家庭和学校数字化学习资源投入对学生数字素养的影响机制研究

/家庭和学校数字化学习资源投入对学生数字素养的影响机制研究【摘要】基于我国东中西7省24个市(区、县)的11797名小学生和初中生的调查数据，探究家校数字化学习资源投入对学生数字素养的影响机制。结果表明：家庭和学校数字化学习资源均能显著正向影响学生数字素养，其中家庭数字化学习资源和家庭背景的贡献份额较高。通过异质性分析发现，增加家庭和学校数字化学习资源投入均能显著提升城乡学生的数字素养水平：家庭和学校数字化学习资源投入对数字意识和数字社会责任的提升效应呈现下降趋势，对计算思维和数字化学习与创新的提升效应呈现倒U型；家庭和学校数字化资源的影响均存在单门槛效应。通过机制分析表明，家庭和学校数字化学习资源投入均可以通过先前数字化学习经历间接对数字素养产生正向影响。基于这些发现，提出以下建议：数字化学习资源投入应从“学校”拓展到“家庭”，既要发挥家校互补作用，弥补城乡学生数字素养差距，又要发挥家校协同作用，实现数字化学习资源对数字素养“意识层”和“技能层”的差异化效用，同时也要丰富学生数字化学习经验，并加强后续评估，促进学生数字素养的持续提升。【关键词】数字化学习资源；数字意识；数字素养；影响机制

一、引言 在教育领域，数字素养被认为是一种基本的素养与能力。为确保学生能够适应数字时代的需求，并具备应对数字挑战的能力，《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》对数字素养与技能的发展要求进行了明确规定。然而，数字时代带来的挑战和威胁不容忽视，特别是针对儿童和青少年群体。据国际智库数字智力研究所连续三年对30个国家的145名儿童和426名青少年的调查结果显示，近2/3的儿童和青少年面临网络威胁风险。[1]这说明数字素养的培养迫在眉睫，也凸显了对学生数字素养研究的迫切性和必要性。 学校和家庭是支持学生成长与发展的重要主体，它们所提供的数字化学习资源成为其数字素养培育的关键载体，不少学者针对此方面展开了大量研究，但存在两方面不足：一是尚未区分家庭和学校数字化学习资源的影响差异；二是关于数字化学习资源影响数字素养的潜在机制尚不清晰。这在如何发挥家校协同作用促进学生数字素养发展方面缺少有力证据。 鉴于此，本研究拟探讨家庭和学校数字化学习资源投入对学生数字素养的影响、差异与具体机制，研究问题包括：家庭和学校数字化学习资源投入是如何影响学生的数字素养？家庭和学校数字化学习资源投入对学生数字素养的影响是否存在异质性？家庭和学校数字化学习资源投入影响学生数字素养的具体机制是什么？ 二、研究设计 (一)数据来源与样本说明 本研究采取分层抽样的方式选取样本，样本覆盖广东省、浙江省、湖南省、湖北省、江西省、贵州省和四川省这7个省份的小学生和初中生样本。问卷发放采用线上和线下两种方式，共回收问卷12047份。通过“人口学资料前后矛盾、平均每道题目答题时间不足0.2秒、问卷1/3为连续作答”等标准对无效问卷进行筛选，最后得到有效问卷11797份，有效问卷率为97.92%。其中，男生5990人(50.89%)，女生5780人(49.11%)；4年级1995人(16.93%)，5年级2873人(24.37%)，6年级2381人(20.20%)，7年级2965人(25.15%)，8年级1573人(13.35%)。① (二)变量选取与说明 l.被解释变量 本研究根据《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》中对信息科技课程核心素养的总结，编制了学生数字素养的问卷，包括数字意识、计算思维、数字化学习与创新、数字社会责任四个维度，采用5点计分(1=非常不符合，5=非常符合)，得分越高表示数字素养水平越高。在本研究中数字素养总分、数字意识、计算思维、数字化学习与创新、数字社会责任四个维度的Cronbach'sα系数分别0.941、0.837、0.910、0.869、0.838。 2.核心解释变量 数字化学习资源是指在教育过程中提供给学生的数字化学习设备与资源，本研究关注学校和家庭两个场域为学生提供的数字化学习资源。其中，学校数字化学习资源包括数字化学习设备、课程资源以及网络自主学习资源，通过直接询问学生在校是否使用台式电脑、笔记本电脑、平板电脑等设备开展学习(在学校使用过=1，未使用过=0)；学校是否开设信息科技课程(是=1，否=0)；学校是否提供自主性的数字化学习资源(是=1，否=0)等来测量，将这些二分变量加总得到学校数字化学习资源变量。家庭数字化学习资源包括学生在家庭使用的数字化学习设备(包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机等)和网络自主学习资源，将这些二分变量加总得到家庭数字化学习资源变量。 3.控制变量 参考已有研究，本研究将学生个体和家庭层面的因素作为协变量②，具体包括：性别(男性=1，女性=0)、年级(连续型变量，取值范围为4～8)、户籍(城市=1，乡村=0)，父母最高受教育年限(连续型变量，取值范围为6～19)、父母精英职业与否(是=1，否=0)。 三、分析方法 为分析数字化学习资源对学生数字素养各维度的影响，采用普通最小二乘法(OLS)回归模型估计。计量模型设定如下： Yi=β0+β1Si+β2Fi+β3Ci+εi(1) 其中，Yi表示个体i的数字素养各维度的得分，Si为学校数字化学习资源，Fi为家庭数字化学习资源，Ci是体现学生个体和家庭层面的控制变量，β0是截距项，εi是随机扰动项。 采用夏普利值分解法分析家庭和学校数字化学习资源对数字素养各个维度影响的贡献率。利用公式(1)的回归模型估计出影响学生数字素养的因素时，计算解释变量、控制变量对被解释变量总体变异的贡献程度，从而分解出家庭和学校的数字化学习资源对数字素养各个维度的影响。 OLS回归较为关注因变量的均值和平均效应，虽然可以探究自变量与因变量之间的关系，但回归样本一般是非均匀分布的，且易受异常值和离群值的影响。而分位数回归可以在面对非均衡数据时提供更准确的估计，并能捕捉自变量对不同分位点上因变量的边际影响，这有助于分析自变量对因变量变化范围和条件分布特征的估计。本研究采用条件分位数回归模型估计学校和家庭数字化学习资源对不同数字素养水平学生的异质性影响，其结果为家庭和学校数字化资源的提供以及数字素养的培养提供了依据。分位数回归模型设定如下： QP(Yi)=βP1+βP1Si+βP2Fi+βP3Ci+εi(2) 其中p表示分位点，其他变量的含义与式(1)中的保持一致，式(2)主要探究家校数字化学习资源对学生数字素养在0.25、0.50、0.75分位点的影响作用与差异。 采用门槛回归模型探究数字化学习资源与学生数字素养的非线性互动关系，具体方程表达式如下： Yi=β0+β1Xi·I(qi≤λ)+β'1Xi·I(qi＞λ)+γCi+εi(3) 其中，qi是特定的门槛变量，λ是代估计的门槛值，I(·)是示性函数。本研究的门槛变量是家庭数字化学习资源和学校数字化学习资源，在分析其中任一门槛变量时，其他变量则作为控制变量放入模型。若家校数字化学习资源对学生数字素养的影响存在门槛值，就表明此影响是非线性的，且在门槛值前后呈现不同的影响趋势。 构建结构方程模型探讨家校数字化学习资源对数字素养影响的内部作用机制，检验先前数字化学习经历发挥的中介作用，为数字化学习资源通过各种机制影响个体数字素养提供了解释依据。 四、研究结果 (一)共同方法偏差分析 采用自我报告的方式收集数据，可能会存在共同方法偏差。本研究采用Harman单因素检验法来进行检验，结果共析出5个特征值大于1的因子，第一个因子可解释的最大变异为34.359%，小于40%的临界标准[2]，因此，本研究不存在严重的共同方法偏差。 (二)家庭和学校数字化资源对学生数字素养的影响 通过OLS多元回归分析来探讨家庭和学校数字化资源对学生数字素养的影响，并通过夏普利值分解考察家庭和学校数字化资源对数字素养的贡献份额。 1.家庭和学校数字化学习资源都能显著正向影响数字素养 在控制了个体和家庭因素后，家庭数字化学习资源能够显著正向影响数字意识(β=0.044，t=8.41，p＜0.001)、计算思维(β=0.030，t=5.50，p＜0.001)、数字化学习与创新(β=0.091，t=15.00，p＜0.001)、数字社会责任(β=0.043，t=7.64，p＜0.001)。学校数字化学习资源对数字意识(β=0.040，t=6.54，p＜0.001)、计算思维(β=0.054，t=8.47，p＜0.001)、数字化学习与创新(β=0.079，t=11.15，p＜0.001)、数字社会责任(β=0.040，t=6.03，p＜0.001)具有显著正向作用，表明学校和家庭在培养学生数字素养方面都发挥着重要作用。 2.家庭数字化学习资源投入更能解释学生的数字素养差异，家庭背景的贡献份额较高 夏普利值分解的结果显示，除了计算思维外，家庭数字化学习资源对数字意识、数字化学习与创新、数字社会责任的贡献份额均高于学校数字化学习资源的贡献份额，分别高出3.65%、9.87%、3.14%。 此外，除了数字化学习与创新，家庭背景因素中的父母受教育年限更能解释学生数字素养的差距，其对数字意识、计算思维、数字化学习与创新、数字社会责任的贡献份额达到44.01%、43.67%、15.79%、40.21%。 (三)家庭和学校数字化学习资源对学生数字素养影响的异质性 1.家庭和学校数字化学习资源对学生数字素养的提升效应不存在城乡异质性 对城市和农村样本进行分样本回归分析，结果显示，无论是城市学生还是农村学生，其家庭和学校数字化学习资源投入的增加均能显著提升数字意识、计算思维、数字化学习与创新以及数字社会责任的水平。这与全样本的结果基本一致，表明家庭和学校数字化学习资源投入对城乡学生数字素养的提升效应不存在异质性。 2.家校数字化学习资源对学生数字素养的提升具有多样化效应 通过分位数回归探究学校和家庭数字化学习资源是否对不同数字素养水平的学生产生异质性影响，运用条件分位数回归模型估计得到0.25、0.50、0.75三个分位点的回归分析结果可以看出，整体而言，学校和家庭数字化学习资源对学生数字素养的提升都具有显著正向作用，即学校和家庭数字化学习资源会对所有数字素养水平的学生带来“普适性”的提升效益。同时，随着数字意识和数字社会责任百分位点的增加，家庭和学校数字化学习资源的影响总体上呈现下降趋势；随着计算思维、数字化学习与创新百分位点的增加，家庭数字化资源和学校数字化学习资源对数字素养的影响呈现倒U型。 3.家校数字化学习资源对数字素养的效应存在门槛效应 基于门槛回归模型，检验家校数字化学习资源对数字素养的影响是否存在门槛效应。结果显示，家庭和学校数字化学习资源均存在单门槛效应，家校数字化学习资源不同水平对学生数字素养影响存在非线性影响。对数字意识和数字社会责任影响中，家庭数字化学习资源的影响表现出门槛值前具有显著正效应而门槛值后不显著；学校数字化学习资源影响表现出门槛值前具有显著正效应而门槛值后出现显著负效应。 在对计算思维和数字化学习与创新的影响中，当家庭数字化学习资源达到一定门槛值时，才能高效地促进学生计算思维的提升，遵循的是门槛限制原则，而对数字化学习与创新的影响在达到门槛值后效应下降；学校数字化学习资源的影响表现出门槛值前具有显著正效应而门槛值后不显著。 (四)家庭和学校数字化学习资源对学生数字素养影响的机制分析 本研究探讨先前数字化学习经历的中介作用，以先前数字化学习时长作为代理变量，构建以数字素养四个维度为因变量的中介效应模型(如图1所示)，用偏差校正的非参数百分位Bootstrap程序检验中介效应的显著性，采用有放回的抽样方式，随机共抽取1000组样本。 结果显示，先前数字化学习时长在家庭数字化学习资源与数字素养四个维度之间，以及学校数字化学习资源与数字素养四个维度之间都存在部分中介效应。即家庭和学校数字化学习资源均可以通过先前数字化学习经历的作用，对数字意识、计算思维、数字化学习与创新、数字社会责任产生间接影响。 图1中介效应模型 五、结论与建议 (一)结论与讨论 本研究探讨了家庭和学校数字化学习资源对学生数字素养的影响与具体机制，主要得出以下结论。 家庭和学校数字化学习资源均显著正向影响学生数字素养，其中相比于学校，家庭数字化学习资源更能解释数字素养发展情况，且家庭背景的贡献份额高于家校数字化学习资源。说明家庭和学校营造的数字化学习环境都是培养数字素养的重要因素，而家庭背景和数字化资源供给的突出作用，也体现出家庭教育的重要性。与其他学者的研究一致③，父母学历、职业等家庭背景变量会影响学生数字技术使用的态度和水平。父母通过选择与提供数字化资源和相关数字化学习活动来丰富孩子数字技术的使用经验，激发其数字技术使用的自我效能感[3]，从而促进数字意识与技能的发展。因此，学校与家庭既要协同发力，也要发挥各自优势，共同促进学生数字素养的发展。 增加家庭和学校数字化学习资源均能提升城市和农村学生的数字素养水平，即此提升效应不存在城乡异质性。这一结果强调了数字化学习资源在培养学生数字素养方面的普遍重要性和有效性，而且不同地区的学生在接受相同水平的数字资源投入时，其数字素养提升的潜力是相似的。但考虑到城乡实际条件的差异，需要在数字化学习资源投入方面采取差异化和针对性措施。例如，农村学校由于数字化资源匮乏，教师应用数字技术调整教学的经验不足，导致农村学生数字素养培育效果不佳[4]，而城市学校拥有更丰富的教育资源和数字设备，能够提供更多的数字化学习机会与挑战[5]。因此，在制定教育政策和进行资源分配时，应考虑地区差异和特点，采取针对性支持与投入策略，以缩小城乡地区学生数字素养的发展差距。 学校和家庭数字化学习资源的提升效益随着数字意识和数字社会责任百分位点的增加，总体上呈现下降的趋势，对计算思维、数字化学习与创新的影响呈现倒U型。这体现出数字素养“意识层”和“技能层”发展模式的差异，在意识层面，当数字意识和数字社会责任处于较低水平时，家校数字化学习资源发挥的促进作用最大，而高水平的数字意识和数字社会责任能够帮助学生更加自主地应用数字技术[6]，对数字化资源的依赖性就会降低。在技能层面，家校数字化学习资源对计算思维和数字化学习与创新处于中高水平学生的提升效应最大，此效应随着这两种能力的提高而逐渐减弱，说明当学生具有一定水平的计算思维和数字化学习与创新时，数字化学习资源的提升没有显著的推动作用，可能需要借助游戏化编程工具、项目式学习活动、跨学科课程设计等教学干预来提高培养效果④。 家庭和学校数字化学习资源对数字素养的影响存在单门槛效应。家庭数字化学习资源对数字意识和数字社会责任的正效应在达到门槛值后不显著，对计算思维的影响遵循门槛限制原则，对数字化学习与创新的正效应在达到门槛值后减小。学校数字化学习资源对数字意识和数字社会责任的影响在达到门槛值后呈现负效应，对计算思维和数字化学习与创新的影响在达到门槛值后不显著。这一结论表明学校和家庭教育资源投入与学生数字素养发展之间的非线性关系，也就是说，当数字化学习资源投入超过一定阈值后，可能出现资源浪费、过度依赖等问题，从而对学生数字素养发展产生不好的影响。因此，在数字素养培育过程中，应根据数字素养不同维度的发展特点，优化数字化资源的配置策略。 家庭和学校数字化学习资源通过先前数字化学习经历的作用，间接提升学生的数字素养。家庭和学校为学生提供的数字化学习资源和机会，有助于激发其参与数字化学习的兴趣和动力，积累数字化学习的经验与技能。家长能够较早识别学生的数字化学习与发展需求，在需求指引下能够更加精准地提供数字资源支持，并加以适当引导就能有效优化学生的数字化学习体验[7]。而学校作为正式教育的场所，通过提供系统化的课程与教学活动丰富学生的数字化学习经历，进而提升其数字素养。 (二)建议 基于上述研究发现，为做好家校协同共促学生数字素养的提升，提出以下建议。 第一，数字化学习资源投入从“学校”拓展到“家庭”，做到“软”“硬”兼施。目前对数字化环境与资源的建设更多关注学校场域，而忽视了家庭场域中的技术应用场景和资源使用效率。[8]因此，要加大家庭数字化建设力度，一方面，学校应引导家庭根据学生学习需求和能力合理投入数字化学习资源，定期开展家庭数字化资源现状调查，帮助家庭制定个性化数字资源投入方案，并开设家长培训课程，引导家长合理选择教育软件、在线学习平台和数字化学习资源。另一方面，家长应加强管理与引导，鼓励创新性的使用方式。有研究发现，如果在家庭中使用数字技术进行休闲和娱乐，对孩子数字素养的提高作用不大。[9]因此，家长对学生使用数字技术要做到张弛有度，既不能“一刀切”，也不可“放任自流”。家长可与教师共同制定数字资源使用规范，积极引导学生正确使用数字技术与资源，避免网络沉迷和技术依赖。同时，家庭应增加互动型数字化学习资源的使用，强调人机互动[10]激发孩子创新使用数字资源的潜能，探索更高效的学习方式。 第二，发挥家庭和学校资源的优势互补效应，缩小城乡学生数字素养鸿沟。一是优化城乡数字化教育资源配置，发挥优势资源辐射作用。成立城乡学校数字化教育发展联盟，通过建立数字化学习资源共享平台、城乡教师研修共同体、城乡数字化教育实验基地等，为培养学生数字素养提供资源、师资、实践等方面的支持。二是发挥城乡地区家庭和学校资源的优势互补效应，根据实际情况采取差异化干预策略。对于城市地区，通过制定资源筛选标准、定期更新资源库、成立专门的资源评估小组确保城市学校数字化资源的质量。同时通过开发个性化学习内容、提供虚拟交互功能的电子课本资源[11]、基于学科知识图谱提供学习资源[12]等，提高数字资源的利用效率。鼓励有条件的家庭根据孩子的学习需求选择多样化的数字化学习资源，并积极参与孩子的数字化学习过程，提高孩子的学习效率和兴趣。对于农村地区，优先改善农村学校的数字化基础设施，加强农村教师的数字技能培训，同时通过政府购买、学校帮扶、企业捐赠等，支持农村学生家庭的数字化学习环境建设，尤其要加大特困家庭学生的帮扶力度，采取“一户一策”政策，为其家庭网络设备、使用方式等提供针对性服务[13]。 第三，考虑数字素养“意识层”和“技能层”的差异，提高家校数字化学习资源的效益。在意识层面，数字意识和数字社会责任的提升，有利于学生保护个人隐私、确定信息共享方式、选择数字技术的使用等。[14]对于数字意识和数字社会责任水平较低的学生而言，家庭和学校