李欣 顧佳寧

江南大學江蘇“互聯(lián)網(wǎng)+教育”研究基地 江蘇無錫 214122

一、背景

核心素養(yǎng)是學習者在真實情境中靈活運用不同學科知識、技能和態(tài)度，有效滿足情境需求并靈活地解決復雜問題的綜合能力［1］。為了在教學過程中落實基于核心素養(yǎng)的育人目標，教師需要變革傳統(tǒng)的基于知識本位的教學設計的行為慣性，轉向為學習者設計具有啟發(fā)性、高質量和趣味性的深度學習體驗，助力學習者核心素養(yǎng)的培育與發(fā)展［2］。學習科學中的研究表明，協(xié)作問題解決學習不僅可以助力學習者建構優(yōu)質的知識結構，還可以發(fā)展學習者的高階思維技能。因此，它被認為是促進學習者核心素養(yǎng)的最佳學習方式［3］。

在協(xié)作問題解決學習中，學習者通常以現(xiàn)實世界的復雜問題為中心和起點，整合來自不同領域的知識和技能，通過團隊的共同努力解決問題。然而，學習者受困于自身認知水平、學習能力和經(jīng)驗，在缺乏相應支持和引導的情況下難以成功地解決問題，這會影響學習者的學習動機效能［4］。因此，如何為學習者科學地提供有效指導和干預，促進學習者在協(xié)作問題解決學習中達成核心素養(yǎng)發(fā)展的學習目標是教師在設計協(xié)作問題解決學習時需要關注的重要內容。

在學習科學領域，研究者倡導教師可以在協(xié)作問題解決學習中整合學習支架（Scaffolding）這一有效學習干預手段，為學習者的學習提質增效。研究表明，學習支架不僅可以引導學習者系統(tǒng)把握協(xié)作問題解決學習的結構流程，還可以助力學習者高效協(xié)作完成協(xié)作問題解決學習的任務挑戰(zhàn)，從而促進學習者的認知發(fā)展［5］?；诖?，為了支持教師在協(xié)作問題解決學習設計中有效地整合學習支架，本文詳細論述了學習科學研究領域學習支架的概念內涵及主要類別。在此基礎上，呈現(xiàn)了整合學習支架的協(xié)作問題解決學習設計課例。最后，簡要總結了學習支架設計的要點內容，以期為中小學教師設計指向核心素養(yǎng)的協(xié)作問題解決學習提供實踐指導。

二、協(xié)作問題解決學習中的學習支架設計理論基礎

（一）學習支架的概述

協(xié)作問題解決學習是耦合認知建構主義和社會建構主義學習理論對學習本質規(guī)律闡釋的最佳學習方式，受到了越來越多的教育研究者和實踐者的關注。協(xié)作問題解決學習是學習者在社會性情境中與同伴進行協(xié)作交互，在共同解決問題的過程中建構知識并促進自我認知發(fā)展的一種學習方式［6］。學習科學中大量研究表明，當把學習者放置在精心設計的基于協(xié)作問題解決的學習活動序列中時，學習者并不能自發(fā)地主動完成學習活動，從而取得預期的學習效果。因此，為了促進學習者在復雜學習環(huán)境中的高效學習，學習科學領域的研究者倡導教師將學習支架這一有效的教學干預手段整合到教學過程之中，以幫助學習者改善學習效果［7］。

支架概念最早出現(xiàn)于建筑領域，是指為了保證施工項目順利進行而搭設的工作平臺。伍德（Wood）等學者將這一概念引入到教育領域［8］，從而形成了“學習支架”這一重要的學術概念。學習支架概念與維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論緊密相關，是指為學習者的關鍵學習活動和環(huán)節(jié)提供精細化方法指導的干預手段和策略［9］。在協(xié)作問題解決學習中，學習支架能提高學習者自主學習效率，輔助和引導學習者自主解決問題、完成任務，以及實現(xiàn)超出其獨立努力的目標。

（二）協(xié)作問題解決學習中的學習支架類型

隨著教育技術的不斷進步，學習支架概念得以豐富和發(fā)展，逐漸從早期關注教師或專家為學習者提供的指導延伸至各種幫助學習者學習的工具、策略。目前，學習支架可以視為集成來自專家、同伴、資源、技術和學習環(huán)境等層面幫助學習者有效解決問題并進行社會性交互的工具總稱［10］。從支持學習者協(xié)作問題解決學習過程的角度看，學習支架主要可以分為宏觀支架和微觀支架兩類。

1.協(xié)作問題解決學習中常見的宏觀學習支架

宏觀支架主要作用于協(xié)作問題解決學習過程，目的是規(guī)定和預設學習活動流程或者環(huán)節(jié)，幫助學習者順利地完成協(xié)作問題解決的學習任務。常見的宏觀支架主要包括學習任務單支架、“思考—比較—分享”支架和拼圖支架等。

（1）學習任務單支架。這類支架是規(guī)劃學習者學習內容、目標、方法和路徑的表單合集，多以任務驅動、問題指引的形式幫助學習者有序完成協(xié)作問題解決學習任務［11］。在組成結構上，費舍爾（Fischer）和科拉爾（Kollar）等研究者將學習任務單分為四個有序的組成部分：目標、場景、活動和角色。其中，目標用以支撐學習者要做什么的認知，場景用于支撐學習者對于在什么情境下學習的認知，活動用以支撐學習者對于學習活動序列的認知，角色則用于支撐學習者對自身所扮演的角色屬性以及與學習情境、活動的交互方式的認知［12］。

（2）“思考—比較—分享”支架。這類支架是促進同伴交流和社會知識建構的團隊協(xié)作規(guī)則，為所有學生提供與其他學生分享想法的機會，確保了學習者在協(xié)作問題解決學習流程中的積極參與［13］?！八伎肌容^—分享”支架包含三個關鍵的協(xié)作活動：第一，教師需要基于學習內容提出高層次問題，并組織學生在給定的時間內與已有知識經(jīng)驗進行聯(lián)系和獨立思考；第二，教師需要將學生兩兩配對形成小組，組織他們與同伴分享、討論自己的問題答案并向同伴提問；第三，教師需要將協(xié)作討論擴大到全班范圍，請小組學生在班級范圍內分享他們的問題答案。

（3）拼圖（jigsaw）支架。這類支架是一種鼓勵集體學習特定內容和分享的協(xié)作問題解決學習策略，為學習者提供了一個積極幫助彼此建立理解的機會［14］。拼圖策略固定了三個特定的學習步驟：第一，教師將復雜的學習主題分割成4—5 個子主題，分配給小組學生，每個學生分別學習其中一個子主題；第二，教師召集學習同一子主題材料的學生形成“專家組”，共同討論和分享學習的相同學習內容；第三，當學習者成為某一子主題的“專家”后，學生回到原來的小組，小組中的每個人分享自己自主學習和在專家小組中獲得的新發(fā)現(xiàn)，即將特定主題內容知識教授給小組的其他學習者。

2.協(xié)作問題解決學習中常見的微觀學習支架

微觀學習支架主要作用于協(xié)作問題解決學習中的某一具體的學習環(huán)節(jié)，引導和啟發(fā)學習者完成特定的學習任務，為學習者提供學習方法、材料和工具支持。常見的微觀學習支架主要包括樣例支架、提示性問題支架、圖示化支架等。

（1）樣例支架。它是為學習者介紹專家在解決這一問題時的認知過程的實例，可以為學習者解決類似問題提供仿效性的指導［15］。樣例支架通常包括問題情境、解決問題的具體步驟和原理，以及最終答案。樣例支架幫助學習者在理解樣例的過程中抽象出重要的信息，從而映射到解決類似問題的過程中。在樣例支架設計過程中，教師需要具體化呈現(xiàn)解決某一問題的學習目標和步驟，并在具體的學習步驟呈現(xiàn)中為學習者提供明確的解釋，引導學習者對問題解決過程形成深度認知。

（2）提示性問題支架。它是以首句提示或問題引導等方式向學習者提供暗示、建議和提醒的支架［16］。提示性問題支架通常以師生提問對話或同伴交互式提問對話的形式表現(xiàn)，以口語交際句型模塊或情境樣板的“提示卡片”為依托［17］。不同類型的提示性問題在引發(fā)學習者認知上具有不同的功能。其中，程序性提示問題能幫助學習者完成特定任務并習得認知策略，比如：“我從何處得到這些證據(jù)？”精細化提示問題能夠幫助學習者總結想法并激發(fā)解釋，比如：“為什么這是重要的？”反思性提示問題能夠鼓勵學習者反思以引發(fā)元認知，比如：“我們需要實現(xiàn)的目標是什么？”

（3）圖示化支架。它是一種可視化、顯性的表征學習者認知及社會性交互過程的學習支架，有助于學習者在協(xié)作問題解決學習中進行有序、有效的交流與互動［18］。圖示化支架大致可以分為四類。其中，可視化知識的圖示化支架側重于可視化表征知識內容及知識結構?？梢暬季S過程的圖示化支架側重于可視化表征學習者的簡單思維過程以及問題解決、科學探究或論證思維等復雜思維過程?？梢暬＿^程的圖示化支架側重于建立模型以模擬現(xiàn)實世界中的客觀事實真相或事物不斷發(fā)展的動態(tài)過程及其復雜關系。可視化協(xié)作交流的圖示化支架側重于借助支持學習者協(xié)作過程的技術工具干預學習者在協(xié)作交流過程中的觀點共享及觀點論證。

三、協(xié)作問題解決學習中整合學習支架的課例

為了幫助教師更好地掌握在協(xié)作問題解決學習中如何整合設計不同類型的學習支架，我們設計了以“如何測量小車在不同斜面上的行駛速度”為題的協(xié)作問題解決學習設計課例。

（一）基于大概念和課標、教材確定知識結構

通過研讀課標和分析教材，針對小學四年級數(shù)學及科學課程內容，我們圈定了平均數(shù)、速度及摩擦力三個學科核心概念（表1），提煉出了“摩擦力會影響物體行駛的平均速度”這一大概念，確定了探究類的驅動性問題——如何測量小車在不同斜面上的行駛速度。我們希望學生在協(xié)作解決這一問題的過程中，在建構平均數(shù)的概念和計算方法、摩擦力測量、實驗現(xiàn)象觀察等基本數(shù)學和科學基礎知識、關鍵概念、核心概念等的基礎上建構大概念（圖1）。

表1 課標和教材分析結果

圖1 基于大概念的核心知識體系框架

（二）基于核心知識體系確定教學目標

在大概念和知識結構的基礎上，我們設計了如表2 所示的協(xié)作問題解決學習課例的學習目標。

表2 基于大概念和知識結構的學習目標

（三）指向大概念的協(xié)作問題解決學習設計的課例

按照探究類協(xié)作問題解決學習活動序列設計的基本思路［19］，我們設計了包含五個核心學習活動的課例。該課例以小車在不同斜面上行駛為學習情境，以“小車在不同斜面上行駛的速度如何？”為驅動性問題，通過對驅動性問題的實驗探究驗證串聯(lián)協(xié)作問題解決學習活動，以幫助學習者實現(xiàn)學習目標，建構相應的大概念，如圖2 所示。

圖2 學習活動序列及學習支架設計

1.學習活動一：學習基礎知識，為探究學習做鋪墊

首先，教師以日常生活中平衡木比賽的評委打分過程案例帶領學生進入課堂學習，通過對平衡木比賽評分規(guī)則的講解引入平均數(shù)這一知識點，如圖3 所示。接著，教師以平衡木比賽案例為背景，講解平均數(shù)的概念和計算方法，并帶領學生完成鞏固練習。隨后，教師向班級學生解釋平均數(shù)計算在科學探究中的現(xiàn)實意義，即在科學探究中，為了精準地測量某一事物的屬性，科學研究者需要運用一定的工具，對事物屬性特征進行多次測量，用求得的平均數(shù)這一統(tǒng)計量來表征該事物的屬性。

圖3 平衡木比賽案例

2.學習活動二：拋出探究問題，引導學生建立假設

為了幫助學生理解平均數(shù)在科學研究中的重要價值，教師帶領學生完成了對小車在不同粗糙程度的斜面上行駛的現(xiàn)象進行的科學探究。首先，教師給學生展示同一初始速度的小車在粗糙度不同的毛巾面、棉布面、木板面的斜面上行駛的視頻（圖4），并提問：“小車在三種實驗情境中行駛速度的大小關系如何？”隨后，教師組織學生形成5 人一組的小組，引導各小組進行討論，并將討論結果填寫在如圖5所示的實驗任務單的“假設猜想”部分。

圖4 小車在不同的斜面上行駛

圖5 實驗任務單

3.學習活動三：設計探究方案，為收集數(shù)據(jù)做準備

為了幫助學生驗證猜想，教師帶領學生討論思路，逐步形成實驗方案。首先，教師引導學生回顧“速度=距離÷時間”知識點，讓學生明白只有測量同一初始速度的小車在不同斜面上行駛的距離和時間，才能知曉小車的平均速度。接著，教師向學生展示實驗器材（包括支架、毛巾、棉布、木板、小車、鋼球、計時器、直尺、彈簧測力計、記號筆），并演示小車在毛巾面上行駛的實驗。在計算出實驗中小車行駛的平均速度后，教師拋出“通過一次實驗，我們得到的小車平均速度準確嗎？”這一問題。隨后，教師組織學生進行小組討論，引導學生認識到需要多次測量小車在同一斜面上行駛的速度，以多次測量求得平均值作為小車的行駛速度。最后，教師圍繞實驗任務單中“實驗要求與規(guī)范”的內容，帶領學生建構了驗證猜想的實驗方案。

4.學習活動四：實施探究方案，形成探究結論并解釋

在實驗實施的環(huán)節(jié)，教師帶領學生明確實驗任務，并在實驗任務單的“小組分工”部分填寫小組分工情況。隨后，小組分工自主完成探究實驗，填寫實驗任務單中“實驗探究”的表格。即每個小組分別測量和記錄三次小車在同一高度下滑后在不同斜面（如毛巾面、棉布面、木板面）上行駛的距離和時間，求得小車每次下滑的平均速度。在此基礎上，通過平均數(shù)計算公式求得不同斜面上小車行駛的平均速度大小，填寫實驗結論。最后，教師組織學生比較和分析先前的猜想和求得的實驗結果是否一致，作出相應的解釋，并填寫實驗任務單“驗證解釋”部分的內容。

為了引導學生對實驗結果進行科學解釋，教師隨后為每個小組提供了彈簧測力計測量斜面的摩擦力，引導小組學生對比分析不同斜面摩擦力與小車行駛速度的大小，然后判斷影響小車行駛速度的原因。最后，教師帶領學生形成結論——摩擦力會影響物體行駛速度。

5.學習活動五：班級分享討論，反思探究過程與結果

探究實驗完成后，教師對協(xié)作問題解決學習中所學的知識進行總結歸納，強調平均數(shù)是一個重要的統(tǒng)計量，以及摩擦力會影響物體運動等核心觀點。此外，教師還對整個探究實驗過程進行總結點評，帶領學生反思科學探究的意義和要點，幫助學生形成科學探究意識和思維。

四、協(xié)作問題解決學習中的學習支架設計反思

協(xié)作問題解決學習對學習者學習能力提出了較高的要求，需要教師在學習設計過程中為學習者設置必要的學習支架?；趯W習支架設計理論基礎和實踐應用的反思，本研究認為協(xié)作問題解決學習設計中的學習支架設計應當關注以下要點。

（一）整合宏觀學習支架引導學習者有序推進協(xié)作問題解決學習流程

在協(xié)作問題解決學習設計中，宏觀學習支架可以作用于學習活動編排、學習內容統(tǒng)整和團隊建構等核心環(huán)節(jié)，能確保小組學生能有序、有效地推進學習流程，達到降低認知負荷并助力學習者有效學習的目的。在課例中，教師為學習者提供了實驗任務單支架，按照假設猜想、實驗要求與規(guī)范、小組分工、實驗探究、驗證解釋等探究過程中的核心環(huán)節(jié)，有序引導學習者推進協(xié)作問題解決學習過程。不僅清晰具體地說明了每個學習活動中應該做什么，以及實現(xiàn)什么樣的目標，還能在這種步驟性牽引的過程中，幫助學習者建立探究意識和思維。此外，在團隊分工方面，教師明確規(guī)定小組可能的角色，高效地組織小組進行分工。最后，將“思考—比較—分享”支架貫穿于小組討論交流的關鍵環(huán)節(jié)，不僅有助于小組探索、優(yōu)化問題解決方案，還能激發(fā)群體智慧，促進小組和班級學生共同進步。

（二）整合微觀學習支架助力學習者高效完成協(xié)作問題解決學習流程中的核心環(huán)節(jié)

在協(xié)作問題解決學習設計中，微觀學習支架可以為學習者在學習活動中某一重要學習環(huán)節(jié)提供有針對性的支撐，還可以為學習者在協(xié)作問題解決學習中應用知識和技能提供了工具和策略輔助。在課例中，在小組實驗探究任務之前，教師演示小車在毛巾面上行駛實驗，這一樣例支架可以幫助學習者理解和掌握探究實驗的流程步驟。另外，教師在實驗假設、問題探討等任務中，使用提示性問題支架促進學習者進行深度思考。此外，教師還為學習者提供實驗材料和信息表格等支架，為學習者完成復雜的學習任務提供了工具支撐。

（三）協(xié)作問題解決學習中的學習支架設計應遵循適時、動態(tài)和及時拆除原則

在協(xié)作問題解決學習設計中，整合學習支架可以幫助學習者進行有效學習。然而，教師在設計學習支架時需要靈活考慮，適時調整，不能過度使用學習支架。第一，教師需要在提供時遵守適時性原則，充分考慮學習者可能遇到學習困難的時機與情境，在學習者需要時提供學習支架，而非為每一個學習任務都提供學習支架。第二，教師需要在學習者使用時遵守動態(tài)化原則，根據(jù)不同學習者的學習風格和認知水平等動態(tài)調整學習支架的表現(xiàn)形式。第三，教師需要在撤退時及時拆除學習支架，以鞏固和增強學習者在跨學科項目式學習中認知和能力的獨立發(fā)展。

總的來說，學習支架為教師開展協(xié)作問題解決學習提供了教學干預策略指導。學習支架形式多種多樣，各自擁有特定的教育價值。因此，在教學設計層面，教師需要綜合考慮教學內容性質、學生的認知發(fā)展特點、學習活動編排需求等內容，從眾多類型的學習支架中進行恰當?shù)奶暨x和設計，將其科學地整合到協(xié)作問題解決學習過程中，用以支持學習者的核心素養(yǎng)的發(fā)展。