面向現代信息技術的工科課堂師生言語互動行為分析方法

楊志超 張雪昂 肖慧 宮猛

1.東華理工大學地球物理與測控技術學院 江西南昌 330013；2.東華理工大學核科學與工程學院 江西南昌 330013

課堂教學質量的高低是影響大學整體教育質量的重要因素[1]。當前的大學教育中，雖然現代信息技術發展迅速，但課堂上師生之間的言語互動仍然是學習的第一途徑，師生良好的言語互動對于提高課堂教學質量具有重要意義[2]。但是，當前高校課堂教師作為主體把握了大部分話語權，學生被動接受仍然是普遍現象[3]。尤其工科專業，師生言語互動受到專業特點限制，簡潔、枯燥且缺乏情感溝通，學生不能第一時間掌握教學內容，是提升教學質量的一個瓶頸[4]。

相關研究中，弗蘭德斯互動分析系統(Flanders Interaction Analysis System，簡稱FIAS)是全世界范圍內研究課堂師生言語互動行為的最重要的工具，是由美國教育家內德·弗蘭德斯于20世紀50年代在大量課堂實驗研究的基礎上，以師生之間的“言語”為主題創建的課堂互動分析系統[5]。但是，該理論已創始60余年，在當前現代信息技術廣泛崛起的時代已表現出一定局限性。因此，顧小清和王煒提出了基于信息技術的互動分析編碼系統(ITIAS)，將互動行為細化擴充至18類，并包含了課堂信息技術互動的分析[6]。方海光等對編碼系統進行了進一步改進，提出了改進型弗蘭德斯互動分析系統iFIAS，并開發了支持工具集[5]。施恒從信息技術、學科特性、翻轉課堂三個維度改進了FIAS方法[7]。

本文在上述研究的基礎上，通過分析現代信息技術對課堂的影響，研究FIAS方法的限制，提出了面向現代信息技術的工科課堂師生言語互動行為分析方法。

1 現狀分析

1.1 現代信息技術下課堂師生言語互動特征

大學課堂中，師生言語互動是教與學的重要方式，是知識傳遞與內容反饋的有效途徑。目前，以信息技術為依托的演示教學、微課、多媒體等相較于傳統板書，能使學生快速掌握抽象、復雜的原理[8-10]。針對應用性較強的“單片機原理及應用”課程，移動教學平臺、虛擬實驗室等技術可以展示復雜實驗以及工業現場實例，使學生真正了解測控領域的先進技術，但現代信息技術的應用使課堂中的師生言語互動行為減弱。隨著信息技術的進一步發展，以翻轉課堂、慕課為代表的混合式教學模式成為當前教學改革的重點方向[11]。線上教學中對于“單片機原理及應用”“自動控制原理”等工科專業課，具有較多的軟硬件問答互動、現場操作與實驗案例，而線上教學中受困于場地、儀器等因素，無法順利開展，成為線上教學中的限制。同時，線上教學平臺，網絡狀態各不相同，無法及時了解學生學習狀態，教師對于學生知識的掌握程度無法準確把握，也成為線上教學的另外一個重要阻礙。

因此，當前信息技術支撐下的大學工科專業課堂，師生言語互動存在一定程度的減弱，影響了專業教學，亟須改變這種狀態，提高大學課堂教學質量。

1.2 弗蘭德斯互動分析系統局限性

針對當前課堂的應用及調研反饋，FIAS方法無法適應現代信息技術對工科專業課堂教學的影響。

(1)編碼沒有以學生為中心。編碼中關于教師占7成，但都是知識講授，缺乏對應用及創新的引導、啟發，不適用當代工科教學培養模式。編碼中學生只含2成語言，被動和主動說話。但在以學生為中心的現代教學模式中，學生言語行為比例越來越高。因此，目前方法對學生的評價過于單一。

(2)缺乏對信息技術的聯系。FIAS研究較早，但隨著信息技術的發展，多媒體、互聯網、虛擬現實等技術逐漸融入課堂。學生利用教學平臺觀看復雜工業現場，利用互聯網進行開放式討論，通過VR進行特色環境下的虛擬實驗等過程，成為課堂中的重要環節，目前的方法尚缺少對這些行為的有效評價。

(3)實驗環節評價不足。測控技術與儀器等工科專業主要培養學生的應用、實踐與創新能力。實驗作為必不可少的環節至關重要。但FIAS方法涉及的實驗評價編碼較少，不能體現實驗過程中的師生互動以及生生互動。

(4)方法操作復雜。實際記錄過程中，針對師生語言的切分的時間頻次高，缺乏完整性。同時，在后期歸納、處理和分析中也過于復雜，時效性低。

2 面向現代信息技術的課堂師生言語互動行為編碼方法

綜合上述方法，對FIAS的編碼進行了初步改進，將原有10類編碼整合，增、減至15類，其中教師7類，學生7類，沉默1類，增加了學生比例，突出了以學生為課堂中心的要求，改進后的編碼如表1所示。

表1 面向現代信息技術的課堂師生言語互動行為編碼

(1)教師語言部分：講授，即課堂上就專業內容及知識進行講授，提供事實，表達見解，引述權威；提問，即教師就專業對學生提出詢問，并期待學生回答；引導與啟發，本文新增此編碼，即教師與學生言語互動中，間接性提示，引導學生主動思考，啟發學生獨立解答，并不給予判定；表揚與批評，即師生互動中，對學生的回答或行為給予鼓勵或糾正；應答與指導，即回答學生的提問，指導學生完成一系列操作；實踐與應用，即課堂上操作硬件、軟件進行教學，并開展課堂實驗；操縱技術，即利用互聯網、多媒體等信息技術，針對特殊環境下的技術開展教學，并進行課堂管理。

(2)學生語言部分：提問，即主動提問，發表對于專業知識的疑點或表達自身不同觀點；應答，即被動回答教師提出的問題；同伴討論，針對開放性問題在同學之間互相討論，表達自身觀點；師生討論，即與教師就專業問題進行討論；操作技術，利用現代信息技術，完成對專業知識的學習；實踐與應用，即課堂上學生操作硬件、軟件或實驗；思考與練習，即課堂上學生思考問題或進行隨堂練習。

(3)沉默：即無效語言，與專業知識不相關的或意外引發的無序、混亂狀態。

3 實施與效果

東華理工大學測控技術與儀器專業注重學生應用性、實踐性的培養，本研究選取“單片機原理及應用”課程為對象，基于上文方法研究課堂師生言語互動行為。

(1)首先，設定觀察人員比例、位置和采集時間間隔等，結合師生訪談確定參數，按照任務分配開展研究。其次，對采集數據進行錄入、歸檔和整理。最后，對數據進行處理和分析，分析課堂師生互動效果。

(2)本研究整理了每一編碼所對應的樣本數量。所選課程每次以2節為一個單元，分別為原理及應用。在原理課程中，編碼1所占比例較高，平均達到75%以上，編碼2、5、8、9等相對較少，不足25%，而其他編碼幾乎很少出現，說明在接口、總線、匯編語言及存儲器等理論知識體系構建過程中，仍然以教師講授為主。在應用課程中，編碼1比例下降，在20%～40%，而編碼3、4、5所占比例上升趨勢，說明教師在應用單片機技術解決實際問題過程中，準備了大量問題，注重對學生獨立思考的啟發和引導，同時加強了與學生的情感互動，激勵學生的主觀能動性。編碼6、7同樣在應用部分呈現高比例，說明課程增加了實踐生產(教學視頻)與實驗互動，旨在培養學生的實踐與創新能力。學生言語編碼部分與教師類似。編碼8、9在原理和應用部分比例相似，為5%～10%。編碼10、11在單片機應用部分比例提升，為5%～10%，對應編碼3、5，說明師生之間針對專業問題開展了有效互動，而且教師在開放性問題上留給學生時間進行討論。編碼12與編碼7對應、編碼13與編碼6對應，但比例更高，說明學生在實踐操作過程中，需要進一步熟練技術。編碼14通常出現在期中、期末總結課上，為30%～40%，說明教師能夠以學生為主體進行復習。編碼15主要體現在設備故障、學生遲到或其他非課堂行為上，在1%左右。

因此，在“單片機原理及應用”課程中，課堂氛圍得到較好提升，師生言語比例恰當，師生之間的有效互動增多。在理論課堂上，師生互動主要體現在提問與回答，同時應用信息技術的比例提高，文字互動也得到有效加強，豐富了專業知識學習過程中學生的參與度。在應用課堂上，學生占據了課堂主體，在軟硬件操作、實驗中，師生言語互動增強，啟發、引導學生獨立思考的過程逐步增加，更好地培養了學生的實踐與創新能力。

結語

本文對現代信息技術下的工科課堂師生言語互動行為進行了分析，從而使教師更好地掌握課堂總體情況，了解言語風格，增強師生互動，從而提高課堂教學效果，提升教學質量。從當前的研究效果來看，后續的研究中擬引進人工智能(AI)技術，進行語音識別，并根據機器學習算法對行為進行分類，提高記錄的準確率和工作效率。同時，將本研究方法推廣到其他行為中，從而更全面地對課堂師生互動行為進行分析。