課堂教學(xué)行為交互深度量化分析方法研究

1、    課堂教學(xué)行為交互深度量化分析方法研究    摘要：文章基于教學(xué)行為序列，通過對(duì)行為序列所反映出的行為交互頻度、行為交互持續(xù)時(shí)間等因素的統(tǒng)計(jì)與分析，間接考察了交互主題(學(xué)習(xí)內(nèi)容)的內(nèi)容復(fù)雜性。通過探討課堂教學(xué)行為的交互深度，文章提出了課堂教學(xué)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(xué)三個(gè)層次的交互深度量化分析方法，為課堂教學(xué)行為交互深度的量化分析提供了新的思路，對(duì)于進(jìn)一步豐富、完善課堂教學(xué)行為分析的理論與方法具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)行為，教學(xué)交互，交互深度，量化分析基金項(xiàng)目：本文為全國(guó)教育科學(xué)“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(xué)評(píng)價(jià)研究”(項(xiàng)目編號(hào)：eca130373)的階段性研究成果。1979年，daniel等1將交互與獨(dú)立學(xué)習(xí)作為兩個(gè)對(duì)立的概念，其中交互是指學(xué)生與教師或教育機(jī)構(gòu)成員之間的交流。課堂教學(xué)中的交互行為作為教學(xué)活動(dòng)開展的基礎(chǔ)，教學(xué)交互的水平直接反映教學(xué)的水平，也直接影響學(xué)習(xí)的效果。一 課堂教學(xué)行為交互深度分析1 課堂教學(xué)行為交互分析教學(xué)交互本質(zhì)上是為了讓學(xué)習(xí)者達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。在學(xué)習(xí)環(huán)境中，主體之間通過相互交流和相互作用，旨在改變學(xué)習(xí)者的行為，幫助學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行意義建構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)2。學(xué)習(xí)通過教學(xué)交互實(shí)現(xiàn)，而教學(xué)交互是學(xué)習(xí)過程的基本功

3、能屬性；學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境相互交流、相互作用而追求自身發(fā)展的過程，是學(xué)與教的過程屬性3。當(dāng)環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)者的反應(yīng)能夠使學(xué)習(xí)者的行為朝著教學(xué)目標(biāo)的方向發(fā)展時(shí)，教學(xué)交互是有效的。國(guó)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(dòng)分析系統(tǒng)(flanders interaction analysis system，fias)、言語互動(dòng)分類系統(tǒng)(verbal interaction category system，vics)、iis(instructional information set)圖分析法、基于信息技術(shù)的互動(dòng)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(diǎn)是建立行為分類編碼方法、運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法觀測(cè)屬性參數(shù)的特征、探究教育特征之間的關(guān)系，但缺乏完善的課堂教學(xué)行為交互深度量化分析方法。2 基于視頻的課堂教學(xué)行為交互分析作為課堂教學(xué)行為交互分析方法的發(fā)展，基于視頻的課堂教學(xué)行為交互分析編碼體系將課堂教學(xué)行為劃分為“言語活動(dòng)”和“教師學(xué)生”兩個(gè)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(píng)價(jià)；主動(dòng)提問、應(yīng)答(被動(dòng)反應(yīng))、對(duì)話(主動(dòng)反應(yīng))、討論；觀察、筆記或練習(xí)、實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)、思考；板書、演示或展示、觀察或巡視、個(gè)別指

5、導(dǎo)或參與活動(dòng)。本研究綜合考察了行為主體(即教師、學(xué)生)與行為方式(即言語、活動(dòng))這兩個(gè)維度的關(guān)聯(lián)性，通過對(duì)行為序列所反映出的行為交互頻度、行為交互持續(xù)時(shí)間等因素的統(tǒng)計(jì)與分析，間接考察了交互主題(學(xué)習(xí)內(nèi)容)的復(fù)雜性，從而探討課堂教學(xué)行為的交互深度，并就課堂教學(xué)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(xué)行為交互深度量化分析的基本過程模型如圖1所示?；具^程主要分為三個(gè)環(huán)節(jié)：教學(xué)行為邏輯結(jié)構(gòu)解析，即劃分課堂教學(xué)行為交互邏輯結(jié)構(gòu)，依據(jù)基于視頻的課堂教學(xué)行為交互分析編碼體系和數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，采集課堂教學(xué)行為交互序列數(shù)據(jù)，并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，將教學(xué)行為交互序列數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)

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

7、為、教師活動(dòng)行為、學(xué)生言語行為、學(xué)生活動(dòng)行為等四大類共16種具體行為5。在具體的教學(xué)行為觀察過程中，教學(xué)行為樣本采集遵循“時(shí)間抽樣，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償”的原則，根據(jù)編碼系統(tǒng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，依次記錄課堂教學(xué)的行為數(shù)據(jù)，最終形成關(guān)鍵行為數(shù)據(jù)序列6。2 邏輯結(jié)構(gòu)解析課堂教學(xué)行為交互邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。一節(jié)課的課堂教學(xué)過程可以劃分為若干個(gè)教學(xué)階段(教學(xué)環(huán)節(jié))，每個(gè)教學(xué)階段可由多個(gè)主題組成，每個(gè)主題又可由多個(gè)問題(或知識(shí)點(diǎn))組成問題(或知識(shí)點(diǎn))是構(gòu)成教學(xué)交互行為的基本單元，是最小的交互行為邏輯單元結(jié)構(gòu)。圖2 課堂教學(xué)行為交互邏輯結(jié)構(gòu)示意圖教師針對(duì)課堂教學(xué)中的某個(gè)問題(或知識(shí)點(diǎn))提問，然后師生之間進(jìn)行交互，此時(shí)可能有兩

8、種情況：?jiǎn)栴}很簡(jiǎn)單，學(xué)生一下子就給出正確答案；問題是開放性問題或相對(duì)比較困難，經(jīng)過師生之間、生生之間的多次交互，對(duì)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(dǎo)學(xué)生進(jìn)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(duì)問題的探討日趨深入，交互的深度也會(huì)隨著交互頻數(shù)的增加而日益加深；同時(shí)，后續(xù)的交互行為是在前面已有交互行為的基礎(chǔ)上發(fā)生的，是對(duì)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(duì)一個(gè)問題(或知識(shí)點(diǎn))的多次交互過程如圖3所示。圖3 針對(duì)一個(gè)問題(或知識(shí)點(diǎn))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(xué)行為

9、交互分析編碼體系和數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，采集課堂教學(xué)行為交互序列數(shù)據(jù)；同時(shí)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，對(duì)課堂教學(xué)行為交互序列數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)劃分。三 計(jì)算課堂教學(xué)行為交互特征參數(shù)1 邏輯結(jié)構(gòu)單元特征參數(shù)以基本邏輯結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)，本研究對(duì)課堂教學(xué)行為交互(下文簡(jiǎn)稱“行為”)序列數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過計(jì)算每種行為的時(shí)間占有率和持續(xù)時(shí)間，確定基本邏輯結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)化為相對(duì)頻率(時(shí)間占有率)f分析。具體來說，本研究采用時(shí)間累積的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)將每類行為的持續(xù)時(shí)間t進(jìn)行統(tǒng)計(jì)累加，作為該類行為的原始統(tǒng)計(jì)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(xué)單元的教學(xué)交互行為熵h的計(jì)算若想更加科學(xué)地表示出交互深度，以便對(duì)不同問題的交互深度進(jìn)行比較，那么就需要考慮行為交互過程中的時(shí)間因素所帶來的影響。假設(shè)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(shí)間為ti，交互持續(xù)時(shí)間占有率為pi則可按照公式(2)計(jì)算得出。將整個(gè)交互過程的行為占有率看作是一個(gè)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(xué)單元的交互系數(shù)i的計(jì)算教師根據(jù)教學(xué)需要提問后，由第一個(gè)學(xué)生開始應(yīng)答，接著由第二個(gè)學(xué)生根據(jù)前面的應(yīng)答進(jìn)行二次應(yīng)答，再由下一個(gè)學(xué)生進(jìn)行三次應(yīng)答當(dāng)?shù)降趎個(gè)學(xué)生的應(yīng)答接近于正確答案時(shí)，便可停止應(yīng)答。在這

11、一交互過程中，教師可以對(duì)學(xué)生的應(yīng)答進(jìn)行反饋或引導(dǎo)，學(xué)生與學(xué)生之間也可以進(jìn)行交流，最后由教師根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要終止應(yīng)答時(shí)間。若把針對(duì)某一問題(或知識(shí)點(diǎn))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(duì)于最終探討出的正確答案都有貢獻(xiàn)，包括所有學(xué)生的應(yīng)答(不論正誤)、教師的引導(dǎo)或反饋等。若教學(xué)內(nèi)容只需一次交互完成，則教學(xué)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(shí)間與交互內(nèi)容的不確定關(guān)系，每次交互對(duì)交互深度的貢獻(xiàn)以一次交互為基礎(chǔ)，貢獻(xiàn)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(duì)最終探討出正確答案的貢獻(xiàn)率為

12、ii，用1/i2表示?；诿看涡袨榻换サ呢暙I(xiàn)率，可按照公式(4)得到針對(duì)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(dāng)只有一次交互發(fā)生時(shí)，交互系數(shù)最小，值為1；當(dāng)有n次交互發(fā)生時(shí)，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(xué)行為交互深度值的計(jì)算依據(jù)課堂教學(xué)行為交互的特性，本研究將課堂教學(xué)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(xué)的交互深度等三個(gè)層次，并定義每個(gè)層次的交互深度量化統(tǒng)計(jì)與分析方法，為不同層次的交互深度值d的計(jì)算提供標(biāo)準(zhǔn)。1 同一問題的交互深度值(d)針對(duì)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(duì)不同問題之間的交互情況進(jìn)行比較。2 同一主題的交互深度值(d')圍繞學(xué)習(xí)主題，在交互過程中可能會(huì)涉及多個(gè)小問題的探討。從一個(gè)問題轉(zhuǎn)向另一個(gè)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(biāo)；交互轉(zhuǎn)移的次數(shù)越多，說明初始目標(biāo)到達(dá)最終目標(biāo)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(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。假設(shè)圍繞同一主題進(jìn)行n個(gè)子問題的討論，每個(gè)子問題中具體某一交互行為的持續(xù)時(shí)間為ti，整個(gè)子問題的交互持續(xù)時(shí)間占有率為ti；對(duì)該主題學(xué)習(xí)的容易度貢獻(xiàn)率為si，用(1/n

14、)i表示，即1/ni?；诿總€(gè)問題的貢獻(xiàn)率，可根據(jù)公式(5)得到針對(duì)該主題的容易度系數(shù)s。當(dāng)該主題只有一個(gè)問題時(shí)，容易度系數(shù)取得最大值，為1；當(dāng)有n個(gè)問題時(shí)，容易度系數(shù)為一個(gè)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(fù)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(xué)。因此，針對(duì)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(xué)的交互深度值(d*)整節(jié)課的行為交互深度由每個(gè)階段的交互深度決定。假設(shè)一節(jié)課的課堂教學(xué)由m個(gè)階段組成，每個(gè)階段有n個(gè)主題，

15、每個(gè)主題所占時(shí)間比為tsi，其對(duì)應(yīng)的交互深度為dsi；每個(gè)階段所占時(shí)間比作為系數(shù)tpi，其對(duì)應(yīng)的交互深度為dpi，則整節(jié)課堂教學(xué)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(jì)算各個(gè)主題、各個(gè)階段的行為交互深度情況，可間接得到整節(jié)課課教學(xué)的交互深度情況，從而為整節(jié)課的課堂教學(xué)行為交互深度的研究提供參考。五 應(yīng)用與分析1 教學(xué)行為數(shù)據(jù)采集本研究的實(shí)驗(yàn)樣本為吳江市中學(xué)高一歷史課的教學(xué)視頻，內(nèi)容為“甲午中日戰(zhàn)爭(zhēng)”，采集的教學(xué)行為基本數(shù)據(jù)信息如表1所示。表1 教學(xué)行為基本數(shù)據(jù)信息行為類別教師言語行為教師活動(dòng)行為學(xué)生言語行為學(xué)生活動(dòng)行為行為個(gè)數(shù)1109547行為時(shí)間占有率0.82230.033

16、00.12260.0221在教學(xué)過程中，四大類教學(xué)行為的16種具體行為分布情況的時(shí)序列如圖4所示。圖4 16種具體行為分布情況的時(shí)序列圖2 分析與討論在實(shí)驗(yàn)樣本中，19492256秒之間的教學(xué)片斷(圖4中框選部分的時(shí)序列)具有顯著的主題交互特征圍繞“為什么說馬關(guān)條約是繼南京條約以來最嚴(yán)重的不平等條約(從割地、賠款、開放通商口岸、獲得特權(quán)四個(gè)方面比較)”這一主題展開教學(xué)活動(dòng)，通過問題引導(dǎo)，師生之間通過多次交互，完成該教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)?；谒懻搯栴}的內(nèi)容差異，該教學(xué)片斷可以明確分為4個(gè)子問題，其課堂教學(xué)過程結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5 “甲午中日戰(zhàn)爭(zhēng)”教學(xué)片斷的課堂教學(xué)過程結(jié)構(gòu)示意圖基于行為交互深度分析的

17、基本方法，是首先對(duì)每個(gè)子問題進(jìn)行交互深度分析，然后分析整個(gè)主題的交互深度。子問題1的教學(xué)行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況如表2所示，其中行為序號(hào)1為教師提問，行為序號(hào)29為交互行為；行為持續(xù)時(shí)間共45秒，減去教師提問所耗的時(shí)間18秒，行為交互時(shí)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(jì)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(xué)行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況行為序號(hào)123456789行為類別264646464持

18、續(xù)時(shí)間1832334534所占比率1/92/271/91/94/275/271/94/27依據(jù)教學(xué)行為序列的基本數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計(jì)出4個(gè)子問題的整體持續(xù)時(shí)間分布情況，如表3所示。整節(jié)課由4個(gè)子問題構(gòu)成，因此n=4，根據(jù)公式(5)和難度系數(shù)c的計(jì)算公式，則可計(jì)算出難度系數(shù)c的值為384/127；根據(jù)公式(6)，可計(jì)算出“為什么說馬關(guān)條約是繼南京條約以來最嚴(yán)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(gè)子問題的整體持續(xù)時(shí)間分布情況問題1234持續(xù)時(shí)間(s)45987491所占比率45/3087/2237/15491/308交互深度值是通過對(duì)行為序列所反映出的行為交互頻度、行為交互持續(xù)

19、時(shí)間等因素的統(tǒng)計(jì)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(xué)習(xí)內(nèi)容)的復(fù)雜性。交互深度值越大，表明交互越深入，學(xué)習(xí)內(nèi)容越復(fù)雜；反之亦然。上述數(shù)值的計(jì)算結(jié)果說明，在4個(gè)子問題中，子問題2(賠款)的交互最為深入；基于4個(gè)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(jié)語課堂教學(xué)交互對(duì)于課堂教學(xué)活動(dòng)的開展和學(xué)習(xí)者的發(fā)展都具有重要意義。通過對(duì)課堂教學(xué)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(xué)行為交互深度量化分析的基本過程模型，給出了三個(gè)層次的交互深度分析方法，對(duì)于進(jìn)一步完善課堂教學(xué)行為分析的理論與方法具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。交互深度值可為教學(xué)行為交互分析提供參考依據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中可結(jié)合具體的教學(xué)過程做進(jìn)一步深入分析。