《LEARNING AND INDIVIDUAL DIFFERENCES》：When the scaffold is withdrawn: Motivational trajectories and differences in AI-supported inquiry learning
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青少年阶段科学动机（science motivation）的下降是一个长期存在的教育问题，而探究式学习（Inquiry-Based Learning, IBL）被广泛提倡作为支持动机的有效教学法，但其效果依赖于充分的支架（scaffolding）。随着人工
青少年阶段科学动机（science motivation）的下降是一个长期存在的教育问题，而探究式学习（Inquiry-Based Learning, IBL）被广泛提倡作为支持动机的有效教学法，但其效果依赖于充分的支架（scaffolding）。随着人工智能（Artificial Intelligence, AI）将支架的能力拓展至内容响应式反馈，一个关键问题浮现：在AI支持的条件下观察到的动机收益，在支架移除后是否能够持续。本研究追踪了三个八年级班级（共131名学生），分别处于传统探究（Traditional Inquiry, TI）、技术支持探究（Technology-Supported Inquiry, TSI）和AI增强技术支持探究（AI-Augmented Technology-Supported Inquiry, ATSI）三种条件下，经历为期三个月的干预阶段和随后三个月的撤除阶段（所有班级回归常规教学）。科学动机的四个维度——内在动机（intrinsic motivation）、自我效能（self-efficacy）、自我决定（self-determination）和成绩动机（grade motivation）——在四个时间点进行测量，并辅以学生对动机变化的归因自述。分段线性混合效应模型（piecewise linear mixed-effects models）显示，ATSI在干预阶段产生了最陡峭的内在动机增长和相较于TI最大的后测优势，但在撤除阶段也经历了最急剧的下降，到延迟后测时所有条件趋于一致。自我决定在干预阶段未出现条件间分化，但在撤除后ATSI下降最为显著。自我效能和成绩动机在任一阶段均无显著条件间差异。归因分析表明，ATSI学生主要将动机变化归因于技术特征（如评价性反馈和诊断性评论），即使在支架移除一个学期后，工具仍然在ATSI的因果叙事中占据主导地位，而在其他条件中个人因素逐渐成为主要归因。ATSI条件内的对比案例分析进一步揭示，撤除后自我决定是持续还是丧失，取决于学生在干预期间是将AI定位为外部代理还是自身探究实践的输入。研究结果表明，AI增强探究的动机收益具有维度特异性和撤除脆弱性，对设计和评估技术支持的教学干预具有启示意义。
**论文解读**
**一、研究背景与问题提出**
青少年科学动机的下降是跨教育系统的长期关切，并与科学相关活动和路径中持久性的降低相关联。青春期是一个关键窗口期：随着教学日益以评价为导向，学生对科学是否"适合自己"的认知逐渐固化，动机下降可能自我强化。设计能够抵消这一下降趋势的教学策略因此成为核心挑战。探究式学习（Inquiry-Based Learning, IBL）被广泛倡导为支持科学教育动机的有效教学法，它通过引导学生参与提出问题、解释证据、构建解释等过程导向活动，培养能动性、好奇心和智识所有权，从而维持参与和表现。然而，这些功能依赖于充分的支架：无支持的探究可能使新手不堪重负并导致脱离。因此，支架式探究中的动机收益是与教学支持共同产生的，这留下了一个悬而未决的问题：这些收益反映的是学生一旦支架移除后仍能保持的稳定倾向，还是依赖于支架持续存在的暂时状态。
随着人工智能（Artificial Intelligence, AI）——特别是基于大语言模型（Large Language Models, LLMs）的生成式AI——将支架的功能扩展到内容响应式反馈，这一问题变得更加紧迫。已有研究表明AI支持的探究能够增强参与、动机和学习成果，但AI支持的学习并非大多数课堂的默认教学模式；受益于AI支持探究的学生通常随后回归教师主导或最低限度支持的教学。在支架阶段结束后动机收益是否持续，此前几乎未被研究，因为研究很少在支架期结束后继续测量动机。此外，科学动机是多成分的，各维度在内在稳定性上存在差异，这引出了一个尚未充分探讨的问题：支架撤除如何差异化地影响这些维度。
本研究通过追踪三种条件——传统探究（Traditional Inquiry, TI）、技术支持探究（Technology-Supported Inquiry, TSI）和AI增强技术支持探究（AI-Augmented Technology-Supported Inquiry, ATSI）——在干预阶段和随后的撤除阶段中的变化，结合纵向动机测量与学生自述，考察不同水平的支架式探究对科学动机的贡献、撤除后的持续性以及学生如何解释这些变化。
**二、研究开展与核心结论**
研究人员在2024-2025学年于重庆一所公立中学开展研究，参与者为131名八年级学生，来自三个完整班级，分别被分配至TI（43人）、TSI（43人）和ATSI（45人）三种条件。三位物理教师各教一个班级，均具有硕士学位和7-8年教学经验。研究采用两阶段设计：为期三个月的干预阶段（三种条件下进行IBL但支架不同），以及随后三个月的撤除阶段（所有班级回归常规教学，不再使用学习系统或AI助手）。科学动机采用科学动机问卷II（Science Motivation Questionnaire II, SMQ-II）的四个分量表——自我效能、内在动机、成绩动机和自我决定——在四个时间点（T1前测、T2中测、T3即时后测、T4延迟后测）进行测量。
研究得出以下核心结论：第一，动机维度呈现差异化持久性——内在动机和自我决定对支架撤除表现出脆弱性，而自我效能和成绩动机在所有条件下均无显著差异。第二，AI增强探究的动机收益具有撤除脆弱性——ATSI在干预阶段产生最陡峭的内在动机增长和最大后测优势，但撤除后经历最急剧下降并与其他条件趋于一致。第三，归因模式揭示脆弱性来源——ATSI学生将动机变化主要锚定于工具特征，支架移除后工具仍在其因果叙事中占据主导；而TSI和TI学生逐渐转向个人因素归因。第四，条件内存在异质性——ATSI内部，学生如何定位AI工具（外部代理还是自身实践的输入）决定了撤除后自我决定是丧失还是持续。
研究意义在于：从实证层面提供了AI增强探究动机收益维度特异性和撤除脆弱性的纵向证据；从方法层面表明，结合延迟测量、归因编码和条件内案例对比能够揭示聚合前测-后测设计无法捕捉的过程；这些发现将领域的核心问题从"技术是否增强动机"拓展至"在什么条件下收益在撤除后持续"。
**三、关键技术方法**
本研究的主要技术方法包括：（1）准实验三条件设计：将三个完整班级分别分配至TI（纸笔工作表）、TSI（结构化学习系统，提供静态、阶段对齐的硬支架，包括驱动问题提示、假设与实验设计模板、数字化实验记录本、CER论证模板和同伴发布反馈空间）和ATSI（在TSI系统基础上嵌入AI对话助手，基于文心一言大语言模型，通过提示工程配置，针对假设可检验性评价、调查笔记分析和CER论证内部一致性检查提供内容响应式反馈）。（2）分段线性混合效应模型：在R中使用lme4和lmerTest包，对每个动机子量表拟合四个嵌套模型规格，通过最大似然估计和似然比检验进行模型选择，最终模型以限制性最大似然重新估计。（3）归因编码：对学生在T3和T4的开放式回答进行归因片段级编码，两位研究者独立编码25%的回答，主题编码Cohen's κ为0.759，效价编码κ为0.884，达到良好一致性。（4）对比案例选择与分析：在ATSI条件内通过四步定量锚定程序（计算干预阶段收益Δ1和撤除阶段变化Δ2，筛选内在动机Δ1大于0且自我决定Δ2分化的候选人，评估定性数据完整性和信息密度）选取"收益-下降"和"收益-持续"两个对比案例。
**四、主要研究结果**
**4.1 科学动机的轨迹**
分段线性混合效应模型显示，四个SMQ-II维度遵循不同轨迹。内在动机和自我决定呈现条件特异性变化，而自我效能和成绩动机在所有条件下均无显著差异。（注：此段为总体概述，具体子维度结果见下文分述。）
**4.1.1 内在动机**
干预阶段，ATSI的估计周斜率显著高于TI，ATSI在T3的后测得分也显著高于TI，TSI同样显著高于TI，但ATSI与TSI之间在任何时间点均无显著差异。撤除阶段，三个条件均出现下降，ATSI下降最陡峭，其与TI的撤除斜率差异显著。到T4时，所有成对条件间均无显著差异，表明三种条件在支架移除后趋于一致。
**4.1.2 自我决定**
干预阶段的综合交互作用不显著，三个组从T1到T3均表现出温和且可比的变化。分化出现在撤除阶段：ATSI的撤除斜率显著低于TI。到T4时，ATSI的描述性得分低于TI，但波次水平对比未达到显著性。这一模式表明，支架强度越高的条件——尤其是ATSI——在支架移除后下降越陡。
**4.2 学生对动机变化的归因**
**4.2.1 内在动机变化的归因**
T3后测时，ATSI中技术归因占主导地位，涉及助手的评价性支架和跨组比较的可见性功能；TSI中归因分布更为均匀；TI中归因集中于实验活动本身和内容价值，感知困难也占一定比例。T4延迟后测时，技术归因在两个技术支持组中仍是最频繁的类别，但表达为对已撤除工具的回顾性提及；个人因素归因在所有三个条件中均上升。
**4.2.2 自我决定变化的归因**
T3时，ATSI学生将持续努力归因于助手的评价和记录功能，TSI学生将记录常规和跨组比较视为努力驱动因素，TI学生的自我决定归因集中于感知困难和社会支持。T4时，TSI和TI中个人因素成为主导，而在ATSI中技术归因仍然是最大的单一类别，个人因素作为次要主题出现。TSI和ATSI中比例较高的负面自我决定归因反映了工具撤除后感知到的自主性丧失。
**4.3 ATSI条件内的对比案例**
**4.3.1 案例A：收益-下降**
该学生在干预阶段的反思简短，归因以外部分为主，技术归因占主导，系统或助手被置于代理位置。延迟后测时，内在动机不再提及探究经验或任何内化实践，自我决定仅以规定性陈述提及工具，缺乏任何第一人称实践叙述。个人因素归因完全缺失，与其自我决定量表上14分的下降相一致：没有任何自主性常规似乎替代了被撤除的支架。
**4.3.2 案例B：收益-持续**
该学生的干预阶段反思结合了外部和内部归因，保持第一人称能动性，自我监测在干预期间范围扩展。延迟后测时，以第一人称、现在时态描述探究，表明自主自我决定；技术归因的功能从代理转变为已内化实践的源头，个人因素成为主导归因。这一模式与其自我决定量表上4分的增长相一致。
两个案例在分析维度上的核心差异在于：AI系统被撤除后，学生在因果叙事中如何重新定位该系统——学生A将助手始终置于代理位置并在T4仅作为规定性参照持续存在，而学生B在干预期间将助手定位为自身探究实践的伙伴，T4时技术归因已转变为自我管理常规的起源。
**五、讨论总结与研究结论**
讨论部分从三个分析层面展开。在维度层面，内在动机和自我决定对支架撤除表现出脆弱性，而自我效能和成绩动机未受条件影响，这与发展研究中记录的差异化构念稳定性一致。内在动机表现为支架依赖状态——AI增强支架产生的收益以其持续存在为条件，这种时间脆弱性与前人发现一致。自我决定在撤除后的分化表明AI反馈在使用期间维持了努力调节，但这些调节功能仍依赖于工具。在归因层面，硬支架（结构化系统的模板和工作流）退入程序性常规而未在学生的因果叙述中突出显现，而AI增强的软支架将归因集中于特定的技术特征，支架越具有关系性吸引力，移除后在学生因果叙述中出现的频率越高，其维持的动机状态也越脆弱。在案例层面，同一AI增强环境中自我决定是持续还是被削弱，取决于学生是否在互动中保留了第一人称能动性。
翻译研究结论部分：本研究考察了技术支持探究学习中动机收益的撤除后可持续性。三个分析层面汇聚为一个一致的模式。在维度层面，对AI增强探究最敏感的动机成分（内在动机和自我决定）对撤除表现出脆弱性，而自我效能和成绩动机在所有条件下均无差异。在归因层面，AI支持的学生将动机叙述锚定于特定的支持功能特征；当工具被移除时，其动机趋于回归基线。在案例层面，撤除后自我决定是否持续，对应于学生在干预期间如何将AI定位于自身探究实践之中。从实证角度，本研究提供了纵向证据，表明AI增强探究的动机收益具有维度特异性和撤除脆弱性。从方法角度，结合延迟测量、归因编码和条件内案例对比揭示了聚合前测-后测设计无法捕捉的过程。这些贡献将领域的核心问题从"技术是否增强动机"拓展至"在什么条件下收益在撤除后持续"。研究局限包括条件与教师效应的混淆、对比案例样本的代表性限制以及归因的回顾性重构性质。未来方向包括更大样本的个体差异建模、多个撤除后测量时机与行为追踪数据的三角验证，以及对撤除时间表（如突然撤除与渐进淡出）的实验操纵。实践层面，这些发现表明教育者在将自适应支架整合入探究课堂时，不仅应关注使用期间的参与，还应关注动机收益是否转化为持久的兴趣和自我导向的实践。设计能够逐步培养学习者独立性的支架架构是一个优先事项，尤其是在中学科学阶段——这代表了形成对该学科持久取向的关键窗口期。
