師范生教學技能訓練中教案與課堂實錄的一致性評價研究

李麗仙，解敏,2*，張輝鳳

(1.云南師范大學信息學院，云南昆明 650500；2.云南師范大學民族教育信息化教育部重點實驗室，云南昆明 650500)

課堂教學是由一定的環節、既定的程序構成的活動。由于教育教學系統是一個復雜系統，該系統的不確定性使得教育教學過程中充滿了大量的不一致。比如，課堂教學過程中學習者的表現是無法準確預設的，因此，教學過程中常常會出現預想不到的問題，而且事先撰寫的教案也不可能解決實施過程中所有的突發情況。每當遇到這種情況，師范生在課堂教學中會對教案進行臨時調整，解決突發情況[1]。另外，師范生在撰寫教案時，也不可能準確預測課堂活動中出現的所有問題，從而導致教案與課堂實錄的差異，即不一致。這兩者之間的差異可能導致師范生無法達到預期的教學目標，從而影響他們的學習。因此，要正確處理好教學中教案與課堂實錄的關系。

目前，許多研究者已經開始探索一致性研究。比如，熊雅雯探索了教學設計與課堂教學一致性的描述性框架[2]，韓琬之探索了教學設計與課堂教學不一致性的歸因框架[3]。北京師范大學的楊開城教授和鄭蘭琴博士探索了檢驗教學設計與實施過程是否一致的分析框架和計算方法[4]。鄭蘭琴博士還基于兩節小學科學課開展了一致性分析的個案研究[5]。

本研究對師范生教學技能訓練的教案與課堂實錄的一致性進行研究。以個案研究的方式，考察師范生教學技能訓練中教案與課堂實錄之間的一致性，探究其不一致的原因，進而作出教學反思，以期為師范生的教學技能訓練提供一定的參考。

1 研究過程和研究方法

IIS(Instruction Information Set)圖分析法是一種基于信息流的教學分析方法，已成功應用于教案、課堂教學和協作學習活動。現有的研究通過對教案和教學視頻的分析，逐步建立了教學系統中IIS 圖分析的理論體系和相關技術，并驗證了IIS 圖分析法的有效性。例如林凡等選擇大學本科課程《數據結構》和《教學設計》部分教學內容對IIS 圖分析法進行了實證研究，形成了以教案為對象的IIS 圖分析操作規范[6]，丁瑩以課堂教學實施過程為對象的IIS 圖分析操作規范[7]，徐梅驗證了教學系統IIS圖分析法分析教案的可行性[8]。本研究利用IIS 圖分析法對師范生教學技能訓練中的兩個研究對象進行分析，探究師范生教案與課堂實錄之間的一致性。

IIS圖的基本分析步驟包括：首先，需要獲得師范生教學技能訓練的教案或課堂實錄視頻數據。將課堂實錄視頻轉錄為師生交互的文本。其次，對于教師主導的教學過程和學生自主探究的學習過程，繪制出知識建模圖。最后，將原始數據切分為信息流序列，為每條信息流進行屬性標注[9]。

1.1 IIS圖分析之信息流預處理

處理教案和課堂實錄數據時，需要將其切分成多條信息流，以便更好地分析教案和課堂實錄的一致性。

其中，信息流的預處理操作步驟包括：第一，將在教案中不存在而課堂實錄中存在的信息流類型刪除，這類指令大多是“管理指令”或者是“其他信息”等；第二，對課堂實錄中的信息流進行合并。結合教案與課堂實錄的原始數據，考察教案中的信息流轉化成了課堂實錄中的何種信息流，將這些性質相同或者相似的信息流合并成一條信息流。第三，對教案中的某些信息流進行合并。根據課堂實錄的實際情況，將教案中的連續多條性質相同的信息流進行合并。

1.2 IIS圖分析之教案與課堂實錄一致性分析

判斷教案與課堂實錄是否具有一致性，需要通過以下三個指標進行判斷。

1)信息流序列的一致性

“信息流序列”是指教師的教案是否在真實的課堂教學活動中得到了完整、真實的執行[1]。大多數教案反映的是教師設計教學過程的一種意圖，而在實際的教學中，可能會出現多種情況，例如新增信息流、漏掉某些信息流或者某些信息流的順序顛倒等。因此，需要對教案與課堂實錄的信息流序列建立映射關系，以便更直觀地考察兩者的差異。Dice 系數是一種集合相似度度量函數，計算信息流序列的一致性，可以采用Dice 系數來計算[10]。Dice 系數的計算方法如公式1所示：

其中，A表示教案中形成的信息流序列的數量，B表示課堂實錄中生成的信息流序列的數量，A∩B表示教案與課堂實錄共有的信息流序列的數量，D表示信息流序列一致性的程度。當D的值位于為0 到0.2 之間，表示一致性程度很低，D值位于為0.2到0.8之間，表示中度一致，D值位于0.8到1之間，表示高度一致[5]。

2)教案與課堂實錄中激活目標知識點范圍的一致性

這一指標主要考查的是教案與課堂實錄中所涉及的知識點范圍的一致性。Tversky 相似系數是實踐中常用的許多相似系數的概括，可以用Tversky 相似系數分析和比較教案與課堂實錄中激活目標知識點范圍的一致性[11]。其計算方法如公式2所示：

在公式2中，A表示實際教案中激活的知識點，B表示課堂實錄中激活的知識點，f(A∩B)表示教案和課堂教學實錄中共同激活的知識點的數量，f(A-B)表示教案中激活而課堂實錄中沒有激活的知識點的數量，f(B-A)表示課堂實錄中激活而教案中沒有激活的知識點的數量，T表示一致性的程度。當T值位于0 到0.2之間，表示一致性程度很低，T值位于0.2到0.8之間，表示中度一致，T值位于0.8到1之間，表示高度一致[5]。

3) 教案與課堂實錄中目標知識點激活量的一致性

這一指標考查的是教案與課堂實錄中所涉及的相同目標知識點及其鄰接知識點的激活量是否一致[1]。激活量是由多個信息流的激活引起的知識點信息熵的累積和，反映了信息流對知識點的激活程度[12]。因此，僅僅對激活的知識點的范圍進行簡單的分析是不夠的，還需要進一步地分析來確定激活水平的一致性，即目標知識點激活量的一致性。具體的計算方法如公式3所示：

在這個公式中，M1和M2表示兩組樣本知識點的平均激活次數，n1和n2表示兩組樣本知識點的激活次數，s1和s2代表兩組樣本知識點激活量的標準差。如果A值為0 到0.2，表示高度一致，A值為0.2 到0.8，表示中度一致，A值大于0.8，則表示一致程度低[5]。

1.3 研究對象與研究過程

本研究以云南省某師范院校XX 級XX 專業師范生《教學技能訓練與測試》課程為研究對象。主要選取了兩名師范生的教案和課堂實錄，兩名師范生的教案具有一定的差異，其中一份寫得過于簡潔（記為TS1)，課堂實錄中的很多知識點在教案中都沒有得到體現；另一份教案寫得比較詳細（記為TS2)，課堂實錄中的知識點與教案的知識點基本一致。選取兩個研究對象的目的是比較詳案和簡案與其對應的課堂實錄的一致性程度如何，從而給出一定的教學建議，為師范生的教學技能訓練提供一定的指導意義。

本研究的基本過程分為5 個步驟：第一，選擇教學主題。本研究選擇的主題是兩位不同師范生講授的同一主題“利用圖表呈現分析結果”。第二，師范生撰寫教案。第三，課堂實錄與轉碼。師范生進行課堂實錄教學，通過微格教室的導播系統記錄整個教學過程，形成相應的教學視頻。之后，將視頻轉碼得到教學實施文本。第四，信息預處理。依據三個一致性指標(D、T、A)的計算方法，編碼教案和課堂實錄，并進行信息流預處理。第五，計算與分析一致性指標。發現不一致時，對其進行分析，確定產生不一致的原因。

在轉碼階段，因為獲得到的課堂實錄數據是非結構化的，需要經過一系列的處理轉換成文本數據后，才可進行文本數據的挖掘。為獲得文本數據，本研究采用科大訊飛智能錄音筆SR901 從課堂錄像中的錄音提取文本。然而，原始數據從微格教室中獲得，視頻數據的精度有一定的損失，分離出的文本數據也可能存在錯誤，如噪聲過大、音頻音調過小、師范生語速過快、師范生說話不清晰等問題都可能影響文本數據準確性，所以利用SR901得到的文本還需要人工補全和校準數據。

2 基于IIS圖分析法的教案與課堂實錄個案研究

2.1 TS1教案與課堂實錄的一致性分析

1)信息流序列的一致性

信息流序列在表格中用知識點序列來表示。表1為TS1教案和課堂實錄的信息流序列對照表。其中，X表示教案信息，Y表示課堂實錄信息。

表1 TS1的信息流序列對照表

從表1中，可以發現，教案中的信息流序列與課堂實錄中的信息流序列很不一致。依據公式1，A=5，B=13，A∩B=1，D=0.1，一致性很低。主要原因有：一是教案設計得不詳細，二是實際課堂實錄中出現了信息流順序顛倒、漏掉信息流和新增信息流等多種現象。比如，在具體的教學實施過程中提問學生需要用什么處理工具來進行數據可視化，從而引出三個處理工具Excel、Numbers、Python，而這個知識點在“利用圖表呈現分析結果”這一節中是很重要的，教學設計方案中卻沒有體現出來，因而導致了兩者之間的不一致。

從表中可以看出，教案所產生的信息流很少，這也反映出該師范生的教學設計技能需要進一步加強；而課堂實錄中產生了多條信息流，其中情境信息流與教案中一一對應，說明師范生很注重創設情境以此來激發學生的學習興趣，也在一定程度上反映出師范生注重導入技能的提升。新增的多條信息流是師范生對知識點進行細致、重復地講解，體現出師范生注重講解技能的提升。但是在講解過程中出現了部分信息流減少、部分信息流順序顛倒等現象，這說明師范生的講解技能還有待進一步加強和改進。

2)教案與課堂實錄中激活目標知識點范圍的一致性

在分析教案與課堂實錄中激活目標知識點范圍的一致性時，分別梳理出教案和課堂實錄中激活的知識點，然后再根據對應的公式計算二者的一致性程度。其中，用特殊符號{}來區分出二者之間的差異。具體如表2所示。

表2 TS1中教案和課堂實錄激活知識點范圍的一致性對照

教案和課堂實錄激活知識點范圍的一致性計算結果顯示，在TS1中，A=19，B=30，f(A∩B)=15，f(A-B)=4，f(B-A)=15，根據公式2 可得出T=0.61，一致性程度適中。

3) 教案與課堂實錄中目標知識點激活量的一致性

表3顯示的是教案與課堂實錄中目標知識點的激活量。為了計算出二者的一致性程度，還需要計算出各自的均值和標準差，具體如表4所示。

表4 TS1教案和課堂實錄中目標知識點的激活量

表4給出了教案和課堂實錄中知識點激活量的均值和標準差，可以看出，A值大于0.8，表明TS1的教案和課堂實錄知識點激活量的一致性很低。

2.2 TS2教案與課堂實錄的一致性分析

1)信息流序列的一致性

TS2中信息流序列的處理過程與TS1一樣，表5為TS2 教案與課堂實錄對應的信息流序列。其中，X表示教案信息，Y表示課堂實錄信息。

表5 TS2的信息流序列對照表

從表中可以看出，兩者的信息流序列不一致。根據公式1，A=6，B=15，A∩B=1，D=0.095，一致性很低。其原因主要是師范生在具體的教學實施過程中出現了新增信息流和部分信息流順序顛倒等現象。

從表5中可以看出，教案所產生的信息流很少，這從側面也反映出該師范生的教學設計技能需要進一步加強；而課堂實錄中產生了多條信息流，說明師范生很注重創設情境以此來激發學生的學習興趣，也能在一定程度上反映出師范生注重導入技能的提升。新增的多條信息流是師范生對知識點的細致、重復地講解，體現出師范生注重講解技能的提升。但是在講解過程中出現了部分信息流的減少、部分信息流順序顛倒等現象。例如在教學設計方案中師范生先說明了制作圖表的步驟，然后再講解圖表的特點和用途，但是在實際的教學實施過程中卻反過來了，這樣也導致了二者的不一致。這說明師范生的講解技能還有待進一步加強和改進。

2)教案與課堂實錄中激活目標知識點范圍的一致性

TS2教案和課堂實錄激活目標知識點范圍的一致性對照表如表6 所示，兩者的差異用特殊符號{}區分出來。可以看出A=17，B=18，f(A∩B) =15，f(A-B) =2，f(B-A)=5，T=0.81，結果表明TS2 教案和課堂實錄激活知識點范圍的一致性程度很高。從激活目標知識點范圍來看，TS2的一致性要高于TS1。

表6 TS2中教案和課堂實錄激活目標知識點范圍的一致性對照

3) 教案與課堂實錄中目標知識點激活量的一致性

表7 顯示的是教案與課堂實錄中知識點的激活量。為了計算出二者的一致性程度，還需要計算出各自的均值和標準差，具體如表8所示。

表7 TS2教案與課堂實錄中目標知識點的激活量

表8 TS2教案和課堂實錄中目標知識點的激活量

表8展現了教案和課堂實錄中知識點的激活量的均值和標準差，可以看出，A值為0.03，在0 到0.2 之間，表明TS2教案中知識點的激活量和課堂實錄中知識點的激活量一致性很高。

2.3 TS1與TS2的教案與課堂實錄一致性比較

表9為研究對象TS1和TS2教案與課堂實錄所對應的三個指標的值。

表9 TS1和TS2教案和課堂實錄對應指標的值

信息流序列D方面，可以發現兩個研究對象的教案與課堂實錄中的信息流序列不太一致。TS1的D為0.1，TS2的D為0.095，究其原因，主要是在實際的教學實施過程中出現了新增信息流、信息流序列顛倒等現象。

激活目標知識點的范圍T方面，TS1 呈現中度一致，TS2 呈現高度一致。TS2 中的激活目標知識點范圍的一致性高于TS1，主要是TS1 在實際的教學過程中新增的知識點較多，這些新增的知識點有利于學生理解，而在教案中沒有體現中這些知識點，這也說明了師范生撰寫的教案還不夠詳細，這不利于教學目標的實現。

目標知識點的激活量A方面，TS1的一致性很低，TS2呈現高度一致。這主要是因為TS1中教案中的信息流明顯少于課堂實錄中的信息流，TS1 的教案過于簡潔，而TS2卻基本一致。

3 總結與展望

對師范生教學技能訓練中兩個研究對象的教案與課堂實錄的信息流序列、激活目標知識點的范圍以及目標知識點的激活量三個指標進行了細致的分析，主要是為了探究二者之間是否一致，如果出現了不一致的現象，找出其中的原因，以期為師范生的教學技能訓練提供一定的教學指導建議。

師范生教學技能訓練中教案與教學實施產生的不一致主要體現在以下三點。

首先，師范生在實際的教學實施過程中會新增一些教案中沒有的信息流，這些信息流能夠在一定程度上幫助學生理解本節課的基本知識點。比如教師重復講授某個知識點、創設問題情境引發學生思考或者回顧先前的知識點等，這樣的信息流對學生來說是很有益的。

其次，如果師范生在實際的教學實施過程中漏掉了某些重要的信息流，也就是忘記講解某些重要的知識點，這種現象導致的結果對學生的學習具體很大的負面影響，不利于師范生達到自己的教學目標。

最后，師范生在實際的教學實施過程中，由于某些因素如課堂中出現了一些突發情況，而導致在講解中某些信息流的順序顛倒了，使得教學內容處于一定的混亂之中，從而導致教案與課堂實錄的不一致。這種不一致同樣對學生的學習具有一定的負面影響，不利于學生系統地去理解和掌握知識點。

本研究雖然分析了兩個師范生教學技能訓練中的教案與課堂實錄之間的一致性，但也存在不足。首先，本研究在數據的處理過程中還缺乏嚴謹，師范生的教案大多寫得比較簡略，從而導致在一致性的分析中信息流序列出現大量的不一致。因此，今后需要進一步規范教案模板中的指導性，提供撰寫范本，嚴格把關教案的撰寫，使其更加規范、詳細，為教學設計的高效實施與一致性的分析提供基礎。其次，本研究選取的數據量很少，只分析了兩個研究對象，其有效性還需要通過分析更多的數據進一步檢驗；最后，本研究根據一致性的分析結果來判斷師范生的教學技能情況，提供了一致性分析的較為客觀的量化數據，若依此進行教學設計實施的質性評價，還需要進一步地研究和驗證。