基于課堂數(shù)據(jù)強化科學(xué)思維教學(xué)

科學(xué)核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐和態(tài)度責(zé)任，科學(xué)思維是核心和關(guān)鍵。在教學(xué)實踐中，有的教師意識到，科學(xué)思維尤其是推理論證和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)要真正落地是有難度的。為了找到一些可供參考的量化指標(biāo)和可行性做法指導(dǎo)教學(xué)實踐，潘翠君小學(xué)科學(xué)名師工作室開展了基于課堂觀察大數(shù)據(jù)的教學(xué)行為改進(jìn)研究，主要引用首都師范大學(xué)王陸教授科研團(tuán)隊創(chuàng)建的COP（教師在線實踐社區(qū)，The Teacher’s Online Communities of Practice），基于課堂觀察大數(shù)據(jù)課堂診斷。兩年間，工作室聚焦學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，進(jìn)行了兩輪課例診斷的對比，實踐發(fā)現(xiàn)，借助相關(guān)的量化指標(biāo)、采用問題化教學(xué)設(shè)計策略，有助于強化科學(xué)思維教學(xué)。

一、兩輪課例診斷的實施過程

工作室的15位教師自愿報名，參與兩輪課例的AI大數(shù)據(jù)診斷。其中，第一輪是在沒有干預(yù)和指導(dǎo)的情況下，由教師自行提供常規(guī)課或公開課的課例視頻。這些視頻上傳到相關(guān)平臺之后，由COP團(tuán)隊的專業(yè)人員利用AI課堂教學(xué)行為分析系統(tǒng)，對每節(jié)課進(jìn)行診斷分析，主要包括教學(xué)模式分析、有效性提問分析、教師回應(yīng)分析、問題結(jié)構(gòu)分析、學(xué)生問題意識分析等，并自動生成診斷報告。

報告中不僅有每一項課堂觀察的具體數(shù)據(jù)，還有與全國常模數(shù)據(jù)的比較，以及依據(jù)得分排名給出的等級評定。等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：進(jìn)入全國同類課例的前25%為A等，前26%～60%為B等，前61%～90%為C等，剩下的為D等。當(dāng)教師拿到自己課例的診斷報告時，能清晰地知曉這節(jié)課的優(yōu)點和不足。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，15節(jié)課普遍存在的不足之處，有課堂上教師提出的問題中高階問題的比例過低、教師很少（或幾乎沒有）鼓勵學(xué)生提出問題等，這樣的課堂教學(xué)不利于學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

因此，在進(jìn)行第二輪的課例診斷之前，工作室把教學(xué)行為改進(jìn)的重點聚焦于高階問題的設(shè)計及學(xué)生問題意識的培養(yǎng)，并請專家進(jìn)行了有針對性的培訓(xùn)和指導(dǎo)。15位教師經(jīng)過了認(rèn)真的備課和磨課，再次錄制了課例視頻，并提交同一平臺進(jìn)行第二輪診斷。

二、兩輪課例診斷的數(shù)據(jù)對比

在第一輪課例中，總評等級為A的只有1節(jié)（占6.7%），B等5節(jié)（占33.3%），C等9節(jié)（占60%）；在第二輪課例中，總評等級為A的有12節(jié)（占80%），B等2節(jié)（占13.3%），C等1節(jié)（占6.7%）。可見，第二輪課例總評等級的提升非常明顯，等級的評定依據(jù)是各個觀察維度數(shù)據(jù)，改進(jìn)最明顯的是高階問題的設(shè)計及學(xué)生問題意識的培養(yǎng)等方面。

1.問題類型分析

在COP團(tuán)隊提供的診斷報告中，問題的類型共分為四類：記憶性問題，指與本節(jié)課新知識密切相關(guān)的學(xué)生在已有知識、生活經(jīng)驗等方面的問題；推理性問題，指能引起學(xué)生依據(jù)一個或幾個已有的知識或經(jīng)驗，經(jīng)過思維的加工，推導(dǎo)出帶有學(xué)習(xí)者個性化特征的概念、判斷或推理的問題；創(chuàng)造性問題，指圍繞學(xué)生創(chuàng)造力的開發(fā)而設(shè)計的問題，要求學(xué)生致力于原創(chuàng)性和評價性思考，能做出預(yù)測、解決生活中的問題；批判性問題，主要是指需要學(xué)生變換角度進(jìn)行深層次思考或反思的問題。

在該項目上，第二輪課例的平均數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出了一個明顯的趨勢，即記憶性問題和推理性問題的比例有所下降，而創(chuàng)造性問題和批判性問題的比例有所提升。創(chuàng)造性問題和批判性問題對應(yīng)布魯姆教育目標(biāo)分類中的分析、綜合、評價層級，屬于高階思維問題。這兩類問題的比例高于全國同類課例的常模數(shù)據(jù)（見表1），這表明15位教師能夠通過變換問題的角度引發(fā)學(xué)生多維度、深層次的原創(chuàng)性和評價性思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維和批判性思維。

2.問題結(jié)構(gòu)分析

問題的結(jié)構(gòu)指的是教師提出的問題指向什么知識結(jié)構(gòu)。麥卡錫在其提出的4MAT教學(xué)模型中，將問題分為四類（簡稱“四何問題”）：是何問題，指向事實性問題，如定義性問題等，該類問題的解決意味著學(xué)習(xí)者事實性知識的獲取；為何問題，指向原理、法則、邏輯等問題，如推理性問題等，該類問題的解決意味著原理性知識的獲取；如何問題，指向表示方法、途徑與狀態(tài)，如技能與流程性問題等，該類問題的解決意味著策略性知識的獲取；若何問題，條件發(fā)生變化可能產(chǎn)生新結(jié)果的問題，如假設(shè)性問題等，該類問題的解決意味著創(chuàng)造性知識的獲取。

第二輪課例的“四何問題”數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出了一個比較明顯的特征：“是何問題”的比例有所下降，而“為何問題”和“若何問題”的比例有所提升，都高于全國同類課的常模數(shù)據(jù)（見表2）。這表明15位教師能夠設(shè)計以核心問題為支架的多元化的問題系統(tǒng)，初步改進(jìn)了課堂中的問題結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了學(xué)生原理性知識的獲取以及對知識的應(yīng)用遷移，提高了他們的問題解決能力。

3.學(xué)生問題意識的培養(yǎng)分析

學(xué)生問題意識的培養(yǎng)分析，主要通過觀察記錄課堂上教師“鼓勵學(xué)生提出問題”的頻次和“學(xué)生提出問題”的頻次來進(jìn)行分析。由表3的數(shù)據(jù)可以看出，第二輪課例的這兩項觀察數(shù)據(jù)都顯著高于第一輪課例的數(shù)據(jù)，并顯著高于小學(xué)常模數(shù)據(jù)，這表明教師能營造鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的課堂氛圍，有效激發(fā)了他們思考和質(zhì)疑的積極性。

此外，在第二輪課例的“教師回應(yīng)學(xué)生答問的類型”這一維度的觀察中，“追問”和“邀請學(xué)生評價”這兩種回應(yīng)類型的比例分別為34.6%和5.3%，都顯著高于常模數(shù)據(jù)。這表明15位教師能夠在課堂中運用追問技巧，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和感悟，并在他們回答問題后有意識地引導(dǎo)他們進(jìn)行相互評價。這些做法有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

三、促使教師改進(jìn)教學(xué)的策略

兩輪課例診斷的數(shù)據(jù)對比表明，在促進(jìn)教師的教學(xué)行為優(yōu)化尤其是在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力方面，工作室在研究中采取的一些策略和方法是可行的。

1.通過培訓(xùn)學(xué)習(xí)，知曉定量方法

在以往的教研活動中，觀課評課一般只有定性的方式。工作室聘請COP團(tuán)隊進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo)，學(xué)習(xí)了基于課堂觀察大數(shù)據(jù)進(jìn)行課堂診斷與評價的方法后，了解到“四何問題”觀察、“S-T”觀察、教師提問與理答方式觀察等課堂觀察方式。工作室教師普遍感到，評課時用數(shù)據(jù)說話的做法很有“科學(xué)”味，契合當(dāng)今大數(shù)據(jù)時代的特征，學(xué)生也愿意學(xué)習(xí)和運用。

2.開展觀課練習(xí)，提升定量技能

在培訓(xùn)學(xué)習(xí)之后，工作室教師分成小組，利用假期及休息時間，開展了用定量方法進(jìn)行課堂觀察的練習(xí)。現(xiàn)在很多微信公眾號上都有小學(xué)科學(xué)優(yōu)質(zhì)課的課例視頻，能夠提供足夠多的可觀察的樣本，這些課例視頻可以回放、可以重復(fù)觀看，無疑是一種很好的學(xué)習(xí)資源。通過一段時間的小組練習(xí)和討論交流，工作室教師進(jìn)一步加深了對定量課堂觀察方法的認(rèn)識和理解，他們課堂觀察的實操技能也得到了提升。

在隨后的教研活動中，各小組進(jìn)行了“實戰(zhàn)演練”，分別從“四何問題”分析、“S-T”觀察、教師提問與應(yīng)答方式觀察等方面進(jìn)行了定量的統(tǒng)計與分析，并在評課環(huán)節(jié)進(jìn)行了現(xiàn)場展示與反饋，收到了較好的效果。授課教師認(rèn)為，這樣的定量分析，找準(zhǔn)了“靶點”，有利于今后的教學(xué)行為改進(jìn)。

3.進(jìn)行批量診斷，發(fā)現(xiàn)共性問題

當(dāng)AI技術(shù)進(jìn)入課堂觀察領(lǐng)域之后，課堂診斷的效率得到了提升。工作室與COP團(tuán)隊合作，利用AI課堂教學(xué)行為分析系統(tǒng)對15位教師的課例進(jìn)行診斷，并與更大規(guī)模樣本的全國常模數(shù)據(jù)對比，有利于發(fā)現(xiàn)群體的共性問題，從而能引起大家的重視并想辦法改進(jìn)。

4.聘請專家指導(dǎo)，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計

第一輪課例診斷的數(shù)據(jù)表明，雖然這些課例具有明顯的優(yōu)點，如“S-T”觀察的數(shù)據(jù)都優(yōu)于常模，表明學(xué)生在課上有充足的探究學(xué)習(xí)時間和空間，有充分的表達(dá)與交流，但也存在著共性的不足，即對學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)方面較為薄弱。為此，在第二輪課例錄制之前，工作室邀請專家進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，包括開展專題講座、提供“問題化教學(xué)設(shè)計”的支架等。此外，工作室還發(fā)揮團(tuán)隊的力量，分小組進(jìn)行研討交流，聚焦高階問題的設(shè)計及學(xué)生問題意識的培養(yǎng)等方面開展針對性課題研究，不斷完善教學(xué)設(shè)計。從第二輪課例診斷的數(shù)據(jù)來看，這些研究可以為未來的教學(xué)改進(jìn)提供支撐。

啟示

定量的課堂觀察可進(jìn)行精準(zhǔn)的問題診斷，幫助教師改進(jìn)教學(xué)行為。以高階問題的設(shè)計和學(xué)生問題意識的培養(yǎng)作為課堂行為改進(jìn)的著力點，課前進(jìn)行問題化教學(xué)設(shè)計，課中引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷充分的探究實踐過程，能鼓勵他們大膽質(zhì)疑、提出有價值的科學(xué)問題，這對培養(yǎng)他們的科學(xué)思維、提高科學(xué)素養(yǎng)是行之有效的。

（作者單位：廣東省深圳市寶安區(qū)寶安小學(xué)）