技術支持的教學交互策略促進交互深度研究

陳蓓蕾　張屹等

摘要：有效的教學交互能有力促進深度學習的發生，如何設計技術支持下的教學交互以促進交互深度與深度學習，是高等教育課堂教學的迫切需求。該文在廣泛調研并分析課堂教學交互現狀和質量調的基礎上，結合知識類型、認知目標、工具支持等設計了技術支持的教學交互策略設計方法，并以“教育技術學研究方法”課程為例，通過設計并實施智慧教室中的教學交互策略來探究其對交互深度和深度學習的影響。研究發現：（1）實施技術支持的教學交互策略，學習者教學交互水平較高;（2）智慧教室中技術支持的教學交互策略可以促進學習者認知參與深度，協作問題解決策略更有助于提升學習者創造性思維;（3）技術支持的教學交互策略可以顯著提升學習者深度學習水平。

關鍵詞：技術支持;教學交互策略;交互深度;認知參與;深度學習

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、問題提出

交互（Interaction或Interact），是交互主體間的相互影響、相互作用。教學交互（Instructional Interaction），也稱教學互動，是課堂教學活動中最活躍的因素，是影響教學和學習質量和效果的重要因素。鐘啟泉認為課堂教學是教學內容、教師、學生三者間的交互過程，其內容包括知識、態度、情感等。隨著信息技術的發展，交互要素有人、內容（資源）、技術（網絡、硬件設備、各種APP應用等）、環境等。這里的“人”包括教師、學生、一切助學者，“環境”包括教與學活動發生的物理環境、技術、資源等。智慧教室環境為教學交互的開展和交互數據的采集與分析提供了技術支撐，它擴展了傳統教室中的教學交互方式，結合了更多及時、可視化的在線教學交互形式，形成了集實體教室中的教學交互和虛擬空間中的教學交互相結合的教學交互新形態。師生間通過教學交互進行信息交流、情感溝通，在交流、溝通的過程中進行思想碰撞、共同建構知識、達成高階認知，促進深度學習，最終共同成長。

理想中的高校課堂應該是有深度和高度的課堂，是學生自主、協作、探究、交流、參與的課堂。然而，目前高校課堂中教師教學方法守舊，師生間缺乏交流互動，課堂討論保守，學生投入度低、學習能力欠缺等問題頻現。我國大學生在師生交互、生生交互、課堂討論、課外學習等方面顯著低于歐美同類高等學校學生。而包括師生交互、同伴交互、課堂討論和創新的人際交互變量是影響深度學習提升的重要因素。如何設計技術支持下的教學交互以促進交互深度與深度學習，是高等教育課堂教學的迫切需求。基于此，該研究依托智慧教室環境，設計技術支持的教學交互策略，以促進學習者交互參與度，提升交互質量和深度，促進學習者深度學習。

二、技術支持的教學交互策略設計方法研究

（一）課堂教學交互現狀及質量調研

教學交互是影響教學效果和學生學習成效的重要因素之一。筆者所在項目組通過問卷星平臺調研了高校教師課堂教學交互現狀及教學交互質量情況，包括教師使用移動終端開展教學情況、課堂教學交互現狀、教學交互質量感知情況等。本次調查對象來自安徽、北京、廣西、河南、湖北、湖南、遼寧、內蒙古等22個省市;調查對象中男教師為36.40%（110人），女教師為63.60%（192人）;教授、副教授、講師、助教、未定高教職務的教師所占比例分別為9.00%、14.20%、36.40%、31.80%、8.60%;教齡為10年及以上的教師達45.36%;任教學校類型為部委直屬院校、省屬及市屬高校、職業院校、獨立院校教師所占比例分別為3.30%、49.70%、45.40%和1.6%;從事學科領域涉及經濟學、管理學、文學、理學、工學、歷史學、法學等。

1.交互類型豐富，其中師生交互、生生交互所占比例大

分析發現，課堂教學中交互類型豐富，教學交互要素包括教師、學生、助學者、學習內容、教學內容、設備等。其中師生交互、生生交互所占比例分別為25.80%、19.00%;學生與內容、教師與內容的交互所占比例分別為14.50%、13.40%;學生與設備、教師與設備的交互所占比例分別為10.00%、11.90%;師生與其他助學者以及實體課堂師生與虛擬課堂師生所占比例僅為3.60%和1.70%。

2.交互策略使用類型豐富，問題解決策略使用最廣泛且頻率最高

分析發現教師使用問題解決、課堂研討策略的比例最大。其中使用問題解決的教師占總樣本的25.90%，使用課堂研討的教師占24.40%;使用同伴評價、同伴指導、角色扮演的教師分別為13.20%、13.10%、13.10%，使用辯論的教師僅為8.70%。

3.教師講解、小組合作學習分別是師生交互活動和生生交互活動的主要形式

對師生交互活動分析發現，教師進行講解的頻率最高，均值為4.03（最高分為5）;其次是內容呈現、概括與總結、問題解決、交流與溝通、組織與管理;使用頻率最低的是評價與反饋，均值僅為3.13。對生生交互活動開展情況分析發現，生生交互活動開展情況普遍較少，其中基于任務的學習開展頻率最高，均值為3.35。最低的是辯論，均值僅為2.35，同伴評價為2.67。

4.教師普遍認為交互質量較高

對教師教學交互質量感知調查發現，教師普遍認為交互質量較高，均值為4.13。其中“在與學生互動過程中，我很受啟發”得分最高，為4.32;“我認為課堂討論很活躍，討論質量是很高”得分最低，為3.84。

通過以上分析發現，隨著移動技術和互聯網技術的發展，教師使用移動終端進行教學越來越普及（比例為40.70%），教師課堂中開展教學交互活動頻繁。在教學交互策略使用上，問題解決、課堂研討策略使用頻率較高，同伴評價、同伴指導及辯論等教學交互策略使用較少。師生交互活動仍以講解、概括與總結為主，教師對于學生的評價及反饋欠缺。生生交互活動以基于任務的學習和小組合作為主，同伴評價等活動開展較少。教師對教學交互質量感知得分較高，在與學生交互過程中，不僅促進了學生的學習和發展，對教師也具有啟發作用。教學交互是一個雙方相互作用、相互影響，共同成長的過程。在教學中，教師要多拋出問題引導學生思考，同時要鼓勵學生多提問，促進學生反思。技術為教育教學注入了新鮮的血液，豐富了教學與學習方式、交互活動形式等。如何設計技術支持的教學交互策略和活動，以組織學生進行有效的教學交互，從而促進交互深度和深度學習的達成，是需要解決的問題。

（2）認知參與：同伴評價、協作問題解決、評論活動中文本型數據收集與編碼

研究依據改進的Bloom教育目標分類框架，借鑒并改編Wang等的認知過程編碼框架，形成如表2所示的認知加工行為編碼框架，分析教學交互文本內容深度，探究學習者認知過程模式和水平。認知目標中的“記憶”“理解”“應用”“分析”“評價”“創造”是認知參與由淺到深的過程，是認知水平從低到高發展的過程。研究中的交互文本數據主要來源于協作問題解決、同伴評價、基于彈幕的評論與反思三種教學交互活動，對收集的交互文本數據進行統一編碼，統計每位學習者在各認知加工行為上的頻數及得分。

學習者主要完成了研究課題的選擇、文獻綜述的撰寫、關鍵術語的概念化和操作化、問卷的編制、實驗研究方案的設計、研究數據的統計與分析、研究方案的設計與撰寫等協作問題解決活動及同伴評價活動，期間開展了2次彈幕技術支持的評論與反思活動。研究將協作問題解決活動和彈幕技術支持的評論與反思活動中產生的整條文本信息作為編碼單元，將問卷星/“云課堂”支持的同伴評價活動中產生的文本信息劃分為意義單元，并將意義單元作為編碼單元。研究收集和整理了協作問題解決活動交互文本5134條，問卷星/“云課堂”支持的同伴評價文本信息1702條（2571個意義單元），彈幕技術支持的評論與反思文本信息135條，研究需要編碼的單元共7840個。

依據表2的認知加工行為編碼框架，對交互文本進行編碼。在編碼前，筆者對六名編碼者進行任務分配和培訓，每項交互活動文本各由兩名編碼者進行編碼。對每種交互活動文本中編碼者編碼內容的一致性進行計算得出：協作問題解決活動、同伴評價活動、彈幕支持的評論與反思活動的Kappa系數分別為0.78、0.79、0.82，表明三種交互活動文本的編碼結果具有良好的一致性。

編碼完成后，研究者按照姓名、學號、所在小組、交互活動類型、編碼結果等對42名學習者的交互活動內容進行了整理和統計，分別統計各學習者認知過程中各行為的頻數、所占比例、認知水平得分。因為該研究關注交互內容質量，因此將學習者平均分作為認知參與水平得分。計算方法如下：

設學習者Gij（第i小組的第j個成員），其在B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7上的編碼數量分別為a、b、c、d、e、f、g。則其認知參與水平得分為：S_Gij=（a×1+b×2+c×3+d×4+e×5+f×6×+g×0）÷（a+b+c+d+e+f+g）。

（3）協同知識建構水平：思維導圖支持的協同知識建構活動中圖片型數據收集與編碼

學習者繪制的圖片作品可以外化學習者協同知識建構的狀態和質量，從某種程度上反映出學習者在協同知識建構活動中進行的“知識性”交流、協作和協商情況。研究借鑒蔡慧英編制的學習作品中的圖片評價量規，從內容性質量和結構性質量兩個維度來評估學習者繪制的思維導圖圖片質量，評價量規如表3所示。

依據表3的圖片作品評價量規，對8個小組7次活動中的56個圖片作品的內容性質量和結構性質量進行了編碼。該研究中內容分析的Kappa系數為0.92，表明編碼結果具有極好的一致性。小組圖片作品的成績為各次作品成績的平均值，每位小組成員的圖片作品成績為其所在小組圖片作品成績。

（4）交互作品質量：學習任務作品數據收集與編碼

學生學習作品是學習者交互質量外化的重要表現形式。研究設計了大量量規支持學習者開展協作問題解決學習活動、同伴評價活動。在學習活動中使用量規可以幫助學生明確學習任務評價要求，減少不確定性和主觀隨意性，從而達到更高的學業表現水平。在作品完成后利用量規開展自我評價和同伴評價活動，可以促進學生對自己學習作品的反思和自我調節等。在交互活動實施過程中，筆者和課程主講教師參考了國內外已有的相關量規，并結合課程內容和學習活動任務，研發了多個量規，如文獻綜述評價量規、調查問卷評價量規、實驗研究方案評價量規、內容分析評價量規等，量規中各指標等級為1-5。這些量規是采用德爾菲法多輪征詢專家意見，最終確定量規內容，具有較好的信效度。學習者依據量規完成各項學習任務，基于量規評價同伴作品。

研究設計了9次學習任務，學習者需提交9份學習作品，每次作品是經歷小組協作問題解決、同伴評價、教師評價后產出的最終作品。每次學習作品得分是基于同伴評價得分和教師評價得分綜合測算出來的，小組學習作品最終得分為各次作品得分的均值，并依據小組成員分工與貢獻，給出各成員作品得分。

2.深度學習結果數據收集

在梳理已有學習及深度學習結果分類的基礎上，研究編制了“大學生深度學習結果評測問卷”問卷，該問卷包括三個一級維度共30個題項，分別為認知維度（8題）、能力維度（13題）、情感維度（9題）。其中認知維度細分為知識（4題）、批判性思維（4題）;能力維度細分為問題解決能力（3題）、協作能力（4題）、元認知能力（3題）、創新能力（3題）;情感維度細分為學習動機（3題）、自我效能感（4題）、學習投入度（2題）。深度學習問卷整體、認知維度、能力維度、情感維度的信度系數分別為0.94、0.85、0.92、0.90，各二級維度信度系數在0.73-0.90問，表明該問卷具有良好的信度。

研究在課程實施前和課程實施結束后分別收集了學習者深度學習結果數據，以測評教學交互策略實施后學習者深度學習提升情況。

四、數據分析

（一）技術支持的教學交互策略可以提升學習者交互水平

根據設計的交互數據收集與編碼方法，計算出42名學生在四類交互中的得分。通過SPSS軟件進行基本描述統計分析發現，智慧教室環境中學習者各類型交互水平都處于“比較好”等級。其中學習者“知識掌握水平”得分均值為84.40（滿分100分），對應“良好”等級;“認知參與水平”得分均值為2.82（滿分6分），接近“應用”層次;“協同知識建構水平”得分均值為5.58（滿分8分），處于“良好”等級，學習者對主題內容基本理解，能夠進行一定的認知加工和思考，并可視化呈現出多層結構的思維導圖;“交互作品質量”得分均值為3.60（滿分5分1，接近“比較優秀”等級。

（二）技術支持的教學交互策略可以促進學習者認知參與深度

1.學習者多停留在“理解”“應用”“分析”上，深度認知加工行為高

對7840個編碼單元進行認知加工行為編碼，結果發現B2（理解）行為所占比例最大，達33.18%;其次是B3（應用）和B4（分析），所占比例分別為25.5 1%和21.77%;B5（評價）所占比例為7.60%;所占比例最小的是B6（創造），僅為2.00%，具體情況如圖3所示。與主題無關的交互活動占有一定比例，達到4.80%，通過對文本內容的分析發現，多是學習者間協商討論時間、詢問同伴課程教師任務布置情況、小組成員任務分工協商等。進一步分析發現，學習者記憶、理解兩種淺層認知加工行為比例為37.98%，應用、分析、評價、創造四種深度認知加工行為比例達56.88%。

2.不同教學交互活動中學習者認知加工行為呈現出不同特征

進一步分析技術支持的協作問題解決、同伴評價活動、彈幕技術支持的評論與反思活動三類交互活動中學習者認知加工行為模式特征發現，在三類交互活動中B2（理解）、B3（應用）、B4（分析）認知加工行為為所占比例較大的前三位，而B6（創造）在三類活動中都較少出現，如圖4所示。

由圖4知，在協作問題解決交互活動中，B2（理解）行為所占比例最大，為33.50%;其次是B3（應用）和B4（分析）行為，所占比例分別為24.00%和20.02%。在同伴評價交互活動中所占比例最大的也是B2（理解）行為，所占比例為32.87%。在彈幕支持的評論與反思活動中，B3（應用）行為所占比例最大，為27.41%。而對于B5（評價）行為，彈幕支持的評論與反思活動中所占比例為16.30%，同伴評價活動中為16.33%，在協作問題解決活動中僅為4.67%。就B6（創造）行為而言，協作問題解決活動中其所占比例為3.06%，而在同伴評價和彈幕支持的評論與反思活動中，創造行為為0%。由此說明，協作問題解決策略中學習者更樂意于在理解的基礎上提出具有創造性的建議和實施方案，同伴評價策略有利于促進學習者深層理解、應用和分析，彈幕支持的評論語反思策略可以促進學習者分析、評價等高階認知加工。

（三）技術支持的教學交互策略可以顯著提升學習者深度學習水平

經分析發現，學習者深度學習整體水平及各分維度水平后測較之于前測均有所提高，如下頁圖5所示。進一步采用兩配對樣本t檢驗分析探究學習者深度學習前后測是否存在顯著差異，分析發現實施技術支持的教學交互策略前后學習者深度學習整體水平（t=3.71，p=0.001）、認知領域水平（t=2.95，p=0.005<0.01）、能力領域水平（t=3.47，p=0.001）、情感領域水平（t=2.88，p=0.006<0.01）均存在顯著性差異，說明技術支持的教學交互策略可以顯著提升學習者深度學習整體水平及各分維度水平。

五、結論與討論

研究在廣泛調研及分析課堂教學交互現狀及質量的基礎上，結合知識類型、認知目標、工具支持（技術性工具和教學性工具）等設計了技術支持的教學交互策略設計方法框架表，并具體設計并形成了技術支持的提問、問題解決、同伴評價、研討、協作知識建構五種教學交互策略。

通過在基于云端的智慧教室中開展為期一學期的實證研究發現：技術支持的教學交互策略可以促進學習者交互質量和交互深度，并顯著提升學習者深度學習水平。具體表現在：（1）智慧教室中實施技術支持的教學交互策略可以提升學習者交互水平，各類型交互都處于“比較好”等級。（2）智慧教室中技術支持的教學交互策略可以促進學習者認知參與深度。學習者在智慧教室中開展的技術支持的教學交互活動中交互質量較高，不僅僅是交互參與積極，更重要的是交互具有深度。與已有研究對比發現，“理解”行為是學習者的主要認知行為，學習者的認知行為多停留在深層次理解內容和同伴觀點上，并樂意于提出新的觀點并反復精煉這一觀點。而本研究學習者在認知行為不再只是集中于“理解”，而是向“應用”“分析”“評價”“創造”延伸，并且“理解”“應用”“分析”三種行為所占比例相當。實施智慧教室中的基于技術支持的教學交互策略，有利于促進學習者認知加工行為由淺層認知加工行為向深度認知加工行為轉化，能有效促進學習者交互質量和交互深度的提升。（3）技術支持的教學交互策略可以顯著提升學習者深度學習水平。

智慧教室環境師生多樣化教學交互的開展提供了強有力的硬件和軟件支持，促進了交互層次的深化。同時，它全面記錄并分析師生交互過程數據和交互成效數據，為交互質量分析提供資料和技術支持。如何充分利用信息技術工具，以學習者思維、能力發展為內核，設計有效的教學交互策略引導學習者積極參與交互，利用人工智能、教育大數據分析學習者認知行為軌跡和深度學習過程是后續研究重點關注的內容。