S-T教學(xué)分析工具的研發(fā)及應(yīng)用

曹鴻霞，章光瓊

（1.襄樊廣播電視大學(xué)，湖北 襄樊 441021；2.華中師范大學(xué)出版社，湖北 武漢 430079）

S-T教學(xué)分析工具的研發(fā)及應(yīng)用

1曹鴻霞，2章光瓊

（1.襄樊廣播電視大學(xué)，湖北 襄樊 441021；2.華中師范大學(xué)出版社，湖北 武漢 430079）

課堂教學(xué)效果評(píng)估已成為教學(xué)評(píng)估中熱點(diǎn)問(wèn)題之一。S-T分析方法就是一種量化教學(xué)過(guò)程的教學(xué)評(píng)估方法，本文通過(guò)對(duì)S-T原理的分析，基于Java平臺(tái)設(shè)計(jì)S-T教學(xué)分析工具，該工具有數(shù)據(jù)管理和生成圖標(biāo)兩個(gè)模塊，將大量需要手動(dòng)操作的環(huán)節(jié)變?yōu)樽詣?dòng)過(guò)程，并自動(dòng)生成S-T圖和Rt-Ch圖,以直觀的形式表現(xiàn)教學(xué)性格和教學(xué)模式；通過(guò)S-T教學(xué)分析工具的教學(xué)應(yīng)用證明該工具在教學(xué)評(píng)價(jià)與分析具有一定的實(shí)效性。

S-T教學(xué)分析工具；Java；S-T圖；Rt-Ch圖；教學(xué)應(yīng)用

如何支持教師進(jìn)行案例研習(xí)和反思就成了擺在我們面前的一個(gè)難題，為了有效的記錄、分析、研究教學(xué)過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的評(píng)價(jià)和完善，我們有必要對(duì)教學(xué)過(guò)程的分析方法進(jìn)行深入探討。S-T分析方法就是一種以圖形的方法表示教學(xué)過(guò)程，能夠直觀表現(xiàn)教學(xué)性格的教學(xué)分析方法，它可用于對(duì)教學(xué)過(guò)程及其分析進(jìn)行定量的處理和評(píng)價(jià)，判斷課堂教學(xué)性格，能夠獲取具有共識(shí)的、客觀的信息，有利于教師把握、完善教學(xué)，逐步實(shí)現(xiàn)自身的專業(yè)發(fā)展。

當(dāng)前，已經(jīng)有一些研究者使用VB、VC語(yǔ)言編制了相應(yīng)的教學(xué)分析軟件，這有利于教師自身對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行更為客觀、快捷的分析與反思。但 VB只是一個(gè)基于 Windows的解決方案，通過(guò)VB編制的應(yīng)用程序只能在VB平臺(tái)下建立，只能運(yùn)行于Windows下，而Java平臺(tái)是一個(gè)成熟的、跨平臺(tái)的解決方案，它可運(yùn)行在Windows、MacOS Linux、Solaris甚至是OS/390等多個(gè)操作系統(tǒng)下。基于Java平臺(tái)的優(yōu)越性及S-T分析法的可操作性，本文主要研究怎么通過(guò)使用Java編寫(xiě)S-T教學(xué)分析軟件。

一、S-T教學(xué)分析法

通過(guò)對(duì)S-T分析法全面分析和研究后，我們發(fā)現(xiàn)可將大量需要手動(dòng)操作的環(huán)節(jié)變?yōu)樽詣?dòng)過(guò)程，將定量分析的數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化，并且在分析結(jié)果的顯示中加入各種圖表使之一目了然，為教師提供一個(gè)集成的工具，降低在進(jìn)行S-T分析用的時(shí)間，提高效率。為了方便設(shè)計(jì)S-T教學(xué)分析工具，我們將S-T分析法歸納為以下幾個(gè)步驟：

步驟一，對(duì)教師課堂行為進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。我們把教師行為分為T行為和S行為， T行為是指教師視覺(jué)的、聽(tīng)覺(jué)的信息傳遞行為，如教師的講話、板書(shū)、演示等行為；S行為指 T行為以外的所有行為，如學(xué)生的發(fā)言、思考、計(jì)算和記筆記等。這種較少的分類方法，大大減少了教學(xué)過(guò)程中行為分類記述的模糊性，具有較高的客觀性和可操作性。聽(tīng)課或觀摩教學(xué)錄像時(shí)，以一定的時(shí)間間隔，對(duì)案例進(jìn)行采樣，并根據(jù)樣本點(diǎn)的行為類別，以相應(yīng)的符號(hào)S或T（或S用0表示，T用1表示，反之亦可）記錄，構(gòu)成S-T時(shí)序數(shù)據(jù)。采樣的時(shí)間間隔可以根據(jù)教學(xué)過(guò)程的長(zhǎng)短，自行設(shè)定，一般45分鐘的教學(xué)過(guò)程采樣間隔設(shè)定為30秒。

步驟二，S-T分析。用Rt表示教學(xué)過(guò)程中的T行為占有率，則Rt=NT /N，其中，NT表示教學(xué)過(guò)程教師的T行為數(shù)，N為教學(xué)過(guò)程行為采樣數(shù)。用Ch表示教學(xué)過(guò)程中的行為轉(zhuǎn)化率，它為T行為與S行為的相互轉(zhuǎn)化次數(shù)與總的行為采樣數(shù)之比。我們把相同行為的連續(xù)稱為連，用g表示，則Ch=(g-1)/N。

例如，教學(xué)過(guò)程中采樣的樣本數(shù)據(jù)序列為：

通過(guò)對(duì)S-T數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理:

有N=10，NT =5，Ns=5。T行為占有率Rt為：Rt= NT /N=5/10=50%。該數(shù)據(jù)中有7個(gè)連，如上序列所標(biāo)示，則g=7，Ch=（g-1）/N=6/10=60%；

步驟三，繪制S-T圖和Rt-Ch圖。S-T曲線是根據(jù)數(shù)據(jù)中的S、T行為的時(shí)間順序來(lái)繪制的。如該時(shí)間段是學(xué)生行為則縱向畫(huà)一格，教師行為則橫向畫(huà)一格形成S-T圖；將計(jì)算出的Rt和Ch值描繪在橫軸為Rt，縱軸為Ch的平面上就可得到Rt-Ch圖。如上例中的S-T圖和Rt-Ch圖見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 S-T圖

圖2 Rt-Ch圖

步驟四，教學(xué)模式判斷。在Rt-Ch圖中，橫軸Rt表示了教師的講授和演示，縱軸的Ch表示了教學(xué)中的對(duì)話性，當(dāng)我們考察了這兩個(gè)時(shí)間軸的關(guān)聯(lián)后，可以將教學(xué)分為四種不同的教學(xué)模式：練習(xí)型、講授型、對(duì)話型、混合型。圖2中的Rt-Ch圖中給出了四種模式在Rt-Ch圖中的位置。表1中給出了教學(xué)模式及其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)條件。從圖2中可直觀看出上例中的教學(xué)模式為對(duì)話型。

二、S-T分析工具系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

表1 四種教學(xué)模式

通過(guò)以上全面的S-T分析方法的研究和分析之后，我們認(rèn)為系統(tǒng)應(yīng)具有支持批量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、批量數(shù)據(jù)的處理的功能，還應(yīng)有自動(dòng)生成S-T圖、Rt-Ch圖和判斷教學(xué)模式的功能。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)教師在用S-T分析的方法來(lái)評(píng)估教學(xué)的工作中

涉及的到的一系列的數(shù)據(jù)信息及流程，我們將系統(tǒng)功能規(guī)劃為數(shù)據(jù)管理模塊、圖標(biāo)生成模塊和幫助三大模塊，數(shù)據(jù)管理模塊的功能是將采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序，因?yàn)镋xcel表的廣泛使用及實(shí)際應(yīng)用的需要，數(shù)據(jù)導(dǎo)入可通過(guò)Excel表導(dǎo)入或在程序中直接錄入兩種方法，所以我們將數(shù)據(jù)管理模塊分為輸入數(shù)據(jù)、讀取數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)四個(gè)模塊。輸入數(shù)據(jù)的功能是在程序界面中直接錄入數(shù)據(jù)；讀取數(shù)據(jù)部分的功能是實(shí)現(xiàn)從指定的路徑下讀取Excel文件，顯示在程序的主界面中；保存數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能是將顯示面板中看到的數(shù)據(jù)保存到指定的文件里面；刪除數(shù)據(jù)的功能是刪除錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和程序流程圖分別見(jiàn)圖3、圖4。

2.開(kāi)發(fā)技術(shù)概述

本程序在 windows XP 環(huán)境下開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，采用的是JDK Version 1.5開(kāi)發(fā)工具包。

Swing是目前Java中不可缺少的窗口工具組，它是一組可訂制的圖形組件，可以在運(yùn)行時(shí)指定這些組件的外觀風(fēng)格，還可以很容易地?cái)U(kuò)充或者修改這些組件來(lái)控制它們的外觀和行為。Swing和AWT配合，可以寫(xiě)出功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。Swing組件大部分都是由純 Java程序?qū)懗桑ㄖ挥蠮Frame、JDialog、JWindow、JApplet不是），因此，我們可以使用Swing編寫(xiě)出跨平臺(tái)的桌面程序。

與Excel電子表格交互，有兩套比較有影響API可供使用，POI和JExcelAPI。POI是Apache Jakarta的免費(fèi)開(kāi)發(fā)電子項(xiàng)目，它提供了一組操縱Windows文檔的Java API，以便于用戶使用純Java處理微軟的OLE2復(fù)合文檔。POI使用HSSF（Horrible Spread Sheet Format）讀寫(xiě)xls文件，目前支持Excel97， Excel 2000。HSSF為讀取操作提供了兩類API：usermodel和eventusermodel，即“用戶模型”和“事件-用戶模型”。 Usermodel可以創(chuàng)建、讀取、寫(xiě)入、修改 Excel文件，eventusermodel則只提供讀取Excel處理，不過(guò)操作效率很高。主要有 org.apache.poi.hssf.usermodel和org.apache.poi.hssf.eventusermodel包實(shí)現(xiàn)（在 HSSF的早期版本中，org.apache.poi.hssf.eventusermodel屬于eventmodel包）。

可用 HSSF的 usermodel讀取方法：首先創(chuàng)建一個(gè)InputStream，然后創(chuàng)建一個(gè)HSSFWorkbook:

InputStream myxls = new FileInputStream (”workbook. xls”);

HSSFWorkbook wb = new HSSFWorkbook(myxls);

在 Java中繪圖用到 Java的 Jpanel容器，創(chuàng)建一個(gè)Dw.java文件來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形的繪制。在這個(gè)文件中定義一個(gè)paintComponent(Graphics g)方法來(lái)繪圖。

系統(tǒng)要判斷出分析的案例是屬于哪一種教學(xué)模型，將相對(duì)應(yīng)的教學(xué)模型的字體將設(shè)置為紅色以區(qū)別于其他教學(xué)模型。

三、S-T教學(xué)分析工具應(yīng)用與分析

筆者所在學(xué)校每年都有教師聽(tīng)課、評(píng)課活動(dòng)，以前評(píng)價(jià)教學(xué)時(shí)，往往有很多主觀的因素。每個(gè)人總是會(huì)用自己的觀點(diǎn)對(duì)教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于完善教學(xué)只能是提出一些感想性的意見(jiàn)，很難起到一些實(shí)際的作用。今年，我們對(duì)每節(jié)課進(jìn)行了數(shù)據(jù)采樣（采樣間隔為30秒），然后利用S-T教學(xué)分析軟件進(jìn)行定量的處理和定性的評(píng)價(jià)。評(píng)課時(shí)，我們先讓授課教師講解教學(xué)設(shè)計(jì)思路，然后觀看課堂錄像及S-T教學(xué)分析工具運(yùn)行結(jié)果，授課、聽(tīng)課教師一起分析課堂教學(xué)的教學(xué)性格和授課類型，比較教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐間差別，診斷存在的問(wèn)題。利用S-T教學(xué)分析工具后，較于以前開(kāi)展的聽(tīng)課、評(píng)課活動(dòng)有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。下面我們提取其中一節(jié)高等數(shù)學(xué)課的作為案例。通過(guò)軟件運(yùn)行，分析結(jié)果如圖5。

圖5 圖形分析結(jié)果

本節(jié)課教師設(shè)計(jì)的思路以學(xué)生練習(xí)為主的教學(xué)模式：復(fù)習(xí)舊課設(shè)置情境引入新課，講解后讓學(xué)生練習(xí)，反饋，再練習(xí)，再反饋，層層深入，達(dá)到舉一反三的目的。聽(tīng)了授課教師的教學(xué)設(shè)計(jì)后，大家一起觀看課堂錄像和S-T教學(xué)工具顯示的分析結(jié)果，在聽(tīng)取了聽(tīng)課教師的評(píng)價(jià)和建議后，這位教師清楚地認(rèn)識(shí)到自己的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)設(shè)計(jì)間的差距，本來(lái)的教學(xué)設(shè)計(jì)是以學(xué)生練習(xí)為主，但是實(shí)際上S-T教學(xué)分析工具分析結(jié)果卻顯示盡管這節(jié)課師生有一定互動(dòng)（Ch為0.24），但是仍屬于講授型，仍然存在著過(guò)多的教師行為。

該工具生成的圖表和手工繪制的圖表對(duì)數(shù)據(jù)的處理具有一致性，是可以廣泛的應(yīng)用于實(shí)踐的教學(xué)評(píng)價(jià)之中。S-T教學(xué)分析工具對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度相對(duì)于人工有質(zhì)的提高，可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

四、結(jié)語(yǔ)

用Java編制的S-T教學(xué)分析軟件，只要把采樣得來(lái)的數(shù)據(jù)存入Excel或者在程序中直接錄入，馬上就可以繪制出S-T圖和Rt-Ch圖，并且判斷出教學(xué)類型，有了這樣的工具后，就更有利于教師自身或者研究者對(duì)案例進(jìn)行客觀、快捷的分析和反思。

[1] 傅德榮，張慧敏. 教育信息處理[M]. 北京師范大學(xué)出版社，2001.

[2] 王國(guó)輝，呂海濤，等. Java數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[M]. 人民郵電出版社，2007.

[3] 朱玉東.反思與教師的專業(yè)發(fā)展[J].教育科學(xué)研究，2003，11.

G424.21

A

1008-7427（2011）02-0156-02

2010-11-17

作者曹鴻霞系襄樊廣播電視大學(xué)副教授。