CSMS助力教師成長為自覺的數(shù)字化教研者

黃婕娜 許世紅

摘? ?要：運用課堂教學(xué)智慧評價系統(tǒng)（CSMS）開展高中數(shù)學(xué)課堂研究，結(jié)果表明：CSMS研究的著眼點與新課改要求下的課堂轉(zhuǎn)型方向相一致，能及時反饋教師的課堂情況，對硬件設(shè)施要求不高，在重復(fù)課型數(shù)據(jù)對比中具有很高的準(zhǔn)確度和靈敏性，生成的結(jié)果具有客觀性、公正性、私密性。利用CSMS的這些特點，學(xué)校既可幫助教師突破瓶頸，促成課堂轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)教師的專業(yè)成長，又可促成各學(xué)科相互學(xué)習(xí)，實現(xiàn)學(xué)科融合。

關(guān)鍵詞：高中數(shù)學(xué)；課堂教學(xué)智慧評價系統(tǒng)（CSMS）；思維激發(fā)；師生交流

中圖分類號：G633.6? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1009-010X（2023）17-0004-06

一線教師經(jīng)常遇到學(xué)生反饋的這種學(xué)習(xí)困惑：“課堂上，老師講的知識我都懂，但課后作業(yè)稍微變化一下，就不知從何下手”。在課堂上幫助學(xué)生有效掌握學(xué)以致用的方法，關(guān)鍵在于激發(fā)學(xué)生的主動思維、提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。新課標(biāo)要求教師必須從關(guān)注課堂知識傳授轉(zhuǎn)為培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新思維以及交流、合作能力等核心素養(yǎng)上，要想促成課堂教學(xué)的這一轉(zhuǎn)型，單純通過外在的學(xué)校或區(qū)域教研活動是遠遠不夠的。基于此，廣東省教育研究院聯(lián)合努比技術(shù)公司基于信息技術(shù)和人工智能開發(fā)的課堂教學(xué)智慧評價系統(tǒng)（Classroom Structure-based Multimodel-supported Scoring System，簡稱CSMS），以學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型為理論支點，建構(gòu)了素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，這既推動了課堂教學(xué)智慧評價成為教師專業(yè)成長的普及性、常態(tài)化、自主性工具，又幫助教師客觀及時地自我診斷課堂、優(yōu)化課堂，自主開展教學(xué)研究，以實現(xiàn)專業(yè)成長。

一、研究目標(biāo)與方法

自2022年9月起，廣東省教育研究院聯(lián)合努比技術(shù)公司在全省開展了“5G+CSMS助力教研數(shù)字化轉(zhuǎn)型”實驗研究，教師A所在學(xué)校參與了該項目。A是實驗教師，任教高中15年，進入職業(yè)發(fā)展成熟期，期望借力該實驗實現(xiàn)職業(yè)發(fā)展的新突破。

（一）研究目標(biāo)

A教師選取人教A版（2019）高中數(shù)學(xué)選擇性必修第一冊第二章“直線與圓的方程”作為研究內(nèi)容，錄制了該單元的四節(jié)新授課，按照“前測、反思，中測、研討，后測、總結(jié)” 的流程自主開展數(shù)字化教學(xué)研究，然后基于課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)報告，確立研究目標(biāo)如下：第一，自主運用CSMS工具，檢驗課堂活動是否體現(xiàn)了“教師主導(dǎo)—學(xué)生主體”結(jié)構(gòu)，并尋找優(yōu)化方向，調(diào)整教學(xué)設(shè)計；第二，運用學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型研究課堂教與學(xué)的思維過程，并初步掌握有效激發(fā)學(xué)生思維的具體方法；第三，運用“問、答、評”結(jié)構(gòu)模式（initiation response evaluation，簡稱IRE）洞察課堂中師生的交流情況，并優(yōu)化思維的激發(fā)過程。

（二）研究方法

CSMS是一種使用人工智能技術(shù)常態(tài)化、規(guī)?；u價課堂教學(xué)的指標(biāo)體系和評價系統(tǒng)，它自動生成的課堂大數(shù)據(jù)報告內(nèi)容豐富。本研究主要使用CSMS大數(shù)據(jù)報告中的大數(shù)據(jù)指數(shù)、知行模型、IRE這三類指標(biāo)，并在執(zhí)教行動中自主開展課堂教學(xué)研究。

1.CSMS的大數(shù)據(jù)指數(shù)。CSMS 重點分析了課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu)，并將課堂教學(xué)評價指標(biāo)分解為目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、評價反饋、整體發(fā)展、合作交流、學(xué)習(xí)體驗、目標(biāo)達成共 9 個評分領(lǐng)域。所采集的課堂教學(xué)音頻文件均上傳到CSMS平臺，由其自動生成對應(yīng)的指數(shù)值與指標(biāo)值，所獲得的結(jié)果具有客觀性，有較高的參考價值。

2.學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型。課堂中學(xué)生的思維激發(fā)是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該模型將課堂教學(xué)言語信息劃分為“四何”（即若何、是何、為何、如何），并分別與場景輸入、概念輸入、內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)這4種內(nèi)部認(rèn)知過程對應(yīng)的知行活動關(guān)聯(lián)，可用來量化外顯課堂教學(xué)思維激發(fā)的過程。

3.“問、答、評”結(jié)構(gòu)模式（initiation response evaluation，簡稱IRE）。IRE 主要用于觀察、分析師生在課堂上的提問、回答、反饋情況，因為由人工智能算出的IRE各項指標(biāo)能夠全面反映課堂提問的深度、廣度和活躍度。課堂互動交流對實現(xiàn)學(xué)生的思維激發(fā)有著重要作用。新課標(biāo)實施后，大部分教師對課堂轉(zhuǎn)型均有新的思考和嘗試，其中問題驅(qū)動式教學(xué)模式受到廣泛肯定。IRE可以反饋教師應(yīng)用問題驅(qū)動式教學(xué)模式的效果和存在的問題，因此有利于教師自我洞察課堂互動交流、思維激發(fā)的落實情況。

二、研究過程

本次試驗包含教師A執(zhí)教的4節(jié)新授課內(nèi)容，分別為“2.2.1直線的點斜式方程”（記為課例A）“2.4.1圓的標(biāo)準(zhǔn)方程”（記為課例B1與課例B2，屬于同課優(yōu)化，在不同的班級執(zhí)教）“2.5.1直線與圓相交”（記為課例C）。其中，課例B1、B2用于驗證教師根據(jù)上一節(jié)課CSMS大數(shù)據(jù)指數(shù)進行分析研究后作出調(diào)整的效果。4節(jié)新授課的音視頻都上傳到CSMS平臺后，平臺會自動生成各節(jié)課例的大數(shù)據(jù)分析報告，然后課例分析與改進都基于大數(shù)據(jù)分析報告展開。

（一）課堂結(jié)構(gòu)的整體情況

表1呈現(xiàn)的是4節(jié)新授課的9個課堂指數(shù)值（為了便于橫向比較，已換算成滿分均為10分）。在教師主導(dǎo)維度，目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控表現(xiàn)相對穩(wěn)定，而思維激發(fā)、評價反饋則起伏較大；在學(xué)生主體維度，學(xué)習(xí)體驗非常好，整體發(fā)展的得分相對穩(wěn)定，但合作交流的起伏大，這會導(dǎo)致目標(biāo)達成的起伏大。數(shù)據(jù)顯示，教師A的常規(guī)教學(xué)基本功扎實，但在新課標(biāo)大力提倡的激發(fā)學(xué)生自主思考、引導(dǎo)學(xué)生合作交流與主動探索方面則表現(xiàn)不穩(wěn)定，存在明顯的改進空間，這與教師A當(dāng)前面臨的教學(xué)困惑相吻合。

【案例1】“2.4.1圓的標(biāo)準(zhǔn)方程”前后2次執(zhí)教情況對比分析

完成課例B1的教學(xué)后，大數(shù)據(jù)分析報告（見表1）顯示該節(jié)課在思維激發(fā)、評價反饋、目標(biāo)達成方面表現(xiàn)不理想，據(jù)此教師A對教學(xué)目標(biāo)與例題的教學(xué)組織進行了調(diào)整。

1.關(guān)于教學(xué)目標(biāo)。導(dǎo)向發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)情預(yù)設(shè)的學(xué)生學(xué)習(xí)方向，都能有效校準(zhǔn)教師的教學(xué)策略和教學(xué)行為。如表2所示，教師在課例B2中完善教學(xué)目標(biāo)后，又有意識地調(diào)整了教學(xué)用語和教學(xué)節(jié)奏，然后在例題教學(xué)中鼓勵學(xué)生自己畫出圖形，即利用圖形特征來尋求突破口，如此可使學(xué)生體會到數(shù)形結(jié)合的思想。大數(shù)據(jù)指數(shù)靈敏地反映出這一調(diào)整，與課例B1相比，課例B2的教學(xué)藝術(shù)指數(shù)由8.1上升到9.3，進步明顯。

2.關(guān)于評價反饋。教師A在課例B1中，當(dāng)學(xué)生的回答習(xí)慣性地停留在簡單的對錯反饋上，或回答不符合預(yù)期時，就直截了當(dāng)?shù)匾秸_結(jié)果上。尤其是例題3，教師A引導(dǎo)學(xué)生思考時就直奔預(yù)設(shè)的三種解法，缺乏對學(xué)生發(fā)散思維的引導(dǎo)和肯定，因此課堂氣氛比較沉悶。課例B1的CSMS大數(shù)據(jù)也體現(xiàn)出教師的評價反饋得分較低，僅5.0。在課例B2中，教師A調(diào)整了上課的節(jié)奏，并注意使用積極的話語，例如在處理例題3時，其對不理想的回答既會鼓勵學(xué)生說出想法，又會鼓勵其他學(xué)生站起來補充，然后再進行歸納梳理（如表3所示），因此在該課例中其評價反饋得分上升至8.0。

3.關(guān)于指數(shù)間的均衡。課例B2的課堂明顯更活躍一些，學(xué)生的回答也相對積極，但是從學(xué)生的錯誤回答中筆者發(fā)現(xiàn)，留給學(xué)生分組討論的時間不夠，預(yù)設(shè)的最后一道習(xí)題也沒有時間處理，也未能當(dāng)堂及時檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。課例B2的CSMS大數(shù)據(jù)靈敏地體現(xiàn)出教師的課堂調(diào)整，其思維激發(fā)指數(shù)上升至9.3，而合作交流指數(shù)下降至7.1，這說明教師A的整體教學(xué)表現(xiàn)不夠穩(wěn)定。

教師A發(fā)現(xiàn)，課例B1和B2的CSMS大數(shù)據(jù)指數(shù)精準(zhǔn)地診斷出她的教學(xué)癥結(jié)，然后其通過數(shù)據(jù)伴隨式分析，基于數(shù)據(jù)立即對常規(guī)教學(xué)進行反思并及時改進，隨后通過自主教研、自主優(yōu)化課堂教學(xué)，實現(xiàn)了自主提升課堂教學(xué)能力。

（二）課堂教與學(xué)的思維激發(fā)狀況

CSMS運用學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型（如圖所示），從知、行兩個維度構(gòu)建了四種學(xué)習(xí)發(fā)生方式，并從知行合一的角度分析了課堂思維的激發(fā)情況。 四種學(xué)習(xí)發(fā)生方式對應(yīng)的四類學(xué)習(xí)風(fēng)格如下：（1）感悟型：場景→內(nèi)化建構(gòu)，即由情境出發(fā)，探究現(xiàn)象發(fā)生的原因；（2）哲理型：概念→內(nèi)化建構(gòu)，基于已有知識的概念體系，探究問題背后的原因；（3）現(xiàn)實型：概念→思想練習(xí)，基于概念，探索如何解決問題；（4）能動型：場景→思想練習(xí)，創(chuàng)設(shè)多種情境，探索如何采取行動在各種情境中解決問題。根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型，若課堂兼顧了這四種類型，就說明教師能夠在課堂中有效激發(fā)各種學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生。

表4是4個課例中學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格的占比分布。數(shù)據(jù)顯示，在課例A、B1、B2中，哲理型+感悟型的占比超過60%，這說明教師A在這3個課例中均高度重視研究為什么要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念，如何生成數(shù)學(xué)概念，如何深化對概念的理解，但對運用概念解決問題的著力不太多。再對比教學(xué)內(nèi)容，課例A、B1、B2學(xué)習(xí)的是直線的點斜式方程、圓的標(biāo)準(zhǔn)方程，這需要學(xué)生基于直線、圓的幾何性質(zhì)探究如何用方程來精準(zhǔn)刻畫出直線和圓在坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置，即用代數(shù)的方法表達出直線和圓的幾何特征，由此可見，學(xué)習(xí)內(nèi)容屬于概念的內(nèi)化建構(gòu)，CSMS的大數(shù)據(jù)分析與教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)相匹配。

課例C的研究主題是直線與圓相交，主要是運用直線方程和圓的方程解決與弦長相關(guān)的具體問題，因此既需要檢驗學(xué)生對概念的理解情況（感悟型+哲理型），又需要運用概念解決不同情境的問題（現(xiàn)實型+能動型）。表4數(shù)據(jù)顯示，課例C的四種學(xué)習(xí)風(fēng)格占比相對均衡，這說明教師在課堂上能兼顧到各種學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生，并能對學(xué)生進行有效的思維激發(fā)。

（三）在課堂上開展互動交流的情況

CSMS綜合運用弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)（Flanders interaction analysis system，簡稱FIAS）、IRE等多個模型分析課堂中的互動交流情況。教師A在課堂上采用問題驅(qū)動式教學(xué)來組織各個環(huán)節(jié)，如表5所示，4節(jié)課中基于FIAS大數(shù)據(jù)統(tǒng)計的師生問答次數(shù)依次是64、50、47、53，這些數(shù)據(jù)能客觀反映出教師的基本教學(xué)形式。

進一步分析4節(jié)課中IRE的三種常見結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)反饋可知教師對學(xué)情的反饋很不理想。即通過師問、生答、師評，IRE主要起到兩個作用：一是了解學(xué)習(xí)情況；二是滿足學(xué)生回答后的感情訴求。但這四節(jié)課中的簡單型IRE、追問型IRE、學(xué)生討論思考再答型IRE都非常少，這時我們對課例進行復(fù)盤，發(fā)現(xiàn)教師A只注重“問、答”而不關(guān)注“評”，即提問后對學(xué)生的回答沒有及時給予有效評價。

評價反饋是教師引導(dǎo)學(xué)生思考的重要環(huán)節(jié)，針對學(xué)生的回答進行有效反饋，才是提問的意義。只有對學(xué)生的回答給出針對性分析、贊同、引用、補充、修改，而不是簡單地回應(yīng)“沒錯”“回答正確”“請坐下”，才能將互動交流落在實處。事實上，這4節(jié)課例的評價反饋指數(shù)表現(xiàn)不穩(wěn)定，也源自教師A在反饋環(huán)節(jié)處理得不夠得體。例如在推導(dǎo)圓的方程時，學(xué)生通過小組討論得出結(jié)論，這時教師可不急于給出評斷，而是先對小組開展獨立探索表示贊賞，然后再請學(xué)生自己給方程命名，最后將其與教材比對，并肯定該小組獨立探索出的成果。如果長期這樣做，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)科自信自然能水到渠成地提高。

三、研究總結(jié)

（一）CSMS中的關(guān)鍵指標(biāo)體現(xiàn)了新課改要求的課堂轉(zhuǎn)型方向

應(yīng)時代發(fā)展需求，國家新課改既要求學(xué)校面向未來培養(yǎng)具有核心素養(yǎng)的新生代，又要求課堂從聚焦知識與技能的學(xué)習(xí)向培育核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)型。CSMS大數(shù)據(jù)指數(shù)關(guān)注課堂的整體情況分析，并運用學(xué)習(xí)發(fā)生的知行模型評價學(xué)生思維的激發(fā)情況，運用多種分析模型診斷師生的互動交流情況。CSMS的關(guān)鍵指標(biāo)都指向發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，這與當(dāng)前新課改要求的課堂轉(zhuǎn)型方向相一致。

（二）CSMS能及時反饋教師的課堂情況，并指明優(yōu)化方向

CSMS平臺的操作非常簡單，上傳音頻只需要20～30分鐘，上傳視頻只需要50～60分鐘即可分析出結(jié)果。通過其教師可快速獲取課堂中豐富的數(shù)據(jù)，并基于數(shù)據(jù)分析出課堂實施過程中存在的不足，以及時做出課堂調(diào)整，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計。除此之外，多個課例的橫向比較還能幫助教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)短板，以及時補足。

（三）CSMS對硬件設(shè)施要求不高，有利于廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)

CSMS平臺只需要課堂的音頻，就可以通過分析語言數(shù)據(jù)自動生成課堂大數(shù)據(jù)報告，因此對硬件要求不高，只要音頻質(zhì)量好即可。由此可見，CSMS的可行性很高，可廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)，例如教師可將其用于自我診斷，如此有利于教師的專業(yè)成長。

（四）CSMS在重復(fù)課型數(shù)據(jù)對比中具有很高的準(zhǔn)確度和靈敏性

教師在教學(xué)過程中，往往會承擔(dān)多個教學(xué)班的任務(wù)，因此會出現(xiàn)重復(fù)課。重復(fù)課是教師提升、優(yōu)化課堂的最佳契機，因為不同的學(xué)生主體對同一個教學(xué)設(shè)計會有不同的理解，而教師恰好能從這些不同中調(diào)整教學(xué)細節(jié)，以讓不同的學(xué)生獲得更好的學(xué)習(xí)體驗。CSMS在重復(fù)課型的數(shù)據(jù)對比中具有較高的準(zhǔn)確度和靈敏性，可以幫助教師更好地優(yōu)化課堂，提升自身的課堂調(diào)控能力。

（五）CSMS生成的結(jié)果具有客觀性、公正性、私密性，更容易觸發(fā)教師的自我反思

人工智能生成的結(jié)果既具有客觀性、公正性、私密性，又具有橫向比較的價值。其既可以幫助教師在分析中進行自我反思，對教學(xué)短板進一步深入思考，又可以幫助教師形成教學(xué)論文。CSMS則既指明了教師課堂的優(yōu)化方向，又觸發(fā)了教師的教研熱情。

四、啟示與建議

（一）學(xué)?？蛇\用CSMS幫助教師突破瓶頸，思索與學(xué)生的語言交流方式，如此可促成課堂轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)教師的專業(yè)成長

CSMS生成的結(jié)果具有客觀性，因此學(xué)?？稍谕粚W(xué)科中利用CSMS進行橫向和縱向比較。如同一教師多個課例的比較，或者不同教師同一課例的比較。橫向比較可以幫助教師找出課堂教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，指明優(yōu)化的方向；而縱向比較則可以找出不同教師在同一課例中細節(jié)處理的優(yōu)點，然后在備課組會中分享討論，以取長補短，如此可實現(xiàn)備課組教師的共同成長。

另外，有些教師的教研能力和專業(yè)功底雖很強，但在課堂上卻總得不到學(xué)生的認(rèn)可。這時使用人工智能進行評價可以降低這些教師的防御心理，并從數(shù)據(jù)角度幫助他們突破教學(xué)中的瓶頸，觸發(fā)他們對師生互動交流方式的思考，如此有利于這些教師的專業(yè)成長。

（二）利用CSMS學(xué)習(xí)不同學(xué)科師生交流的優(yōu)點，以實現(xiàn)學(xué)科融合

CSMS首次將課堂育人的核心要素“興趣激發(fā)、知識獲得、思維培養(yǎng)、活動交往”全部納入其自動化分析，并成功實現(xiàn)跨學(xué)科、跨學(xué)段地自動輸出評價結(jié)果。雖然不同學(xué)科的教學(xué)風(fēng)格各異，但CSMS主要是通過課堂活動來體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位，旨在推動學(xué)生批判性思維和創(chuàng)新思維的形成，因此對各學(xué)科都具有普適性。不同學(xué)科同一學(xué)生群體的課例也可以利用CSMS對教與學(xué)的思維過程和師生互動交流的數(shù)據(jù)進行研究，以學(xué)習(xí)不同學(xué)科在師生互動交流中的優(yōu)點，如此有利于實現(xiàn)學(xué)科融合。

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【責(zé)任編輯 韓梁彥】