基于雙編碼分析系統(tǒng)的數(shù)學(xué)課堂師生行為分析
——以“二次函數(shù)”教學(xué)為例

蔣明雪， 吳立寶

(天津師范大學(xué) 教育學(xué)部， 天津 300387)

1 問題的提出

教師的課堂教學(xué)行為直接影響著課堂教學(xué)的效果，課堂教學(xué)語言是課堂教學(xué)行為的主要因素，對教學(xué)效果起著至關(guān)重要的作用[1].教學(xué)語言是教師教和學(xué)生學(xué)的基本途徑，是師生交流、思想傳播的媒介，更是教師基本能力和專業(yè)素養(yǎng)的體現(xiàn)，弗蘭德斯也曾提出課堂教學(xué)中語言占用三分之二的時間.在人工智能與大數(shù)據(jù)時代下，教師課堂的言語行為正在向智能分析、獲取特征、優(yōu)化建議的方向穩(wěn)步前進[2].當(dāng)前有關(guān)“教學(xué)評一致性”的教學(xué)理論研究日益增多，只有教、學(xué)、評相一致，課堂質(zhì)量才能高效提升[3].那么對教學(xué)行為進行分析，不僅可以幫助教師認(rèn)識到教學(xué)行為的不足，進而實施改進，促進學(xué)生學(xué)習(xí)，還能夠通過教師對課堂的把握和引導(dǎo)以及教師的行為和語言，為教學(xué)評價提供參考.因此，對課堂教學(xué)行為中教師和學(xué)生的行為進行分析具有重要意義.以一節(jié)初中數(shù)學(xué)“二次函數(shù)”課堂教學(xué)視頻為例，將課堂教學(xué)中師生的行為進行編碼分類，利用課堂互動雙編碼分析模型量化處理其課堂教學(xué)中的行為，以此來分析課堂教學(xué)中師生行為的特征.

2 研究工具

2.1 工具選擇

弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)是美國學(xué)者弗蘭德斯在20世紀(jì)60年代提出，該系統(tǒng)可以對課堂行為進行記錄和分析，獲得課堂中師生互動的情感及過程[4].弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)能夠量化課堂教學(xué)中的語言交互行為，通過編碼統(tǒng)計并進行分析，廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)分析中.但它也存在著只關(guān)注語言行為，忽略學(xué)生練習(xí)操作、信息技術(shù)使用等其他教學(xué)行為和問題.因此顧小清等[5]對此進行了改進，增加了信息技術(shù)的分類，在此基礎(chǔ)上提出互動分析編碼系統(tǒng)ITIAS.武小鵬等[6]為了將整體教學(xué)觀和數(shù)學(xué)教學(xué)有機融合，使其對數(shù)學(xué)課堂分析更具有專業(yè)性，提出了基于數(shù)學(xué)學(xué)科的課堂互動雙編碼分析模型MFIAS，研究對MFIAS進行個別的改進后用做分析工具.

2.2 工具簡介

MFIAS在“教師語言”“學(xué)生語言”“沉寂混亂”10個分類基礎(chǔ)上，將數(shù)學(xué)課堂教學(xué)語言細(xì)分為24項，將數(shù)學(xué)教師語言和學(xué)科特點相結(jié)合，體現(xiàn)了數(shù)學(xué)學(xué)科的內(nèi)涵.在此基礎(chǔ)上進行改進后，在“提問”下增加“回顧總結(jié)”，即對知識內(nèi)容總結(jié)進行總結(jié)性提問，讓學(xué)生思考總結(jié)；在“教師指令”下增加“過渡語句”，即用于推進教學(xué)過程的指令；“交流討論”為學(xué)生之間的語言，故將“交流討論”納入學(xué)生語言分類下；將“無效狀態(tài)”作為一級編碼，有助于與編碼11中具備研究意義的課堂行為進行區(qū)分.其中對“提問”和“講授”進行了細(xì)致的劃分：“提問”劃分為“對錯判斷(編碼4a)”“概念理解(編碼4b)”“解題探究(編碼4c)”“回顧總結(jié)(編碼4d)”；“講授”具體劃分為“內(nèi)容陳述(編碼5a)”“方法演示(編碼5b)”“理論概念(編碼5c)”“解題思路(編碼5d)”.具體如表1所示.

表1 數(shù)學(xué)課堂師生行為雙編碼分析

該分析系統(tǒng)與FIAS系統(tǒng)的課堂分析步驟是相似的，將具體言語行為進行編碼，采用序?qū)Φ姆绞綄⒕幋a形成分析矩陣，對數(shù)據(jù)進行分析.即進行教學(xué)行為結(jié)構(gòu)、課堂行為分布、教師語言影響、課堂行為動態(tài)等分析.

3 研究過程

視頻選自“一師一優(yōu)課，一課一名師”平臺中的部級優(yōu)課“二次函數(shù)”.本節(jié)課為新授概念課，課堂氣氛活躍，師生狀態(tài)良好，適合用作研究的分析視頻.

在確定研究工具后，由兩位編碼員協(xié)同完成對本節(jié)課的編碼.兩位編碼員反復(fù)認(rèn)真觀看課堂教學(xué)視頻，采用時間抽樣的方法，每隔3s取樣記錄一次，根據(jù)數(shù)學(xué)課堂師生行為雙編碼分析系統(tǒng)，把記錄的編碼依次按順序排列.本節(jié)課教學(xué)時長為43′24″，共形成編碼868個，組合的序?qū)灿?67個，其中兩位編碼員一致編碼數(shù)為812個，一致性為93.55%，一致性良好，符合編碼要求.基于對師生行為的編碼就會產(chǎn)生有順序的編碼項，前后編碼組成序?qū)?，統(tǒng)計各序?qū)Φ念l數(shù)，形成分析遷移矩陣.

下面將從四方面對分析遷移矩陣中的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，包括教學(xué)行為結(jié)構(gòu)，即對教師語言、學(xué)生語言和沉寂混亂比例進行分析；課堂行為分布，即依次研究分析課堂總體行為、教師行為、學(xué)生行為；教師語言影響，即對教師的間接語言和直接語言、積極影響和消極影響進行分析；課堂行為動態(tài)，即課堂中每分鐘師生行為的各自占比情況，了解師生行為的動態(tài)，總結(jié)師生行為特點.

3.1 教學(xué)行為結(jié)構(gòu)分析

通過上述的編碼過程，統(tǒng)計編碼2中的各項頻數(shù)并用得到的各項頻數(shù)除以總頻數(shù)868，得到各項編碼的百分比，如表2所示.

表2 編碼統(tǒng)計表

在雙編碼互動模型中，課堂行為分為教師語言、學(xué)生語言和沉寂混亂3大類，可以發(fā)現(xiàn)：教師語言占比為41.12%，其中教師的提問和講授行為占教師語言總時間的較大比例，學(xué)生語言占比為18.31%，沉寂混亂占比40.55%.在師生語言方面，雖然教師語言百分比大于學(xué)生語言百分比，但沉寂混亂中，幾乎都是學(xué)生進行有效的思考求解，除去無效狀態(tài)，該課例中學(xué)生行為共占比58.52%，說明該教師“二次函數(shù)”新授課中將課堂更多時間交給學(xué)生，通過適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)將課堂還給學(xué)生.在教師語言占比中，教師的行為指令占比9.91%，大部分多為有助于教學(xué)的指令，推進課堂的進展；批評或維護權(quán)威占比為0%，說明學(xué)生課堂表現(xiàn)良好，教師將語言更多的轉(zhuǎn)為鼓勵表揚.在學(xué)生語言占比中，學(xué)生主動回答占比5.18%，比被動個體應(yīng)答較高，說明學(xué)生主動性較強；學(xué)生沉寂混亂占比40.55%，比例很高，其中大部分時間為運算求解和學(xué)生思考，這說明教師給了學(xué)生更多自己動手解決問題的機會，在傳遞知識的同時也給學(xué)生留有很多的思考時間.

3.2 課堂行為分布分析

3.2.1 課堂行為總體分布

根據(jù)數(shù)學(xué)課堂師生行為編碼以及各編碼的頻數(shù)，繪制如圖1所示的課堂教學(xué)行為頻數(shù)-百分比復(fù)合圖.

圖1 課堂行為頻數(shù)-百分比復(fù)合圖

由圖1可得“二次函數(shù)”課堂教學(xué)中，各個課堂行為頻數(shù)的大小比較依次是“11a”>“11b”>“6a”>“8a”>“5d”>“3b”=“9c”>“4c”>“8b” > “5c”>“4b”>“6b”>“10”>“3a”>“2”=“5a”>“5b”>“1”>“4a”=“4d”>“12”>“7”=“8c”=“9a”=“9b” =“9d”.其中運算求解(編碼11a)、學(xué)生思考(編碼11b)、行為指令(編碼6a)居前三，說明教師在課堂中能夠給學(xué)生更多的時間用來思考和求解，注重課堂留白藝術(shù).但同時由圖1可以明顯看出，學(xué)生除了主動回答外，編碼9a，9b，9d頻數(shù)都為0，并且學(xué)生語言中大多為學(xué)生的被動回答，缺乏主動提問、主動補充等行為的主動性，這不利于充分表達自己的觀點，教師引導(dǎo)學(xué)生主動性方面也有待加強.

3.2.2 教師行為分布

教師行為包含了情感表達、鼓勵表揚、口頭采納、反饋點評、對錯判斷、概念理解、解題探究、回顧總結(jié)、內(nèi)容陳述、方法演示、理論概念、解題思路、行為指令、過渡語句、批評或維護權(quán)威共15種課堂行為.根據(jù)課堂教師行為編碼以及各編碼的頻數(shù)，繪制如圖2所示的教師課堂行為柱狀圖.

圖2 教師課堂行為柱狀圖

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，在教師的語言行為中，教師講授和指令次數(shù)最多，從遷移矩陣的各序列對數(shù)據(jù)來可以看出，“6a-8b”(行為指令-個體應(yīng)答)“6a-9c”(行為指令-主動回答)“5c-5c”(理論概念-理論概念)“5d-5d”(解題思路-解題思路)的教學(xué)行為組合多次使用，故該教師以講授和行為指令為主.教師提問的次數(shù)達到81次，由此可見該教師提問語言較多，通過提出問題來促進學(xué)生的思考，引導(dǎo)學(xué)生的思維.該教師采納意見中的反饋點評(編碼3b)次數(shù)達45次，說明該教師善于接受和肯定學(xué)生的回答，并就此做一定的補充，幫助學(xué)生進一步理解知識.并且從遷移矩陣的各序列對數(shù)據(jù)來看，該教師多次使用“8b-3b”(個體應(yīng)答-反饋點評)和“9c-3b”(主動回答-反饋點評)的教學(xué)行為組合，這也同樣說明教師能夠在課堂中及時對學(xué)生的回答予以反饋，對存在的問題及時地進行指導(dǎo)講解，切實實現(xiàn)對話導(dǎo)學(xué)[7].

3.2.3 學(xué)生行為分布

學(xué)生行為包含群體應(yīng)答、個體應(yīng)答、書面應(yīng)答、主動提問、主動補充、主動回答、糾錯發(fā)言、交流討論、運算求解、學(xué)生思考、無效狀態(tài)共11種課堂行為類型.根據(jù)課堂學(xué)生行為編碼以及各編碼的頻數(shù)，繪制如圖3所示的學(xué)生課堂行為柱狀圖.

圖3 學(xué)生課堂行為柱狀圖

由圖3中的統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在學(xué)生的應(yīng)答方面全體應(yīng)答(編碼8a)次數(shù)較多，說明教師在授課過程中多運用小設(shè)問來引導(dǎo)全班齊聲應(yīng)答，調(diào)動全班學(xué)生參與到教學(xué)活動中來，但同時也說明教師提出的問題缺乏一定的深度.學(xué)生沒有書面演示回答的行為，并且主動提問、主動補充、糾錯發(fā)言的行為沒有出現(xiàn)，說明該課堂中學(xué)生對學(xué)習(xí)二次函數(shù)的提問主動性不夠強烈，學(xué)生多為接受學(xué)習(xí).學(xué)生主動表達占比為5.18%，遠(yuǎn)低于被動回答占比10.83%，這說明學(xué)生的主體性不夠，教師并沒有將學(xué)生的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí).在沉寂混亂中，由遷移矩陣的各序列對數(shù)據(jù)可以看出，“11a-11a”(運算求解-運算求解)“11b-11b”(學(xué)生思考-學(xué)生思考)學(xué)習(xí)行為組合分別出現(xiàn)267次和29次，課堂以有益的思考和求解為主，教師留給學(xué)生充分的時間去思考和求解，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到提升.

3.3 師語言影響分析

FIAS把教師的語言分為直接語言和間接語言兩類，其中直接和間接表示的是教師對教學(xué)的控制.間接教學(xué)在鼓勵和引導(dǎo)的情境下能夠激發(fā)學(xué)習(xí)動機，相比較于直接教學(xué)而言可以促進學(xué)生更多的發(fā)言和參與，緩解學(xué)生緊張的狀態(tài)，提高學(xué)業(yè)成績.編碼1-4所代表的教師語言主要是對學(xué)生態(tài)度和情緒的影響，其控制方式是間接的；編碼5-7則是對學(xué)生更直接的控制.編碼1、2、3表示教師的接受、鼓勵和贊同，是對學(xué)生的積極影響，編碼6、7是教師指令和批評維權(quán)，強制學(xué)生接受、服從，屬于對學(xué)生的消極影響.根據(jù)間接影響、直接影響以及積極和消極影響的行為編碼以及各編碼的頻數(shù)，繪制如圖4所示的教師語言效果分布圖.其中，屬于間接影響的教師語言出現(xiàn)頻數(shù)為163，直接影響的教師語言頻數(shù)為194，積極影響和消極影響的語言頻數(shù)分別為82和58.

圖4 教師語言效果分布

用間接影響頻數(shù)除以直接影響頻數(shù)可得該教師間接影響語言與直接影響語言比率為84.02%，用積極影響頻數(shù)除以消極影響頻數(shù)可得積極影響語言與消極影響語言比率為141.38%，由此能夠說明教師在課堂中多為直接地進行掌握和調(diào)控，但同時也善于用間接語言來進行引導(dǎo)和激勵，更多地進行積極的強化學(xué)習(xí).再由教師行為編碼圖中可以看出，教師語言中批評維權(quán)(編碼7)行為頻數(shù)為0，教學(xué)大多是由講授(編碼5)和指令(編碼6)的方式進行，其中講授大多是對理論概念以及解題思路等行為，教師指令多為行為指令，這些行為都充分體現(xiàn)課堂中教師對學(xué)生的引導(dǎo)作用.

3.4 課堂行為動態(tài)分析

通過編碼記錄課堂中每分鐘師生行為的各自占比情況，繪制如圖5所示的課堂行為動態(tài)曲線，了解師生行為的動態(tài)，總結(jié)師生行為特點.由圖5分析可得，教師在二次函數(shù)的新授課中，在第15min、33min、34min和第40min中，學(xué)生行為占比100%，因為此時教師給學(xué)生一定的時間去思考和運算求解.除此之外，在課堂的每一分鐘中，教師行為和學(xué)生行為都會交替存在，由此可以說明教師注重學(xué)生的參與，體現(xiàn)了學(xué)生在課堂中的主體性.從圖5的動態(tài)曲線還能夠分析出在本節(jié)課的教學(xué)中，教師行為有12次達到某個峰值，分別是第3，6，8，12，17，19，23，26，30，36，38，43min；學(xué)生行為有11次達到某個峰值，分別是第2，4，7，9，15，21，24，28，33，37，40min.由以上各個行為峰值的出現(xiàn)時間能得出教師行為峰值和學(xué)生行為峰值大多是交錯出現(xiàn)的，并且學(xué)生行為峰值在教師行為峰值之后.如教師行為達到峰值是在第3min，那么第4min就是學(xué)生行為達到峰值.由此可以說明該教師關(guān)注學(xué)生在課堂中的行為表現(xiàn)，教師和學(xué)生行為交替進行，師生互動良好.通過圖5還可以看出在第2，3，4，5，7，8，9，10，11，13，14，15，16，24，27，28，29，31，32，33，34，35，39，40，41，42min，教師行為占比小于學(xué)生行為占比，共計出現(xiàn)26次，所占時間高達課堂教學(xué)總時間的59%，這又一次體現(xiàn)了學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)模式.

圖5 課堂行為動態(tài)曲線

4 總結(jié)與建議

4.1 有效使用多種教學(xué)行為組合

教師善于采取講授式教學(xué)，多為教師提問和講授后學(xué)生回答問題，雖然教師的直接講授能夠讓學(xué)生接受知識更加輕松，但是這就會使學(xué)生產(chǎn)生依賴和期待心理，難以積極主動地進行思考.所以，教師要鼓勵學(xué)生主動表達自己的觀點和看法，誘發(fā)學(xué)生思考，進而讓學(xué)生能夠用自己的語言來歸納表述[8]，即盡量提高編碼9a，9b，9d的頻率，以及增加教學(xué)行為“4-9”(提問-主動表達)與“5-9”(講授-主動表達)的出現(xiàn)次數(shù)，提高學(xué)生的主動參與性，完成教師行為與學(xué)生行為的有效交互.不僅如此，還要靈活有效地使用多種教學(xué)行為組合，比如“8-1”(被動回答-情感表達)、“8-2”(被動回答-鼓勵表揚)、“9-1” (主動表達-情感表達)、“9-2”(主動表達-鼓勵表揚)，即學(xué)生在回答問題或表達觀點之后，教師給予接受和表揚，讓學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有信心.教師有效使用各類教學(xué)行為組合，能夠促進數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的高效實施.

4.2 及時采納反饋學(xué)生應(yīng)答內(nèi)容

在本節(jié)課中采納意見出現(xiàn)62次，在教師語言中占比17.3%，多次出現(xiàn)“8-3”(被動回答-采納意見)、“9-3”(主動表達-采納意見)等教學(xué)行為組合.該教師在二次函數(shù)講授過程中，對于學(xué)生的回答和意見，教師大都采取肯定接受并做進一步分析，及時采納和反饋學(xué)生的應(yīng)答內(nèi)容，讓學(xué)生的問題馬上得到解決，思路想法進一步加深，有助于學(xué)生對知識的感受.教學(xué)本身就是教師教和學(xué)生學(xué)的雙向交流活動，學(xué)生在回答問題后得到反饋，共同交流會讓師生之間建立平等、教學(xué)相長的師生關(guān)系.作為教師要認(rèn)真傾聽做出應(yīng)答，要欣賞學(xué)生做出應(yīng)答，更要厘清責(zé)任做出應(yīng)答[9]，對于學(xué)生積極做出應(yīng)答，關(guān)注學(xué)生的知識水平，從而引導(dǎo)學(xué)生進一步學(xué)習(xí).

4.3 充分體現(xiàn)課堂留白教學(xué)藝術(shù)

由課堂行為頻數(shù)百分比復(fù)合圖可以看出，編碼11a，11b出現(xiàn)次數(shù)很多，充分體現(xiàn)該教師課堂留白的教學(xué)藝術(shù).該教師給與學(xué)生充足的時間進行思考和解決問題，合理分配沉寂的時間，使思考解題等這些有益沉寂起到訓(xùn)練思維的作用，讓學(xué)生能夠獨立思考，學(xué)生學(xué)習(xí)主體的價值得以體現(xiàn).在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，如果都是教師在講授而不給學(xué)生思考的時間，學(xué)生就會很容易覺得內(nèi)容枯燥無味，并且會導(dǎo)致注意力不集中.適當(dāng)?shù)恼n堂留白，能夠讓學(xué)生有時間去思考問題和解決問題，這樣可以調(diào)節(jié)教學(xué)節(jié)奏，避免沉悶、無聊的課堂氛圍，還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與感[10].并在有效利用教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，靈活設(shè)計探究活動，引發(fā)學(xué)生思考，促進學(xué)生思維和能力的發(fā)展[11].