基于Python語言對高中信息技術(shù)“同課異構(gòu)”的S-T分析

基于Python語言對高中信息技術(shù)“同課異構(gòu)”的S-T分析侯巖王穎趙健如王玉龍摘要：本文作者在國家教育公共平臺“一師一優(yōu)課”中選取高中信息技術(shù)實操類課程和理論類課程相同內(nèi)容各三節(jié)課進行“同課異構(gòu)”的實證分析，介紹了S-T分析法的內(nèi)涵以及分析流程，并利用Pycharm軟件編寫Python數(shù)據(jù)分析程序繪制S-T圖、Rt-Ch圖，科學(xué)地呈現(xiàn)師生教學(xué)行為及過程，計算得出本節(jié)課的教學(xué)模式，并分析了教學(xué)問題，為提高課堂教學(xué)效率和促進教師自我發(fā)展提供了可行依據(jù)。S-T分析法1.S-T內(nèi)涵S-T分析法是對教學(xué)過程進行定量分析的典型方法之一，“S”代表“student”，指的是學(xué)生在教學(xué)過程中的行為;“T”代表“teacher”，指的是在教學(xué)過程中教師的行為。S-T分析法是通過記錄教師和學(xué)生在課堂中的表現(xiàn)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)形成圖表分析最終結(jié)果。2.S-T分析流程S-T分析法的流程，首先是選定一節(jié)課，然后根據(jù)一定的時間間隔（如15s、30s），記錄教師和學(xué)生的行為，當(dāng)在時間節(jié)點是教師的行為就記為“T”，如果是學(xué)生的行為就記為“S”，教師與學(xué)生交互對話的行為就記為“D”（計算Rt、Ch時D作T處理）。王陸與張敏霞編著的《課堂觀察方法與技術(shù)》一書對教師與學(xué)生的行為進行分類與定義，如表1所示。通過繪制RT-CH圖確定教學(xué)模式，Rt即教師T行為占有率，表示教師T行為數(shù)與行為采樣數(shù)的比例，其中N表示教學(xué)行為的采樣總數(shù)，Nt表示T行為的采樣數(shù)。Ch即師生行為轉(zhuǎn)換率，表示教學(xué)的過程中T行為、S行為間的相互轉(zhuǎn)換次數(shù)與總的行為采樣數(shù)之比。在課堂行為教學(xué)過程中，Rt=Nt/N，Rs=Ns/N。其中Rt值越高，教師活動越頻繁，表示該節(jié)課以教師為主，師生行為轉(zhuǎn)換率（Ch）Ch=（g-1）/N，g為序列數(shù)。其中，Ch值越高，表示師生互動越頻繁，Rt值、Ch值繪制在Rt-Ch圖中，橫軸為Rt，縱軸為Ch。S-T分析法劃分的教學(xué)模式分為練習(xí)型（Rt≤0.3）、混合型（0.3同課異構(gòu)的課程S-T分析1.選題介紹由于高中信息技術(shù)課程是理論與實踐并重的學(xué)科，為了更好地評估信息技術(shù)課程在教學(xué)中的實際應(yīng)用情況，本次分析查找了兩類課程，一類是實操類課程，另一類是理論類課程。本研究以浙教版《必修1信息技術(shù)》基礎(chǔ)教材為例，圍繞以《網(wǎng)頁制作》為例的實操課與以《信息的安全與保護》為例的理論課進行同課異構(gòu)的S-T分析。2.數(shù)據(jù)統(tǒng)計首先反復(fù)觀看教師的授課視頻，并遵循S-T分析法對學(xué)生和教師的行為進行記錄，六位教師的授課時間基本都在40分鐘左右，以15s為一個時間間隔，通過教師和學(xué)生的行為比例來確定該時間段是教師行為（T）還是學(xué)生行為（S）或者是師生互動行為（D），進行數(shù)據(jù)匯總記錄，如表2所示。3.數(shù)據(jù)分析以A教師教學(xué)行為數(shù)據(jù)為例，通過Excel表格對教師的教學(xué)行為進行反復(fù)觀察，按照一定的時間間隔進行記錄統(tǒng)計，得出教學(xué)過程觀察記錄表，然后通過Pycharm軟件編寫Python數(shù)據(jù)分析程序，得出S-T曲線圖和Rt-Ch圖，代碼如圖1所示。首先導(dǎo)入A教師的教學(xué)行為記錄Excel表格，提取數(shù)據(jù)集，運行如下頁圖2所示。然后刪除文件的第一列，并定義數(shù)據(jù)類型，提取數(shù)據(jù)狀態(tài)列表，運行如下頁圖3所示。由于data.values為嵌套列表，value把data.values的元素按順序全部放入value列表，運行如下頁圖4所示。創(chuàng)建一個空列表放坐標(biāo)點（x，y）。如果第一個元素為S（學(xué)生），那么xy列表的變化從空變?yōu)閇[0，15]];如果第一個元素為T（教師），那么xy列表的變化從空變?yōu)閇[15，0]];如果第一個元素為D（交互對話），那么xy列表就變?yōu)閇[7.5，7.5]]。利用循環(huán)語句，增加第二個數(shù)組直到循環(huán)結(jié)束輸出狀態(tài)坐標(biāo)，運行如圖5所示。最后，導(dǎo)入畫圖函數(shù)模塊，設(shè)置xy的坐標(biāo)與屬性，設(shè)置圖的字體，最終生成S-T圖。（1）實操課分析通過以上代碼實現(xiàn)教師行為的數(shù)據(jù)分析，生成A、B、C三位教師的S-T曲線圖（從左至右），如圖6所示。由A教師的S-T曲線圖可知，A教師的曲線前半截趨向T行為，后半截趨向S行為，且最后的T行為和S行為都有較為連續(xù)的現(xiàn)象。本節(jié)課基本由教師講授，學(xué)生以聽為主，基礎(chǔ)知識的講授與演示操作由T完成，然后教師找學(xué)生演示。由B教師的S-T曲線圖可知，B教師的曲線圖基本上趨向T，即教師行為偏多，最后給學(xué)生實踐練習(xí)。本節(jié)課授課時間相對較短，主要是由教師進行基本知識講解，在第26分鐘時找學(xué)生進行演示，然后在29分鐘時講解，小組進行討論，合作完成網(wǎng)頁，從圖中可以看出學(xué)生行為集中在后半段，最后教師根據(jù)學(xué)生操作遇到的問題進行解疑并總結(jié)本課所學(xué)知識。由C教師的S-T曲線圖可知，C教師的曲線圖基本上趨向S行為，整節(jié)課學(xué)生行為占比較高。本節(jié)課學(xué)生已經(jīng)掌握基礎(chǔ)知識，教師讓學(xué)生在做中學(xué)，在第17分鐘時教師講解完成讓學(xué)生進行操作演示，教師及時總結(jié)說明，根據(jù)操作中遇到的問題來解答疑惑，所以學(xué)生的操作集中在課堂的前半節(jié)，后半節(jié)主要是教師解疑，學(xué)生再操作，教師再解疑，不斷循環(huán)優(yōu)化操作的過程。通過三位教師的S-T曲線圖，可求得Rt和Ch的值（如表3），并繪制三位教師的Rt-Ch圖（如圖7）。①分析教學(xué)行為、教學(xué)模式。根據(jù)表中Rt和Ch的值可得教學(xué)模式分析結(jié)果，A教師和B教師都屬于講授型。但是在課堂中A教師行為所占比例相對更多，更注重教師對學(xué)生的單項知識傳遞作用;B教師在授課過程中以PPT和演示實驗作為主要教學(xué)手段，教學(xué)中以教師講授為主、學(xué)生活動為輔完成教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程;C教師的課堂中學(xué)生活動所占比例較多，教師重在引導(dǎo)學(xué)生在練習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題獲得新知。②分析課堂中的教師和學(xué)生的教學(xué)行為。通過教學(xué)活動中教師提問的時間節(jié)點、學(xué)生思考交流的情況來進行分析。從S-T圖可以看出B教師導(dǎo)入環(huán)節(jié)與學(xué)生交流相對頻繁，這樣會使課堂氛圍更為活躍，學(xué)生積極性得以及時調(diào)動。從課中這個環(huán)節(jié)來看，C教師的教學(xué)過程更多的是學(xué)生在操作，這與課程性質(zhì)不謀而合，實操類課程就是讓學(xué)生在操作中獲取新知，在操作中質(zhì)疑，在操作中收獲。③分析教學(xué)過程中的師生教學(xué)互動。在教學(xué)方法上A、B教師都采用講授型，一方面學(xué)生動手操作時間太短，不利于知識的掌握，另一方面學(xué)生難以深入思考問題，隨大流簡單完成任務(wù)無法達到滿意的教學(xué)效果。C教師整節(jié)課基本都是讓學(xué)生進行操作，實施任務(wù)驅(qū)動，當(dāng)學(xué)生在操作中遇到問題時，教師進行解答交流，學(xué)生在實踐中獲得新知，這有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的提升，但是學(xué)生操作時間過長，建議把每節(jié)課的練習(xí)任務(wù)分成一個個子任務(wù)，避免學(xué)生操作時間過長造成低效率探究。因此，對于信息技術(shù)實操課比較推薦C教師的練習(xí)型教學(xué)模式。（2）理論課分析通過以上代碼實現(xiàn)教師行為的數(shù)據(jù)分析，生成D、E、F三位教師的S-T曲線圖（從左至右），如圖8所示。由D教師的S-T曲線圖可知，D教師的曲線圖前半段偏向于T教師行為，且曲線中有師生短時間交叉連續(xù)現(xiàn)象，整個教學(xué)活動中師生互動相對較好。D教師通過情境導(dǎo)入，把任務(wù)分成小組來完成，在上課第22分鐘時小組進行交流探究，然后教師以提問的方式由已知引入未知，避免單一枯燥的理論講授，更好地促進了學(xué)生的學(xué)習(xí)。由E教師的S-T曲線圖可知，E教師的曲線圖在課堂的約前三分之一時段都是教師單向授課，然后小組探究學(xué)生討論，教師及時解答疑難，師生互動頻繁交替進行。教師采用探究式教學(xué)，說明本節(jié)任務(wù)以后，在上課10分鐘左右小組開始討論，討論過程教師深入各小組查看討論情況，并及時予以指導(dǎo)，3分鐘后討論結(jié)束，教師提出問題小組成員作答，然后教師進行總結(jié)。由于這節(jié)課是在機房上課，基礎(chǔ)知識探究完成后，教師讓學(xué)生自己進行殺毒軟件的操作，并及時予以指導(dǎo)。由F教師的S-T曲線圖可知，F(xiàn)教師約前四分之一的課堂時間是教師單向?qū)?，然后大段曲線趨向S，接著師生頻繁交替地進行教學(xué)活動。教師通過創(chuàng)設(shè)情境，用視頻導(dǎo)入課程，看完視頻讓學(xué)生概括概念完成任務(wù)單，接著讓學(xué)生闡述自己的理解，教師進行再次講解并提出疑問，學(xué)生再次回答，接著教師進行總結(jié)，最后進行實際操作。但由于時間較短，教師讓學(xué)生自己進行殺毒軟件的操作，時間并不是很充分。通過三位教師的S-T曲線圖，可求得Rt和Ch的值（如表4），并繪制三位教師的Rt-Ch圖（如圖9）。①分析教學(xué)過程、教學(xué)模式。對《信息的安全和保護》三節(jié)課的同課異構(gòu)，通過S-T和Rt-Ch圖看出該教學(xué)模式都屬于混合型（探究），教師在授課過程中以PPT、視頻及學(xué)生小組討論作為主要教學(xué)手段，在教學(xué)過程中積極與學(xué)生交流互動，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、動手實驗，該教學(xué)模式能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，教師作為引導(dǎo)者，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，組織學(xué)習(xí)過程，鼓勵學(xué)生完成知識建構(gòu)。②分析課堂中教師和學(xué)生的教學(xué)行為。深入觀察課堂行為，首先D教師在基礎(chǔ)知識講解部分完成后，在展示小組任務(wù)環(huán)節(jié)采用了板書形式，十分浪費課堂時間，可以充分利用PPT等相關(guān)設(shè)備提前布置任務(wù);在討論環(huán)節(jié)，學(xué)生更多的是自己看書查資料，課堂密度較低不能引發(fā)有效的交流思考;教師也沒有對學(xué)生回答的問題進行必要的解釋或者補充。F教師在課堂交流討論環(huán)節(jié)時間過于寬松，不利于更好地把控課堂且學(xué)生交流時間過長會適得其反。E教師的教學(xué)行為相對較好，互動積極，逐層遞進，由淺入深。③分析教學(xué)過程中師生的教學(xué)互動。對于理論課，教師單一的講授和給學(xué)生過長時間討論交流，都不利于教學(xué)效果的達成。理論課比較推薦E教師的講授方法，E教師善于把大任務(wù)劃分成子任務(wù)，明確交流時間，提升交流效果，逐個完成教學(xué)任務(wù)。由于信息技術(shù)是一門理論與實踐并重的學(xué)科，在教學(xué)工作中教師要對教學(xué)內(nèi)容有清晰的定位，明確其是偏重操作類還是偏重理論類。對于操作類課程，在教學(xué)任務(wù)的安排上，要善于把大任務(wù)分割成若干子任務(wù);在教學(xué)時間的安排上，每個子任務(wù)的探究時間要在十分鐘之內(nèi)，這樣有利于提升實踐的效率且易讓學(xué)生獲得成就感。對于理論類課程，要避免“滿堂灌”，對枯燥又抽象的概念應(yīng)盡可能創(chuàng)設(shè)生活情