基于數(shù)據(jù)挖掘的智慧課堂教學(xué)行為事理圖譜研究*

張 海 崔宇路 余露瑤 季孟雪 王以寧

（1.東北師范大學(xué) 傳媒科學(xué)學(xué)院；2.東北師范大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春130117）

教師隊伍建設(shè)是促進(jìn)和培養(yǎng)面向教育時代人才的重要途徑，對推進(jìn)和實施智慧教育具有重要價值。推進(jìn)教育信息化能力體系建設(shè)，需要不斷加強教師隊伍的信息化應(yīng)用與服務(wù)能力，促進(jìn)和支撐高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)[1]。在2018年相繼出臺的《教師教育振興行動計劃（2018-2022年）》和《關(guān)于實施卓越教師培養(yǎng)計劃2.0的意見》以及2019年《教育部教師工作司2019年工作要點》和《關(guān)于實施全國中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》，都指出，需要將卓越中小學(xué)教師培養(yǎng)提升到重要層面，倡導(dǎo)推進(jìn)卓越教師培養(yǎng)模式改革，就需要不斷提升教師信息技術(shù)應(yīng)用能力，以培養(yǎng)“高素質(zhì)、專業(yè)化、創(chuàng)新型教師”[2]?，F(xiàn)代化教師隊伍建設(shè)是推進(jìn)智慧教育的必然要求，因此，對智慧教育背景下教師專業(yè)發(fā)展和成長的關(guān)注尤其重要。然而到目前為止，對智慧課堂的模式、教師知識結(jié)構(gòu)、課堂教學(xué)行為的研究，仍缺乏有效的研究工具[3]，從智慧課堂沉淀下來的教育大數(shù)據(jù)沒能被充分地研究和利用，基于數(shù)據(jù)科學(xué)的課堂研究范式仍有待深入探索。

近年來，事理圖譜為理解課堂教學(xué)行為研究提供了新的研究視角。該研究致力于采用教育數(shù)據(jù)挖掘方法建構(gòu)課堂行為事理圖譜，實現(xiàn)課堂教學(xué)行為的圖譜可視化。通過事理圖譜的建構(gòu)，可深入分析課堂行為數(shù)據(jù)的演化規(guī)律，凸顯具有潛在價值的課堂行為模式。我們通過探索性地使用滯后序列分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析方法，建構(gòu)了智慧課堂教學(xué)行為事理圖譜，發(fā)現(xiàn)滯后序列分析可以反映課堂教學(xué)行為事件間的相互關(guān)系；結(jié)合社會網(wǎng)絡(luò)分析，進(jìn)一步構(gòu)建事理演化圖譜，可有效發(fā)現(xiàn)智慧課堂中的教學(xué)行為規(guī)律，從而幫助教師反思及建立有效的教師發(fā)展策略。

一、事理圖譜的概念及其在智慧課堂研究中的應(yīng)用前景

祝智庭教授指出，智慧教育需要構(gòu)建技術(shù)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而培養(yǎng)善于學(xué)習(xí)、能夠解決實際問題的智慧型人才[4]。在智慧教育學(xué)習(xí)環(huán)境中，智慧課堂的概念包含了心理學(xué)和哲學(xué)范疇的“智慧”和技術(shù)上的“智慧”兩個概念[5]。因此，智慧課堂的含義具有兩個方向：一種是區(qū)別于傳統(tǒng)課堂“知識傳授”，以培養(yǎng)學(xué)生“智慧”能力和素質(zhì)為核心的課堂；另一種是區(qū)別于傳統(tǒng)課堂教學(xué)環(huán)境，從信息化視角構(gòu)建的信息化、智能化的“智慧”學(xué)習(xí)環(huán)境[6]。智慧課堂中的教育實踐對促進(jìn)教師理解和使用技術(shù)，促進(jìn)教育教學(xué)改革，加速教師專業(yè)發(fā)展，都具有重要的價值。有研究者指出，智慧課堂學(xué)習(xí)環(huán)境中的互動分析存在兩種視角：師生互動分析和協(xié)作分析，前者注重教與學(xué)特征的量化統(tǒng)計分析；后者注重學(xué)生視角的生生互動分析[7]，兩種視角均能用于分析、干預(yù)和優(yōu)化教學(xué)與學(xué)習(xí)活動[8]。智慧教育的發(fā)展促使教育數(shù)據(jù)日趨豐富，這為理解教育教學(xué)過程、提升教師發(fā)展提供了重要參考依據(jù)。數(shù)據(jù)科學(xué)視角下的智慧教育研究，促進(jìn)了研究者對教育數(shù)據(jù)的深度解讀，這為智慧教育課堂和教師發(fā)展研究奠定了基礎(chǔ)。

從哲學(xué)視角審視，人們認(rèn)識世界的方式存在兩種認(rèn)知：唯物論和唯心論。唯物論的研究者認(rèn)為，認(rèn)識世界即需要認(rèn)識自然界存在的客觀和普遍的規(guī)律，而“事件”是人們認(rèn)識世界的主要途徑之一，人們的社會活動往往是由事件驅(qū)動的，事件包含了組成事件之間的概念和事件之間的相互關(guān)系。從認(rèn)知心理學(xué)視角審視，對事件的認(rèn)知符合人們認(rèn)知的普遍規(guī)律。知識圖譜表達(dá)了事件本身的概念，但對事件之間的關(guān)系描述則顯得較為模糊，不足以表現(xiàn)事件間的演化規(guī)律[9]。為了更好地描述事件間的相互影響，“事理圖譜”應(yīng)運而生。

2017年，在中國計算機大會（CNCC 2017）上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉挺教授團隊率先提出“事理圖譜”（Event Logic Graph，ELG）的概念，ELG 被定義為一個有向循環(huán)圖，其中的“節(jié)點”代表事件，“邊”代表事件之間的順序關(guān)系、因果關(guān)系、條件關(guān)系或上下位關(guān)系[10]。ELG 本質(zhì)上是一個事件邏輯知識庫，它揭示了現(xiàn)實世界事件的演化模式和發(fā)展邏輯，因此，對認(rèn)識人類行為和社會發(fā)展變化規(guī)律具有一定的意義[11]。近年來，事理圖譜受到越來越多的關(guān)注，在事件預(yù)測、常識推理、意圖挖掘等方面，都具有良好表現(xiàn)；在醫(yī)療、信息、消費推薦、人機輔助對話和問答系統(tǒng)、輔助決策等領(lǐng)域，有著巨大的潛力[12]。

如圖1所示，事理圖譜以事件為節(jié)點、事件間的關(guān)系為邊，一般采用三種典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，描述事件間的相互作用和影響，分別是鏈狀拓?fù)?、樹狀拓?fù)浜铜h(huán)狀拓?fù)洹ｆ湢钔負(fù)浔憩F(xiàn)事件之間的順承關(guān)系，樹狀拓?fù)浜铜h(huán)狀拓?fù)鋭t可以進(jìn)一步表現(xiàn)事件間的因果、條件或者上下位關(guān)系。通過事理圖譜的建立，我們可以發(fā)現(xiàn)研究領(lǐng)域中的關(guān)鍵節(jié)點和相似節(jié)點，通過不同的演變路徑，可以進(jìn)一步探究事件形成和發(fā)展的原因，從而管控和引導(dǎo)事件進(jìn)行的方向[13]。事理圖譜也顯示了各個事件相互作用的關(guān)系，再根據(jù)圖譜的結(jié)果調(diào)整這種聯(lián)系，從而強化或減弱事件之間的相互影響，進(jìn)一步優(yōu)化已經(jīng)存在的圖譜結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)對整體事件的綜合管控。

圖1 事理圖譜典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

由上可知，在智慧課堂的背景下，對課堂行為的研究也可以采用事理圖譜的方式，進(jìn)行課堂事理圖譜（Classroom Event Logic Graph，CELG）的構(gòu)建，用以描述課堂行為的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步探尋典型教學(xué)行為模式的潛在意義。基于此，我們將課堂中出現(xiàn)的交互行為視為事理圖譜中的單個事件，通過教育數(shù)據(jù)挖掘中滯后序列分析方法，不僅可以可視化地呈現(xiàn)事件間的相互作用，從而構(gòu)建課堂教學(xué)決策序列的事理圖譜；而且通過社會網(wǎng)絡(luò)分析方法，還可以可視化地呈現(xiàn)單個事件的變化趨勢，從而構(gòu)建智慧課堂教學(xué)行為的事理演化圖譜。

二、構(gòu)建課堂教學(xué)行為事理圖譜的方法：滯后序列分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析

我們嘗試探索使用滯后序列分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析這兩種方法，建構(gòu)智慧課堂教學(xué)行為事理圖譜，通過建立行為事件間的相互關(guān)系，結(jié)合社會網(wǎng)絡(luò)分析，可視化地呈現(xiàn)智慧課堂教學(xué)行為的演化情況，從而深入解讀智慧課堂中的教學(xué)結(jié)構(gòu)和教師教學(xué)行為，并為教師提供具有針對性的反思工具和提升策略。

（一）滯后序列分析

教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，已然成為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中教育數(shù)據(jù)分析的重要手段之一。相關(guān)的研究和實踐經(jīng)驗表明，利用教育數(shù)據(jù)挖掘能有效挖掘參與者的行為模式[14]。滯后序列分析方法（Lag Sequential Analysis，LSA）是教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的一種，旨在評估行為隨著時間發(fā)生的概率，利用LSA 能揭示學(xué)習(xí)過程中若干重要的學(xué)習(xí)行為序列，從而幫助研究者和教學(xué)者準(zhǔn)確把握學(xué)習(xí)者潛在的行為模式[15]。

近年來，國內(nèi)外的教育工作者應(yīng)用滯后序列分析做了大量的研究，如，分析中小學(xué)生的學(xué)習(xí)模式差異[16]，探究小學(xué)體育課程中教師言語行為模式的差異[17]，以及探究大學(xué)生PBL 項目的學(xué)習(xí)活動不同群體間的行為模式[18]和參與過程中顯著的行為序列[19]。少數(shù)研究者則利用開發(fā)的系統(tǒng)導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)化日志數(shù)據(jù)或基于MOOC或SPOC平臺的日志數(shù)據(jù)，對其滯后序列分析，以推斷學(xué)生的學(xué)習(xí)行為模式[20]和參與模式[21-22]。一些研究者認(rèn)為，這些參與者的行為序列體現(xiàn)了學(xué)習(xí)和教學(xué)過程的“行為習(xí)慣”，因此，滯后序列分析為理解教育和教學(xué)的過程提供了重要線索。

在滯后序列分析過程中，若某行為路徑的序列間轉(zhuǎn)換率Z-score＞1.96，則表明該行為路徑在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著意義（p＜0.05）[23]。因此，可以通過計算二階序列的轉(zhuǎn)換值Z-score 來進(jìn)行序列轉(zhuǎn)換顯著水平的判斷。由此，滯后序列分析可用于構(gòu)建事理圖譜的事件間的相互作用，序列的轉(zhuǎn)換值可凸顯出具有顯著性的事件聯(lián)系。

（二）社會網(wǎng)絡(luò)分析

在社會網(wǎng)絡(luò)分析中，中心度是描述節(jié)點間的關(guān)聯(lián)強度及集中趨勢最直接的度量指標(biāo)[24]。參照社會網(wǎng)絡(luò)的概念，可以將教學(xué)行為視作網(wǎng)絡(luò)中的單個節(jié)點，將變化的教學(xué)行為及知識結(jié)構(gòu)，看作是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)。通過節(jié)點相對中心度的計算，可挖掘教學(xué)元素間的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)事理圖譜中教學(xué)行為的演變規(guī)律。為此，我們通過團隊自主開發(fā)的OKC軟件，用于計算各點的相對中心度。OKC是采用Shaffer的相對中心度算法構(gòu)建的智慧課堂互動觀察工具，相對中心度R（fi）算法依據(jù)如下：

Mi，j表示為該節(jié)點在某一時刻的鄰接矩陣。Cmax（M）表示為該節(jié)點該時刻之前最大的相對中心度。相對中心度表示某一時刻節(jié)點的重要程度和對整個行為過程的貢獻(xiàn)大小，相對中心度越高代表其在整個矩陣中越重要。以B5行為為例，Mi，j值表示B5節(jié)點在某一時刻與其他節(jié)點的相對關(guān)系和重要程度；R（fi）值表示B5節(jié)點在某一時刻之前的所有時間在整個網(wǎng)絡(luò)中的相對重要程度。通過這種方法，我們將一系列的相對中心度串聯(lián)連起來，可從時間演化角度表示B5的變化過程和趨勢。由此，基于社會網(wǎng)絡(luò)分析，構(gòu)建了單個教學(xué)行為的事理演化圖譜，使研究者可從事件演化的角度進(jìn)一步解讀智慧課堂中的教學(xué)行為，分析教師的教學(xué)決策過程。

三、智慧課堂教學(xué)行為事理圖譜的構(gòu)建方法和過程

（一）研究過程

我們研究事理圖譜相關(guān)理論，將教師課堂行為、媒體使用和TPACK 知識，視為教學(xué)決策網(wǎng)絡(luò)事理圖譜的單個行為事件。基于滯后序列分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析方法，對智慧課堂進(jìn)行事理圖譜及事理演化圖譜的構(gòu)建。研究過程分為如下三個階段：

首先，獲取真實課堂的教育大數(shù)據(jù)。依據(jù)ETIAS編碼改進(jìn)版，對真實課堂環(huán)境中教師行為進(jìn)行量化，形成事理圖譜的數(shù)據(jù)來源。

其次，進(jìn)行滯后序列分析。使用滯后序列分析GSEQ工具，統(tǒng)計分析教師具有顯著意義的行為序列，初步構(gòu)建事理圖譜。

最后，進(jìn)行社會網(wǎng)絡(luò)分析。使用OKC工具，對教師的教學(xué)行為節(jié)點（即事件）進(jìn)行相對中心度分析，探究事理圖譜中單個事件在時間上的變化趨勢，以進(jìn)一步構(gòu)建事理演化圖譜。

研究對象是G市D中學(xué)某堂真實數(shù)學(xué)智慧課堂公開課，現(xiàn)場一百多位中小學(xué)校長和專家觀摩了此節(jié)公開課，反映效果良好。編碼標(biāo)準(zhǔn)基于ETIAS標(biāo)準(zhǔn)[25-26]，結(jié)合了智慧課堂的相關(guān)特點，補充了“信息技術(shù)支持的符號智能媒體”“信息技術(shù)支持的計算智能媒體”兩類重要媒體編碼，用以涵蓋智慧課堂中使用的各類智能媒體應(yīng)用，改進(jìn)后的編碼為ETIAS 2.1。

（二）ETIAS編碼

我們首先基于ETIAS編碼標(biāo)準(zhǔn)對視頻量化編碼，將教學(xué)視頻劃分成多個持續(xù)時間單元，每個持續(xù)時間單元都有某類課堂行為、教學(xué)媒體和教師TPACK與之相對應(yīng)。為保證對編碼過程的一致性，劃分持續(xù)單元工作，首先由第一位熟悉ETIAS的研究者編碼完成，第二位編碼者隨機抽取其中100條數(shù)據(jù)用于一致性的檢驗，結(jié)果反饋一致性較好。ETIAS 2.1編碼，如表1所示。

（三）事理圖譜建構(gòu)

我們通過對已完成的編碼進(jìn)行滯后序列分析，初步構(gòu)建事理演化圖譜。使用Bakeman和Quera 合作研發(fā)的GSEQ 5.1軟件[27]，探索智慧課堂中教師潛在行為模式，初步構(gòu)建課堂行為事理圖譜CELG。序列分析將產(chǎn)生兩個重要表格，分別為行為轉(zhuǎn)換頻率表和調(diào)整后的殘差表。在行為轉(zhuǎn)換頻率表（見表2）中，行表示起始行為，列表示起始行為結(jié)束后隨即發(fā)生的行為，數(shù)值代表每種行為向其他行為轉(zhuǎn)換的頻率大小，如序列B5-B8表示，在行為“講解”發(fā)生之后，發(fā)生行為“借助媒體或教具的實踐活動”的頻次是26次。序列B5-B8是一個有向的行為序列，同樣的序列B8-B5發(fā)生頻次為23次，因此，通過頻次統(tǒng)計能夠凸顯發(fā)生頻次較多的重要行為序列。調(diào)整后的殘差表（見表3）中的數(shù)值為Z-score，如行為B5-B8，Z-score=8.17＞1.96表示該行為序列是一個具有顯著意義的行為序列[28]。Z-score表現(xiàn)了事理圖譜中事件間的指向關(guān)系和顯著性意義，因此，可用于構(gòu)建教學(xué)行為的事理圖譜（CELG）。

表1 ETIAS編碼2.1

表2 行為轉(zhuǎn)換頻率表

表3 調(diào)整后的殘差表

在社會網(wǎng)絡(luò)分析中，由于ETIAS是依據(jù)持續(xù)時間單元進(jìn)行切分的，經(jīng)過鄰接矩陣計算后單個節(jié)點的每個編碼只有一個中心且沒有明顯的群組[29]，因此，更適用于相對中心度的計算。我們運用自主開發(fā)的相對中心度計算軟件OKC，將編碼記錄導(dǎo)入OKC 中進(jìn)行統(tǒng)計分析，進(jìn)行教育數(shù)據(jù)的自動挖掘，利用OKC工具進(jìn)行社會網(wǎng)絡(luò)的演化分析，從而構(gòu)建事理演化圖譜。

四、智慧課堂教學(xué)行為序列事理圖譜的分析案例

（一）課堂行為應(yīng)用分析

我們通過課堂觀察的課堂教學(xué)行為數(shù)據(jù)，可以統(tǒng)計出各類教學(xué)行為的持續(xù)時間。持續(xù)時間最長的幾類行為是教師控制的行為（B4、B5、B6、B16），課堂整體偏向教師控制的課堂。然而，傳統(tǒng)的頻次和時長統(tǒng)計無法精確判斷課堂結(jié)構(gòu)，也無法表現(xiàn)課堂行為事件的演變過程、趨勢和規(guī)律。因此，需要進(jìn)一步建構(gòu)課堂教學(xué)行為的事理圖譜。

依據(jù)滯后序列分析結(jié)果中調(diào)整后的殘差表，我們可得到具有顯著性關(guān)聯(lián)的二階序列（見表3），基于此建構(gòu)課堂的事理圖譜（見圖2）。轉(zhuǎn)換箭頭表示行為序列的轉(zhuǎn)換方向，粗細(xì)表示行為顯著水平的大?。╖-score）。

圖2 課堂教學(xué)行為事理圖譜

我們結(jié)合視頻中教師的實際教學(xué)情況，發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)行為事理圖譜顯示了教學(xué)事件的多起點、多影響和多鏈接特點。單一教學(xué)事件往往受到其他教學(xué)事件的影響，教學(xué)行為常成鏈狀分布。而在智慧課堂中的教學(xué)行為事件，也顯示出以下特征：

1.智慧課堂主要行為：提問和講解

研究發(fā)現(xiàn)，提問（B4）和講解（B5）是課堂中應(yīng)用時間最長的兩類行為。事理圖譜的結(jié)果顯示，教師提問B4和講解B5是許多教學(xué)行為序列的起點或終點。教師在提問之后常面臨四種教學(xué)情況，分別為B11、B16、B10、B9，即學(xué)生主動發(fā)言、沉默或混亂、學(xué)生被動發(fā)言、交互促進(jìn)或強調(diào)等四種情況。教師在學(xué)生主動、被動發(fā)言后，可以及時接受、肯定學(xué)生主張（B10-B2，Z=7.28|B11-B2，Z=4.03），并及時表揚或鼓勵學(xué)生（B11-B2，Z=2.91），甚至連續(xù)鼓勵（B2-B2，Z=2.73）。教師在講解時，主要借助媒體或教具進(jìn)行實踐活動（B5-B8，Z=8.17）；然后，繼續(xù)進(jìn)行講解（B8-B5，Z=6.84），同時，可能產(chǎn)生一定課堂管理行為（B8-B7，Z=3.15）。事理圖譜結(jié)果顯示，在智慧課堂環(huán)境中，教師常通過提問和講解作為引導(dǎo)教學(xué)進(jìn)程的主要行為，尤其在持續(xù)講解幾個知識點時，常采用提問和講解的方式，主動引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)習(xí)、回答問題、借助資源實踐，以促進(jìn)學(xué)生內(nèi)化和深層理解知識。

2.智慧課堂連接行為：指導(dǎo)、指令

研究發(fā)現(xiàn)，教師的行為B6（指令）不僅發(fā)生頻次高，持續(xù)時間也相對較長。在教學(xué)行為事理圖譜中，共有5條路徑指向（被指向）B6行為，說明課堂中部分行為發(fā)生后，會轉(zhuǎn)向教師的指令和指導(dǎo)；再者，許多行為由教師指導(dǎo)或指令引發(fā)出，這體現(xiàn)了課堂中教師指導(dǎo)、指令的重要推動作用。事理圖譜顯示，教師在給予指導(dǎo)或命令后常面臨三種教學(xué)情況，分別為學(xué)生自主使用教育資源（B14）、講解（B5）、學(xué)生被動發(fā)言（B10）。教師在命令（B6）后，學(xué)生最有可能使用教育資源（B6-B14，Z=2.92），且在學(xué)生實踐時應(yīng)實時指導(dǎo)（B14-B6，Z=5.44）。教師給予命令如“請你來說一下”時，學(xué)生可能被動發(fā)言（B6-B10，Z=2.21），此時教師會及時接受、肯定學(xué)生主張（B10-B3，Z=7.28），以增加學(xué)生信心及主動回答的欲望。教師的行為充分體現(xiàn)了學(xué)科與教學(xué)法的深度融合，當(dāng)學(xué)生在自主使用各類教育資源（如，看書中材料、做計算題等）時，教師常常及時給予指導(dǎo)或指令（B14-B6，Z=4.65），并反復(fù)交互（B6-B14，Z=3.51）。

3.智慧課堂凸顯行為：沉默或混亂

研究數(shù)據(jù)顯示，沉默或混亂（B16）發(fā)生頻次較高且持續(xù)時間較長。在教學(xué)實境上，引發(fā)課堂沉默或混亂的原因包含學(xué)生思考、師生媒體調(diào)試。根據(jù)事理圖譜所示，教師通常會采用提問（B16-B4，Z=2.92）、給予指導(dǎo)或指令（B16-B6，Z=2.27），來解決課堂中的沉默或混亂。提問后造成的沉默（B4-B16，Z=5.44）以及沉默后教師的細(xì)化提問（B16-B4，Z=2.92）反復(fù)交互，說明在課堂中需要給予學(xué)生一定時間進(jìn)行深層次的信息加工。智慧課堂中的教師在提問、學(xué)生沉默后，會進(jìn)一步提問，重新進(jìn)行解釋說明、啟發(fā)問題，或者基于指導(dǎo)或指令，促進(jìn)學(xué)生深入思考。因此，研究結(jié)果顯示，智慧課堂中可能具有更多的課堂沉默，尤其是在卓越教師的課堂中學(xué)生會有更多的思考和疑問，這應(yīng)該是一種良性沉默。這時，教師良好的學(xué)科教學(xué)方法，就具有重要的應(yīng)用價值。

此外，沉默或混亂與媒體調(diào)試也有密切關(guān)系。技術(shù)因素增多后，媒體調(diào)試不可避免。因此，在智慧課堂中，教師更應(yīng)當(dāng)注意主動進(jìn)行指導(dǎo)或指令（B16-B6，Z=2.27），讓課堂教學(xué)順暢進(jìn)行。

（二）媒體應(yīng)用和TPACK結(jié)構(gòu)分析

在信息技術(shù)背景下，媒體應(yīng)用成為了教師與學(xué)科結(jié)合的重要手段。真實課堂與智慧課堂距離有多遠(yuǎn)，我們通過媒體的應(yīng)用，可以進(jìn)行相對應(yīng)的課堂結(jié)構(gòu)分析。TPACK結(jié)構(gòu)能夠表現(xiàn)教師學(xué)科知識、教學(xué)法、技術(shù)知識等方面的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步進(jìn)行序列分析發(fā)現(xiàn)，智慧課堂中的媒體使用和教師的TPACK結(jié)構(gòu)，也呈現(xiàn)出一定的關(guān)聯(lián)特點：

1.智慧課堂行為關(guān)聯(lián)密切：教學(xué)媒體、方法、內(nèi)容

課堂媒體行為事理圖譜表明（見圖3），媒體的應(yīng)用多指向自身，教師會反復(fù)使用同一種媒體進(jìn)行講解，只有在切換講解狀態(tài)或內(nèi)容時，才會切換教學(xué)媒體。我們結(jié)合視頻分析發(fā)現(xiàn)，教師連續(xù)使用IL、II等信息技術(shù)支持的媒體（IL-IL，Z=8.3|II-II，Z=13.95），主要對應(yīng)的教學(xué)行為是提問（B4）和講解（B5）。教師連續(xù)使用TL、TI 等傳統(tǒng)媒體（TL-TL，Z=2.97|TI-TI，Z=11.32），主要對應(yīng)的教學(xué)行為是講解（B5）和沉默或混亂（B16），教師主要進(jìn)行題目的講解和驗算。傳統(tǒng)媒體TP與Verbal、ID也具有顯著關(guān)聯(lián)。教師在利用傳統(tǒng)著作媒體（TP）授課的過程中，最有可能出現(xiàn)只有語言在使用的情況（TP-Verbal，Z=3.04），并連續(xù)使用語言講解（Verbal-Verbal，Z=2.39），說明良好的語言組織能力是教師利用傳統(tǒng)媒體進(jìn)行授課的必備技能。

圖3 課堂媒體行為事理圖譜

案例中的教師在課堂啟動階段較多的運用IX媒體，在隨后的教學(xué)中，IX 媒體應(yīng)用逐漸減少，且有關(guān)交互性的媒體應(yīng)用也相應(yīng)減少。教師連續(xù)使用IX（計算智能媒體）（IX-IX，Z=11.28）主要對應(yīng)的教學(xué)行為是講解（B5）和借助媒體或教具的實踐活動（B8）；教師主要基于數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋和評價，分析班級成績的表現(xiàn)，并且利用交互設(shè)備進(jìn)行習(xí)題講解。研究體現(xiàn)了教師對同一教學(xué)媒體的掌握情況，也驗證媒體分類的有效性，體現(xiàn)了媒體分類的生態(tài)位問題。這也說明，教師熟悉同一媒體的特性，教師能夠靈活地應(yīng)用不同媒體講解（B5）不同的知識點，將媒體應(yīng)用與學(xué)科內(nèi)容本體和課堂教學(xué)活動緊密地結(jié)合起來。

2.智慧課堂教師TPACK結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密

在智慧課堂環(huán)境中，TPACK結(jié)構(gòu)中CK、TK與PCK的聯(lián)系緊密（見圖4左），體現(xiàn)了緊密的學(xué)科教學(xué)法結(jié)構(gòu)。CK主要體現(xiàn)在學(xué)生控制的行為，CK與PCK行為的雙向流動（CK-PCK，Z=2.88|PCK-CK，Z=5.39），說明教師在學(xué)生思考時能夠給予適當(dāng)提示或相關(guān)指導(dǎo)，且這種行為轉(zhuǎn)換顯著性更高（Z=5.39）。PK 主要對應(yīng)于行為B6。PCK主要對應(yīng)行為B4、B5、B6，說明教師更多結(jié)合學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行講解、提問、給予指導(dǎo)或指令，而且教師能夠及時注意課堂行為并給予指導(dǎo)或指令（B6），為學(xué)生帶來積極的情緒體驗。在優(yōu)質(zhì)課堂實踐中，教師良好的PK和PCK是保證教學(xué)活動有條不紊進(jìn)行的關(guān)鍵。

圖4 課堂TPACK行為事理圖譜

在整合技術(shù)條件下，TCK、TPK、TPACK也具有緊密的聯(lián)系（見圖4右）。TCK主要體現(xiàn)在教師借助媒體或教具的實踐活動（B8）中，在TCK行為發(fā)生之后，下一個行為主要轉(zhuǎn)向TPK、TPACK。TPACK強調(diào)了技術(shù)運用、教學(xué)法知識、學(xué)科內(nèi)容知識三方面的融合。TCK與TPACK的行為雙向流動（TCK-TPACK，Z=2.39|TPACK-TCK，Z=3.83），是教師靈活運用技術(shù)服務(wù)于學(xué)科內(nèi)容教學(xué)的體現(xiàn)，說明了智慧課堂背景下緊密的學(xué)科教學(xué)法和整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)法結(jié)構(gòu)。我們對TPACK結(jié)構(gòu)的探尋說明了，教師的學(xué)科教學(xué)法與技術(shù)應(yīng)用的緊密融合及良好的教師知識結(jié)構(gòu)非常重要。教師可以結(jié)合學(xué)科特點合理運用技術(shù)，拓展更為豐富的教學(xué)方法。

五、智慧課堂教學(xué)行為決策網(wǎng)絡(luò)事理圖譜的分析案例

相對中心度表現(xiàn)了事理圖譜中單個事件節(jié)點隨時間變化的趨勢，相對中心度較高的事件節(jié)點表明，其在整個行為事件社會網(wǎng)絡(luò)中愈加重要。因此，關(guān)注事件節(jié)點的變化趨勢具有重要價值。

（一）課堂行為應(yīng)用分析

依據(jù)相對中心度的計算，在所有行為中教師講解（B5）的平均相對中心度最高，B5呈現(xiàn)急速升高并一直持續(xù)位于較高的水平，這說明教師最常使用講解來進(jìn)行教學(xué)。此外，研究結(jié)果表明，在教學(xué)開始的階段，講解（B5）、借助媒體或教具的實踐活動（B8）、給予指導(dǎo)或指令（B6）、提問（B4）持續(xù)不斷地波動出現(xiàn)。我們結(jié)合視頻分析可知，教學(xué)從教師講解慢慢向?qū)W生操作練習(xí)過渡，因此，學(xué)生控制相關(guān)的行為慢慢增多，教師指導(dǎo)也慢慢增多。16類教學(xué)行為的相對中心度時間演化圖，如圖5所示。

圖5 教學(xué)行為演化圖

（二）媒體應(yīng)用和TPACK結(jié)構(gòu)分析

在媒體應(yīng)用中，從相對中心度媒體演化圖（見圖6）可以發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)起始階段，計算智能媒體（IX）急速攀升。此時，教師不斷采用智能分析云平臺，總結(jié)學(xué)生考試情況。在之后的教學(xué)中，IX、Verbal 迅速下降，而信息技術(shù)支持的陳述性媒體（IL）迅速上升。此階段，教師不斷通過投影展示課堂內(nèi)容。在接下來的教學(xué)中，教師逐漸對學(xué)生開展指導(dǎo)和指令（B6），因此，語言講解（VerBal）又開始波動。

圖6 媒體應(yīng)用演化圖

依據(jù)相對中心度演化圖（見圖7），我們發(fā)現(xiàn)：教師的TPACK高于其他所有元素，在整堂課中相對中心度持續(xù)較高，說明教師整合技術(shù)、學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)法的水平較高。在教學(xué)過程中，TCK、TPK 在課程開始不斷波動，并逐漸下降；PK 不斷下降，PCK先波動下降后來不斷爬升。這些波動和趨勢說明，教師隨教學(xué)過程的進(jìn)展，不斷結(jié)合學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，教師的學(xué)科知識、教學(xué)法知識掌握的較為牢固。

圖7 TPACK知識演化圖

六、結(jié)論與展望

教師對真實課堂教師行為及知識結(jié)構(gòu)的研究及反思，是提升教師實踐水平的重要手段。本研究提出并構(gòu)建課堂教學(xué)行為事理圖譜的方法，從滯后序列分析視角分析了教學(xué)行為之間的相互聯(lián)系，從動態(tài)網(wǎng)絡(luò)視角結(jié)合相對中心度的計算，探討了教學(xué)元素的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)演化過程，從而揭示真實課堂的教學(xué)行為圖譜結(jié)構(gòu)和初步演化規(guī)律。再結(jié)合智慧課堂教學(xué)的特點，我們通過案例研究，探索性地構(gòu)建了智慧課堂教學(xué)行為事理圖譜。上述分析方法，為今后基于數(shù)據(jù)挖掘的智慧課堂教學(xué)行為研究，提供了新的研究思路。

未來課堂事理圖譜可能的應(yīng)用場景，包括如下三種：首先，借助“一師一優(yōu)課”的海量視頻數(shù)據(jù)和智慧課堂過程中沉淀下來的海量教育數(shù)據(jù)，課堂事理圖譜的大范圍推廣應(yīng)用，可實現(xiàn)對智慧課堂的深層規(guī)律的深入探索。其次，基于“大學(xué)—政府—中小學(xué)”的三方協(xié)作模式，大學(xué)可幫助中小學(xué)教師構(gòu)建課堂事理圖譜，有助于促進(jìn)區(qū)域教師的反思和專業(yè)發(fā)展。第三，為師范生教育提供建構(gòu)課堂事理圖譜的相關(guān)課程，并形成基于數(shù)據(jù)的新型師范生培養(yǎng)模式，從而真正有效地為培養(yǎng)大量的卓越教師助力。