基于CSMS大數(shù)據(jù)分析的中職課堂教學(xué)問題診斷與突破研究

蕭筠儒

一、研究背景

隨著人工智能的發(fā)展，課堂教學(xué)評價不再局限于傳統(tǒng)的學(xué)校教研、同伴互助等形式。運用信息技術(shù)作為評價工具對課堂進行量化評價，已經(jīng)逐漸走進各學(xué)校，被用于課堂教學(xué)的診斷。近年來在“為國家培養(yǎng)更多的能工巧匠”的指引下，職業(yè)教育蓬勃發(fā)展，中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校作為高中的一個重要分支越來越受到社會的青睞。如何為中職生提供一個與其能力與認(rèn)知水平相符合的教學(xué)內(nèi)容，是中職課堂教學(xué)的一個難題。在中職課堂中運用基于結(jié)果多模式聯(lián)合的課堂教學(xué)智慧評價系統(tǒng)（CSMS），將課堂教學(xué)的全過程以量化的形式給予呈現(xiàn)，對課堂教學(xué)中存在的問題進行診斷，并通過數(shù)據(jù)幫助教師對課堂進行針對性調(diào)整，給中職生帶來更適合其發(fā)展的課堂，這對職業(yè)教育教學(xué)的發(fā)展將起到積極作用。

二、研究對象、工具與技術(shù)理論

1.研究對象

作為本項目中站穩(wěn)講臺的青年教師代表，實驗教師X在研究生畢業(yè)后就進入博倫職業(yè)技術(shù)學(xué)校就職。在這6年教學(xué)時間里，對中職院校的學(xué)生學(xué)情已經(jīng)有了大致的了解，個人教學(xué)習(xí)慣與風(fēng)格已基本形成。由于該實驗教師對于借助信息技術(shù)支持的評價工具進行課堂教學(xué)評價的方式非常感興趣，且希望根據(jù)評價和診斷結(jié)果，找到自己課堂教學(xué)過程存在的問題并加以改善。

2.研究工具與模型

（1）研究工具

本研究主要借助的研究工具為CSMS平臺，它是一種運用人工智能實現(xiàn)自動評分的大數(shù)據(jù)課堂測評工具。其評價包括三部分：教師主導(dǎo)、學(xué)生主體和教學(xué)達(dá)成，其中教師主導(dǎo)部分包括目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、評價反饋這五部分；學(xué)生主體則分為：整體發(fā)展、合作交流、學(xué)習(xí)體驗等三部分；教學(xué)達(dá)成則對應(yīng)目標(biāo)達(dá)成。這9個指數(shù)每個含有對應(yīng)分?jǐn)?shù)，每個指數(shù)由3-6個細(xì)項指標(biāo)共同決定分值，最后得到課堂教學(xué)總分（許世紅 等，2022）。

（2）研究模型

①弗蘭德斯言語互動分析

弗蘭德斯互動分析（Flanders interaction analysis）是指用于記錄和分析課堂中師生語言互動過程及影響的一種觀察技術(shù)。主要記錄師生交互總次數(shù)、師生問答次數(shù)、學(xué)生主動發(fā)言次數(shù)與單個學(xué)生發(fā)言時長等數(shù)據(jù)（許世紅 等，2022）。

②問答評模式（IRE）

教師課堂提問存在著IRE（Initiation Response Evaluation）結(jié)構(gòu)，即教師通過提問發(fā)動互動（Initiation），學(xué)生對教師問題作出響應(yīng)（Response），隨后教師對學(xué)生的響應(yīng)進行評價反饋 （Evaluation）。如果教師給學(xué)生預(yù)留討論或思考的時間，模式里會有D（Discussion）出現(xiàn)。典型的提問方式有簡單型IRE和學(xué)生討論思考再答型。

③學(xué)習(xí)發(fā)生的知行理論

知-行模型批判地借鑒了4MAT理論和Kolb學(xué)習(xí)風(fēng)格理論，從大腦認(rèn)知活動的自由能原理出發(fā)，刻畫了學(xué)習(xí)發(fā)生的規(guī)律。依照學(xué)習(xí)發(fā)生過程有四種不同方式：①從場景到內(nèi)化建構(gòu)；②從概念到內(nèi)化建構(gòu)；③從概念到思想練習(xí)；④從場景到思想練習(xí)。課堂教與學(xué)的活動若按照學(xué)習(xí)發(fā)生過程的四種不同方式依序組織成①→②→③→④完成一個周期，周而復(fù)始則能更有效促進學(xué)生認(rèn)知水平螺旋式上升發(fā)展。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)生方式的偏向，學(xué)習(xí)風(fēng)格劃為感悟型、哲理型、現(xiàn)實型、能動型四種（許世紅 等，2022）。

二、研究過程

通過錄制教師X的一節(jié)課，作為前測，用于上傳到CSMS平臺進行數(shù)據(jù)分析，結(jié)合分析報告，找到教學(xué)的問題所在，從而對課堂進行反思，之后錄制2節(jié)課作為中測，與前測作為對比，分析課堂數(shù)據(jù)中所存在的變化與再次挖掘存在提升的地方。最后再錄制2節(jié)課，作為后測，檢驗課堂診斷時所存在的問題是否能有所改善。

本文所涉及的課例內(nèi)容如表1：

1.前測分析

根據(jù)CSMS大數(shù)據(jù)分析（圖1），課例QC1在評價反饋、合作交流與目標(biāo)達(dá)成方面分值較低，可重點關(guān)注。這三項指標(biāo)，分別對應(yīng)著教師主導(dǎo)、學(xué)生主體與教學(xué)達(dá)成三個類別。結(jié)合報告數(shù)據(jù)，最終將課例QC1中所存在的問題定位在細(xì)項指標(biāo)：①教師提問與評價的總量（IRE）；②師生的互動比；③學(xué)生四種學(xué)習(xí)風(fēng)格的激發(fā)情況；④教師授課知-行風(fēng)格的兼顧情況四個方面上。

（1）教師提問與評價的總量（IRE）

在課例QC1中，師生交互總次數(shù)為286次，師生問答次數(shù)為82次，學(xué)生主動回答次數(shù)為58次，但記錄學(xué)生回答的總時長只有06：36。說明學(xué)生回答的人次雖多，但都是進行簡單的回答，而沒有能對自己想法進行充分表達(dá)的機會。其中“問-答-評”結(jié)構(gòu)（IRE）互動分析中僅僅記錄1次的追問型結(jié)構(gòu)，簡單型與學(xué)生思考討論再答型的記錄次數(shù)均為0，說明“問-答-評”結(jié)構(gòu)運用偏少，需要關(guān)注對學(xué)生的及時反饋情況。

（2）師生的互動比

根據(jù)數(shù)據(jù)的采集情況，在課例QC1中，共采集到教師活動時長36：35，學(xué)生活動時長12：56，課堂類型為講授型，師生互動比為2.83，評分為35分。因為中職學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱，老師在長久以來的教學(xué)過程中，逐漸形成了把課堂時間牢牢掌握在手里的習(xí)慣。根據(jù)指標(biāo)的評價，得到了課堂優(yōu)化的方向，就是把課堂更多的時間交予學(xué)生，實現(xiàn)以學(xué)生為主體。

（3）學(xué)習(xí)風(fēng)格激發(fā)與授課風(fēng)格兼顧

根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型（圖2），可以把學(xué)生分成四類：

本節(jié)課中學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格的多樣性展現(xiàn)分別為：能動型（場景→思想練習(xí)）：22%、現(xiàn)實型（概念→思想練習(xí)）：35%、哲理型（概念→內(nèi)化建構(gòu)）：27%和感悟型（場景→內(nèi)化建構(gòu)）：17%（表2）。

對于不同學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格的兼顧，主要體現(xiàn)在教師課堂環(huán)節(jié)與問題的設(shè)計上。課堂知識傳遞方式，用若何（what if）、為何（why）、是何（what）、 如何（how）來代表（表3）。

本節(jié)課四何問題總數(shù)為226，其中對應(yīng)的數(shù)量與比例為：若何：48（21%）、為何：60（27%）、是何：71（31%）、如何：47（21%）。

而教師的知-行風(fēng)格的兼顧情況為：能動型（場景→思想練習(xí)）：13.1%、現(xiàn)實型（概念→思想練習(xí)）：33.79%、哲理型（概念→內(nèi)化建構(gòu)）：31.72%和感悟型（場景→內(nèi)化建構(gòu)）：21.38%。

在QC1課例中，教師體現(xiàn)能動型（場景→思想練習(xí)）的比例與學(xué)生群中能行型的比例相差較大，實驗教師X認(rèn)為這是影響課堂目標(biāo)達(dá)成的一個重要因素。因此，在今后的教學(xué)中，教師應(yīng)適當(dāng)調(diào)整課程設(shè)計。依據(jù)不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格，設(shè)計出更能刺激學(xué)習(xí)發(fā)生的問題類型，才能更加兼顧班級學(xué)生的整體發(fā)展。

2.中測對比與分析

結(jié)合前測報告，對課堂教學(xué)所存在的問題進行了梳理后，教師X對課堂進行了優(yōu)化，主要為在課堂中設(shè)計一些符合學(xué)情的學(xué)生活動環(huán)節(jié)，在提問時給予學(xué)生足夠的思考時間與充分表達(dá)的機會。在堅持實施兩周后進行了中測。得到的具體指標(biāo)對比如表4所示。

前測時所提出的評價反饋、合作交流與目標(biāo)達(dá)成這3個方面的指標(biāo)，在教師X的分析與調(diào)整下，分值得到了明顯的提高。

與前測相比較，雖然課例ZC1與ZC2在師生交互總次數(shù)與師生問答次數(shù)上數(shù)據(jù)都有所下降，特別是課例ZC2，數(shù)量大概只有課例QC1的一半。但具體在學(xué)生主動發(fā)言次數(shù)上，ZC1的次數(shù)多于QC1，學(xué)生發(fā)言的總時長為QC1的兩倍，ZC2在師生問答次數(shù)只有QC1的56%情況下，學(xué)生主動發(fā)言次數(shù)為QC1的72%，且學(xué)生發(fā)現(xiàn)的時長多于QC1。數(shù)據(jù)表明：在教師對前測課例QC1的數(shù)據(jù)研究與解讀下，針對評價反饋這一指標(biāo)而進行的課堂調(diào)整，對于師生的有效互動質(zhì)量方面有明顯的提高。“問-答-評”結(jié)構(gòu)（IRE）互動分析所收集的數(shù)據(jù)也明顯高于前者（表5）。

對比課例QC1的師生互動比，在貫徹把課堂更多時間交予學(xué)生，實現(xiàn)以學(xué)生為主體的思想理念后，課例ZC1與ZC2的師生量化比分別為1.26與1.91。在師生互動曲線中我們可以看到，比起課例QC1的幾乎橫向的曲線，課例ZC1與ZC2都有明顯的向上的曲線，說明除了教師活動，還有較長時間的學(xué)生活動被設(shè)計進課堂中，其中ZC1的曲線幾乎沿著45°的平分線攀升，說明課堂中教師與學(xué)生的交互充分。且對比前測課例QC1，課堂類型也從講授型，轉(zhuǎn)化為混合型，從另一個角度表明在課堂中，師生活動的時間安排更合理得當(dāng)（表6）。

由于CSMS只能通過發(fā)言學(xué)生的回答所呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)風(fēng)格進行分類，所以上述的學(xué)習(xí)風(fēng)格只能作為班級學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格的一個樣本數(shù)據(jù)。但考慮到課堂提問的隨機性與學(xué)生發(fā)言次數(shù)的數(shù)量并不少，所以我們假設(shè)給予CSMS的課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)分析報告中學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格占比即為班級學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格占比。而教師本人的教學(xué)風(fēng)格占比則具有唯一性，所以在師生的問與答的交互下，四種教師教學(xué)風(fēng)格占比與四種學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格占比更一致時，我們會將其評價為教師的課堂更符合學(xué)生的需要與發(fā)展。于是我們引入一個偏離值作為評價的標(biāo)準(zhǔn)，既把師生四種風(fēng)格占比的差值的絕對值進行求和。可得3個課例的偏離值為QC1（22%）、ZC1（28%）、ZC2（6%）。課例ZC2偏離值十分優(yōu)秀，表明該節(jié)課教師教學(xué)風(fēng)格與學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格非常一致。而ZC1

的數(shù)據(jù)偏離值比起QC1更高，說明該教師的一些問題設(shè)計和學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格區(qū)別較大（表7）。

通過中測的兩節(jié)課例與前測的對比，在前測中所存在的3個問題，在有針對性的調(diào)整與優(yōu)化后，得到明顯的改善，但是通過前、中測的對比，依然存在一些問題需改善，一些指標(biāo)可以提升。

3.后測分析與對比（表8）

后測的課例HC1的教師時長為24：50，學(xué)生時長為25：24，師生互動比為0.98。師生交互次數(shù)為510，問答次數(shù)為105，其中學(xué)生發(fā)言時長為20：39。通過師生互動曲線，發(fā)現(xiàn)其傾斜角大致為45°，整體位于師生活動平分線上方，所以在課堂類型中，表明師生之間有頻繁的交流，學(xué)生課堂表現(xiàn)積極其活躍。所以本節(jié)課類型被定為對話型，這是在前面新授課中沒有出現(xiàn)的評價反饋。

而課例HC2中，教師時長為34：57，學(xué)生時長為11：30，師生互動比為3.04。在數(shù)據(jù)出現(xiàn)之后，教師X對其的反思為：因為前測與中測雖然都是新授課，但算是章節(jié)中的內(nèi)容，而課例HC2是新的章節(jié)的第一節(jié)，所以課堂中的前期進行了一部分的導(dǎo)語，同時本節(jié)課還是一個概念課，能讓學(xué)生探究活動的內(nèi)容較少，所以導(dǎo)致教師活動時間較長。合作交流部分甚至比課例QC1更低。但在HC2中有所提升的是，雖然學(xué)生活動時間較短，但是“問-答-評”結(jié)構(gòu)（IRE）互動分析的運用充分，對學(xué)生的及時反饋良好，共采集到了簡單型2次，追問型4次和思考討論再答型1次。這是所有課例中評價反饋最優(yōu)的。具體數(shù)據(jù)如下：

（1）簡單型 （2次） 00：01：24-00：01：52：Iwhatif RE+；00：33：45-00：34：14：Ihow RE+。

（2）追問型（4次） 00：12：24-00：13：22：Iwhatif RIother RE+；00：24：45-00：25：08：Iwhatif RIhow RE+；00：32：33-00：33：23：Iother RIother RIwhatif RE+；00：35：02-00：35：39：Iother RIwhy RIother RE+。

（3）學(xué)生討論思考再答型（1次），學(xué)生平均練習(xí)思考時間43.5秒 00：35：54-00：37：57：Iwhatif RDIwhatif RIhow RIwhy RE+。

根據(jù)與前面課例的對比與分析，在整體發(fā)展與目標(biāo)達(dá)成這兩項數(shù)據(jù)中，后測課例HC1與HC2的表現(xiàn)都優(yōu)于前面的課例（表9）。

通過對課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)分析報告的解讀，這兩項指標(biāo)主要由教師推動有效學(xué)習(xí)程度與左右腦思維激活情況所決定的（表10）。根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生的知行理論，為何、如何方式是促進學(xué)生產(chǎn)生內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)的重要方法，但如果它們在四何問題中的比例過高，會導(dǎo)致教師教學(xué)風(fēng)格占比失衡，無法照顧到班級所有類型的學(xué)生。同時，不同問題的提出又會讓學(xué)生在思考回答中調(diào)用大腦的不同區(qū)域，對左右腦思維激活帶來影響。所以課堂教學(xué)設(shè)計中對四何問題的合理設(shè)計，有助于學(xué)生整體的發(fā)展與教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

三、總結(jié)與反思

人工智能視域下課堂教學(xué)智慧評價體系是新時代課堂診斷與分析的重要助力。CSMS平臺的課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)觀察與診斷可以幫助一線教師從直觀的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)課堂的問題所在。CSMS以弗蘭德斯（FIAS） 與“問-答-評”結(jié)構(gòu)（IRE）互動分析等模型作為技術(shù)支持以及學(xué)習(xí)發(fā)生的知行理論作為理論支撐，使得通過大數(shù)據(jù)分析下的結(jié)果更具有說服力。在本次研究中，雖然后測課例中仍存在部分未解決的問題，但與前測課例相比，后測課例已經(jīng)得到了很大程度上的改善，實驗教師也在一次次教學(xué)設(shè)計的調(diào)整中實現(xiàn)了突破。

1.CSMS為課堂教學(xué)診斷提供了明確的方向

借助CSMS平臺的多種分析模型，可以針對性地收集課堂教學(xué)中的多項數(shù)據(jù)，通過分析與對比，直觀地揭示課堂教學(xué)中的問題所在。在課堂思維激發(fā)，師生有效互動等方面提供了明確的突破方向，使得教學(xué)診斷后的改進更能有的放矢。而通過前后對比，能夠?qū)崿F(xiàn)教師的自我成長與肯定。

2.學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型對提高教學(xué)目標(biāo)提供了理論指導(dǎo)

學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型，讓教師從學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格出發(fā)，從而調(diào)整教師教學(xué)風(fēng)格。讓課堂中所呈現(xiàn)的教學(xué)風(fēng)格，更能適合班級學(xué)生的整體發(fā)展。同時再結(jié)合“四何問題”的設(shè)計與提出，通過一個個問題，實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)方式的正確引導(dǎo)，構(gòu)建更加合適的知識結(jié)構(gòu)，從而提高課堂教學(xué)的有效性。

3.促進了教學(xué)評價的改革

區(qū)別于傳統(tǒng)的聽課評課，通過CSMS平臺的人工智能分析，解決了時間與空間上的限制，以數(shù)據(jù)的采集與分析作為評課的依據(jù)。通過分析報告，能讓教師發(fā)現(xiàn)問題，促進教師自我反思，從而優(yōu)化教學(xué)法，提高專業(yè)能力。傳統(tǒng)的聽課評課依據(jù)著有經(jīng)驗者對課堂的經(jīng)驗分享，而基于CSMS大數(shù)據(jù)分析的教學(xué)評價，則為信息化時代下教師的自我成長與突破提供了一種新的可能。

責(zé)任編輯? 何麗華