課堂教學行為交互深度量化分析方法研究

1、    課堂教學行為交互深度量化分析方法研究    摘要：文章基于教學行為序列，通過對行為序列所反映出的行為交互頻度、行為交互持續(xù)時間等因素的統(tǒng)計與分析，間接考察了交互主題(學習內(nèi)容)的內(nèi)容復雜性。通過探討課堂教學行為的交互深度，文章提出了課堂教學行為交互深度量化分析的基本過程模型，給出了同一問題、同一主題和整節(jié)課堂教學三個層次的交互深度量化分析方法，為課堂教學行為交互深度的量化分析提供了新的思路，對于進一步豐富、完善課堂教學行為分析的理論與方法具有一定的指導和借鑒意義。關鍵詞：課堂教學行為，教學交互，交互深度，量化分析基金項目：本文為全國教育科學“十二

2、五”規(guī)劃2013年度教育部青年課題“基于視頻內(nèi)容分析的課堂教學評價研究”(項目編號：eca130373)的階段性研究成果。1979年，daniel等1將交互與獨立學習作為兩個對立的概念，其中交互是指學生與教師或教育機構成員之間的交流。課堂教學中的交互行為作為教學活動開展的基礎，教學交互的水平直接反映教學的水平，也直接影響學習的效果。一 課堂教學行為交互深度分析1 課堂教學行為交互分析教學交互本質(zhì)上是為了讓學習者達到學習目標。在學習環(huán)境中，主體之間通過相互交流和相互作用，旨在改變學習者的行為，幫助學習者對學習內(nèi)容進行意義建構，從而實現(xiàn)教學目標2。學習通過教學交互實現(xiàn)，而教學交互是學習過程的基本功

3、能屬性；學習者與學習環(huán)境相互交流、相互作用而追求自身發(fā)展的過程，是學與教的過程屬性3。當環(huán)境對學習者的反應能夠使學習者的行為朝著教學目標的方向發(fā)展時，教學交互是有效的。國內(nèi)外較有影響的課堂交互行為分析方法包括弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)(flanders interaction analysis system，fias)、言語互動分類系統(tǒng)(verbal interaction category system，vics)、iis(instructional information set)圖分析法、基于信息技術的互動分析編碼系統(tǒng)(information technology-based interact

4、ion analysis system，itias)、s-t(student-teacher)分析法等。這些分析方法的主要特點是建立行為分類編碼方法、運用統(tǒng)計方法觀測屬性參數(shù)的特征、探究教育特征之間的關系，但缺乏完善的課堂教學行為交互深度量化分析方法。2 基于視頻的課堂教學行為交互分析作為課堂教學行為交互分析方法的發(fā)展，基于視頻的課堂教學行為交互分析編碼體系將課堂教學行為劃分為“言語活動”和“教師學生”兩個維度，并建立了16類行為編碼體系4：講授、提問、指示、反饋與評價；主動提問、應答(被動反應)、對話(主動反應)、討論；觀察、筆記或練習、實踐或?qū)嶒?、思考；板書、演示或展示、觀察或巡視、個別指

5、導或參與活動。本研究綜合考察了行為主體(即教師、學生)與行為方式(即言語、活動)這兩個維度的關聯(lián)性，通過對行為序列所反映出的行為交互頻度、行為交互持續(xù)時間等因素的統(tǒng)計與分析，間接考察了交互主題(學習內(nèi)容)的復雜性，從而探討課堂教學行為的交互深度，并就課堂教學行為交互深度的量化分析提出新思路。3 交互深度量化分析的基本過程課堂教學行為交互深度量化分析的基本過程模型如圖1所示。基本過程主要分為三個環(huán)節(jié)：教學行為邏輯結構解析，即劃分課堂教學行為交互邏輯結構，依據(jù)基于視頻的課堂教學行為交互分析編碼體系和數(shù)據(jù)采集標準，采集課堂教學行為交互序列數(shù)據(jù)，并結合教學內(nèi)容的特點，將教學行為交互序列數(shù)據(jù)進行邏輯結構

6、劃分。主要特征參數(shù)的計算，包括以基本課堂教學單元的教學交互行為熵h和交互系數(shù)i為課堂教學單元的交互特征參數(shù)，作為課堂教學行為交互深度量化分析的核心指標；以基本邏輯結構單元為基礎，對教學行為交互序列數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，通過計算每種教學行為交互的時間占有率f和行為持續(xù)時間t，確定基本邏輯結構單元特征參數(shù)。教學行為量化統(tǒng)計與分析，包括計算課堂教學行為交互深度值；依據(jù)課堂教學行為交互的特性，探究交互深度量化統(tǒng)計與分析方法，為交互深度值d的計算提供標準。圖1 課堂教學行為交互深度量化分析的基本過程模型二 課堂教學行為邏輯結構解析1 教學行為采集以新的課堂教學行為分析編碼系統(tǒng)為基礎，可將教學行為劃分為教師言語行

7、為、教師活動行為、學生言語行為、學生活動行為等四大類共16種具體行為5。在具體的教學行為觀察過程中，教學行為樣本采集遵循“時間抽樣，動態(tài)補償”的原則，根據(jù)編碼系統(tǒng)規(guī)定的標準，依次記錄課堂教學的行為數(shù)據(jù)，最終形成關鍵行為數(shù)據(jù)序列6。2 邏輯結構解析課堂教學行為交互邏輯結構如圖2所示。一節(jié)課的課堂教學過程可以劃分為若干個教學階段(教學環(huán)節(jié))，每個教學階段可由多個主題組成，每個主題又可由多個問題(或知識點)組成問題(或知識點)是構成教學交互行為的基本單元，是最小的交互行為邏輯單元結構。圖2 課堂教學行為交互邏輯結構示意圖教師針對課堂教學中的某個問題(或知識點)提問，然后師生之間進行交互，此時可能有兩

8、種情況：問題很簡單，學生一下子就給出正確答案；問題是開放性問題或相對比較困難，經(jīng)過師生之間、生生之間的多次交互，對問題的探討日趨深入，越來越接近于正確答案。第一種情況下，如果教師不再引導學生進行發(fā)散性思考，那么交互層次顯然較淺；而第二種情況下，經(jīng)過多次交互后，對問題的探討日趨深入，交互的深度也會隨著交互頻數(shù)的增加而日益加深；同時，后續(xù)的交互行為是在前面已有交互行為的基礎上發(fā)生的，是對前面答案的逐步修正與完善，隨著越來越接近于正確答案，交互深度也逐漸加深。針對一個問題(或知識點)的多次交互過程如圖3所示。圖3 針對一個問題(或知識點)的多次交互過程示意圖綜上所述，本研究依據(jù)基于視頻的課堂教學行為

9、交互分析編碼體系和數(shù)據(jù)采集標準，采集課堂教學行為交互序列數(shù)據(jù)；同時，結合教學內(nèi)容的特點，對課堂教學行為交互序列數(shù)據(jù)進行邏輯結構劃分。三 計算課堂教學行為交互特征參數(shù)1 邏輯結構單元特征參數(shù)以基本邏輯結構單元為基礎，本研究對課堂教學行為交互(下文簡稱“行為”)序列數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，通過計算每種行為的時間占有率和持續(xù)時間，確定基本邏輯結構單元的特征參數(shù)。為便于量化分析，本研究將采集的行為序列數(shù)據(jù)，以邏輯單元結構為基礎，轉(zhuǎn)化為相對頻率(時間占有率)f分析。具體來說，本研究采用時間累積的方法進行統(tǒng)計將每類行為的持續(xù)時間t進行統(tǒng)計累加，作為該類行為的原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)(以秒為單位)，如公式(1)所示。2 交互特征

10、參數(shù)(1)基本課堂教學單元的教學交互行為熵h的計算若想更加科學地表示出交互深度，以便對不同問題的交互深度進行比較，那么就需要考慮行為交互過程中的時間因素所帶來的影響。假設在某一問題的交互過程中有n次交互行為發(fā)生，某一次交互行為的持續(xù)時間為ti，交互持續(xù)時間占有率為pi則可按照公式(2)計算得出。將整個交互過程的行為占有率看作是一個概率分布事件，可按公式(3)并求出其行為交互行為熵h7：(2)基本課堂教學單元的交互系數(shù)i的計算教師根據(jù)教學需要提問后，由第一個學生開始應答，接著由第二個學生根據(jù)前面的應答進行二次應答，再由下一個學生進行三次應答當?shù)降趎個學生的應答接近于正確答案時，便可停止應答。在這

11、一交互過程中，教師可以對學生的應答進行反饋或引導，學生與學生之間也可以進行交流，最后由教師根據(jù)實際教學需要終止應答時間。若把針對某一問題(或知識點)的行為交互過程看作是探究正確答案的過程，那么在這一過程中的所有交互對于最終探討出的正確答案都有貢獻，包括所有學生的應答(不論正誤)、教師的引導或反饋等。若教學內(nèi)容只需一次交互完成，則教學內(nèi)容的不確定性很小；而需要交互的次數(shù)越多，則內(nèi)容的不確定性就越大。綜合考察交互頻次、交互時間與交互內(nèi)容的不確定關系，每次交互對交互深度的貢獻以一次交互為基礎，貢獻值和效果由后面的交互情況決定。依據(jù)行為交互出現(xiàn)的先后順序，確定每次行為交互對最終探討出正確答案的貢獻率為

12、ii，用1/i2表示。基于每次行為交互的貢獻率，可按照公式(4)得到針對該問題的交互系數(shù)i。根據(jù)行為交互次數(shù)，可以確定交互系數(shù)i的取值：當只有一次交互發(fā)生時，交互系數(shù)最小，值為1；當有n次交互發(fā)生時，可求得i的極限值為2/6。據(jù)此，得出i的有效取值范圍為1，2/6)。四 不同層次的課堂教學行為交互深度值的計算依據(jù)課堂教學行為交互的特性，本研究將課堂教學行為交互深度分析劃分為同一問題交互深度、同一主題交互深度和整節(jié)課堂教學的交互深度等三個層次，并定義每個層次的交互深度量化統(tǒng)計與分析方法，為不同層次的交互深度值d的計算提供標準。1 同一問題的交互深度值(d)針對同一問題的交互深度值d，可直接通過交

13、互系數(shù)i和交互行為熵h的積8得出：d=i×h。d值可以反映問題的交互深度，并可對不同問題之間的交互情況進行比較。2 同一主題的交互深度值(d')圍繞學習主題，在交互過程中可能會涉及多個小問題的探討。從一個問題轉(zhuǎn)向另一個問題，稱作一次交互轉(zhuǎn)移。經(jīng)過多步交互轉(zhuǎn)移，交互越來越深入，也越來越接近于最終目標；交互轉(zhuǎn)移的次數(shù)越多，說明初始目標到達最終目標的概率越低、主題內(nèi)容的難度越大，也就需要更加深入的交互才能達到學習目標。假設圍繞同一主題進行n個子問題的討論，每個子問題中具體某一交互行為的持續(xù)時間為ti，整個子問題的交互持續(xù)時間占有率為ti；對該主題學習的容易度貢獻率為si，用(1/n

14、)i表示，即1/ni?；诿總€問題的貢獻率，可根據(jù)公式(5)得到針對該主題的容易度系數(shù)s。當該主題只有一個問題時，容易度系數(shù)取得最大值，為1；當有n個問題時，容易度系數(shù)為一個接近于0的正數(shù)，故容易度系數(shù)s的取值范圍為(0，1。本研究取容易度系數(shù)的倒數(shù)作為難度系數(shù)c，即c=1/s，得出c的取值范圍為1，+)。越是復雜的主題，其難度系數(shù)越高，也就需要通過更加深入的行為交互才能獲得更有效的教學。因此，針對該主題的交互深度值d，與難度系數(shù)c成正比，如公式(6)所示。3 整節(jié)課堂教學的交互深度值(d*)整節(jié)課的行為交互深度由每個階段的交互深度決定。假設一節(jié)課的課堂教學由m個階段組成，每個階段有n個主題，

15、每個主題所占時間比為tsi，其對應的交互深度為dsi；每個階段所占時間比作為系數(shù)tpi，其對應的交互深度為dpi，則整節(jié)課堂教學的交互深度值d*可根據(jù)公式(7)得出。也就是說，通過逐步計算各個主題、各個階段的行為交互深度情況，可間接得到整節(jié)課課教學的交互深度情況，從而為整節(jié)課的課堂教學行為交互深度的研究提供參考。五 應用與分析1 教學行為數(shù)據(jù)采集本研究的實驗樣本為吳江市中學高一歷史課的教學視頻，內(nèi)容為“甲午中日戰(zhàn)爭”，采集的教學行為基本數(shù)據(jù)信息如表1所示。表1 教學行為基本數(shù)據(jù)信息行為類別教師言語行為教師活動行為學生言語行為學生活動行為行為個數(shù)1109547行為時間占有率0.82230.033

16、00.12260.0221在教學過程中，四大類教學行為的16種具體行為分布情況的時序列如圖4所示。圖4 16種具體行為分布情況的時序列圖2 分析與討論在實驗樣本中，19492256秒之間的教學片斷(圖4中框選部分的時序列)具有顯著的主題交互特征圍繞“為什么說馬關條約是繼南京條約以來最嚴重的不平等條約(從割地、賠款、開放通商口岸、獲得特權四個方面比較)”這一主題展開教學活動，通過問題引導，師生之間通過多次交互，完成該教學內(nèi)容的學習。基于所討論問題的內(nèi)容差異，該教學片斷可以明確分為4個子問題，其課堂教學過程結構如圖5所示。圖5 “甲午中日戰(zhàn)爭”教學片斷的課堂教學過程結構示意圖基于行為交互深度分析的

17、基本方法，是首先對每個子問題進行交互深度分析，然后分析整個主題的交互深度。子問題1的教學行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況如表2所示，其中行為序號1為教師提問，行為序號29為交互行為；行為持續(xù)時間共45秒，減去教師提問所耗的時間18秒，行為交互時間共27秒。依據(jù)公式(3)和公式(4)，可以算出交互系數(shù)i的值為1.5274，行為交互熵h的值為2.9538。根據(jù)同一問題的交互深度值d的計算公式，可得出子問題1的交互深度值d為4.5116；同理，可求出子問題2、3、4的交互深度值，分別為5.8939、4.6665、4.1406。表2 子問題1的教學行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況行為序號123456789行為類別264646464持

18、續(xù)時間1832334534所占比率1/92/271/91/94/275/271/94/27依據(jù)教學行為序列的基本數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計出4個子問題的整體持續(xù)時間分布情況，如表3所示。整節(jié)課由4個子問題構成，因此n=4，根據(jù)公式(5)和難度系數(shù)c的計算公式，則可計算出難度系數(shù)c的值為384/127；根據(jù)公式(6)，可計算出“為什么說馬關條約是繼南京條約以來最嚴重的不平等條約”這一主題的交互深度值d為14.7523。表3 4個子問題的整體持續(xù)時間分布情況問題1234持續(xù)時間(s)45987491所占比率45/3087/2237/15491/308交互深度值是通過對行為序列所反映出的行為交互頻度、行為交互持續(xù)

19、時間等因素的統(tǒng)計與量化分析而得出的，在一定程度上可以反映交互情況，也可間接反映交互主題(學習內(nèi)容)的復雜性。交互深度值越大，表明交互越深入，學習內(nèi)容越復雜；反之亦然。上述數(shù)值的計算結果說明，在4個子問題中，子問題2(賠款)的交互最為深入；基于4個子問題，該主題取得了較高的交互深度值，交互較為深入。六 結語課堂教學交互對于課堂教學活動的開展和學習者的發(fā)展都具有重要意義。通過對課堂教學行為交互深度量化分析方法的探究，本研究提出了課堂教學行為交互深度量化分析的基本過程模型，給出了三個層次的交互深度分析方法，對于進一步完善課堂教學行為分析的理論與方法具有一定的指導和借鑒意義。交互深度值可為教學行為交互分析提供參考依據(jù)，在實際應用中可結合具體的教學過程做進一步深入分析。