CSMS助力教師構(gòu)建中職數(shù)學高效課堂的案例研究

一、研究背景職業(yè)教育在粵港澳大灣區(qū)內(nèi)承擔著為制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高級技術(shù)技能型人才的重要作用。教育部《教育信息化2.0行動計劃》強調(diào)，要根據(jù)新環(huán)境下人才培養(yǎng)需要，突出以學習者為中心的教育理念，構(gòu)建全新教育生態(tài)環(huán)境，將信息化技術(shù)深度融入日常教育教學，立志提升教學質(zhì)量，努力提升融合應(yīng)用階段的創(chuàng)新性，提倡實現(xiàn)常態(tài)化應(yīng)用，更要講求全方位創(chuàng)新。如何將大數(shù)據(jù)融入課堂教學實踐，利用人工智能技術(shù)有效改進教學方法成為一線教師面臨的重要挑戰(zhàn)。高效課堂教學一直是教育領(lǐng)域研究的熱點，課堂教學高效性是指在常態(tài)的課堂教學活動中，通過教師的引領(lǐng)和全體學生主動而積極的思維過程，在單位時間內(nèi)高效率、高質(zhì)量地完成教學任務(wù)，促進學生獲得高效發(fā)展。高效發(fā)展就其內(nèi)涵而言，是指知識、技能，過程、方法與情感、態(tài)度、價值觀“三維目標”的協(xié)調(diào)發(fā)展；就其外延而言涵蓋高效的課前準備、教學實施、教學評價。隨著5G時代的發(fā)展，以量化方式剖析學習過程，進而做出科學育人決策的課堂教學模式是近年來教學改革的重點之一。因此，如何在5G+智慧教育背景下構(gòu)建中職高效課堂成為大灣區(qū)的中等職業(yè)技術(shù)學校亟待解決的問題。本文選擇一名教齡為8年的一線中職數(shù)學教師參與研究，通過以學習發(fā)生知行理論為基礎(chǔ)的CSMS對3節(jié)實驗課例整體表現(xiàn)進行大數(shù)據(jù)分析，探究CSMS在中職課堂教學實踐中的積極作用。二、研究對象、工具及方法1.研究對象本文通過跟蹤一位任教8年的一線教師的3節(jié)中職一年級常規(guī)數(shù)學課（表1），按照“前測—中測—后測”的流程開展“5G+智慧教育”下的課堂教育質(zhì)量檢測研究，試圖探索構(gòu)建以學生為主體的中職數(shù)學高效課堂的有效路徑。2.研究工具和理論基礎(chǔ)（1）CSMS隨著人工智能技術(shù)的進步，借由課堂教學智慧評價，教師在常態(tài)化、標準化的課堂教學測評中可以養(yǎng)成及時反饋的能力。CSMS是一種運用人工智能實現(xiàn)自動評分的大數(shù)據(jù)課堂測評工具，它從教師主導、學生主體兩個角度，將課堂分為目標定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、評價反饋、整體發(fā)展、合作交流、學習體驗和目標達成9個評分領(lǐng)域，對應(yīng)9個指數(shù)，每個指數(shù)由3～6個不等的細項指標合成，共計40個細項指標。CSMS關(guān)注的核心是批判思維、交流、合作、創(chuàng)新思維（criticalthinking，communication，collaboration，creativity，簡稱4C技能）。（2）學習發(fā)生知行模型（圖1）學習發(fā)生知行理論從中國知行哲學、知行辯證法、大腦信息自由能理論等出發(fā)，提出了推動學生學習發(fā)生的條件與路徑、學習風格、有效教學方法。學習發(fā)生知行理論為CSMS在思維激發(fā)的課堂測評方面提供技術(shù)分析支撐，該理論還包含深刻指引學習發(fā)生的方法論，具備獨自應(yīng)用指導課堂實踐的可能性。3.研究方法（1）分析維度前測課的CSMS數(shù)據(jù)報告中的課堂整體表現(xiàn)顯示，目標達成和合作交流兩個維度相對偏低。因此，本文確定了此研究的兩個目標是：①合作交流方面，運用CSMS幫助教師通過分析課堂上師生互動情況判斷學生是否積極參與課堂，進而實現(xiàn)課堂上師生之間相互尊重、彼此尊重、平等民主的穩(wěn)定合作交流模式；②目標達成方面，根據(jù)學習知行理論，助力教師推動有效學習程度，使得不同層次的學生都有收獲，完成預期教學目標和取得較好的教學效果。本文從前測課例教學分析、研讀前測課CSMS大數(shù)據(jù)分析報告、研究課與后測課的課堂實踐、對比分析CSMS大數(shù)據(jù)報告4個維度，對3節(jié)課例進行全面分析，分析框架見表2。表2中所有的量化指標的數(shù)值均由CSMS獲得，質(zhì)性指標評價主要采用教案分析、課堂觀察、教學團隊研討等方法。（2）研究流程圖本文以研究目標為導向，以研究方法為手段，按照“發(fā)現(xiàn)問題-分析原因-解決問題-結(jié)果驗證”的流程進行研究，具體流程見圖2。三、研究過程1.前測課教學分析（1）錄制前測課例，了解研究對象的實際教學風格前測課選擇在教室，通過攝像機錄制日常教學中正好上到的內(nèi)容：一元二次不等式的解法，教學環(huán)節(jié)設(shè)計如表3所示。（2）前測課堂教學整體分析前測課的CSMS數(shù)據(jù)報告中的課堂整體表現(xiàn)如圖3所示，目標達成和合作交流兩個維度相對偏低，需要重點關(guān)注。進一步研讀CSMS大數(shù)據(jù)分析報告（課堂概要、互動交流、思維激發(fā)三個角度），報告中主要體現(xiàn)了兩個方面問題：一是教師需要在問題啟發(fā)性、教師發(fā)問、學生發(fā)問、學生話題穩(wěn)定方面需要加強，學生參與課堂互動不夠充分；二是“四何”問題中的為何和如何占比偏低，教師沒有很好地有效推動學習發(fā)生，教師應(yīng)關(guān)注教學效果，可通過探究問題的深層原因、如何創(chuàng)設(shè)情景對問題進行探索。針對目標達成和合作交流兩個提升要點，確定接下來研究的方向為加強課堂有效互動，課前優(yōu)化教學設(shè)計，創(chuàng)設(shè)情景；課中加強啟發(fā)性提問方式與語言，有效推動學習發(fā)生。（3）學習發(fā)生的知行模型數(shù)據(jù)根據(jù)以上分析報告，實驗教師分析合作交流與目標達成得分偏低的深層原因可能有以下幾點。首先，本節(jié)課以教師講授為主，且在教師講授的過程中，教師發(fā)問比率還不高；其次，教師提問中的“是”和“何”問題占比太大，無法有效地激勵學生思考，達不到深層參與課堂互動；最后，教師在本節(jié)課中以概念→思想練習為主要的推進學習的外在教學風格，但學生更多的卻是能動性的學習風格，不太相符（表4）。2.前測課、中測課及后測課對比分析（1）課堂教學整體分析在對前測課的深度分析之后，實驗教師根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整了課堂教學方式方法，進行中測課和后測課的錄制、分析，3節(jié)課的整體情況分析如表5所示。結(jié)果顯示，在前測課的課堂教學活動結(jié)構(gòu)的九個分析領(lǐng)域中，相對于其他方面，合作交流和目標達成兩方面有明顯的不足，得分百分比分別為55.83%和53.49%；相比于前測課，研究課中的合作交流方面的得分提高了34.17%，后測課中的目標達成提高了28.34%，得分提高比較明顯，說明經(jīng)過CSMS分析，教師后期的中測課和后測課已初顯成效。（2）課堂交流互動分析第一，弗蘭德斯（FIAS）互動指標。如表6所示，中測課和后測課在教師啟發(fā)性提問、學生話題穩(wěn)定性、教師發(fā)問、教學與管控比四個方面進步相對明顯，證明實驗教師在備課期間改進教學設(shè)計環(huán)節(jié)（例如，課前創(chuàng)設(shè)情景、改變課堂教學問題形式等）起了積極的作用。但是，在學生發(fā)問方面略顯不足，可能是因為中測課與后測課是側(cè)重熟練方法的課，主要是學會解一元二次不等式的解法和求函數(shù)值等題型，學生大部分時間在掌握和熟練方法的過程中，所以缺少提問，今后可設(shè)置開放性題型供學生思考，激發(fā)基礎(chǔ)較好的學生進一步學會知識的運用。第二，“問-答-評”結(jié)構(gòu)（IRE）互動分析結(jié)果。如表7所示，前測課結(jié)果顯示實驗課例中的深層次師生互動有待加強，這意味著課堂問題的設(shè)置需要調(diào)整，教師在課堂上提出的問題應(yīng)該傾向于追問型及學生思考討論再答型。課堂提問形式直接影響教師是否可以通過提問調(diào)動學生的學習積極性，刺激學生思考發(fā)生。在中測和后測課中，實驗教師調(diào)整了課堂問題設(shè)置。分析結(jié)果顯示簡單型問題的比例在下降，追問型問題的比例在上升。實驗教師的“問-答-評”運用適中，對學生的及時反饋良好。第三，教學活動類型（S-T模型）分析。如圖4所示，前測課為講授型，經(jīng)過對前測課的研討改進，先從改進教案出發(fā)，精細設(shè)置教師提出的問題，發(fā)揮教師主導作用，落實問題教學，課堂上以問題促進學生思考，實現(xiàn)以學生為主體的課堂教學。同時，與備課組內(nèi)的教學團隊教師進行討論，相互借鑒、改進教學流程。最終，將中測課和后測課轉(zhuǎn)化為以學生為主體的混合型研討課。（3）教學目標達成分析第一，課堂知識傳遞主要方式分析。學習發(fā)生，指的是將所學知識吸收到學習者的知識體系里。根據(jù)學習發(fā)生知行模型，教師主導的外圍的知行理論是教師組織課堂教與學活動的理論基礎(chǔ)，主要體現(xiàn)在教師對“四何”問題的設(shè)置、對“四何”問題的運用比例及對課堂知識結(jié)構(gòu)的把握。縱觀“四何”問題的優(yōu)化設(shè)計（表8），“何”問題比例最高，這和中職數(shù)學大綱內(nèi)容本身要求相對淺顯有關(guān)，理解一元二次不等式的概念、學會一般的一元二次不等式的解法是教學的主要內(nèi)容目標。另外，在后測課中函數(shù)的表示法這一節(jié)內(nèi)容偏應(yīng)用，在課堂上創(chuàng)設(shè)情景提出問題，促進學生思考，表現(xiàn)為“如何”問題比列有所提高。第二，教學風格和學習風格分析（表9）。在一節(jié)課中，教師的教學風格是否與學生的學習風格相匹配是課堂高效、凸顯以學生為主體的要素之一。研究者對3節(jié)實驗課例的分析結(jié)果進行對比發(fā)現(xiàn)：首先，3節(jié)課例的教師教學風格百分比都是學習發(fā)生的方式③占比最高，學習發(fā)生的方式④占比最低，四種風格占比相差較大，說明教師在對各類學生的兼顧情況需要加強。在后測課中這一情況得到改善，教師教學風格與學生學習風格的分布均衡度有所提升。其次，不同的教學內(nèi)容，學生表現(xiàn)出來的學習風格也會相應(yīng)變化，教師的教學風格應(yīng)根據(jù)學生的學習風格相應(yīng)作出調(diào)整，才能有效地推動學生的學習發(fā)生。中測課中的學習發(fā)生的方式③與現(xiàn)實型學習風格均排名第1，后測課中的學習發(fā)生的方式④與能動型均排名第4，教學風格與學習風格的匹配度增強，這表明實驗教師在調(diào)整教學環(huán)節(jié)、優(yōu)化“四何”問題上有一定的成效。四、研究總結(jié)與反思本研究通過對3節(jié)實驗課例進行深度剖析，發(fā)現(xiàn)以學習發(fā)生知行理論為基礎(chǔ)的CSMS能夠有效改善教師教學方式，為構(gòu)建高效中職課堂起到促進作用。1.CSMS優(yōu)化傳統(tǒng)課堂教學評價方式人工智能視域下的CSMS課堂大數(shù)據(jù)報告從9個維度（40個細化指標）對課例進行解析，教師版報告可供提取關(guān)鍵信息，專業(yè)版報告介紹了各項指標背后的知行理論，這不僅讓課堂上的每一種教學環(huán)節(jié)、每一個教學問題、每一次教學互動等教學活動有理有據(jù)，還為教師提供課堂數(shù)據(jù)，明確改進的方向。本文通過以3節(jié)常規(guī)課例（前測課——中測課——后測課）為研究對象，以學習發(fā)生知行理論為理論基礎(chǔ)的CSMS課堂大數(shù)據(jù)報告為支撐，不斷優(yōu)化教學流程、改進教學問題，達到以提升課堂深層互動為基礎(chǔ)的課堂合作交流目標，實現(xiàn)以改進和推動有效學習程度為載體的課堂教學目標。課堂教學智慧評價系統(tǒng)CSMS為實現(xiàn)常態(tài)化課堂的教學智慧評價提供了強大的數(shù)據(jù)支撐與強有力的研究保障。2.學習發(fā)生知行理論助力教師多維度提升教學質(zhì)量教育質(zhì)量是教育永恒的話題，課堂是提升教育質(zhì)量的關(guān)鍵陣地。外顯可測的學習發(fā)生知行理論為提升課堂教學質(zhì)量奠定了科學基礎(chǔ)、明確了研究方向、提供了可分析可實施的改進角度。在本研究中，實驗教師通過優(yōu)化“四何”問題設(shè)置，降低是“何”問題比例、提高“如何”問題比例，優(yōu)化課堂知識傳遞結(jié)構(gòu)；通過改善學習發(fā)生知行模型中的課堂教師風格與學生風格的吻合度，達到學習發(fā)生的高效狀態(tài)，有效地在課堂教學過程中從多維度推動學生思維激發(fā)狀態(tài)，提升了課堂教學質(zhì)量。3.人工智能技術(shù)與教師