人工智能視域下課堂教學智慧評價：以CSMS 促教師專業(yè)成長——以財經(jīng)素養(yǎng)教育與德育融合班會課為例

許世紅 朱敏嫣 張倩如

隨著互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術的發(fā)展，運用信息技術支持的評價工具進行課堂教學量化評價，再結(jié)合學校教研、同伴互助和質(zhì)性評價，可以幫助一線教師有意識地發(fā)現(xiàn)課堂教學中的問題、分析原因、優(yōu)化教學方法，提升教師對評價技術的使用愿望，促進教師在反思個人教學實踐的過程中實現(xiàn)專業(yè)成長。本文以初一年級的一節(jié)財經(jīng)素養(yǎng)教育與德育融合班會課為例，運用基于結(jié)構多模型聯(lián)合的課堂教學智慧評價系統(tǒng)（CSMS）[1]重點分析課堂教與學的活動對學生思維方式、合作交流的影響，結(jié)合學科教學內(nèi)容，詳細觀察與分析該節(jié)課在兩個關鍵時間點上的課堂教學特征，為教師關注全體學生，更好地開展課堂教學智慧評價，從而激發(fā)學生學習興趣等提供思路與技術參考。

一、研究對象及方法

1.研究對象

在科技快速迭代升級和經(jīng)濟全球化的21 世紀，財經(jīng)素養(yǎng)教育作為財富教育、生活教育、道德教育、人生教育的有機融合體，不僅關注財經(jīng)常識的普及、資源管理思維的培養(yǎng)，更注重學生健康人格與素養(yǎng)的形成、財富價值觀的塑造，因此成為教育研究與實踐的新熱點。[2][3][4]

財經(jīng)素養(yǎng)教育在初中學校落地，借由德育專題班會課是一個重要途徑。中山市教育教學研究室和中山市第一中學以“誠信做事，誠實做人”為主題，將財經(jīng)素養(yǎng)教育與德育有效融合，在班會課上做了突破性嘗試。該節(jié)班會課在“粵教同一堂課·走進大灣區(qū)”2021 年財經(jīng)素養(yǎng)教育與德育融合探索專題網(wǎng)絡教研活動[5]中，面向全國直播，為廣大教師提供了觀看優(yōu)質(zhì)課堂、反思教學并加以改進的機會。本文選擇該節(jié)班會課在校內(nèi)展示、網(wǎng)絡展示兩個階段的案例作為研究對象。

2.研究工具和方法

本文從課堂教學內(nèi)容、課堂思維激發(fā)、課堂師生互動3 個視角，對校內(nèi)展示課、網(wǎng)絡展示課案例進行全面分析，分析框架見表1。表1 中所有指標的量化評價，均源自CSMS[6][7]，課堂教學內(nèi)容等維度的質(zhì)性評價主要采用教案分析、課堂觀察、科組研討等方法。

二、研究過程

1.課堂教學內(nèi)容

學生在幼兒園與小學均接受過誠信教育，但與財經(jīng)相關的學習經(jīng)驗并不多。本節(jié)班會課旨在以財經(jīng)素養(yǎng)教育為主線，實施誠信教育。選用教材是《初中財經(jīng)素養(yǎng)教育》（寧夏版，8 年級下冊）中的“主題10 現(xiàn)代公民，守護誠信”第1 節(jié)內(nèi)容。[8]第1 節(jié)“誠信值千金”從誠信與社會發(fā)展、商業(yè)發(fā)展、個人發(fā)展這3 個層面結(jié)合具體事例展開論述，并配以適當活動，引導學生在誠信上知行合一，這節(jié)課的教學目標見表2。

基于教學目標，本文選擇“教學素材選擇的適切性”“教學內(nèi)容組織的有效性”兩個指標分析課堂教學內(nèi)容。

（1）教學素材選擇的適切性

這個指標主要采用教學設計研究、專家現(xiàn)場觀課、錄像片段回放等方式進行質(zhì)性診斷；校內(nèi)展示課、網(wǎng)絡展示課的課堂活動及其效果分析如表3 所示。

校內(nèi)展示課中，現(xiàn)場觀課專家與上課學生均反映很好，大家一致認為學生強烈感受到愛國主義教育，也從社會、商業(yè)、個人3 個層面對誠信有了鮮活的認知。但觀課專家指出：該課的財經(jīng)味兒不濃，活動1、活動2 雖然聯(lián)系生活緊密，但對事件的歸因過于簡單，且與財經(jīng)素養(yǎng)教育關聯(lián)不大；活動3、活動4 雖然有商業(yè)氣息，但僅僅停留在事件表面的觀察，偏道德說教、缺財經(jīng)體驗。綜合來看，本堂課尚未體現(xiàn)財經(jīng)素養(yǎng)教育對誠信教育的獨特貢獻。

網(wǎng)絡展示課對校內(nèi)展示課的活動4 重新設計，形成新活動1，同時增加了觀看視頻活動2，將校內(nèi)展示課的活動5 與活動6 整合形成新活動3。調(diào)整后，師生的對話更聚焦在通過財經(jīng)素養(yǎng)教育達成誠信教育目標，且課堂教學主線更清晰，以數(shù)據(jù)說話、用事實說理的特色尤其突出，這堂課真正“飄”出了財經(jīng)味。

（2）教學內(nèi)容組織的有效性

這個指標主要采用CSMS 量化分析方式做診斷。圖1、圖2 按照授課主題將課堂40 分鐘分為若干活動片段，以時間序列為橫軸變量，呈現(xiàn)教師教學方法、學生學習效果的過程與變化。

圖1 校內(nèi)展示課教學方法與教學效果的過程性分析截圖

校內(nèi)展示課上，波音公司“質(zhì)量門”事件教學用時4 分4 秒，征信報告教學用時1 分40 秒，《社會信用體系建設規(guī)劃綱要（2014—2020 年）》及聯(lián)系實際教學用時10 分37 秒，這3 個活動以教師講授為主，學生發(fā)言主題分散，師生發(fā)言相關度為0，說明這3 個活動質(zhì)量偏低；8 個活動片段中，只有中外疫情對比（7 分33 秒）、社會制約不誠信辦法討論（8 分18 秒）這兩個活動的師生發(fā)言相關度高于0.4。再結(jié)合教學素材選取適切性的質(zhì)性分析，說明該堂課的教學活動有待優(yōu)化。

網(wǎng)絡展示課上，除了課堂引入（2 分53 秒）質(zhì)量不高，其他3 個活動片段的師生發(fā)言相關度均在0.47 以上，學生發(fā)言主題與授課主題匹配度高，學生學習風格、教師提問模式、知識傳遞的主要方式等都相對穩(wěn)定，說明課堂教學活動的設計思路簡潔、活動效果顯著。

2.課堂思維激發(fā)

課堂是知識傳遞的場所。是何（what）主要指向概念性知識，為何（why）主要指向原理性知識，如何（how）主要指向策略性知識，若何（what if）主要指向知識的遷移與創(chuàng)新，合稱“四何”。[9]“四何”對學習者認知過程的刺激是不同的，是何類語言引導學生完成信息輸入到概念空間，若何類語言引導學生完成信息輸入到場景現(xiàn)象空間，如何類語言引導學生進行思想練習，為何類語言引導學生進行原因探索進而內(nèi)化建構。CSMS 認為“四何”是教師課堂知識傳遞方式的典型代表，其分布情況可反映教師對場景設置、原因探索引導、概念抽象概括、知識練習與遷移的總體規(guī)劃。

CSMS 中的學習發(fā)生知行模型，從大腦認知活動的信息自由能原理出發(fā)，創(chuàng)造性地將“四何”與知行理論相結(jié)合，刻畫了學習發(fā)生的規(guī)律。[10]如圖3 的最外細線圈展示了學習發(fā)生過程的4 種不同方式：①從場景（若何）到內(nèi)化建構（為何）；②從概念（是何）到內(nèi)化建構（為何）；③從概念（是何）到思想練習（如何）；④從場景（若何）到思想練習（如何）。課堂教與學的活動若按照這4 種學習發(fā)生方式依序組織成①→②→③→④,周而復始，能有效激發(fā)學生思維，促進學生認識水平螺旋式上升發(fā)展。

圖3 學習發(fā)生知行模型

（1）知識傳遞的主要方式

校內(nèi)、網(wǎng)絡展示課都非常重視并結(jié)合現(xiàn)實社會和學生生活實際，選取真實的社會熱點事件和焦點人物，讓學生充分動腦想、動口說、動手做、用心體驗、真切感悟，教學過程囊括了“四何”的知識傳遞方式，“四何”均衡性表現(xiàn)良好。

表4 展示了“四何”的分布情況。校內(nèi)展示課中“若何∶為何∶是何∶如何”的比例是25%∶20%∶34%∶21%，網(wǎng)絡展示課的“四何”比例是17%∶16%∶45%∶22%。相比而言，優(yōu)化重組教學活動后的網(wǎng)絡展示課，引導學生通過計算真切感知誠信的珍貴與寶貴（是何），并將誠信運用到個人學習與生活中（如何），加大了概念（是何）和現(xiàn)實（如何）之間的聯(lián)系，導致是何類知識傳遞方式占比顯著上升，這種調(diào)整更加聚焦并突顯了財經(jīng)素養(yǎng)教育與德育融合的特色，相應地，若何類、為何類知識傳遞方式的占比適當下降。

表4 兩堂課的“四何”均衡性表現(xiàn)對比

（2）教師的教學風格

圖3 中，學習發(fā)生知行模型[9]通過分析處理信息的方式（橫軸從左到右代表從概念到場景），以及處理完信息之后的響應方式（縱軸從下到上代表從內(nèi)化建構到思想練習），刻畫了教師教學風格和學習者的學習風格。教學風格分布越均勻，表示教師對各類學生兼顧得越好。

表5 中，網(wǎng)絡展示課對教學活動進行了調(diào)整，聚焦財經(jīng)素養(yǎng)教育特色，突出了③從概念到思想練習（即從是何到如何），也適當加強了④從場景到思想練習(即從若何到如何)，相應地，學習發(fā)生促進方式的均衡性、形式豐富性有所降低，但仍處于正常范圍。這種調(diào)整體現(xiàn)了活動豐富性與突出重點之間的有效平衡。網(wǎng)絡展示課中，教師知行教學風格明顯變強（參考標準0.00～0.25，0.23 在正常范圍），整堂課也側(cè)重于引導學生運用左腦進行推理性思維。

表5 校內(nèi)、網(wǎng)絡展示課中教師兼顧學生思維均衡情況對比

（3）學生的學習風格

根據(jù)學生學習發(fā)生方式的偏向，學習風格劃為感悟型、哲理型、現(xiàn)實型、能動型4 種，每種學習風格的知行傾向及教學應對具體如下。

能動型的學生，傾向于直覺快速把握獲得的信息（知），關注實用和操作（行）。常表現(xiàn)為善于知識遷移創(chuàng)新、舉一反三、開放熱情，易于激勵合作。這類學生更適合在“如果—怎么樣”類的知識場景中展開補救學習。

現(xiàn)實型的學生，傾向于從獲得的信息里提取抽象概念（知），關注如何應用于實際行動（行）。常表現(xiàn)為擅長抽象分析，做事有條理，務實冷靜。這類學生更適合在“概念抽象—怎么做”類的知識場景中展開補救學習。

哲理型的學生，傾向于對信息概念深加工（知），為了探索背后的原因，不太關注有何實用價值（行）。常表現(xiàn)為易被理論和思想吸引，喜追根究底。這類學生更適合在“概念抽象—為什么”類的知識場景中展開補救學習。

感悟型的學生，傾向于在接受信息后不做深度抽象加工（知），而是快速直覺出背后的原因（行）。常表現(xiàn)為藝術傾向，有同情心。這類學生更適合在“如果—為什么”類的知識場景中展開補救學習。

CSMS 的人工智能算法統(tǒng)計了全部發(fā)言學生的學習風格百分比。根據(jù)學習發(fā)生知行理論，一般來說，課堂如果同時兼顧四類學習風格，且不同類型的學習風格占比均不低于15%，說明教師能夠在課堂中有效激發(fā)各種學習風格的學生，并根據(jù)教學內(nèi)容的學習特點和學科邏輯，有意識地激發(fā)某類學習風格。

校內(nèi)展示課關注誠信故事，學生易于透過這些故事探討踐行誠信的原因以及如何踐行誠信，因此，哲理型、感悟型、現(xiàn)實型風格的學生分布比較均衡，占比分別為32%，29%，25%；但故事場景的豐富性、多樣性有待提升，故能動型風格的學生占比相對較少，約為14%，詳見表6。

表6 校內(nèi)、網(wǎng)絡展示課中學生學習風格

網(wǎng)絡展示課更加聚焦財經(jīng)味的誠信故事，學生需要通過計算探究踐行誠信的原因以及如何踐行誠信，強調(diào)以數(shù)據(jù)說話、用事實說理，因此，現(xiàn)實型風格的學生占比由25%升至36%，且哲理型風格的學生占比也由32%升至35%。然而，課堂案例只保留了正反2 個故事，導致思維發(fā)散與遷移的應用下降，感悟型、能動型風格的學生占比也出現(xiàn)明顯下降，占比分別下降了8%和6%，這也是教學調(diào)整后的正常反應。另外需要關注的是，在校內(nèi)、網(wǎng)絡展示課中，約1/3 的學生屬于哲理型學習風格，說明學生有比較強烈的探索事件背后原因的欲望,為教學進一步優(yōu)化設計提供了思路。

3.課堂師生互動

課堂師生互動是指在課堂教學情境中教師和學生之間發(fā)生的具有促進性或抑制性的相互作用或影響，它是課堂教學最活躍的組成因素，直接影響課堂教學效果和質(zhì)量。本文采用弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)（Flanders interaction analysis system，簡稱FIAS）、問答評模式（initiation response evaluation，簡稱IRE)、生師模型（student-teacher model，簡稱S-T）等多種技術工具，對課堂師生互動情況進行多角度分析。

（1）課堂言語互動

FIAS 用于觀察分析師生在課堂上的言語互動過程，以3 秒為單位對師生言語進行分類，由教師言語（T1 至T7，共7 類，分別表示接納情感、鼓勵表揚、采納意見、提問、講授、指令、批評或維護教師權威）、學生言語（S1 至S2，共2 類，分別表示被動應答、主動表達或提問）、安靜/混亂（X，1 類）三大部分組成，形成10 類互動行為編碼。本研究采用人工智能技術自動生成課堂編碼，得到表7、表8。

表7 校內(nèi)展示課的師生言語互動矩陣分析

表8 網(wǎng)絡展示課的師生言語互動矩陣分析

對比兩個矩陣表可以看出，兩堂課的教師言語總和占比基本持平，但因為網(wǎng)絡展示課調(diào)整了教學案例，所以教師講授時間占比變大（T5 占比由48.06%增至52.61%），相應地，教師鼓勵表揚學生的言行占比適當下降（T2 占比由9.21%減至5.92%）。

網(wǎng)絡展示課給予學生更多的練習時間，因此變量X 占比顯著提升（由0.39%升至5.82%），相應地，學生言語總和的占比有所下降。這種變化說明網(wǎng)絡展示課的課堂教學節(jié)奏張弛有度。

需要特別注意的是，兩堂課中學生主動表達或提問的占比都偏低。校內(nèi)展示課上學生主動表達想法的時間約為102 秒，網(wǎng)絡展示課上學生主動表達想法的時間約為84 秒。在如何激發(fā)學生主動表達或提問這個環(huán)節(jié)上，兩節(jié)課都有較大的改進空間，這也是我國中小學課堂面臨的普遍問題。

（2）課堂問答評互動

IRE 主要用于觀察分析師生在課堂上的提問、回答、反饋情況，典型的問答評模式主要分為四類：簡單型IRE 模式、學生討論思考再答型IDRE 模式、追問型IRIRE 模式、其他組合型模式。通常來說，問題開放的IDRE 模式能激發(fā)學生帶著問題學習的熱情；過多封閉性問題的IRE 模式過于強調(diào)教師威信，會影響學生思維參與的積極性。

圖4 中，校內(nèi)展示課有兩類有效的問答評互動：第一類是2 次簡單型IRE 模式，即發(fā)生在18 分16 秒的“師問是何—生答—師反饋”，以及發(fā)生在37 分13 秒的“師其他類型提問—生答—師反饋”；第二類是6 次追問型IRIRE 模式，即發(fā)生在1 分19 秒的“師其他類型提問—生答—師問為何—生答—師再問為何—生答—師又問為何—生答—師還問其他—生答—師反饋”，發(fā)生在4 分16 秒的“師問若何—生答—師問其他—生答—師反饋”，發(fā)生在14 分25 秒的“師問如何—生答—師問是何—生答—師反饋”，發(fā)生在24 分20 秒的“師問其他—生答—師問若何—生答—師問—如何—生答—師反饋”，發(fā)生在26分21 秒的“師問其他—生答—師問其他—生答—師反饋”，以及發(fā)生在32 分55 秒的“師問其他—生答—師問是何—生答—師反饋”。

圖4 校內(nèi)展示課的IRE 模式截圖

如圖5，網(wǎng)絡展示課有三類有效的問答評互動：一是簡單型IRE 模式，提問內(nèi)容涉及如何（how）2 次、是何（what）1 次、其他（other）2 次，共計5 次；二是追問型IRIRE 模式，提問內(nèi)容涉及其他（other）、是何（what）、如何（how），共計4 次；三是學生討論思考再答型IDRE 模式，發(fā)生在34 分46 秒時，共持續(xù)了1 分6 秒。

圖5 網(wǎng)絡展示課的IRE 模式截圖

對比而言，校內(nèi)展示課上的追問型互動形式比較豐富，網(wǎng)絡展示課上的討論思考再答型互動更能夠激發(fā)學生深層次地思考問題。但在問答評這個環(huán)節(jié)上，兩節(jié)課都還有一定的改進空間。

（3）教與學的活動類型

生師（S-T）模型記錄的是課堂師生對話順序和時長，由此生成兩個指標Rt（教師行為占比）、Ch（師生行為轉(zhuǎn)換次數(shù)占比），據(jù)此指標課堂分為講授型、練習型、對話型和混合型4 種類型，可以反映課堂教學活動的主要傾向。圖6 中，校內(nèi)展示課屬于混合型，且教師與學生均比較充分地參與了課堂活動。圖7 中，網(wǎng)絡展示課雖然屬于混合型，但更偏于講授型，說明該堂課的教師講授行為占比相對較高。

圖6 校內(nèi)展示課的課堂類型圖

圖7 網(wǎng)絡展示課的課堂類型圖

師生互動曲線描述的是課堂上教師和學生的互動歷史情況。如圖8 和圖9 所示，校內(nèi)展示課中，教師簡短發(fā)言后，開始以學生為主的互動；網(wǎng)絡展示課中，教師做了較長時間的發(fā)言，再開展以學生為主的互動。雖然校內(nèi)展示課與網(wǎng)絡展示課的師生互動曲線的起伏變化有差異，但兩條曲線基本均在傾斜角為45°的直線下方，且曲線終點位置接近，說明兩堂課均以教師講授為主，師生互動比接近（校內(nèi)1.79，網(wǎng)絡1.69），師生之間的互動較為適當。

圖8 校內(nèi)展示課的師生互動曲線

圖9 網(wǎng)絡展示課的師生互動曲線

三、總結(jié)與反思

校內(nèi)、網(wǎng)絡展示課均采用“教師主導+學生主體”結(jié)構，以活動為結(jié)構要素，基本按照“情境導入、任務驅(qū)動活動探究、活動交流深化認知、活動反思拓展深化、總結(jié)評價展示提升”等教學環(huán)節(jié)層層遞進。從教師主導—學生主體的整體表現(xiàn)來看，兩堂課的CSMS 人工智能總評分依次為92.3 分、95.3 分（如表9）。評分顯示，兩堂課均屬于優(yōu)質(zhì)課，特別在教師主導的目標定位、思維激發(fā)、課堂藝術、評價反饋以及與學生主體地位相關的整體發(fā)展、合作交流、學習體驗這7 個指標上表現(xiàn)突出。對比而言，網(wǎng)絡展示課在課堂調(diào)控、整體發(fā)展、目標達成、合作交流等指標上的表現(xiàn)均優(yōu)于校內(nèi)展示課，說明調(diào)整后的課堂教學效果更好一些。

表9 兩堂課的整體表現(xiàn)對比

1.人工智能支持的CSMS在激發(fā)課堂思維、關注師生互動等方面為教師展開課堂教學評價提供了強大、可靠的數(shù)據(jù)支撐

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等新技術的涌現(xiàn)與不斷完善，使用大數(shù)據(jù)分析技術常態(tài)化開展課堂教學測評，對課堂教學進行動態(tài)診斷和改進，成為未來教育的發(fā)展方向。人工智能支持的CSMS，運用多種分析模型對課堂教學的多項數(shù)據(jù)進行有效挖掘和專業(yè)化處理，特別從課堂思維激發(fā)、師生有效互動、教師教學風格與學生學習風格等方面探索它們的關系，提供了多層次、多維度分析視角，能幫助教師洞察數(shù)據(jù)背后影響教學質(zhì)量的關鍵因素，這是傳統(tǒng)課堂教學評價難以企及的。通過建構新理論、打造新工具、整合多模型，CSMS 為教師有意識地展開課堂教學評價提供了強大、可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.學習發(fā)生知行模型為師生開展課堂有效教學活動提供了堅實的理論指導

學習發(fā)生知行模型設計的2 種學習發(fā)生模式、4 類學習方式、4 種學習風格、2 種用腦思維習慣以及組合式教學方法，不僅為人工智能技術完成智慧課堂評價指標計算提供了自動化算法支持，也為師生開展有效教學活動提供了堅實的理論指導。例如，從知識傳遞的主要方式來看，網(wǎng)絡展示課中若何類、為何類知識學習方式占比分別為17%和16%，說明這兩類知識學習方式有待優(yōu)化。又如，校內(nèi)展示課、網(wǎng)絡展示課的哲理型風格學生占比分別為32%和35%，說明約1/3的學生對人們講誠信或不誠信的內(nèi)在原因有探索欲望，想知道為什么會有這些誠信或不誠信的外在表現(xiàn)，課堂教學可以在這些方面補充相關知識加以優(yōu)化設計。

3.FIAS、IRE、S-T 等為教師分析和優(yōu)化互動教學提供了具體的分析工具

活動是課堂教學的基本單元，交往是活動的基本要素，教師的主導作用在活動中體現(xiàn)，學生的主體地位在活動中形成。CSMS 選用了FIAS、IRE、S-T 這三大分析模型從教師講解與提問、學生發(fā)言與對話、師生互動等方面分析課堂教與學的交互活動質(zhì)量，教師可借此檢查教學意圖的實現(xiàn)情況，從中尋找進一步的優(yōu)化點。例如，校內(nèi)、網(wǎng)絡展示課的言語互動矩陣分析表顯示，學生主動應答或提問的占比均偏低，分別占課堂教學總時間的3.29%和2.81%，說明教師還需要在激勵學生勇敢地主動表達意見、自由地闡述個人觀點和思路等方面多下功夫。又如，IRE 分析顯示，校內(nèi)展示課的6 次追問覆蓋了“四何”問題，但提問后沒有給予學生獨立思考后再回答的機會；網(wǎng)絡展示課雖然考慮了學生的獨立思考，但追問型IRIRE 模式?jīng)]有全部覆蓋“四何”問題（缺少若何、為何），課堂提問可以從這些角度再優(yōu)化。

4.立足于學科知識邏輯的課堂質(zhì)性評價促進了教師智慧與人工智能技術的深度融合

大數(shù)據(jù)時代，課堂教學真實數(shù)據(jù)的收集、整理、分析、診斷、反饋日趨成熟，教師只有掌握和提升數(shù)據(jù)應用分析能力，才能借由技術提升教育教學質(zhì)量。

但技術的進步不能取代教師的思考，只有當教師立足學科知識邏輯并基于課堂質(zhì)性評價時，基于人工智能技術設計的課堂評價指標才會煥發(fā)出生命力，才能為教師開展教學評價提供精準反饋與改進。本堂財經(jīng)素養(yǎng)教育與德育融合班會課在網(wǎng)絡展示課中得到了來自互聯(lián)網(wǎng)、學校教師、相關專家的反饋，雖然這些質(zhì)性反饋與CSMS 提供的量化指標診斷的精準性不同，但這些立足學科知識邏輯全方位的質(zhì)性評價，喚起了教師的教育智慧和教學熱情。當質(zhì)性評價與人工智能技術深度融合后，教師可以更快地實現(xiàn)專業(yè)成長。