精心搭建支架，促進深度學習——以部級基礎教育精品課“數據整理”爲例
本文通過分析支架式教學與深度學習兩者的關係，並以人教-中圖版高中信息技術教材中“數據整理”一課的內容爲例，採用“情境支架的導入、探究式支架的鋪展、程序支架的遞進、多元支架的評價”四種信息技術學科支架式教學，探討如何在信息技術教學中運用支架式教學模式促進學生的深度學習，以期爲中學信息技術課堂教學提供一定的理論支持。
一、支架式教學與深度教學的關係
支架式教學模式的定義源自歐共體，強調在教學過程中爲學生提供深化理解問題所需的概念框架。深度學習以學生高階思維的發展爲導向，促使學生進行主動加工和深度理解，強調學生對新知識的批判性學習，以及將其融入到已有的認知結構中，通過高水平思維過程，靈活運用所學的知識和能力來解決實際問題。
支架式教學模式和深度學習有着相同的理論基礎，即建構主義學習理論。支架式教學模式涵蓋五個基本環節，即搭建支架、進入情境、獨立探索、協作學習、效果評價，而深度學習過程主要包括情境創設、知識建構、問題解決和反思評價，這兩種教學方法在過程方面存在許多相似之處，如圖1所示。
圖1
在教學過程中，如果教師能夠根據學生的“最近發展區”進行教學設計和實施，搭建適當的支架，通過探究學習、合作學習和自主學習等方式調動學生的學習主動性和積極性，發揮學生的潛能，必然能夠促進學生對新知識和新技能的掌握，實現深度學習和深度理解。
二、實例研究
本文以人教-中圖版高中信息技術必修1《數據與計算》第3章“數據處理與應用”第2節“數據的採集與整理”的第2課時《數據整理》爲例，採用支架式教學方式對信息技術教學如何實現深度學習進行了實踐研究，提煉出基於深度學習五大特徵的支架式教學應用策略。
1.教學目標的制訂
依據《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》並圍繞培養學生核心素養的要求，制訂“數據整理”的課堂教學目標：
①通過生活中物品整理和數據整理的對比分析，理解數據整理的意義，實現深度學習；
②通過典型的應用案例，瞭解數據整理的基本方法（信息社會責任、計算思維）；
③根據任務需求，選用恰當的軟件工具或平臺處理數據，並能夠利用軟件工具或平臺對數據進行整理、組織、計算與呈現（信息社會責任、計算思維）；
④針對不同的問題，採用自主或協作方式，運用合適的數字化工具進行信息加工與處理，進而建構知識、表達思想、解決問題。
2.情境支架的導入
深度學習五大特徵的前兩大特徵相互依賴，如何搭建既能實現生活經驗與所學知識的相互轉化又能促使學生全身心主動投入學習的學習支架呢？經過研究筆者發現，將真實生活情境引入課堂教學能夠提升學生的學習興趣，讓學生在以現實生活情境爲支架的情況下實現知識符號與現實生活的相互轉化。
在《數據整理》一課中，教師針對爲什麼需要數據整理、什麼是數據整理、怎麼做數據整理等問題，從小到大，從個人到社會分別預設了三個不同的情境支架來幫助學生深入理解知識點（如圖2）。
圖2
①從學生身邊的物品整理舉例，快速吸引學生的注意力，並提問“你們平時如何收拾學習用具？”。通過現實情境問題的鋪墊，引發學生遷移思考：爲什麼需要數據整理？
②升級問題情境，請學生分析“新冠疫情期間的學生健康數據表”，思考存在的問題，並引導學生思考如何解決這些問題（解決的過程就是數據整理，以此來理解什麼是數據整理）。
③再次升級問題情境，選取當時的社會熱門話題—拉閘限電，讓學生進一步通過探究來解決實際問題，在實踐中掌握“怎麼做數據整理”。
該教學過程圍繞“數據整理”的三個關鍵問題“爲什麼、是什麼、怎麼做”，分別創設了三個情境支架。問題情境層層遞進，從身邊的小事逐步上升到社會、國家，不僅激發了學生的學習興趣，降低了“數據”問題的抽象度，還培養了學生的信息意識，提升了信息社會責任感，有效地促使學生全身心主動地投入學習，達成了深度學習的前兩大特徵的教學目標。
3.探究式支架的鋪展
在深度學習的五大特點中，明確強調了學生需要達到學科知識的高階目標，即掌握更深層次的本質特徵和內在聯繫。所以，在信息技術課堂中思維的引導是重中之重，在本節課的教學設計中筆者注重思維支架的搭建，幫助學生在邏輯遞進中構建完整的知識體系，提升計算思維、數字化學習與創新等學科核心素養。
例如，針對“如何讓學生理解數據整理的概念及內涵”這一問題，教師展示了一張新冠疫情期間學生在家的健康情況跟蹤數據表（數據表中210307號學生的數據登記了兩遍，210304號學生則缺少了聯繫電話，而210325號學生在17日這天的體溫爲30度，很顯然這是個錯誤數值）。這樣的數據表會影響教師的統計和聯繫工作，也會對後續的數據分析產生不良影響。
所以，通過問題數據分析可以明確，需要做的操作分別是刪除重複的學生信息、補全缺失的聯繫電話、修改錯誤的體溫數據等，這些操作就是數據整理。
再如，教師在引入拉閘限電的情境式支架之後，引導學生思考：拉閘限電是什麼原因引起的?並拋出邏輯支架——東北地區爲什麼最早開始拉閘限電？教師再次遞進以確定問題：“是不是因爲用電量大於發電量？”學生合作討論如何驗證假設，師生共同確定行動方案，即利用Python網絡爬蟲程序，採集我國近10年各省用電量和發電量的原始數據，並通過數據分析對各省市的用電和發電情況做初步判斷。
至此，學生已確定好“數據整理”在整個數據分析知識圖譜中的地位關係圖，掌握了數據處理過程中數據整理與其他環節之間的內在聯繫。
學生通過自主學習、主動觀察不難發現實驗數據中存在的各類問題，課堂探究遞進到了更深層次的問題，即梳理解決問題的方案—刪除重複、勘誤修正、排序等。
在確定了思路之後，方法工具的探討是至關重要的。在信息技術的教學中要避免學生爲了使用工具而學習工具，明確問題與工具選擇的適配性是學生達到學科知識的高階目標的關鍵，在不同的問題情境中懂得選擇適合的問題解決工具，是學生掌握更深層次的本質特徵和內在聯繫的一項重要體現。
4.程序支架的遞進
對高中生來說，根據相應的問題，從無到有編寫代碼，難度太大，絕大多數學生無法完成。這就要求教師搭建適當的程序框架來輔助學生解決問題。
在“刪除重複數據”環節中，教師先通過選擇題的形式展示程序代碼語句，引導學生掌握解決重複數據問題的處理步驟（如圖3），再對重難點—刪除數據的關鍵語句做精講，最後以填空的形式佈置課堂作業。在這樣一步一步的鋪墊中，學生可以較爲輕鬆地實現利用Python編程刪除重複數據的問題。
圖3
除此之外，梯度作業的設計，可以實現分層次教學，讓編程能力較強的學生繼續利用教師提供的素材自學完成“課堂練習2—如何快速查看刪除了哪些重複數據？”。
在“檢測錯誤數據”環節中，同樣先梳理檢測數據時的邏輯順序，再讓學生對錯誤數據進行分類討論，不同的錯誤類型，所採取的檢測方法不同。
由於實現檢測錯誤數據要比上一個刪除重複數據的任務難度略有增加，所以，筆者在提供程序支架時，附上了代碼註釋。將任務設計爲增補形式，根據已給出的代碼—顯示需要檢測的數據列，補充其中缺少的數據列。另外一個關於無效數據的檢測，程序邏輯複雜且長，則提供完整的代碼，讓學生閱讀學習。
在整個編碼實踐過程中，學生在程序支架的幫助下，順利完成了數據整理的程序實踐，將理論知識轉化爲親身實踐。該實踐力的提升既達成了深度學習的目標，又爲進行社會實踐和終身發展奠定了良好基礎。
5.多元支架的評價
多元評價支架在信息技術教學中扮演着至關重要的角色，通過多種評價方式，學生能夠全面瞭解自己的學習進程，同時也能夠從不同角度獲得反饋，深度學習的五大基本特徵中也同樣涵蓋了這一點—學會評判知識及其學習過程。
多元評價支架反饋不只是單向的教師到學生，也是學生與學生、學生與自身的相互交流與反饋。這種多維度的評價方式鼓勵學生從不同角度認知自己的學習，激發他們主動思考、持續改進的意識。
同時，教師也能夠從多元評價中獲得學生的反饋，瞭解教學的有效性和改進方向。綜合多種反饋，教師可以更精準地調整教學策略，滿足不同學生的需求，推動整體學習水平的提升。《數據整理》一課的多元評價方式與能力對應如下表所示。
三、反思與啓示
1.情境創設——激發學生自主學習興趣
編程的目的就是解決問題，在編程教學中，引導學生學會思考非常重要。在編程教學中可以通過提供問題場景或讓學生自己想出問題，激發學生的求知慾和好奇心，從而培養學生的問題意識和解決問題的能力。同時，問題框架的搭建要注意結合當時的實際情況，貼近學生生活來引起共鳴，從而激發學生學習興趣。
2.思維支架——強化學生問題解決意識
在編程教學中，教師可以通過講解和示範，幫助學生建立適合編程的思維模式和思考方式，培養學生的邏輯思維和創新思維能力，提高學生的編程水平。
思維支架是最難把控的，這不僅僅是因爲學生水平參差不齊，也是因爲要處理循循善誘的度和有限的課堂授課時間之間的矛盾，要解決這個問題還需要進行大量的教學實踐和探究，根據實際情境展開課程設計和教學。
3.程序支架——促進編程能力形成
爲了讓學生更好地理解程序的結構和思路，教師可以在教學中提供程序框架，讓學生在框架的基礎上進行編程實踐，從而更好地掌握編程方法和技能。程序框架的搭建要注意巧挖空、會挖空，既要降低學生的編程難度，又要設置需要一定思考的程序補全內容。
4.評價方式——多元評價反饋機制
通過多元評價支架，讓學生的深度學習不只停留於知識的掌握，更注重在實際情境中的應用和創新。這樣的評價方式鼓勵學生持續思考、質疑和探索，促使學生深度學習的真正實現。
本文作者：
王娜
福建省同安第一中學
文章刊登於《中國信息技術教育》2024年第01期
引用請註明參考文獻：
王娜.精心搭建支架，促進深度學習——以部級基礎教育精品課“數據整理”爲例.[J].中國信息技術教育，2024（01）：57-60.
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