相城区教育科学“十三五”规划2019年度课题

开 题 报 告

课题名称：  基于支架式协作学习下的  

  高中Python教学行动研究 

课题批准号：          190180        

课题主持人：     叶红霞 孔维磊      

所在单位：  南京师范大学苏州实验学校  

填表日期：      2020年5月21日      

一、选题背景及理论依据

（一）选题背景

1.教育信息化2.0时代转变的需要

2018年4月教育部提出的《教育信息化2.0行动》计划中提出，新形势下教育变革势在必行，从国家层面发布教育教育创新战略，设计教育改革发展蓝图，积极探索新模式、开发新产品、推进新技术支持下的教育教学创新。教育信息化的持续发展，使得教师角色和学生角色都发生了变化，强调学习过程中知识不是静态的，而是在对事物理解的不断深化、变革和改写而变化的过程，所以在教学设计中抛弃原有的教与学分离的方法，基于协作学习对教学设计进行重构，促使学习者的学习能力和思维能力得到最大化的提高，顺应我国创新人才培养的潮流。

2.Python语言的学习成为主流趋势

在一些权威排名中，例如PYPL、IEEE、TIOBE等，Python语言稳居第一，最接近自然语言的Python语言成为主流趋势。Python语言在教育界同样深受欢迎，在人工智能的浪潮中，国务院也出台了《新一代人工智能发展规划》文件，推动人工智能技术在中国发展，而Python作为最接近人工智能的语言，其重要性不言而喻。在信息技术新课程改革的趋势中，浙江省首次将Python语言纳入信息技术高考，随后北京、山东在新出版的教材中也加入了Python编程基础的知识，而江苏省新教材中程序设计语言也选择了Python语言，高中阶段学习Python语言已是势在必行。

3.应用学习支架的协作学习更有效

新课程改革精神也指出：教学要注重培养学生的学习能力和思维能力，教师的任务不仅仅是简单的知识的传授，而是交给学习者学习的方法，提高学习者的知识迁移能力和实践能力[3]。为了帮助学生学会学习，要给学生创设有利于协作学习的环境，信息化时代，学习支架对协作学习有效的支持和帮助也越来越受到关注。但是协作学习的落实空有噱头，如何让协作学习真正发生是值得思考的问题，利用实用探究模型学习支架实现迭代的协作学习，探索学习支架的引入是否有效促进协作学习的真正发生。

（二）国内外研究现状

多媒体与网络技术的普及与发展促进了计算机支持下的协作学习（Computer Support Collaborative，CSCL）成为教育领域研究热点，支架式协作学习是当下CSCL研究领域的热点之一。

1.国外关于此课题的研究现状

国外关于支架式协作学习的研究，主要集中在对协作学习支架的选择、使用和开放方面。2010年多伦多大学Nobuko Fujita和Chrisopher Teplovs在两门研究生课中依据学生的学习需求在原有支架的基础上增加新的支架后发现，学习者更青睐使用能更好满足他们研究学习需求的新支架，使用支架的帖子比不使用支架的帖子含有更多有意义的词汇。2012年Yeh Y和Chen Y通过研究发现论坛中学习支架的提供有助于学生更好的组织发言内容，教师为学习者提供的学习支架是其技能提高的关键，对学生知识的创新具有显著影响。2016年Garrison博士创建了一种实用探究模型支架，可以评估批判性思维话语的性质和质量，并建议可以在计算机支持下的协作学习中使用该支架进行实践性探究，可以收获较好的教学和互动环境。

2.国内关于此课题的研究现状

国内对于支架式协作学习的研究最具代表性的当属2003年北京师范大学黄荣怀教授提出的一种基于Web的协作学习系统模型，包括协作学习过程、资源设计过程和协作评价过程等三个子系统。2009年余亮、黄荣怀对在线协作学习支持平台的历史、现状及研究趋势分析，认为在Web2.0“协作、共享”理念下的各类网络平台必然融合协作学习，朝着学习者个性、体验的方向发展。2014年余亮和黄荣怀以活动理论为视角，建构了协作学习的四个要素：资源、角色、任务和时序。2017年马颖莹在其硕士论文中提到面向知识建构的在线支架式协作学习活动的设计能够提高学习者在线协作交互的频率与积极性，能够促进学习者个人知识和集体知识的增长。

3.研究的价值

从已有文献看，目前国内对支架式协作学习下的高中Python教学行动相对来说还比较薄弱。新课程改革精神指出：教学要注重培养学生的学习能力和思维能力，教师的任务不仅仅是简单的知识的传授，而是交给学习者学习的方法，提高学习者的知识迁移能力和实践能力。为了帮助学生学会学习，要给学生创设有利于协作学习的环境，协作学习作为一种培养自主探究与合作能力的学习模式，成为了信息化时代的一种重要的学习模式。在信息技术新课程改革的趋势中，浙江省首次将Python语言纳入信息技术高考，随后北京、山东在新出版的教材中也加入了Python编程基础的知识，而江苏省新教材中程序设计语言也选择了Python语言，高中阶段也是第一次学习Python语言，具有较大地研究价值。但是协作学习实施过程中还存在着一些问题，一是思维的局限，内容陈旧；二是思维过于发散，难以聚焦问题，学生主动性弱，自觉性差，参与度低。如何才能让学生进行有效的知识构建与联通是仍需要继续探索的问题；四是协作学习中有很多学习支架，如何利用学习支架为课堂提供支持……所以说，在协作学习过程中，教师如何引导学习者进行探索是一个贯穿始终的问题，基于支架式学习支架下的高中python教学设计研究大势所趋。

（三）理论依据

1.社会建构主义理论

知识源于社会的和物质的历史文化，包括学习者自身，以及为与环境互动而开发工具、概念和符号系统。学习者在已有理解的基础上，通过和学习情境的互动，来融入学习小组并获取知识。社会环境在学习中的核心作用。

2.协作学习理论

学习是不仅仅是认知性的过程，也是社会性、人际交往的、文化的建构过程。学习是一个文化参与的过程，学习者是通过参与到学习的共同体的实践活动中，同时在共同体中的学习活动中通过学习者的相互影响，来建构有关知识。

二、研究的目的与方法

（一）研究目的

针对原有协作学习参与度不高等问题，结合高中python教学的实际情况，采用行动研究法，在高中Python程序设计课例中应用实用探究模型的学习支架，经过三轮教学迭代试验以探讨如何让协作学习真正发生，打破传统封闭式的学习方式，促进更多精彩观念的诞生，以期对新课改下高中Python课程教学的实施过程提供相关参考和借鉴的价值。

（二）研究方法

1.文献资料法

广泛搜集与课题相关的资料，并学习专家们的先进理念，汲取先进个人的教学管理经验。

2.经验总结法

以月、学期单位进行经验的总结和交流，并且进行对比，去其糟粕取其精华，提炼出最好的教学经验。

3.行动研究法

行动研究是由社会情境或教育情境的参与者，为提高所从事的社会或教育实践的理性认识，为加深对实践活动及其依赖的背景的理解所进行的反思研究。大量的行动研究都是准实验研究。本研究采用三次迭代实验，螺旋深入，不断改进，反复进行计划-实施-观察-反思四个基本环节。

4.教育实验法

教育实验法是运用科学实验的原理和具体方法，检验教育领域中研究变量间因果关系的方法。本研究采用的是单组后测设计，选取两个高中自然班参加实验，实验后对各个小组协作效度进行后测。

三、研究的主要内容

（一）核心概念的界定

1.协作学习

协作学习（collaborative learning）是学习者以小组形式参与、为达到共同学习目标、在一定的激励机制下为获得最大化个人和小组习得成果而合作互助的一切相关行为。与合作学习（cooperative learning）不同的是，协作学习更强调在互动环境中学生之间相互依存的助长关系，明确的任务和不明确的过程，知识不是直接传递给学生，而是在发现问题过程中通过学生之间主动对话、交流而形成的。

2.支架式协作学习

支架式协作学习应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架，支持学习者协作学习，最大化协作学习的效果。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先把复杂的学习任务加以分解，以便于学习者的理解逐步引向深入。

3.实用探究模型（Pratical Inquiry model）

图1 实用探究模型框架

模型的第一阶段是触发事件，课堂中老师明确布置地作业、任务或挑战等，都可以触发事件。模型的第二阶段是探索，学生根据任务全面收集信息，选择信息，挖掘问题的本质，这是一个头脑风暴、互相提问和信息交流等的分歧阶段。模型的第三阶段是整合，就是对探索阶段产生的想法进行整合和意义建构，将批判性思维和认知发展的过程推进到更高级的阶段。模型的第四阶段是解决，通过直接或间接的行动来解决问题，但在解决问题的时候会引发另一个问题，这就会产生新的触发事件，导致流程重新开始，实现了模型的动态迭代。

（二）研究的主要内容

1.对支架式协作学习的相关文献内容进行梳理，了解支架式协作学习下教学设计的研究现状与特点，为本研究中支架式协作学习中用到的实用探索模型和在线石墨平台的设计提供依据。

2.利用支架式协作学习的可迭代特点，对高中python的教学过程进行规划，切实提高学生举一反三的能力和创新能力，在直接经验和协作讨论的基础上反复探索，得出最优解，以此不断发展深化修正协作学习活动设计以及采用的实用探索模型支架。

3.在行动研究中，每一轮根据学生在协作过程中知识形成和发展的过程进行反思，不断完善，综合实践结束后根据学生的作业情况比对个人学习成效，计算小组的协作绩效，判断协作学习成效是否明显，协作学习是否发生，个人学习与协作学习应怎么合理安排，协作过程中是否需要劳动分工，支架式协作学习是否比单纯的协作学习更有效。

（三）研究的创新之处

利用实用探究模型脚手架实现了迭代，促使协作学习真正的发生和深度学习的发生，增进对元认知的理解，思考协作学习中个体是如何进行自我学习的。新课改下python的教学处于起步阶段，可以为python的教学提多更多的参考，而本研究的具体过程也许可以适用于多数学科，具有广泛适用性，可以为更多的一线教师提供指导。

四、研究计划

（一）主要研究阶段

本课题研究时间为2020年2月—2020年2月。

第一阶段：课题准备阶段（2020.2—2020.4）

2020.2：收集有关信息资料，进行文献梳理分析，确定研究总思路，完成课题申报。

2020.3：组建课题研究小组，学习课程《教育研究方法》，明确分工。

2020.4：编写python教学的校本教材。

第二阶段：课题研究阶段（2020.4—2020.11）

2020.5：第一次行动计划，高中python基础知识初探。通过初次使用学习支架实用探究模型，观察支架式协作学习中师生反应；课堂管理是否有序；学生作业完成度和深度，课堂中观察并记录，课后反思。

2020.6：召开课题组核心成员和子课题主持人会议，反馈第一次行动计划研究情况，推进研究目标。

2020.7：第二次行动计划，高中python进阶知识再探。通过在触发事件环节添加关键词提示，并且小组内进行明确的劳务分工，观察学生在协作过程中的参与度、主题对学生的吸引力、学生作业的质量，课堂中观察并记录，课后反思。

2020.8：召开课题组核心成员和子课题主持人会议，反馈第二次行动计划研究情况，推进研究目标。

2020.9：第三次行动计划，高中python项目实战开发。通过引入在线协作平台---石墨平台完成伪代码编写，最后个人完成python代码编写，观察难度提升对学生的积极性影响，教师调控对学生行为作用，课堂中观察并记录，课后反思。

2020.10：召开课题组核心成员和子课题主持人会议，反馈第三次行动计划研究情况，推进研究目标。

2020.11：邀请高级教师、专家、教授等指导课题，丰富课题内涵和品质。

第三阶段：课题结题阶段（2020.12—2021.2）

2020.12&2021.1：逐步完成论文写作、发表，整理、收集相关成果。

2021.2：整理研究资料，汇总研究成果，撰写研究报告。

（二）主要预期成果

成果名称

成果形式

完成时间

阶段

成果

制定研究课题申请书

文本材料

2019.12

对高中信息技术课程标准、新教材进行研读反思

文本材料、相片

2020.2

研究课题案例集

文本材料、相片

2020.7

研究课题相关论文

论文发表

2020.12

结题报告和工作报告

文本材料

2020.12

最终

成果

研究课题python校本教材

文本材料、相片

2020.7

研究课题相关论文

论文发表

2020.12

结题报告和工作报告

文本材料

2020.12

五、研究的优势

本课题研究的是python的教学，课题主持人和核心成员均为信息技术教师，有较高的专业能力和时间去做研究。我校有配套齐全的机房，每个老师都有电脑和笔记本电脑，可以随时随地的进行研究。我校学生每周一节信息课，还有社团选修课，能充分保证研究过程的实施，而且学校有南京师范大学田俊华教授、姚继军教授等定期指导，一直高度重视课题研究工作并给予研究经费、研究时间等诸多方面的保障和支持，确保课题研究的正常开展。