本文由《遠(yuǎn)程教育雜志》授權(quán)發(fā)布

作者：程云、劉清堂、王艷麗、王鋒、毛剛

摘要

通過(guò)以新的課堂教學(xué)行為分析編碼系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從行為主體和行為活動(dòng)方式兩個(gè)維度出發(fā)，將16種教學(xué)行為以環(huán)形分布，形成4個(gè)分布區(qū)域、16個(gè)子維度區(qū)間，建立了課堂教學(xué)行為云坐標(biāo)系。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，提出了課堂教學(xué)行為云模型的構(gòu)建方法，確立了云模型的基本屬性及靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，定義了云模型的面積、周長(zhǎng)、重心、離散系數(shù)等關(guān)鍵屬性參數(shù)的計(jì)算方法；并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)驗(yàn)證了所述方法的可行性和有效性，為課堂教學(xué)行為的量化分析提供新的模型和方法。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；教學(xué)行為；云模型；教學(xué)行為分析

20世紀(jì)60年代以來(lái)，課堂教學(xué)交互分析方法取得了長(zhǎng)足發(fā)展，比較有代表性的課堂交互分析方法有弗蘭德斯互動(dòng)分析方法、言語(yǔ)互動(dòng)分類(lèi)分析方法、IIS圖分析法、基于信息技術(shù)的互動(dòng)分析方法、S-T分析法等。但隨著教育理念的發(fā)展及教學(xué)環(huán)境的改善，這些分析方法存在的問(wèn)題日益凸顯，如，行為類(lèi)別劃分不完整，媒體環(huán)境研究不足；“重教輕學(xué)”趨勢(shì)明顯，行為劃分不均衡；行為劃分粗略，教學(xué)內(nèi)涵難反映；行為劃分具有模糊性，降低了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；機(jī)械采樣操作難度大，易遺漏有效數(shù)據(jù)等[1]。因此，探索新時(shí)代背景下的課堂教學(xué)交互行為分析方法，進(jìn)一步完善和發(fā)展相關(guān)分析方法十分必要。

一、課堂教學(xué)行為數(shù)據(jù)的獲取與處理

（一）教學(xué)行為分類(lèi)

在對(duì)幾種典型課堂教學(xué)行為編碼系統(tǒng)比較分析的基礎(chǔ)上，從行為主體（教師、學(xué)生）和行為活動(dòng)方式（言語(yǔ)、活動(dòng)）兩個(gè)維度出發(fā)，將課堂教學(xué)行為劃分為教師言語(yǔ)行為、教師活動(dòng)行為、學(xué)生言語(yǔ)行為、學(xué)生活動(dòng)行為四大類(lèi)16種。其中，教師言語(yǔ)行為分為講授、提問(wèn)、指示、反饋與評(píng)價(jià)；教師活動(dòng)行為分為板書(shū)、演示或展示、觀察或巡視、個(gè)別指導(dǎo)或參與活動(dòng)；學(xué)生言語(yǔ)行為分為主動(dòng)提問(wèn)、應(yīng)答（被動(dòng)反應(yīng)）、對(duì)話（主動(dòng)反應(yīng)）、討論；學(xué)生活動(dòng)行為分為觀察、筆記或練習(xí)、實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)、思考[2]。

（二）教學(xué)行為數(shù)據(jù)的獲取

按照上述四大類(lèi)16種具體行為的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，采用“時(shí)間抽樣、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償”的教學(xué)行為樣本采集原則[3]，依據(jù)教學(xué)行為觀察和記錄的標(biāo)準(zhǔn)和約束規(guī)則，在軟件的輔助下，基于視頻對(duì)課堂教學(xué)行為進(jìn)行觀察和記錄[4]。

（三）教學(xué)行為數(shù)據(jù)處理

1.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

為便于不同課堂教學(xué)之間的比較，首先，將課堂教學(xué)行為數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率分布，使轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分布于[0，1]區(qū)間；然后，對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)再進(jìn)行Z-score標(biāo)準(zhǔn)化處理[5]。經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)符合均值為0、標(biāo)準(zhǔn)差為1的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。

2.多級(jí)評(píng)分

利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，將測(cè)試得分變換為具有指定的多個(gè)級(jí)別（段位）的評(píng)定值。參考C得分標(biāo)準(zhǔn)[6]，根據(jù)分析需要，多級(jí)評(píng)分以平均值為中心、以1/2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍為基準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展，得到得分范圍為1-11的多級(jí)評(píng)定值，具體分布情況如表1所示。

二、課堂教學(xué)行為云模型的構(gòu)建

（一）課堂教學(xué)行為云

“課堂教學(xué)行為云”模型通過(guò)圖形的方式把教師的課堂教學(xué)行為描述出來(lái)，以便表征、研究和分析。按照“言語(yǔ)一活動(dòng)”以及“教師一學(xué)生”劃分成兩個(gè)維度，并構(gòu)建出教師言語(yǔ)行為、教師活動(dòng)行為、學(xué)生言語(yǔ)行為、學(xué)生活動(dòng)行為四個(gè)分布區(qū)域；每個(gè)區(qū)域中由4個(gè)不同的行為構(gòu)成，形成16個(gè)子維度區(qū)間[7]，教學(xué)行為環(huán)形分布示意圖如圖1所示。

根據(jù)課堂教學(xué)行為分布示意圖，可以將每一個(gè)維度的教學(xué)行為所對(duì)應(yīng)的結(jié)果在圖中標(biāo)出。依據(jù)11級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，最外圈為滿分11分，我們將16個(gè)維度、11個(gè)等級(jí)用同心圓表示出來(lái)，可以形成一個(gè)課堂教學(xué)行為云坐標(biāo)系，如圖2所示。

為避免行為排序的變化影響到云的參數(shù)的估算，云的構(gòu)造以扇形云片為基本單元[8]。首先，將教學(xué)觀察所記錄的各種教學(xué)行為數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算出每個(gè)維度上教學(xué)行為的多級(jí)評(píng)分的評(píng)定值；再以云坐標(biāo)系的幾何中心為原點(diǎn)，某一維度（一種行為）的多級(jí)評(píng)分的評(píng)定值為半徑，按順時(shí)針?lè)较蚶L制一個(gè)圓心角為/8的扇形，得到一種行為構(gòu)成的云片；最后，依次繪制其它15個(gè)云片，得到一個(gè)由扇形云片組成的課堂教學(xué)行為云，如圖3所示。

（二）基本屬性及特性

依據(jù)云的構(gòu)成方法，云具有半徑、極差、離散系數(shù)、周長(zhǎng)、面積、重心等基本屬性。借助云模型，可以從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面對(duì)課堂教學(xué)的情況進(jìn)行分析。

靜態(tài)分析方法主要是作橫向比較分析，將分析對(duì)象與其他對(duì)象的得分情況進(jìn)行橫向比較分析，挖掘背后的差異因素。對(duì)于教學(xué)來(lái)說(shuō)，可以將同一學(xué)科的不同教師的得分分布進(jìn)行比較分析，分析教師之間的教學(xué)差異因素；也可以將不同學(xué)科的教學(xué)情況進(jìn)行橫向比較，分析學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)等。

動(dòng)態(tài)分析方法主要用于縱向比較分析，將評(píng)價(jià)對(duì)象當(dāng)前的狀態(tài)與之前的狀態(tài)進(jìn)行縱向比較分析，也可作為對(duì)未來(lái)的發(fā)展前景預(yù)測(cè)的依據(jù)。在教學(xué)中，可以將某教師當(dāng)前的教學(xué)情況與之前的情況作比較分析，進(jìn)行教學(xué)研究，并可以依據(jù)比較分析的結(jié)果，借助其它方法對(duì)該教師未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（三）對(duì)教學(xué)的指導(dǎo)意義

基于云模型，結(jié)合具體的教學(xué)情況，可開(kāi)展教學(xué)行為基本情況分析、教師教學(xué)行為比較分析、教師教學(xué)行為掌控水平發(fā)展預(yù)測(cè)等方面的教學(xué)研究，探究隱含的相關(guān)因素，以促進(jìn)教師教學(xué)、分析與評(píng)價(jià)能力的發(fā)展，提高教育教學(xué)質(zhì)量。

1.課堂教學(xué)行為基本情況分析

根據(jù)課堂教學(xué)行為云的基本屬性，可以了解課堂教學(xué)行為的整體情況，如，教師教學(xué)風(fēng)格傾向、行為整體分布均衡性、離散情況等。

2.教師教學(xué)行為比較分析

通過(guò)對(duì)教師課堂教學(xué)行為的比較分析，來(lái)挖掘課堂教學(xué)行為差異的隱含因素，在幫助教師發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)中的問(wèn)題、完善教學(xué)的同時(shí)，教師的課堂教學(xué)能力、分析與評(píng)價(jià)等專(zhuān)業(yè)能力也獲得了發(fā)展。在具體的應(yīng)用中，可對(duì)個(gè)人、團(tuán)體、不同學(xué)科的課堂教學(xué)情況進(jìn)行比較分析[9]，有多種應(yīng)用形式。

（1）教師個(gè)人的教學(xué)情況比較分析。針對(duì)教師個(gè)人，可以對(duì)教師的課堂教學(xué)進(jìn)行跟蹤比較分析，與以往的教學(xué)進(jìn)行比較，找出兩次課堂教學(xué)行為的差異并分析原因，不斷完善教學(xué)。

（2）教師團(tuán)體教學(xué)情況比較分析?？蓪⒛辰處煹慕虒W(xué)情況與其他教師的教學(xué)情況作比較分析，找出差距并分析原因，完善教學(xué)；還可以將講授相同內(nèi)容的教師團(tuán)體的課堂教學(xué)情況進(jìn)行比較分析，并以此進(jìn)行研討，開(kāi)展教學(xué)研究，完善該內(nèi)容的教學(xué)。

（3）多學(xué)科間的教學(xué)情況比較。通過(guò)將不同學(xué)科的教學(xué)情況進(jìn)行橫向比較，分析學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)等。

（4）職前的教學(xué)技能訓(xùn)練。將師范生或?qū)嵙?xí)教師與有經(jīng)驗(yàn)的教師的課堂教學(xué)情況進(jìn)行比較，分析原因并改善教學(xué)，可為師范生的教學(xué)技能訓(xùn)練、實(shí)習(xí)教師開(kāi)展教研并完善教學(xué)提供一條有效途徑。

3.教師教學(xué)行為掌控水平發(fā)展預(yù)測(cè)

通過(guò)對(duì)教師的跟蹤觀察，將兩次講授相同內(nèi)容的課堂的教學(xué)情況進(jìn)行比較分析，找出兩次教學(xué)的差異，依據(jù)分析結(jié)果，利用馬爾科夫模型對(duì)該教師未來(lái)的課堂教學(xué)能力的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為開(kāi)展教師的發(fā)展性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

三、主要屬性參數(shù)的涵義及估算方法

（一）主要屬性參數(shù)的涵義[10]

（1）半徑R。即從原點(diǎn)到某項(xiàng)行為評(píng)定值的距離，是教學(xué)中某一行為的得分分布值；（2）極差。即最大半徑與最小半徑之差，表示行為極端分布情況；（3）離散系數(shù)。即教師課堂教學(xué)行為分布的離散情況，用標(biāo)準(zhǔn)差表示；（4）周長(zhǎng)L。即云外部邊緣的周長(zhǎng)，結(jié)合面積間接反映教師教學(xué)行為掌控水平情況；（5）面積S。即云內(nèi)部的面積，在一定程度上反映了教師教學(xué)行為掌控水平的高低；（6）重心G。即行為云幾何圖形的重心，表示了該教師教學(xué)行為的綜合表現(xiàn)，反映行為分布的集中趨勢(shì)。

（二）主要屬性參數(shù)的估算方法

在“課堂教學(xué)行為云”的主要屬性中，每個(gè)維度的半徑與每種行為的得分值一一對(duì)應(yīng)；極差可由最大半徑減去最小半徑直接得出；其它參數(shù)則需在每種行為得分的基礎(chǔ)上計(jì)算得到。

1.離散系數(shù)

離散系數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)差表示，可利用方差的計(jì)算公式計(jì)算得出。離散系數(shù)越大，表示課堂教學(xué)行為分布越分散；反之，表示課堂教學(xué)行為分布越集中。

2.周長(zhǎng)

云的周長(zhǎng)L為組成云的16個(gè)扇形云片弧長(zhǎng)之和，由每個(gè)扇形云片的半徑所決定。

3.面積

云面積S為組成云的各個(gè)扇形云片的面積之和。

4.重心

在課堂教學(xué)行為云中，我們可以將云看作是一個(gè)密度均勻分布的物體，云的重心只與云的形狀有關(guān)。云的重心在一定程度上可以反映出課堂教學(xué)行為分布的整體傾向，有助于對(duì)課堂教學(xué)行為的深入分析。

改進(jìn)后的云由16塊扇形云片組成，由于扇形的半徑大小不一，故構(gòu)成的云是由多個(gè)扇形組成的不規(guī)則圖形，我們無(wú)法直接得到其重心。由于扇形的數(shù)量一定，且圓心角相等，每個(gè)扇形的圓心角是固定的，即/8。在已知扇形的半徑和圓心角的前提下，我們可以方便地計(jì)算出扇形的面積，并求出該扇形的重心坐標(biāo)。

依據(jù)云的重心坐標(biāo)，可精確確定云的重心所在的具體位置，從而確定課堂教學(xué)行為的一種整體分布傾向，為教學(xué)行為分析和評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

四、實(shí)驗(yàn)與討論

（一）應(yīng)用案例

為驗(yàn)證上述方法的可行性和有效性，我們選取了一節(jié)小學(xué)《信息技術(shù)》課程的教學(xué)視頻作為實(shí)驗(yàn)分析的樣本，依據(jù)課堂教學(xué)行為編碼與采集標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)課堂教學(xué)行為進(jìn)行采集。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)可得到每類(lèi)教學(xué)行為的基本數(shù)據(jù)，該樣本的離散系數(shù)為0.08473175，進(jìn)而可得到Z得分、多級(jí)評(píng)分（即云片半徑值）、極差等數(shù)據(jù)，如表3所示。依據(jù)每個(gè)云片的半徑值，可以繪制出課堂教學(xué)行為云圖，并可分別計(jì)算出每個(gè)云片的面積、周長(zhǎng)、重心、力矩等屬性值，如表4所示。

根據(jù)云的定義，可計(jì)算得到云的面積S為103.2799、周長(zhǎng)L值為24.3473、力矩值為-7.5655、力矩值為204.6089。基于以上云的基本屬性值，可計(jì)算出云的重心坐標(biāo)為G（-0.07325，1.981111）。

至此，云的屬性值均已計(jì)算得出，可繪制出如圖5所示的行為云，直觀地反映出教學(xué)行為的整體情況，為教學(xué)行為分析與評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

（二）相關(guān)討論

在極端分布情況下（如，整個(gè)教學(xué)過(guò)程只有一種行為或每種行為等比率分布等），云是一種什么樣的結(jié)構(gòu)？云的面積是否有一個(gè)確定的取值范圍？

1.一種課堂教學(xué)行為主導(dǎo)教學(xué)

當(dāng)只有一種課堂教學(xué)行為主導(dǎo)教學(xué)時(shí)，該教學(xué)行為所占比率為1，而其它15種教學(xué)行為所占比率均為0。據(jù)此，我們可以算出平均值為0.0625，標(biāo)準(zhǔn)差為0.25，并計(jì)算出每種行為值的Z得分情況，確定Z得分的分布范圍，得出每種行為的多級(jí)得分評(píng)定值，從而得到課堂教學(xué)行為云的分布圖，如圖6所示。此時(shí)，云的面積為16。

2.課堂教學(xué)行為等比率分布

教學(xué)行為呈等比率分布時(shí)，平均值為0.0625，標(biāo)準(zhǔn)差為0，每種行為的Z得分也為0。根據(jù)多級(jí)評(píng)分的定義規(guī)則，取得分平均值6為每種行為的最終得分。此時(shí)的課堂教學(xué)行為云（如圖7所示）實(shí)際上是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓形，云的面積為36。

3.云面積取得極值情況

顯然，當(dāng)教學(xué)行為等比率分布時(shí)，云的面積并不是最大的。從教學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，云模型只是提供了一種比較分析的方法，教學(xué)不能刻意追求行為的比率分布，教學(xué)行為等比率分布未必就是最好的教學(xué)。理想情況下，一位優(yōu)秀的教師應(yīng)該能夠根據(jù)課堂教學(xué)的對(duì)象、內(nèi)容、條件等多方面因素，盡可能運(yùn)用多種教學(xué)行為，靈活多變地開(kāi)展教學(xué)，行為分布的比率應(yīng)該是有高有低的。

根據(jù)課堂教學(xué)行為云的構(gòu)成方式及多級(jí)得分的標(biāo)準(zhǔn)可知，每種行為的最高得分為11，最低得分為1。即使某種教學(xué)行為出現(xiàn)的頻數(shù)為0，該教學(xué)行為得分也是1。那么，能不能每種教學(xué)行為的得分都為最小值或最大值？

云的面積的大小由組成云的各個(gè)云片的半徑?jīng)Q定，即由每種教學(xué)行為的最后得分所定。而每種教學(xué)行為的最后得分依據(jù)每個(gè)得分?jǐn)?shù)據(jù)的Z得分確定，Z得分又由原始得分、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差決定，如公式5所示。在平均值一定（0.0625）的前提下，Z得分由標(biāo)準(zhǔn)差決定，且與標(biāo)準(zhǔn)差成反比的關(guān)系。當(dāng)16種教學(xué)行為等比率分布時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差為0，其它情況下標(biāo)準(zhǔn)差的值大于0。在標(biāo)準(zhǔn)差不為0的情況下，標(biāo)準(zhǔn)差越大，相對(duì)于某一確定的原始得分而言，Z得分越?。环粗?，Z得分越大。因此，教學(xué)行為的極端得分情況與標(biāo)準(zhǔn)差也呈反比關(guān)系，可通過(guò)間接考察標(biāo)準(zhǔn)差的取值來(lái)探討教學(xué)行為的極端得分情況。

標(biāo)準(zhǔn)差取的是方差的算術(shù)平方根，如公式6所示，而方差直接反映的是一組數(shù)據(jù)的分散程度。因此，數(shù)據(jù)分布越分散，方差越大，標(biāo)準(zhǔn)差也越大；數(shù)據(jù)分布越集中，方差越小，標(biāo)準(zhǔn)差也越小。

通過(guò)前文討論可知，當(dāng)教學(xué)行為等比率分布和只有一種教學(xué)行為時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差的取值分別為0和0.25兩個(gè)極值，對(duì)應(yīng)的云的面積分別為36和16。

教學(xué)行為的最終得分還受到多級(jí)評(píng)分中的每個(gè)得分的分布范圍的影響。在平均值一定的情況下，這個(gè)分布范圍也是由標(biāo)準(zhǔn)差決定的，標(biāo)準(zhǔn)差越小，每個(gè)得分的分布范圍就越??；標(biāo)準(zhǔn)差越大，每個(gè)得分的分布范圍就越大。極端情況下，標(biāo)準(zhǔn)差為0時(shí)，即每種教學(xué)行為等比率分布的情況，得分范圍就成了一個(gè)數(shù)值，所有的教學(xué)行為得分都相同。因此，標(biāo)準(zhǔn)差同時(shí)影響到Z得分和多級(jí)評(píng)分中每個(gè)得分的分布范圍，且與Z得分呈反比關(guān)系，與多級(jí)評(píng)分中每個(gè)得分的分布范圍呈正比關(guān)系，所以，在考察極值時(shí)也考慮對(duì)這兩個(gè)方面帶來(lái)的影響。

（2）極小值。同理，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差取得一個(gè)較小的值時(shí)，每個(gè)得分的得分范圍就較小，如果有一種教學(xué)行為的占有率明顯大于其它15種行為，且其它15種教學(xué)行為接近于等比率分布時(shí)，則該種行為的Z得分可以取到一個(gè)較大的值。由于此時(shí)的每個(gè)得分的分布范圍較小，該行為的Z得分值很容易超過(guò)10分，即記做11分；而其它15種行為對(duì)應(yīng)的Z得分將是一個(gè)負(fù)值，其對(duì)應(yīng)的最后得分必然為1。當(dāng)能取得15個(gè)1分、1個(gè)11分的情況下，此時(shí)云的分布情況如圖9所示，將取得最小面積8.5。

云的面積是云的核心屬性之一，可為課堂教學(xué)行為分析和評(píng)價(jià)提供一定的參考依據(jù)。以上討論的是幾種極端情況的課堂教學(xué)行為分布，一般情況下，云的面積的取值范圍S[8.5，113.5]。

五、結(jié)束語(yǔ)

模型的構(gòu)建是課堂教學(xué)行為分析與評(píng)價(jià)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，好的模型可以提供更為科學(xué)和有效的分析與評(píng)價(jià)方法。利用云模型可便捷地分析出相關(guān)屬性參數(shù)的值，為深入分析課堂教學(xué)行為提供量化依據(jù)。但是本文著重闡述的是模型的構(gòu)建與參數(shù)的估算方法，只選取了個(gè)案視頻樣本進(jìn)行應(yīng)用，在后續(xù)研究中應(yīng)豐富各種案例樣本，結(jié)合一般的課堂教學(xué)情況，開(kāi)展進(jìn)一步的實(shí)證研究。希望課堂教學(xué)行為云模型概念的提出，能夠?yàn)檫M(jìn)一步豐富和發(fā)展課堂教學(xué)行為分析方法帶來(lái)一定的啟發(fā)意義。

基金項(xiàng)目：本文系全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃教育部青年課題“基于視頻內(nèi)容分析的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)研究”（ECA130373）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：程云，黃岡師范學(xué)院教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，博士，研究方向：智能軟件與知識(shí)服務(wù)；劉清堂，華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：學(xué)習(xí)分析技術(shù)；王艷麗，黃岡師范學(xué)院教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：教育技術(shù)基本理論、方法與應(yīng)用；王鋒，黃岡師范學(xué)院教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，博士，研究方向：協(xié)同通信技術(shù)；毛剛；華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院在讀博士研究生，研究方向：學(xué)習(xí)分析技術(shù)。

轉(zhuǎn)載自：《遠(yuǎn)程教育雜志》 2017年第2期 第35卷 總第239期