“引导式”与“自主式”学习支架对中学生计算思维影响的实证研究

摘要：学习支架在信息科技教育中的设计与应用，是提升学生计算思维能力的关键环节，但支架类型的选择依然存在争议。本研究对“引导式”与“自主式”学习支架在中学生计算思维不同维度上的作用进行了深入探讨。通过计算思维要素编码表与认知网络分析（ENA），对学习者的过程录音进行量化编码和分析。研究结果显示，两类学习支架在计算思维维度上各具优势、互为补充。建议教师在教学初期采用“引导式”支架以降低学生认知负荷，后期逐步过渡到“自主式”支架以激发创新思维，实现支架的动态适配与有效衔接。

关键词：中小学信息科技；引导式学习支架；自主式学习支架；计算思维；认知网络分析

中图分类号：G424文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）18-0129-04

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

伴随着人工智能和大数据的发展，计算思维已成为数字公民的重要素质。中国教育部于2022年《义务教育信息科技课程标准》中，将计算思维明确列为中小学阶段信息科技学科需发展的关键素养之一。发展计算思维是义务教育阶段信息科技课程的目标之一，开展针对计算思维发展的教学是非常必要的。

在学习科学领域，有学者发现，学习支架的使用能够帮助学生理解复杂的学习内容，提升学习成效。学习支架能够帮助学生分解和重构复杂问题，实现思维可视化，是有效的思维能力培养工具。

“引导式”学习支架能够减轻学生认知负荷，缓解学生在面对新知识时的焦虑和紧张，但过多的线索提供容易使学生思维受限；“自主性”学习支架虽然为学生在思维发展中“留白”，给予学生更多自主性，但也使得学生难以聚焦于问题的解决。本研究探讨在信息科技项目化教学过程中，使用不同类型学习支架对于中学生计算思维各维度的影响，设计合适的学习支架，把握学习支架搭设程度以及不同类型学习支架的应用时机。同时，也为学习支架应用于其他学科教学、培养学生思维发展提供实践依据和借鉴。

1概念界定

1.1计算思维

2006年，计算机科学领域学者周以真开创性地提出“计算思维”这一概念，并对其内涵进行阐述：“计算思维就是运用计算机科学的思维方式及基础概念进行问题解答和系统设计，像计算机科学家一样思考问题、理解问题、解决问题等一系列涵盖计算机科学的思维活动。”2011年，美国教育技术协会与计算机科学教师协会联合界定计算思维，将其视为解决问题的思维范式。我国众多学者也深受周以真的影响，在印发的《义务教育信息技术课程标准》中就将计算思维表述为“问题解决过程中的一系列思维活动”。计算思维的概念界定与问题解决息息相关。综上，计算思维的本质是通过计算机科学的思维模式实现复杂问题的结构化解析与创新性解决。

1.2学习支架

“支架”一词来源于楼房搭建时使用的脚手架，在教育领域中，“学习支架”是指同伴和经验丰富者在学习者习得新知识时提供的帮助。近年来，学习支架的含义已延伸为一系列支持学习者的工具、策略和环境。随着学习支架应用的普及，当前教育领域常见的学习支架作为教学辅助工具，根据其呈现方式可划分为：案例型、问题导向型、策略指导型、路径引导型及图示解析型等差异化形态。

在教学过程中使用学习支架的本质意义在于将复杂问题进行分解，辅助学习者进行知识建构。伴随学习者知识储备增长和认知能力的提升，学习支架可以被逐渐撤除，学习者可以将知识内化，自主建立知识结构。

“引导式”和“自主式”学习支架的概念来源于Chang等人关于不同概念图对生物学习影响的研究，在该文中研究人员将概念图分类为“自主式构建”和“支架式构建”[1]。本文以支架提供线索的多少进行分类，提供较多项目线索的，如思维导图、表格等学习支架称为“引导式”学习支架；提供相对较少项目线索，在学习过程中由学习者自主建立思维框架的支架称为“自主式”学习支架。

2研究现状

2.1计算思维国内外研究现状

国外对于计算思维的培养，研究对象多集中在K-12阶段的学生[2]。美国计算机科学教师协会（CSTA）在《K-12年级计算机科学框架》中将计算思维、合作、实践与编程纳入课程内容，其中计算思维最为重要[3]。英国也在2013年对计算机课程体系重新规划，以计算思维为核心打造高质量教育[4]。通过现有文献可知，中小学是国外培养计算思维的主阵地。为了符合基础教育阶段学生认知水平的发展，在学习工具的选择上更倾向于门槛较低的图形化编程环境如Scratch，以及乐高、Arduino等开源硬件。

高校是我国开展计算思维培养的初始阵地，目前正逐步向基础教育阶段进行渗透。国内对于计算思维的研究多倾向于以计算思维为核心的教学模式的设计与实施。例如，肖锋等[5]提出的以计算思维培养为核心的PBL教学模式，在问题解决的过程中培养学生的计算思维，经实践证明，该模式相较于传统教学模式，更有