人工智能視域下課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)

一、問題提出

"""" 如何上好一節(jié)課，課堂互動(dòng)尤為重要。適當(dāng)?shù)恼n堂互動(dòng)可以激發(fā)學(xué)生思考，提高學(xué)生的思維能力。但是許多教師容易忽略這一點(diǎn)，而在課后也沒有進(jìn)行反思評(píng)價(jià)。

"""" 廣東省教育研究院聯(lián)合努比技術(shù)公司基于信息技術(shù)和人工智能開發(fā)的課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CSMS），以學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型為理論支點(diǎn)，建構(gòu)素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系。[1][2]CSMS以大數(shù)據(jù)為依托，在激發(fā)學(xué)生反應(yīng)能力、加強(qiáng)師生互動(dòng)等方面為教師診斷課堂教學(xué)、關(guān)注全體學(xué)生提供了具體數(shù)據(jù)，幫助教師客觀地觀察課堂，進(jìn)行自我反思與改進(jìn)，實(shí)施促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的教學(xué)活動(dòng)，落實(shí)學(xué)生主體地位。

二、研究對(duì)象及方法

自2022年9月起，廣東省教育研究院聯(lián)合努比技術(shù)公司在全省開展“5G+CSMS助力教研數(shù)字化轉(zhuǎn)型”實(shí)驗(yàn)研究，教師A所在學(xué)校參與了該項(xiàng)目，A是實(shí)驗(yàn)教師。教師A任教中等職業(yè)學(xué)校（下文簡(jiǎn)稱中職）2年，正處于積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的關(guān)鍵時(shí)期，期望借力該實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)職業(yè)發(fā)展的新進(jìn)步。

（一）研究對(duì)象

社會(huì)的發(fā)展需要技能型人才，培養(yǎng)技能型人才，離不開高質(zhì)量的職業(yè)教育。這些年以來，隨著國(guó)家對(duì)職業(yè)教育的重視，我國(guó)職業(yè)教育走上了發(fā)展快車道，教育理念和模式更加新穎且穩(wěn)定。應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建離不開中等職業(yè)教育，在教學(xué)方法上，中職強(qiáng)調(diào)技術(shù)思維的重要性，要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境中的技術(shù)思維能力。本研究選擇中職高三兩節(jié)數(shù)學(xué)新授課為研究對(duì)象，根據(jù)CSMS大數(shù)據(jù)報(bào)告，探討如何激發(fā)學(xué)生思維及增強(qiáng)師生互動(dòng)兩個(gè)問題。

"" （二）研究工具及方法

課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)（CSMS）是一種運(yùn)用人工智能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)分的大數(shù)據(jù)課堂測(cè)評(píng)工具，它從教師主導(dǎo)、學(xué)生主體兩個(gè)角度，將課堂分為目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、評(píng)價(jià)反饋、整體發(fā)展、合作交流、學(xué)習(xí)體驗(yàn)和目標(biāo)達(dá)成9個(gè)評(píng)分領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)9個(gè)指數(shù)，每個(gè)指數(shù)由3—6個(gè)不等的細(xì)項(xiàng)指標(biāo)合成，共計(jì)40個(gè)細(xì)項(xiàng)指標(biāo)。[1]CSMS關(guān)注的核心是4C（即批判思維、交流、合作、創(chuàng)新思維）技能。本文從思維激發(fā)與師生互動(dòng)兩個(gè)方面兩個(gè)方面對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行分析。

三、研究過程

"" （一）課堂教學(xué)內(nèi)容

本文選取《拋物線的定義及其方程》（課例KL1）和《雙曲線的定義及其方程》（課例KL2）兩節(jié)新授課進(jìn)行對(duì)比，一方面，兩節(jié)課都是平面解析幾何內(nèi)容，內(nèi)容相似，難度相近;另一方面，這兩節(jié)課都是定義課，課程類型一致。

（二）課堂師生互動(dòng)

課堂師生互動(dòng)是指在課堂教學(xué)情境中教師和學(xué)生之間發(fā)生的具有促進(jìn)性或抑制性的相互作用。優(yōu)秀的課堂應(yīng)是教師與學(xué)生充分展開互動(dòng)，教師能夠全面了解學(xué)生的知識(shí)掌握情況以及學(xué)習(xí)情緒的變化。本文采用弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)（Flanders interaction analysis system，簡(jiǎn)稱FIAS）、問答評(píng)模式（initiation response evaluation，簡(jiǎn)稱IRE）、生師模型（student-teachermodel，簡(jiǎn)稱S-T）等多種技術(shù)工具，對(duì)課堂師生互動(dòng)情況進(jìn)行多角度分析。

1.課堂言語互動(dòng)

FIAS 用于觀察分析師生在課堂上的言語互動(dòng)過程，以3秒為單位對(duì)師生言語進(jìn)行分類，由教師言語、學(xué)生言語、安靜 /混亂三大部分組成，形成10類互動(dòng)行為編碼。根據(jù)這10類編碼形成7個(gè)課堂言語互動(dòng)指標(biāo)，旨在分析師生課堂互動(dòng)質(zhì)量，某個(gè)維度取值越高，表示該方面做的越好。

表1是兩節(jié)課例的FIAS分析對(duì)比。根據(jù)表1，本堂課教師A在激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與互動(dòng)、啟發(fā)性、教師正面回應(yīng)學(xué)生、教師發(fā)問、教師聚焦講授與提問、師生話題交流穩(wěn)定方面表現(xiàn)較好，說明教師A在課堂上的評(píng)價(jià)反饋以及啟發(fā)教學(xué)做得較好，對(duì)于學(xué)生的回答能夠及時(shí)給予正面評(píng)價(jià)與回應(yīng)。但是在學(xué)生發(fā)問、學(xué)生表達(dá)穩(wěn)定方面需要重點(diǎn)關(guān)注。通過復(fù)盤可知，本堂課難度較大，雖然學(xué)生通過學(xué)習(xí)橢圓的方程有了一定的類比基礎(chǔ)，可是對(duì)于中職學(xué)生而言，平面解析幾何這一板塊計(jì)算量大，方程形式復(fù)雜，字母較多，學(xué)生理解起來較為困難。基于這樣的學(xué)情，教師A以講授為主，較少給學(xué)生自主討論的時(shí)間，從而在學(xué)生發(fā)問這方面低于常模數(shù)據(jù)。

吸取課例KL1經(jīng)驗(yàn)后，教師A在課例KL2及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，增加了讓學(xué)生在黑板上做題的環(huán)節(jié)，及時(shí)了解學(xué)生掌握知識(shí)的情況。學(xué)生完成題目后，教師A主動(dòng)詢問學(xué)生做題過程中遇到的困難，以及教師評(píng)講后學(xué)生得到何種啟發(fā)，幫助學(xué)生加深理解雙曲線的定義。通過這樣的交流，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與課堂互動(dòng)的積極性，從而更好地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容，啟迪創(chuàng)新思維。根據(jù)課例KL2的數(shù)據(jù)，師生交互比提高到了0.3，有了明顯的提高，課堂效果也比之前有所提升。

2.課堂問答評(píng)互動(dòng)

課堂問答評(píng)互動(dòng)是衡量一節(jié)課師生間是否有有效互動(dòng)的重要指標(biāo)之一。問、答和評(píng)三者缺一不可，如果缺少了某個(gè)環(huán)節(jié)，互動(dòng)效果就會(huì)大打折扣?！皢?答-評(píng)”結(jié)構(gòu)（IRE）互動(dòng)分析能夠很好地監(jiān)測(cè)師生在課堂上的提問、回答及反饋情況。教師通過提問發(fā)動(dòng)互動(dòng)（Initiation），學(xué)生對(duì)教師問題作出響應(yīng)（Response），隨后教師對(duì)學(xué)生的響應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋（Evaluation）。如果教師給學(xué)生預(yù)留討論或思考的時(shí)間，模式里會(huì)有D（Discussion）出現(xiàn)。典型的提問方式有簡(jiǎn)單型IRE，學(xué)生討論思考再答型IDRE，追問型IRIRE，以及其他的復(fù)雜組合型。

表2展示了兩節(jié)課例的“問-答-評(píng)”結(jié)構(gòu)（IRE）互動(dòng)分析。課例KL1的問題類型只有3次追問型，沒有采集到學(xué)生思考討論再答型，表明本節(jié)課教師A設(shè)計(jì)的問題量較少，而且問題提出后，沒有給予學(xué)生充足的時(shí)間思考。通過復(fù)盤，教師A認(rèn)為，由于授課時(shí)間比較緊張，課程內(nèi)容較多，所以急于跟進(jìn)課程進(jìn)度，整節(jié)課以教師講授為主，從而導(dǎo)致課例KL1的問答評(píng)互動(dòng)質(zhì)量不高。針對(duì)這一問題，教師A在課例KL2中做出改進(jìn)，一是調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)；二是體現(xiàn)學(xué)生主體地位，對(duì)于學(xué)生能夠自主解決的問題，給予學(xué)生充足的時(shí)間思考，然后再請(qǐng)學(xué)生回答。從表2來看，課例KL2的追問型問題增加到6個(gè)，并且出現(xiàn)了學(xué)生思考討論再答型問題，說明教師A有留給學(xué)生充分的時(shí)間思考，加深學(xué)生理解?？偟膩碚f，本堂課教師A的“問-答-評(píng)”運(yùn)用適中，對(duì)學(xué)生的及時(shí)反饋良好，比課例KL1有了明顯進(jìn)步。從學(xué)生反饋來講，學(xué)生普遍認(rèn)為第二節(jié)課能更好地跟上老師節(jié)奏，學(xué)到更多知識(shí)。

"""" 3.生師模型

生師模型（S-T模型）記錄的是課堂師生對(duì)話順序和時(shí)長(zhǎng)，由此生成兩個(gè)指標(biāo)Rt（教師行為占比）、Ch（師生行為轉(zhuǎn)換次數(shù)占比），據(jù)此指標(biāo)課堂分為講授型、練習(xí)型、對(duì)話型以及混合型4種類型。

生互動(dòng)曲線，沿橫軸方向的線段代表教師在講話，沿縱軸方向的線段代表學(xué)生在講話。

根據(jù)圖1，師生互動(dòng)曲線在傾斜角45度下方，說明課例KL1以教師講授為主，學(xué)生自主探究的活動(dòng)較少，師生互動(dòng)比為2.37。課程后段曲線傾斜角逐漸變大，說明教師A逐漸加強(qiáng)了師生互動(dòng)。在課例KL2中，師生互動(dòng)比為3.17，高于第一節(jié)課，說明教師A適時(shí)調(diào)整教學(xué)方法，使學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)。值得一提的是，圖2中整條曲線有較多鋸齒狀的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，說明整節(jié)課的師生交替互動(dòng)頻繁，有利于學(xué)生感知課堂魅力，掌握教學(xué)內(nèi)容。通過復(fù)盤，本節(jié)課學(xué)習(xí)了拋物線的定義后，教師A設(shè)計(jì)了一個(gè)小游戲，并邀請(qǐng)幾位學(xué)生上講臺(tái)參與，通過游戲帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增加課堂樂趣。

圖3是課例KL1的課堂類型，介于混合型和講授型之間，說明教師行為偏多；圖4是課例2的課堂類型，屬于對(duì)話型，但是偏向于混合型，說明本節(jié)課的教師行為與學(xué)生行為占比相當(dāng)，教師與學(xué)生均積極地參與了課堂活動(dòng)。

（三）課堂思維激發(fā)

課堂思維激發(fā)是一節(jié)課的宗旨和目的，學(xué)生在課堂上除了學(xué)習(xí)課本的知識(shí)外，還應(yīng)掌握學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。教師在課堂中應(yīng)該注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，通過設(shè)置不同類型的問題，激發(fā)學(xué)生深度思考。

1.學(xué)習(xí)發(fā)生主要方式

根據(jù)知行學(xué)習(xí)發(fā)生理論，共有四種學(xué)習(xí)發(fā)生方式（圖5）：現(xiàn)實(shí)型風(fēng)格，能動(dòng)型風(fēng)格，哲理型風(fēng)格和感悟型風(fēng)格。正如圖5所示，課堂教與學(xué)的活動(dòng)若按照這四種學(xué)習(xí)發(fā)生方式依序組織成①→②→③→④周而復(fù)始，則能更有效激發(fā)學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)水平螺旋式上升發(fā)展。

以語言為分析對(duì)象可將課堂知識(shí)劃分為四種類型：“是何”（what），“為何”（why），“若何”（what if）和“如何”（how）。

根據(jù)表3可知，雖然四種問題均有出現(xiàn)，但是在比例卻不均衡，“是何”類問題占比較多（41%），幾乎占據(jù)半數(shù)問題，而指向創(chuàng)新型知識(shí)的“若何”類問題偏少，只有17%，這不利于激發(fā)學(xué)生的求知欲，并且教師推動(dòng)有效學(xué)習(xí)程度為0.58，只比常模高出0.2。通過復(fù)盤，教師A在第一節(jié)課中，為了使學(xué)生回顧之前所學(xué)內(nèi)容，較多使用了“是不是……”的句式，容易形成機(jī)械性的回答方式，從而抑制學(xué)生動(dòng)腦思考的能力。通過認(rèn)真研讀課例KL1的CSMS大數(shù)據(jù)報(bào)告，教師A反思提問方式，并且在課例KL2中進(jìn)行改進(jìn)。從表3可以看出，課例KL2的四何問題分布均勻，每類問題都占了總數(shù)的25%左右，說明教師在課堂中重視學(xué)生思維的培養(yǎng)，通過提出不同類型的問題，激發(fā)學(xué)生思維，而且四何問題的總數(shù)達(dá)到263個(gè)，大大地超過了常模數(shù)據(jù)，教師推動(dòng)有效學(xué)習(xí)程度為0.69，超過第一節(jié)課數(shù)值，說明教師A對(duì)課堂的改進(jìn)有了明顯的效果。

2.教師的教學(xué)風(fēng)格

知行理論通過分析處理信息的方式，以及處理完信息之后的響應(yīng)方式，凝練而深刻地刻畫了教師的教學(xué)風(fēng)格和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格。教學(xué)風(fēng)格分布越均勻，表示課堂對(duì)于各類學(xué)生的照顧越好。從表4中我們能看到，從場(chǎng)景到內(nèi)化建構(gòu)占14.50%，從概念到內(nèi)化建構(gòu)占37.40%，從概念到思想練習(xí)占38.93%，從場(chǎng)景到思想練習(xí)占9.16%，由此看出，課例KL1的教學(xué)風(fēng)格分布不均勻，不能很好地兼顧各類學(xué)生。根據(jù)這項(xiàng)數(shù)據(jù)，教師A在課例KL2對(duì)教學(xué)策略進(jìn)行調(diào)整，雖然各類風(fēng)格占比還是不太均勻，但差距明顯小于課例KL1。

3.學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格

根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生方式的不同可將學(xué)習(xí)風(fēng)格劃為感悟型、哲理型、現(xiàn)實(shí)型、能動(dòng)型四種。CSMS通過統(tǒng)計(jì)全部發(fā)言學(xué)生呈現(xiàn)學(xué)習(xí)風(fēng)格百分比分布。根據(jù)表5可知，課例KL1中感悟型和能動(dòng)型的學(xué)生偏少。針對(duì)這一情況，教師A在課例KL2中增加了“如果—為什么”，“如果—怎么樣”的問題，以此兼顧這類學(xué)生。從表5中能看到，各類學(xué)生風(fēng)格占比均勻，說明教師A能夠兼顧不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

四、總結(jié)與反思

總體上看，在課例1的基礎(chǔ)上，教師A通過認(rèn)真研讀CSMS大數(shù)據(jù)報(bào)告從而對(duì)課例KL2進(jìn)行改進(jìn)，效果明顯，教師可以有針對(duì)性地改進(jìn)課堂教學(xué)，逐漸成長(zhǎng)為合格的數(shù)字化教研者。通過這次項(xiàng)目，本文有以下三點(diǎn)的反思。

（一）人工智能視域下CSMS為改進(jìn)課堂教學(xué)提供強(qiáng)大數(shù)據(jù)支撐

"" CSMS借助于人工智能，運(yùn)用多種分析模型對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入的探索，以真實(shí)客觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給一線教師。教師通過解讀大數(shù)據(jù)報(bào)告，了解課堂教學(xué)存在的問題并進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。CSMS提供了不同維度視角下教師分析課堂的依據(jù)，尤其在課堂思維激發(fā)與師生互動(dòng)兩個(gè)環(huán)節(jié)，幫助教師洞察數(shù)據(jù)背后影響教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，幫助一線教師開展自主教研。

（二）學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型為促進(jìn)學(xué)生思維激發(fā)提供了理論依據(jù)

根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型，教師應(yīng)該均勻地設(shè)計(jì)“四何”類問題，啟發(fā)學(xué)生多角度進(jìn)行思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力。教師要善于設(shè)計(jì)高質(zhì)量“若何”類問題，此類問題能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生的知行理論，為何、如何方式是幫助學(xué)生深入理解知識(shí)的重要方法，適當(dāng)采用這些方法會(huì)提高分值，但過多使用也會(huì)產(chǎn)生鈍化，提升速度會(huì)下降。當(dāng)然，除了問題提出方式的改進(jìn)，教師也應(yīng)對(duì)學(xué)生的回答做出有效的回應(yīng)，“問-答-評(píng)”結(jié)構(gòu)（IRE）互動(dòng)分析能夠清晰地展示出課堂問答效果，教師可適時(shí)增加追問，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

（三）生師模型（S-T模型）為提高師生互動(dòng)提供有效幫助

S-T記錄了整個(gè)課堂師生對(duì)話的順序和時(shí)長(zhǎng)，直觀呈現(xiàn)師生互動(dòng)的時(shí)序。它以圖表的方式呈現(xiàn)給教師，結(jié)果直觀易懂。師生活動(dòng)在課堂中是必要的環(huán)節(jié)，如果沒有師生互動(dòng)，只是教師一言堂，這會(huì)導(dǎo)致課堂枯燥無味，學(xué)生無法跟進(jìn)教學(xué)，所以S-T模型能夠更好地幫助教師復(fù)盤課堂，定位到具體教學(xué)片段，幫助教師及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)策略，讓課堂動(dòng)起來，活起來，真正將課堂還給學(xué)生。

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責(zé)任編輯 朱守鋰