行為序列分析視角下智慧教室環(huán)境對(duì)師生互動(dòng)行為的影響研究

袁寧

（河南師范大學(xué)，河南 新鄉(xiāng)）

一 引言

隨著智能技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的普通中學(xué)開(kāi)始建設(shè)智慧教室( SC )來(lái)支持教學(xué)。SC 被認(rèn)為是未來(lái)的課堂，旨在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)、促進(jìn)學(xué)習(xí)資源的獲取、改善師生互動(dòng)、幫助教師評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)和負(fù)責(zé)課堂教學(xué)[1]。

二 智慧課堂師生互動(dòng)行為分析的研究現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)的“粉筆+ 黑板”和“計(jì)算機(jī)+ 投影”結(jié)合不同，SC 是通過(guò)交互式教學(xué)平臺(tái)和各種媒體拓展學(xué)習(xí)空間、營(yíng)造氛圍的新型課堂。在智慧課堂環(huán)境下，教師利用信息技術(shù)開(kāi)展教學(xué)的行為是教師信息技術(shù)應(yīng)用能力的外化表現(xiàn)，并已逐漸成為教師信息技術(shù)應(yīng)用能力發(fā)展評(píng)價(jià)的一個(gè)重要依據(jù)。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的SC 環(huán)境中，學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)在智能技術(shù)的支持下進(jìn)行探索、創(chuàng)造、展示和評(píng)價(jià)。教師還可以利用該技術(shù)呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，診斷教學(xué)過(guò)程，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。正如劉邦奇提出的，SC 中增加的學(xué)生互動(dòng)可能包括推動(dòng)學(xué)習(xí)資源(如視頻、活動(dòng)、測(cè)驗(yàn)等 )和提供反饋、口頭交流、及時(shí)反饋、個(gè)性化教學(xué)、作業(yè)管理和評(píng)價(jià)[2]。

簡(jiǎn)言之，SC 和TMC 具有不同的特點(diǎn)，產(chǎn)生了不同的教與學(xué)方法。然而，關(guān)于課堂環(huán)境中師生互動(dòng)的比較，尤其是在行為序列層面的比較，研究還比較少。那么，教師和學(xué)生的行為及其行為序列模式在SC 和TMC 之間是否存在差異？基于此，故本研究分別從SC 和TMC 教學(xué)行為的角度出發(fā)，來(lái)探究不同教室環(huán)境下教師信息技術(shù)應(yīng)用對(duì)師生互動(dòng)行為的影響，從而更好去佐證在智慧教室環(huán)境下更好去發(fā)揮學(xué)生的主體性。

三 研究設(shè)計(jì)

（一） 研究對(duì)象

本研究從“一師一優(yōu)課”國(guó)家教育資源公共服務(wù)平臺(tái)選取了該平臺(tái)最新的6 個(gè)初中數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)教學(xué)視頻課例，課型均為新授課。其中3 個(gè)研究案例的課堂環(huán)境達(dá)到了智慧課堂的標(biāo)準(zhǔn)，筆者把這三個(gè)案例作為實(shí)驗(yàn)組；另外剩余3 個(gè)案例對(duì)象則是傳統(tǒng)的多媒體課堂，這三個(gè)案例作為對(duì)照組。SC 課例的選擇依據(jù)是教學(xué)環(huán)境符合“1:1 數(shù)字化環(huán)境”要求，具有智慧教室基本特征，師生都擁有一臺(tái)移動(dòng)學(xué)習(xí)終端，使用交互式電子白板等設(shè)備[3]。如表1 和表2。

表1 智慧課堂環(huán)境下的三個(gè)視頻案例

表2 傳統(tǒng)多媒體課堂環(huán)境下的三個(gè)視頻案例

（二） 研究工具

本研究選用質(zhì)性分析軟件NVivo12 和互動(dòng)行為序列分析軟件GSEQ(Generalized Sequential Querier)兩種工具。本研究重點(diǎn)用到了NV12 能夠?qū)σ曨l資源進(jìn)行切分和特定節(jié)點(diǎn)編碼的功能，GSEQ 可以把NV 編碼后地結(jié)果作行為滯后分析，進(jìn)而可以得到行為序列矩陣表和殘差圖。

（三） 研究方法

滯后序列分析法(Lag Sequential Analysis，LSA)是Sackett[4]（1978）提出的一種行為分析方法，目前已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在教育領(lǐng)域范圍內(nèi)，LSA能夠?qū)?dòng)中的顯著行為序列進(jìn)行分析和研究[5]。它有助于分析學(xué)習(xí)過(guò)程中記錄的相關(guān)行為的頻率，挖掘出重要的行為序列，并分析行為特征，驅(qū)動(dòng)行為的因素和其他有價(jià)值的信息。LSA 的優(yōu)勢(shì)在于不僅可以實(shí)現(xiàn)行為因果關(guān)系分析，而且能夠?qū)崿F(xiàn)行為結(jié)構(gòu)模式的可視化，有利于探索隱性的關(guān)鍵行為序列與結(jié)構(gòu)。基于此，在本研究中，LSA 被用來(lái)分析在SC 和TMC 兩種不同的環(huán)境下師生互動(dòng)有什么區(qū)別，進(jìn)而幫助教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)行為問(wèn)題，促進(jìn)教師開(kāi)展教學(xué)反思，從而提升教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力[4]。

（四） 編碼過(guò)程

本研究通過(guò)比較智慧教室(SC)和傳統(tǒng)多媒體教室( TMC ) 中的行為序列來(lái)考察課堂硬件設(shè)置對(duì)初中數(shù)學(xué)課堂師生互動(dòng)的影響。筆者構(gòu)建了師生互動(dòng)行為編碼模式，通過(guò)對(duì)課堂視頻的回顧，共收集到2972 個(gè)可觀察到的行為，并進(jìn)行了順序編碼。然后，建立行為模式圖，以教師語(yǔ)言、教師行為、學(xué)生語(yǔ)言和學(xué)生行為四個(gè)主題來(lái)可視化滯后序列分析結(jié)果。

首先，將6 個(gè)視頻按1 ～6 編號(hào)，逐一導(dǎo)入NVivo，將視頻每5 秒暫停一次，即按5 秒分割取樣；然后，結(jié)合修改過(guò)ITIAS 的編碼體系，將5 秒取樣內(nèi)容對(duì)其編碼，為了保證編碼的客觀性和準(zhǔn)確性，筆者連同另外一名研究者同時(shí)對(duì)課例進(jìn)行編碼，具體過(guò)程如下：第一，研究者熟悉ITIAS 編碼類(lèi)別及其行為表述，確保對(duì)編碼體系持有一致態(tài)度；第二，為了使編碼效果更貼近事實(shí)，筆者在ITIAS 的基礎(chǔ)了做出一些小改動(dòng)，如把“接受情感，表?yè)P(yáng)，講授”并入了“教師講學(xué)”這一環(huán)節(jié)、刪除了原有“批評(píng)”以及重新分類(lèi)了“教師活動(dòng)”和“學(xué)生活動(dòng)”等，具體編碼細(xì)則如表3；第三，為了保證編碼結(jié)果的信度，兩名研究者各自分別進(jìn)行編碼，編碼結(jié)束后將兩份結(jié)果進(jìn)行分析比較，得出Kappa 值為0.84 大于0.75，表示兩份編碼數(shù)據(jù)的一致性較好，然后對(duì)不同再商討確定唯一編碼[5]。如表3。

表3 師生互動(dòng)編碼

四 分析結(jié)果

（一） 在SC 和TMC 中的教師和學(xué)生行為比較

如圖1 中顯示了在SC 和TMC 行為類(lèi)別的頻率?？梢钥闯觯贛C 中，學(xué)生驅(qū)動(dòng)的教師談話、學(xué)生發(fā)起的談話、學(xué)生驅(qū)動(dòng)的教師活動(dòng)和學(xué)生發(fā)起的行動(dòng)都有所增加，尤其是學(xué)生發(fā)起的談話SC 是TMC的三倍還要多，這從一定程度上凸顯在SC 中學(xué)生更加積極踴躍地發(fā)言。

圖1 SC 和TMC 行為類(lèi)別的頻率

此外，在SC 和TMC 之間，教師發(fā)起的談話和行動(dòng)沒(méi)有明顯的變化。通過(guò)比較教師主導(dǎo)或?qū)W生主導(dǎo)的行為總數(shù)，在SC 中，教師發(fā)起的談話增加了4.54%。而學(xué)生驅(qū)動(dòng)的教師談話的增加了11.22%，比前者的兩倍還要多。在學(xué)生方面，學(xué)生發(fā)起的談話比例增加了240%，學(xué)生發(fā)起的行動(dòng)增加了20.94%，表明在SC 中的學(xué)生主要地位得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。

如圖2 展現(xiàn)的是在SC 和TMC 的具體行為編碼頻率。與TMC 相比，在SC 中教師教學(xué)T1、觀察或巡視T9、學(xué)生主動(dòng)回答S1、練習(xí)或筆記S7 和實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)S9 有大幅度的降低，而教師加入學(xué)生活動(dòng)T8、學(xué)生被動(dòng)應(yīng)答S2、學(xué)生與同伴討論S5、觀察與思考S6 和學(xué)生操作技術(shù)S8 則有明顯的增長(zhǎng)。尤其是在S5、S6、S8 方面的提升更能體現(xiàn)SC 課堂更加注重學(xué)生的思考和討論，更能體現(xiàn)出現(xiàn)代課堂以學(xué)生為中心的原則。另外在SC 中學(xué)生使用技術(shù)參與整個(gè)課堂教學(xué)也可以體現(xiàn)智慧課堂教學(xué)模式的多樣性。

圖2 在SC 和TMC 的具體行為編碼頻率

（二） 在SC 和TMC 中的教師和學(xué)生行為序列模式

圖3和圖4 分別顯示了在SC 和TMC 中重要行為序列轉(zhuǎn)換圖。根據(jù)滯后行為分析軟件Querier 5.1 計(jì)算的Z 值，表示該行為序列顯著，其中在圖3 和圖4中相連線的粗細(xì)程度表示行為序列的重要性（調(diào)整后的Z 值越大，線越粗）?？梢钥闯?，在SC 中顯示的行為轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)比在TMC 中顯示的行為更加豐富和相互聯(lián)系。值得關(guān)注的是，教師提供反饋（T4）、教師加入學(xué)生活動(dòng)（T8）、學(xué)生與同伴討論（S5）、學(xué)生觀察與思考（S6）、學(xué)生操縱技術(shù)（S8）和教師操縱技術(shù)（T10）的行為表明學(xué)生從事實(shí)踐活動(dòng)和使用技術(shù)的記錄更頻繁，學(xué)生在SC 中的自我生成行為更多，從側(cè)面也可以表明多樣化的教學(xué)活動(dòng)增強(qiáng)了互動(dòng)[6]。

圖3 SC 中重要行為序列轉(zhuǎn)換圖

圖4 TMC 中重要行為序列轉(zhuǎn)換圖

為了探索智能技術(shù)在教學(xué)中的影響，我們著重從教師操縱技術(shù)（T10）和學(xué)生操縱技術(shù)（S8）兩個(gè)方面進(jìn)行分析。在TMC 中，學(xué)生和技術(shù)之間沒(méi)有聯(lián)系，只有教師與技術(shù)之間有相互作用，之后才有學(xué)生后續(xù)的一系列重要的行為，如（T10 →T5 →S5）。此外，教師對(duì)技術(shù)的使用通常發(fā)生在教師教學(xué)（例如，T10 →T5）和教師提問(wèn)（例如，T1 →T10）等。更值得注意的是，在TMC 的環(huán)境中T10 →S10 的Z 值達(dá)到了6.97，這表明教師在使用技術(shù)的同時(shí)，學(xué)生往往表現(xiàn)出無(wú)助和困惑。然而，在SC 中，結(jié)合案例視頻分析筆者發(fā)現(xiàn)教師不僅使用技術(shù)進(jìn)行教學(xué)（T1）和提問(wèn)（T2/T3），還用于測(cè)試發(fā)布任務(wù)（T5），觀察學(xué)生行為（T9），幫助學(xué)生通過(guò)技術(shù)（S8），進(jìn)行觀察思考（S6）以及輔助記筆記和練習(xí)（S7）。雖然通過(guò)行為序列可以看出在SC 和TMC 中重要的行為序

列存在差異，但區(qū)別不是很大，但結(jié)合案例視頻分析可以發(fā)現(xiàn)在SC 和TMC 兩種環(huán)境中學(xué)生中都存在很大比例的沉默行為，這可能值得去探索導(dǎo)致學(xué)生在TMC 或SC 中學(xué)生經(jīng)常不發(fā)聲沉默行為的原因[7]。

五 結(jié)語(yǔ)

（一） 在不同課堂環(huán)境中師生對(duì)話與行動(dòng)分析

對(duì)話是指老師和學(xué)生之間的口語(yǔ)行為。SC 和TMC 環(huán)境之間的學(xué)生談話總數(shù)沒(méi)有顯著差異。然而，學(xué)生在SC 中提問(wèn)（T2）的頻率有所下降（TMC 中T2 概率為2.16%，SC 則為2.08%），而教師要求學(xué)生閱讀（S4）的頻率降低了（TMC 中S4 的概率0.36%，SC 中則為0.06%）。這表明學(xué)生主要通過(guò)活動(dòng)或者操作技術(shù)來(lái)回答教師問(wèn)題?？傮w而言，不管是在SC 還是TMC 環(huán)境中，教師談話（T1）在整個(gè)課堂上所占的比例都是最大的。然而，在SC 的教師談話減少了（TMC 中T1 的 概 率31.75%，SC 中 則 為28.74%），主要是因?yàn)榻處煹慕虒W(xué)減少了，而他們提供反饋（T4）和提供指導(dǎo)（T8）的行為比例卻明顯增加了。

行動(dòng)是指沒(méi)有語(yǔ)言投入的具體活動(dòng)。與TMC 相比，學(xué)生在SC 中的主動(dòng)行為顯著增加，包括主動(dòng)思考和操縱技術(shù)；然而，相比之下學(xué)生的筆記和練習(xí)有所下降是因?yàn)閷W(xué)生相當(dāng)部分的筆記和練習(xí)是通過(guò)平板來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，教師在操縱技術(shù)工具和智能測(cè)試方面的行動(dòng)也顯著增加。出乎意料的是，在SC和TMC 環(huán)境中，學(xué)生無(wú)助和困惑行為的頻率使我們重新考慮技術(shù)的影響，就其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)而言，一方面，在TMC 中，多媒體技術(shù)有利于豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)，顯示難以視覺(jué)表達(dá)的信息，加深學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解。另一方面，在技術(shù)豐富的環(huán)境中，教師有時(shí)會(huì)過(guò)于關(guān)注技術(shù)，忽視了師生之間的互動(dòng)以及學(xué)生與技術(shù)之間的知識(shí)構(gòu)建過(guò)程。因此，這是學(xué)生在TMC 中安靜行為的最重要原因之一。

（二） 在不同課堂環(huán)境中驅(qū)動(dòng)方式的行為差異

研究表明，與TMC 相比，在SC 中教師發(fā)起的談話和學(xué)生發(fā)起的談話都有增加，值得注意的一點(diǎn)是學(xué)生發(fā)起的談話明顯增多，這表明在SC 環(huán)境下學(xué)生表現(xiàn)的更加積極活躍，更加勇于表達(dá)自己的見(jiàn)解和想法。另外可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生發(fā)起的行動(dòng)與學(xué)生驅(qū)動(dòng)的教師行動(dòng)之間存在顯著差異。雖然兩者在SC 中都有所增加，但學(xué)生發(fā)起的行動(dòng)變化的更大。結(jié)合案例視頻分析發(fā)現(xiàn)通過(guò)移動(dòng)終端，學(xué)生可以一起檢索信息并克服問(wèn)題，這有助于他們節(jié)省尋求老師幫助和等待反饋的時(shí)間。這表明SC 幫助學(xué)生以協(xié)作的方式學(xué)習(xí)。在比較教師驅(qū)動(dòng)的行為和學(xué)生驅(qū)動(dòng)的行為時(shí)，值得注意的是，教師基本上很少加入到學(xué)生的活動(dòng)中。也就是說(shuō)，當(dāng)教師與學(xué)生一起解決問(wèn)題或在實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)榘嗉?jí)規(guī)模普遍很大（每班約40 名學(xué)生，甚至更多），因此教師很難親自參與學(xué)生的合作。在這種情況下，教師通常會(huì)隨機(jī)詢(xún)問(wèn)觀察部分小組的進(jìn)展情況，并評(píng)估或提供必要的指導(dǎo)。

（三） 在SC 與TMC 環(huán)境下的師生互動(dòng)

本研究的研究結(jié)論可以在一定程度上代表在SC和TMC 之間師生互動(dòng)的主要差異，總結(jié)如下：首先，在SC 中增加了從移動(dòng)終端收集學(xué)生學(xué)習(xí)狀況信息的重要渠道；同時(shí)，智能技術(shù)支持教師以更少的努力發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯(cuò)誤，更方便教師評(píng)估學(xué)生的狀態(tài)并提供及時(shí)有效的反饋；其次，在SC 中支持教師創(chuàng)造更豐富的互動(dòng)類(lèi)型，教師可以使用在線平臺(tái)組織各種形式的活動(dòng)（例如，測(cè)驗(yàn)，游戲和比賽）。當(dāng)學(xué)生完成測(cè)試時(shí)，該平臺(tái)會(huì)自動(dòng)記錄一些關(guān)鍵信息（例如，速度、正確率等），代表他們的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并在技術(shù)援助下提供更有效的反饋和指導(dǎo)，以?xún)?yōu)化交互過(guò)程；第三，在SC 提供了更好的教學(xué)內(nèi)容展示方式。教師在SC 中使用圖形和文本來(lái)豐富學(xué)生的觀察和聆聽(tīng)行為，并以更直觀的方式可視化抽象內(nèi)容；第四，在SC 環(huán)境下使用課堂管理更加方便，幫助教師從不利于教學(xué)的瑣碎活動(dòng)中抽出時(shí)間。例如，教師可以利用在SC 中的教學(xué)管理和活動(dòng)下對(duì)應(yīng)的使用功能來(lái)改善和提高活動(dòng)質(zhì)量，使互動(dòng)更加高效；第五，學(xué)生也有更多機(jī)會(huì)操縱SC 中的技術(shù)，特別是在思考和創(chuàng)造過(guò)程中（例如，搜索資源，分組協(xié)作，共享作業(yè)，在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)），這有助于通過(guò)直接參與獲得特定的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。因此，學(xué)生的行為（談話和行動(dòng)）的比例增加，我們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)或抽象概念時(shí)，智能技術(shù)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。