CSMS助力教師成長為自覺的數字化教研者

黃婕娜 許世紅

摘? ?要：運用課堂教學智慧評價系統（CSMS）開展高中數學課堂研究，結果表明：CSMS研究的著眼點與新課改要求下的課堂轉型方向相一致，能及時反饋教師的課堂情況，對硬件設施要求不高，在重復課型數據對比中具有很高的準確度和靈敏性，生成的結果具有客觀性、公正性、私密性。利用CSMS的這些特點，學校既可幫助教師突破瓶頸，促成課堂轉型，實現教師的專業成長，又可促成各學科相互學習，實現學科融合。

關鍵詞：高中數學；課堂教學智慧評價系統（CSMS）；思維激發；師生交流

中圖分類號：G633.6? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-010X（2023）17-0004-06

一線教師經常遇到學生反饋的這種學習困惑：“課堂上，老師講的知識我都懂，但課后作業稍微變化一下，就不知從何下手”。在課堂上幫助學生有效掌握學以致用的方法，關鍵在于激發學生的主動思維、提升學生的綜合素養。新課標要求教師必須從關注課堂知識傳授轉為培養學生的批判性思維、創新思維以及交流、合作能力等核心素養上，要想促成課堂教學的這一轉型，單純通過外在的學?；騾^域教研活動是遠遠不夠的。基于此，廣東省教育研究院聯合努比技術公司基于信息技術和人工智能開發的課堂教學智慧評價系統（Classroom Structure-based Multimodel-supported Scoring System，簡稱CSMS），以學習發生的知行模型為理論支點，建構了素養導向的課堂質量標準體系，這既推動了課堂教學智慧評價成為教師專業成長的普及性、常態化、自主性工具，又幫助教師客觀及時地自我診斷課堂、優化課堂，自主開展教學研究，以實現專業成長。

一、研究目標與方法

自2022年9月起，廣東省教育研究院聯合努比技術公司在全省開展了“5G+CSMS助力教研數字化轉型”實驗研究，教師A所在學校參與了該項目。A是實驗教師，任教高中15年，進入職業發展成熟期，期望借力該實驗實現職業發展的新突破。

（一）研究目標

A教師選取人教A版（2019）高中數學選擇性必修第一冊第二章“直線與圓的方程”作為研究內容，錄制了該單元的四節新授課，按照“前測、反思，中測、研討，后測、總結” 的流程自主開展數字化教學研究，然后基于課堂教學大數據報告，確立研究目標如下：第一，自主運用CSMS工具，檢驗課堂活動是否體現了“教師主導—學生主體”結構，并尋找優化方向，調整教學設計；第二，運用學習發生的知行模型研究課堂教與學的思維過程，并初步掌握有效激發學生思維的具體方法；第三，運用“問、答、評”結構模式（initiation response evaluation，簡稱IRE）洞察課堂中師生的交流情況，并優化思維的激發過程。

（二）研究方法

CSMS是一種使用人工智能技術常態化、規模化評價課堂教學的指標體系和評價系統，它自動生成的課堂大數據報告內容豐富。本研究主要使用CSMS大數據報告中的大數據指數、知行模型、IRE這三類指標，并在執教行動中自主開展課堂教學研究。

1.CSMS的大數據指數。CSMS 重點分析了課堂的教學結構，并將課堂教學評價指標分解為目標定位、課堂藝術、課堂調控、思維激發、評價反饋、整體發展、合作交流、學習體驗、目標達成共 9 個評分領域。所采集的課堂教學音頻文件均上傳到CSMS平臺，由其自動生成對應的指數值與指標值，所獲得的結果具有客觀性，有較高的參考價值。

2.學習發生的知行模型。課堂中學生的思維激發是提升學生核心素養的關鍵環節。該模型將課堂教學言語信息劃分為“四何”（即若何、是何、為何、如何），并分別與場景輸入、概念輸入、內化建構、思想練習這4種內部認知過程對應的知行活動關聯，可用來量化外顯課堂教學思維激發的過程。

3.“問、答、評”結構模式（initiation response evaluation，簡稱IRE）。IRE 主要用于觀察、分析師生在課堂上的提問、回答、反饋情況，因為由人工智能算出的IRE各項指標能夠全面反映課堂提問的深度、廣度和活躍度。課堂互動交流對實現學生的思維激發有著重要作用。新課標實施后，大部分教師對課堂轉型均有新的思考和嘗試，其中問題驅動式教學模式受到廣泛肯定。IRE可以反饋教師應用問題驅動式教學模式的效果和存在的問題，因此有利于教師自我洞察課堂互動交流、思維激發的落實情況。

二、研究過程

本次試驗包含教師A執教的4節新授課內容，分別為“2.2.1直線的點斜式方程”（記為課例A）“2.4.1圓的標準方程”（記為課例B1與課例B2，屬于同課優化，在不同的班級執教）“2.5.1直線與圓相交”（記為課例C）。其中，課例B1、B2用于驗證教師根據上一節課CSMS大數據指數進行分析研究后作出調整的效果。4節新授課的音視頻都上傳到CSMS平臺后，平臺會自動生成各節課例的大數據分析報告，然后課例分析與改進都基于大數據分析報告展開。

（一）課堂結構的整體情況

表1呈現的是4節新授課的9個課堂指數值（為了便于橫向比較，已換算成滿分均為10分）。在教師主導維度，目標定位、課堂藝術、課堂調控表現相對穩定，而思維激發、評價反饋則起伏較大；在學生主體維度，學習體驗非常好，整體發展的得分相對穩定，但合作交流的起伏大，這會導致目標達成的起伏大。數據顯示，教師A的常規教學基本功扎實，但在新課標大力提倡的激發學生自主思考、引導學生合作交流與主動探索方面則表現不穩定，存在明顯的改進空間，這與教師A當前面臨的教學困惑相吻合。

【案例1】“2.4.1圓的標準方程”前后2次執教情況對比分析

完成課例B1的教學后，大數據分析報告（見表1）顯示該節課在思維激發、評價反饋、目標達成方面表現不理想，據此教師A對教學目標與例題的教學組織進行了調整。

1.關于教學目標。導向發展學生素養的教學目標，根據學情預設的學生學習方向，都能有效校準教師的教學策略和教學行為。如表2所示，教師在課例B2中完善教學目標后，又有意識地調整了教學用語和教學節奏，然后在例題教學中鼓勵學生自己畫出圖形，即利用圖形特征來尋求突破口，如此可使學生體會到數形結合的思想。大數據指數靈敏地反映出這一調整，與課例B1相比，課例B2的教學藝術指數由8.1上升到9.3，進步明顯。

2.關于評價反饋。教師A在課例B1中，當學生的回答習慣性地停留在簡單的對錯反饋上，或回答不符合預期時，就直截了當地引到正確結果上。尤其是例題3，教師A引導學生思考時就直奔預設的三種解法，缺乏對學生發散思維的引導和肯定，因此課堂氣氛比較沉悶。課例B1的CSMS大數據也體現出教師的評價反饋得分較低，僅5.0。在課例B2中，教師A調整了上課的節奏，并注意使用積極的話語，例如在處理例題3時，其對不理想的回答既會鼓勵學生說出想法，又會鼓勵其他學生站起來補充，然后再進行歸納梳理（如表3所示），因此在該課例中其評價反饋得分上升至8.0。

3.關于指數間的均衡。課例B2的課堂明顯更活躍一些，學生的回答也相對積極，但是從學生的錯誤回答中筆者發現，留給學生分組討論的時間不夠，預設的最后一道習題也沒有時間處理，也未能當堂及時檢查學生的學習效果。課例B2的CSMS大數據靈敏地體現出教師的課堂調整，其思維激發指數上升至9.3，而合作交流指數下降至7.1，這說明教師A的整體教學表現不夠穩定。

教師A發現，課例B1和B2的CSMS大數據指數精準地診斷出她的教學癥結，然后其通過數據伴隨式分析，基于數據立即對常規教學進行反思并及時改進，隨后通過自主教研、自主優化課堂教學，實現了自主提升課堂教學能力。

（二）課堂教與學的思維激發狀況

CSMS運用學習發生的知行模型（如圖所示），從知、行兩個維度構建了四種學習發生方式，并從知行合一的角度分析了課堂思維的激發情況。 四種學習發生方式對應的四類學習風格如下：（1）感悟型：場景→內化建構，即由情境出發，探究現象發生的原因；（2）哲理型：概念→內化建構，基于已有知識的概念體系，探究問題背后的原因；（3）現實型：概念→思想練習，基于概念，探索如何解決問題；（4）能動型：場景→思想練習，創設多種情境，探索如何采取行動在各種情境中解決問題。根據學習發生的知行模型，若課堂兼顧了這四種類型，就說明教師能夠在課堂中有效激發各種學習風格的學生。

表4是4個課例中學生學習風格的占比分布。數據顯示，在課例A、B1、B2中，哲理型+感悟型的占比超過60%，這說明教師A在這3個課例中均高度重視研究為什么要學習數學概念，如何生成數學概念，如何深化對概念的理解，但對運用概念解決問題的著力不太多。再對比教學內容，課例A、B1、B2學習的是直線的點斜式方程、圓的標準方程，這需要學生基于直線、圓的幾何性質探究如何用方程來精準刻畫出直線和圓在坐標系中的準確位置，即用代數的方法表達出直線和圓的幾何特征，由此可見，學習內容屬于概念的內化建構，CSMS的大數據分析與教學內容結構相匹配。

課例C的研究主題是直線與圓相交，主要是運用直線方程和圓的方程解決與弦長相關的具體問題，因此既需要檢驗學生對概念的理解情況（感悟型+哲理型），又需要運用概念解決不同情境的問題（現實型+能動型）。表4數據顯示，課例C的四種學習風格占比相對均衡，這說明教師在課堂上能兼顧到各種學習風格的學生，并能對學生進行有效的思維激發。

（三）在課堂上開展互動交流的情況

CSMS綜合運用弗蘭德斯互動分析系統（Flanders interaction analysis system，簡稱FIAS）、IRE等多個模型分析課堂中的互動交流情況。教師A在課堂上采用問題驅動式教學來組織各個環節，如表5所示，4節課中基于FIAS大數據統計的師生問答次數依次是64、50、47、53，這些數據能客觀反映出教師的基本教學形式。

進一步分析4節課中IRE的三種常見結構，通過數據反饋可知教師對學情的反饋很不理想。即通過師問、生答、師評，IRE主要起到兩個作用：一是了解學習情況；二是滿足學生回答后的感情訴求。但這四節課中的簡單型IRE、追問型IRE、學生討論思考再答型IRE都非常少，這時我們對課例進行復盤，發現教師A只注重“問、答”而不關注“評”，即提問后對學生的回答沒有及時給予有效評價。

評價反饋是教師引導學生思考的重要環節，針對學生的回答進行有效反饋，才是提問的意義。只有對學生的回答給出針對性分析、贊同、引用、補充、修改，而不是簡單地回應“沒錯”“回答正確”“請坐下”，才能將互動交流落在實處。事實上，這4節課例的評價反饋指數表現不穩定，也源自教師A在反饋環節處理得不夠得體。例如在推導圓的方程時，學生通過小組討論得出結論，這時教師可不急于給出評斷，而是先對小組開展獨立探索表示贊賞，然后再請學生自己給方程命名，最后將其與教材比對，并肯定該小組獨立探索出的成果。如果長期這樣做，學生的學習興趣、學科自信自然能水到渠成地提高。

三、研究總結

（一）CSMS中的關鍵指標體現了新課改要求的課堂轉型方向

應時代發展需求，國家新課改既要求學校面向未來培養具有核心素養的新生代，又要求課堂從聚焦知識與技能的學習向培育核心素養轉型。CSMS大數據指數關注課堂的整體情況分析，并運用學習發生的知行模型評價學生思維的激發情況，運用多種分析模型診斷師生的互動交流情況。CSMS的關鍵指標都指向發展學生的核心素養，這與當前新課改要求的課堂轉型方向相一致。

（二）CSMS能及時反饋教師的課堂情況，并指明優化方向

CSMS平臺的操作非常簡單，上傳音頻只需要20～30分鐘，上傳視頻只需要50～60分鐘即可分析出結果。通過其教師可快速獲取課堂中豐富的數據，并基于數據分析出課堂實施過程中存在的不足，以及時做出課堂調整，優化教學設計。除此之外，多個課例的橫向比較還能幫助教師發現教學短板，以及時補足。

（三）CSMS對硬件設施要求不高，有利于廣泛應用于課堂教學

CSMS平臺只需要課堂的音頻，就可以通過分析語言數據自動生成課堂大數據報告，因此對硬件要求不高，只要音頻質量好即可。由此可見，CSMS的可行性很高，可廣泛應用于課堂教學，例如教師可將其用于自我診斷，如此有利于教師的專業成長。

（四）CSMS在重復課型數據對比中具有很高的準確度和靈敏性

教師在教學過程中，往往會承擔多個教學班的任務，因此會出現重復課。重復課是教師提升、優化課堂的最佳契機，因為不同的學生主體對同一個教學設計會有不同的理解，而教師恰好能從這些不同中調整教學細節，以讓不同的學生獲得更好的學習體驗。CSMS在重復課型的數據對比中具有較高的準確度和靈敏性，可以幫助教師更好地優化課堂，提升自身的課堂調控能力。

（五）CSMS生成的結果具有客觀性、公正性、私密性，更容易觸發教師的自我反思

人工智能生成的結果既具有客觀性、公正性、私密性，又具有橫向比較的價值。其既可以幫助教師在分析中進行自我反思，對教學短板進一步深入思考，又可以幫助教師形成教學論文。CSMS則既指明了教師課堂的優化方向，又觸發了教師的教研熱情。

四、啟示與建議

（一）學?？蛇\用CSMS幫助教師突破瓶頸，思索與學生的語言交流方式，如此可促成課堂轉型，實現教師的專業成長

CSMS生成的結果具有客觀性，因此學校可在同一學科中利用CSMS進行橫向和縱向比較。如同一教師多個課例的比較，或者不同教師同一課例的比較。橫向比較可以幫助教師找出課堂教學中的薄弱環節，指明優化的方向；而縱向比較則可以找出不同教師在同一課例中細節處理的優點，然后在備課組會中分享討論，以取長補短，如此可實現備課組教師的共同成長。

另外，有些教師的教研能力和專業功底雖很強，但在課堂上卻總得不到學生的認可。這時使用人工智能進行評價可以降低這些教師的防御心理，并從數據角度幫助他們突破教學中的瓶頸，觸發他們對師生互動交流方式的思考，如此有利于這些教師的專業成長。

（二）利用CSMS學習不同學科師生交流的優點，以實現學科融合

CSMS首次將課堂育人的核心要素“興趣激發、知識獲得、思維培養、活動交往”全部納入其自動化分析，并成功實現跨學科、跨學段地自動輸出評價結果。雖然不同學科的教學風格各異，但CSMS主要是通過課堂活動來體現教師的主導地位和學生的主體地位，旨在推動學生批判性思維和創新思維的形成，因此對各學科都具有普適性。不同學科同一學生群體的課例也可以利用CSMS對教與學的思維過程和師生互動交流的數據進行研究，以學習不同學科在師生互動交流中的優點，如此有利于實現學科融合。

參考文獻：

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【責任編輯 韓梁彥】