基于CCITIAS的高一化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中教師教學(xué)行為的個(gè)案研究

張華榮，武曉燕，袁東霞，范思然，王永利

(1.河北北方學(xué)院 理學(xué)院，河北 張家口 075000；2.張家口市第十中學(xué) 化學(xué)組，河北 張家口 075000；3.張家口市教育科學(xué)研究所 課程研發(fā)室，河北 張家口 075000)

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)教師必須重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》倡導(dǎo)教師開(kāi)展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，同時(shí)在課程結(jié)構(gòu)中把“化學(xué)科學(xué)與實(shí)驗(yàn)探究”作為主題之一，還在每個(gè)主題下明確提出“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”[1]，更體現(xiàn)出高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，尤其是探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但通過(guò)對(duì)以往課堂的觀察發(fā)現(xiàn)，目前課堂教學(xué)主要是以考試為目的的知識(shí)講授和習(xí)題練習(xí)，學(xué)生核心素養(yǎng)培育缺失。因此，對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)課堂中的教學(xué)行為進(jìn)行研究勢(shì)在必行。對(duì)教師教學(xué)行為進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究能有效地幫助化學(xué)教師有意識(shí)地發(fā)展和控制自己的課堂教學(xué)行為，實(shí)現(xiàn)個(gè)人專(zhuān)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。通過(guò)定量化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)行為分析和評(píng)價(jià)能夠更加清晰且直觀地認(rèn)識(shí)教師化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的本質(zhì)。該文采用CCITIAS編碼系統(tǒng)和FIAS語(yǔ)言分析技術(shù)，對(duì)張家口市優(yōu)質(zhì)課中探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂——“碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)”中教師的教學(xué)行為進(jìn)行研究，并根據(jù)研究分析結(jié)果對(duì)高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師的教學(xué)行為提出改進(jìn)意見(jiàn)，從而有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。

一、研究工具及方法

應(yīng)用FIAS互動(dòng)分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式和CCITIAS的編碼量表對(duì)課堂中教師的教學(xué)行為進(jìn)行研究。

(一)FIAS互動(dòng)分析系統(tǒng)

FIAS，即弗蘭德斯課堂語(yǔ)言互動(dòng)分析系統(tǒng),是被公認(rèn)的且行之有效的課堂教學(xué)行為觀察技術(shù)[3]，但FIAS系統(tǒng)中存在行為交叉和歸類(lèi)模糊等問(wèn)題[4]，對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作不能準(zhǔn)確歸類(lèi)。同時(shí)，由于FIAS提出較早，對(duì)多媒體等現(xiàn)代教育技術(shù)在課堂中的使用無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確分類(lèi)，因此，F(xiàn)IAS對(duì)于現(xiàn)代課堂的分析缺少準(zhǔn)確性。該文借助FIAS系統(tǒng)，將行為編碼形成序列對(duì)處理所要研究課堂的教學(xué)行為，即將行為編碼首尾相接，如16,16,8,5,9……組合成(16,16)(16,8)(8,5)(5,9)……最終形成遷移矩陣[5]。

(二)CCITIAS行為編碼系統(tǒng)

CCITIAS，即化學(xué)課堂以及信息技術(shù)的互動(dòng)分析編碼系統(tǒng)[6]，在FIAS基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)和化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，增加了“多媒體技術(shù)”和“化學(xué)實(shí)驗(yàn)”兩類(lèi)教學(xué)行為，并對(duì)“教師語(yǔ)言”“學(xué)生語(yǔ)言”和“沉寂”3大課堂行為系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)分(表1)，對(duì)化學(xué)課堂行為的分析更具針對(duì)性和科學(xué)性。

表1 基于化學(xué)課堂的化學(xué)課堂及信息技術(shù)的互動(dòng)分析編碼系統(tǒng)(CCITIAS)

該文采用的研究方法如下：

(一)觀察法

反復(fù)觀察實(shí)驗(yàn)課堂錄像資料中師生的教學(xué)行為，利用CCITIAS對(duì)課堂中的教學(xué)行為進(jìn)行編碼并記錄，然后通過(guò)回看課堂錄像校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

(二)統(tǒng)計(jì)分析法

利用觀察量表，提取課堂中教師教學(xué)行為事件，借助Excel軟件對(duì)課堂中教學(xué)行為編碼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將數(shù)據(jù)整理成直觀的柱狀圖和折線圖，根據(jù)《化學(xué)教育測(cè)量與評(píng)價(jià)》和統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的作用以及學(xué)生的反應(yīng)情況并進(jìn)行評(píng)價(jià)。

二、案例分析

為了進(jìn)一步了解張家口市化學(xué)教師現(xiàn)有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，進(jìn)而對(duì)化學(xué)教師的教學(xué)行為提出合理化建議，以提高其化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，從而更好地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，選取張家口市高一化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)質(zhì)課中探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂——“碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)”為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)分析。

通過(guò)反復(fù)觀摩化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，以3秒為單位取樣，對(duì)該節(jié)課中師生的教學(xué)行為按照CCITIAS編碼系統(tǒng)賦予相應(yīng)的編碼，并依次記錄。該節(jié)課時(shí)長(zhǎng)44分58秒，共記錄900個(gè)編碼，形成899個(gè)序列對(duì)(表2)。

表2 CCITIAS分析遷移矩陣

在遷移矩陣中，第五行第九列中的數(shù)字代表序列對(duì)(5,9)在整堂課中出現(xiàn)的次數(shù)。根據(jù)表2中數(shù)據(jù)對(duì)教學(xué)行為進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)并制圖，具體如下。

(一)“碳酸鈉與碳酸氫鈉探究實(shí)驗(yàn)”課堂行為結(jié)構(gòu)分析

從圖1的課堂行為比例圖中可以看出，該教師的課堂行為結(jié)構(gòu)基本完整，無(wú)個(gè)別行為缺失，并且除沉寂行為外，另外4類(lèi)教學(xué)行為所占比例均大于0.1。在整堂課中，所有教學(xué)行為所占比例大小關(guān)系為：學(xué)生語(yǔ)言>教師語(yǔ)言>多媒體技術(shù)>化學(xué)實(shí)驗(yàn)>沉寂。

圖1 課堂教學(xué)行為比例

在該堂課中，學(xué)生語(yǔ)言所占比例略高于教師語(yǔ)言比例，但兩者相差不大，說(shuō)明在該節(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課中學(xué)生與教師的話語(yǔ)權(quán)均衡，既體現(xiàn)出化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中學(xué)生的主體地位，又體現(xiàn)出教師在教學(xué)行為中的引導(dǎo)作用。從圖中還可以看出，多媒體技術(shù)的使用在課堂教學(xué)行為中所占比例為0.23，結(jié)合教學(xué)視頻可知，該教師在講解改進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)中，多次操控多媒體，說(shuō)明該教師善于利用現(xiàn)代教育技術(shù)，使課堂展示更為直觀。這是1節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，但整堂課的實(shí)驗(yàn)所占比例并不高，僅為0.11，根據(jù)錄像得知，課堂的后半部分重點(diǎn)放在了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)上，但學(xué)生并沒(méi)有對(duì)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際操作，而是由教師直接展示自己的改進(jìn)成果。在教學(xué)設(shè)計(jì)上，可以先指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，這樣不僅可以提高學(xué)生科學(xué)探究的能力和創(chuàng)新意識(shí)，還能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

(二)“碳酸鈉與碳酸氫鈉探究實(shí)驗(yàn)”課堂行為分布概況

該文在進(jìn)行課堂行為分析時(shí)，首先對(duì)課堂行為的總體分布進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，然后對(duì)“教師行為”“學(xué)生行為”和“化學(xué)實(shí)驗(yàn)行為”進(jìn)行了具體分析。

1.課堂行為總體分布概況

課堂中各類(lèi)行為所占百分比見(jiàn)圖2：

圖2 課堂行為百分比柱狀圖

在該教師的實(shí)驗(yàn)課堂中，各類(lèi)課堂行為出現(xiàn)次數(shù)由高到低依次為“16”>“12”>“6”>“9”>“20”>“5”>“10”>“7”=“3”>“4”>“13”>“17”=“18”=“21”>“2”>“19”>“14”>“1”=“8”>“11”=“15”。其中編碼16(教師操縱多媒體)、編碼12(與同伴討論)和編碼6(講授)位于前列。從數(shù)據(jù)可以看出，該教師善于使用多媒體技術(shù)，在錄像中可以觀察到，該教師將一些不便現(xiàn)場(chǎng)演示的裝置和實(shí)驗(yàn)以多媒體的方式呈現(xiàn)以幫助學(xué)生理解，將大篇幅理論知識(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)多媒體展示更加方便快捷。結(jié)合圖2和教學(xué)錄像得知，在該堂課中，教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論所占比例也較高，這樣可以提高學(xué)生的小組合作能力，讓每個(gè)學(xué)生都可以表達(dá)自己的想法，使學(xué)生成為課堂的主人。

2.教師行為分布概況

教師行為包括編碼1～8、編碼16和編碼19，共10種課堂行為類(lèi)型。各類(lèi)型出現(xiàn)次數(shù)見(jiàn)圖3。

圖3 教師課堂行為柱狀圖

從圖3可以看出，在教師語(yǔ)言方面，即編碼1～8，主要是以講授為主，提問(wèn)次數(shù)為79次，結(jié)合錄像可知該教師主要通過(guò)提問(wèn)來(lái)增加課堂上師生語(yǔ)言的互動(dòng)頻率，但所提問(wèn)題大多是封閉性的問(wèn)題，學(xué)生發(fā)散思維的形成受到抑制，很少能提出自己的見(jiàn)解和想法。在非語(yǔ)言行為方面，該教師操縱多媒體技術(shù)，即編碼16的行為出現(xiàn)了180次，其中講授——操縱多媒體技術(shù)即(16，6)和(6，16)共出現(xiàn)46次，占操縱多媒體次數(shù)的25.56%，這表明該教師能將多媒體技術(shù)與講授很好地結(jié)合運(yùn)用，可更好地體現(xiàn)出多媒體技術(shù)在教學(xué)中的作用。教師的演示實(shí)驗(yàn)行為次數(shù)為8次，在教師行為中占1.71%，這表明該教師在課堂中作演示實(shí)驗(yàn)所占時(shí)間較少，沒(méi)有很好地體現(xiàn)出教師的引導(dǎo)作用。

3.學(xué)生行為分布情況

學(xué)生行為包括編碼9～15、編碼17、編碼18、編碼20和編碼21，共11種課堂行為類(lèi)型。各類(lèi)型出現(xiàn)次數(shù)見(jiàn)圖4。

圖4 學(xué)生課堂行為柱狀圖

從圖4可以看出，在學(xué)生語(yǔ)言方面，即編碼9～12，以與同伴討論(編號(hào)12)和被動(dòng)應(yīng)答(編號(hào)9)為主。由數(shù)據(jù)得知，老師留給學(xué)生大量時(shí)間進(jìn)行討論，讓學(xué)生在同伴間交流想法，可以增強(qiáng)學(xué)生和小組的合作意識(shí)，同時(shí)給予了學(xué)生自由發(fā)揮的空間，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，但學(xué)生討論的內(nèi)容老師在課堂中難以掌控。在課堂中，學(xué)生的應(yīng)答方式大多是被動(dòng)的，主要是為了回答教師提出的封閉性問(wèn)題，說(shuō)明該教師不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，故該教師在教學(xué)中應(yīng)該多給學(xué)生一些表達(dá)自己想法的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生積極地參與到課堂教學(xué)中。

在非語(yǔ)言行為方面，學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)(編碼20)次數(shù)為79次，占學(xué)生行為次數(shù)的18.37%。作為一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，實(shí)驗(yàn)所占比例并不高。從錄像中看出，該教師將學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，最后由各小組總結(jié)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，這種實(shí)驗(yàn)方式雖然縮短了授課時(shí)間，但學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)時(shí)間也相應(yīng)縮短，同時(shí)還不能觀察到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，是不可取的。

4.化學(xué)實(shí)驗(yàn)行為分布情況

化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中，3種行為所占比例大小關(guān)系為：學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)>實(shí)驗(yàn)作用學(xué)生>教師演示實(shí)驗(yàn)(圖5)。從數(shù)據(jù)可以看出，在實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)所占百分比較大，說(shuō)明教師非常重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生的主體地位，但教師操作實(shí)驗(yàn)百分比較小，教師在整堂實(shí)驗(yàn)中基本沒(méi)有作演示實(shí)驗(yàn)，對(duì)于缺乏實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)講，這種行為是不可取的。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作之前，教師應(yīng)該對(duì)儀器的規(guī)范使用進(jìn)行演示，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題給予提示，以避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤，從而降低實(shí)驗(yàn)失敗率。

圖5 化學(xué)實(shí)驗(yàn)比例

三、分析與結(jié)論

通過(guò)采用CCITIAS行為編碼系統(tǒng)對(duì)張家口市高一化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)質(zhì)課“碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)”進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，該教師5大課堂行為基本全面，但在個(gè)別行為上時(shí)間分配不太合理。完成一節(jié)優(yōu)質(zhì)高效的化學(xué)教學(xué)課對(duì)教師的要求很高，要求教師能把化學(xué)理論知識(shí)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)操作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，在注重理論知識(shí)教學(xué)的同時(shí)，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

首先，從教師語(yǔ)言方面看，在教學(xué)過(guò)程中，教師要多提一些開(kāi)放性的問(wèn)題，發(fā)散學(xué)生的思維。在探究實(shí)驗(yàn)課堂中，對(duì)于學(xué)生提出的新想法，要選擇性地采納，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂(lè)，成為課堂的“主人”，進(jìn)而促進(jìn)開(kāi)放式課堂的形成。其次，從學(xué)生語(yǔ)言看，學(xué)生的回答多以講義、書(shū)本知識(shí)和原有記憶為主，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力[7]。在教學(xué)設(shè)計(jì)上，教師應(yīng)為學(xué)生安排合適的沉寂時(shí)間，讓學(xué)生獨(dú)立思考實(shí)驗(yàn)原理、總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律、改進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)并去驗(yàn)證結(jié)果，使學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)。最后，從該節(jié)課的重點(diǎn)探究實(shí)驗(yàn)來(lái)分析，教師指示學(xué)生按照講義分組實(shí)驗(yàn)，但因講義中指定了實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)步驟等，這會(huì)阻礙學(xué)生的創(chuàng)新發(fā)展，雖在課程的后半部分組織學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，但并沒(méi)有對(duì)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際操作。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的目的是將實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化，在保證人身安全和能觀察到明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的前提下，為實(shí)驗(yàn)者留出設(shè)計(jì)空間，突出創(chuàng)新意識(shí)并培養(yǎng)實(shí)踐能力。同時(shí)，作為一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，實(shí)驗(yàn)操作行為所占比例較少，并且沒(méi)有留充足的時(shí)間讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也沒(méi)有思考現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，這些都是不可取的。在教學(xué)設(shè)計(jì)安排上，教師可以先讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，再根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的主體性地位。但也不能忽視教師的指導(dǎo)作用，教師要對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案提出合理化建議，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

綜上所述，一名化學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中，要以合適的時(shí)機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)提問(wèn)啟發(fā)性問(wèn)題使學(xué)生思維活躍。實(shí)驗(yàn)不僅是讓學(xué)生簡(jiǎn)單地動(dòng)手操作，更重要的是通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)可以為學(xué)生步入下一個(gè)學(xué)習(xí)階段打好基礎(chǔ)，還會(huì)在生活和工作方面對(duì)其產(chǎn)生巨大的影響。所以，一名合格的化學(xué)教師除了要教會(huì)學(xué)生化學(xué)知識(shí)，還要使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提高自身的綜合素質(zhì)。教師要改進(jìn)教學(xué)方法，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，使課堂教學(xué)有效且高效。