則

通過智慧教學(xué)環(huán)境下數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式實(shí)踐應(yīng)用，筆者總結(jié)了該教學(xué)模式的實(shí)踐應(yīng)用原則，以有助于該教學(xué)模式更好地應(yīng)用于編程教育或其他課程教學(xué)中。

一是適時(shí)性和適量性。腳手架的搭建和提供需要借助于技術(shù)手段并加以必要的人工判斷，因人而異，因事而定，因時(shí)而動(dòng)，在學(xué)習(xí)者最為需要的時(shí)候，迅速提供，避免將學(xué)習(xí)者長時(shí)間“晾曬”在無助的學(xué)習(xí)困境中。在通過數(shù)據(jù)分析探明學(xué)習(xí)者已有的知識與能力水平基礎(chǔ)上，腳手架搭建者需要借助于信息化平臺(tái)隨時(shí)掌控學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)程，把握好“度”，為不同水平的學(xué)習(xí)者、不同的學(xué)習(xí)任務(wù)和不同時(shí)段的學(xué)習(xí)需要提供個(gè)性化的腳手架，方能確保學(xué)習(xí)成就的最大化。腳手架應(yīng)該定位為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的輔助支持，而不能替代學(xué)習(xí)者的學(xué)，過量的腳手架反而會(huì)讓學(xué)習(xí)者感覺無所適從，增加其認(rèn)知負(fù)荷，或是讓學(xué)習(xí)者輕易完成學(xué)習(xí)，能力提升將無從獲得。

二是靈活性和漸退性原則。隨著學(xué)習(xí)的發(fā)生，學(xué)習(xí)者的最近發(fā)展區(qū)處于動(dòng)態(tài)變化中，因此腳手架需要隨之不斷地靈活動(dòng)態(tài)調(diào)整，并在學(xué)習(xí)者達(dá)到了對應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，習(xí)得相應(yīng)的知識和技能，不再需要腳手架之時(shí)，予以逐漸隱退，給學(xué)習(xí)者留出更廣闊的意義建構(gòu)空間。還應(yīng)重視腳手架的漸退操作，逐漸實(shí)施腳手架的消退過程并具有一定的隱蔽性，避免引起學(xué)習(xí)者因腳手架的突然撤離而產(chǎn)生不適。

三是個(gè)性化和多元性原則。整齊劃一的腳手架將不能滿足每個(gè)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，因此需要根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、慣習(xí)、目標(biāo)及內(nèi)容等，為學(xué)習(xí)者精準(zhǔn)提供個(gè)性化的腳手架。借助于技術(shù)手段可以根據(jù)不同學(xué)習(xí)者的需求，將籠統(tǒng)的腳手架進(jìn)一步細(xì)化為若干顆粒度更小的精準(zhǔn)腳手架，發(fā)揮腳手架的最大功效，提高學(xué)習(xí)支持的精準(zhǔn)度和有效性。

腳手架的提供者和腳手架的類型及使用方式是多元的。傳統(tǒng)意義上的腳手架提供者僅僅只是具有知識權(quán)威的教師和專家，而真正意義上講，學(xué)習(xí)同伴、家長和學(xué)習(xí)者自身以及智能化系統(tǒng)都可以成為腳手架的提供者，尤其是在科技日新月異的智能時(shí)代中，腳手架完全可以由內(nèi)嵌了專家知識的智能導(dǎo)師系統(tǒng)提供更為精準(zhǔn)和及時(shí)有效的腳手架。與僅僅為學(xué)習(xí)者推送學(xué)習(xí)資源的資源、提問、示范等腳手架相比，智能技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，教學(xué)中被證明可以應(yīng)用的腳手架類型越來越豐富，需要根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)情和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行合理的選擇確定。腳手架策略和功能使用上，可以通過在各種教學(xué)設(shè)計(jì)元素中嵌入來實(shí)現(xiàn)，比如：可以將腳手架嵌入到教師的課堂教學(xué)干預(yù)策略中，或以程序的形式嵌入到數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)中。

四是有援性和技術(shù)性原則。腳手架教學(xué)中，搭建的腳手架要具有超前的有援引導(dǎo)價(jià)值，而且有著明確的目的，有的放矢，致力于降低學(xué)習(xí)者的挫敗感和學(xué)習(xí)風(fēng)險(xiǎn)，引導(dǎo)和支持學(xué)習(xí)者發(fā)揮潛力，幫助學(xué)習(xí)者跨越最近發(fā)展區(qū)，順利達(dá)到潛在發(fā)展區(qū)。教學(xué)中的任何一個(gè)腳手架的設(shè)置都不是任憑搭建者的主觀意愿隨意搭建的，具有一定的引導(dǎo)目的，而不是可有可無之物，更不是僅僅簡單給出學(xué)習(xí)任務(wù)的結(jié)論或問題的答案，甚至是完全替代學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。腳手架的來源可以是教師、同伴，也可以是技術(shù)^[49]，尤其是在智慧教育深入普及的教育環(huán)境中，更要充分體現(xiàn)腳手架技術(shù)性的時(shí)代特征，更好地通過技術(shù)服務(wù)于教學(xué)。同時(shí)，也要借助于技術(shù)掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)腳手架的搭建和及時(shí)消退。

5 結(jié)束語

值得關(guān)注的是，任何一種教學(xué)模式都不可能是萬能的和一勞永逸的，最適切學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的教學(xué)模式才是最好的。腳手架教學(xué)一直是學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容，并不斷地在教學(xué)實(shí)踐中被應(yīng)用探索，取得了一定的教學(xué)效果，但還存在一些挑戰(zhàn)和質(zhì)疑。編程教育在青少年中廣泛開展受到諸多因素影響^[50]，在智慧教育初見端倪的當(dāng)下，教育大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析在教學(xué)中的深度應(yīng)用也是近些年才開始得以實(shí)現(xiàn)，因此探尋編程教育中應(yīng)用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的腳手架教學(xué)，促進(jìn)青少年編程教育的發(fā)展和腳手架教學(xué)仍然任重道遠(yuǎn)。本研究初步構(gòu)建了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的編程教育腳手架教學(xué)模式，選取了一定樣本的學(xué)習(xí)者驗(yàn)證了教學(xué)應(yīng)用效果，期望為青少年編程教育的發(fā)展提供一定的參考和借鑒?；诮逃髷?shù)據(jù)的支持，創(chuàng)建適應(yīng)學(xué)習(xí)者不同學(xué)習(xí)需求、有效實(shí)用的腳手架并非易事，僅靠教師個(gè)體和單一的教學(xué)信息化平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)，需要整合更多力量的廣泛參與。同時(shí)，有形的和無形的腳手架種類繁雜，教師和學(xué)習(xí)者未必能全部掌握和靈活運(yùn)用，需要相關(guān)的引薦，圍繞這些問題開展更深入的后續(xù)研究有著很強(qiáng)的必要性。

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Research on teaching mode of data driven programming education

ZHANG Hui-qing^1，2，CHEN Hua¹，MA Xuan³

（1.School of Education，Xizang Minzu University，Xianyang，Shaanxi712082，China;2.Department of Education， East China Normal University，Shanghai200062，China;3.School of Information Engineering，Xizang Minzu University，Xianyang，Shaanxi712082，China）

Abstract The construction of smart education environment such as smart classroom provides conditions for the personalized and accurate implementation of data-driven programming education scaffolding teaching. This paper expounds the meaning and theoretical basis of Scaffolding Teaching and the significance of data-driven programming education scaffolding teaching mode， and constructs a data-driven programming education scaffolding teaching mode supported by intelligent teaching environment. Taking programming teaching as an example， this paper makes a confirmatory trial of the teaching mode and summarizes the application principles， hoping to promote the development of programming education in the level of teaching practice.

Keywords scaffolding teaching; programming educationfor teenagers;data-driven;teaching mode;smart education.

[責(zé)任編輯 孫 菊]