S-T教學分析工具的研發(fā)及應用

曹鴻霞，章光瓊

（1.襄樊廣播電視大學，湖北 襄樊 441021；2.華中師范大學出版社，湖北 武漢 430079）

S-T教學分析工具的研發(fā)及應用

1曹鴻霞，2章光瓊

（1.襄樊廣播電視大學，湖北 襄樊 441021；2.華中師范大學出版社，湖北 武漢 430079）

課堂教學效果評估已成為教學評估中熱點問題之一。S-T分析方法就是一種量化教學過程的教學評估方法，本文通過對S-T原理的分析，基于Java平臺設計S-T教學分析工具，該工具有數(shù)據(jù)管理和生成圖標兩個模塊，將大量需要手動操作的環(huán)節(jié)變?yōu)樽詣舆^程，并自動生成S-T圖和Rt-Ch圖,以直觀的形式表現(xiàn)教學性格和教學模式；通過S-T教學分析工具的教學應用證明該工具在教學評價與分析具有一定的實效性。

S-T教學分析工具；Java；S-T圖；Rt-Ch圖；教學應用

如何支持教師進行案例研習和反思就成了擺在我們面前的一個難題，為了有效的記錄、分析、研究教學過程，并實現(xiàn)教學過程的評價和完善，我們有必要對教學過程的分析方法進行深入探討。S-T分析方法就是一種以圖形的方法表示教學過程，能夠直觀表現(xiàn)教學性格的教學分析方法，它可用于對教學過程及其分析進行定量的處理和評價，判斷課堂教學性格，能夠獲取具有共識的、客觀的信息，有利于教師把握、完善教學，逐步實現(xiàn)自身的專業(yè)發(fā)展。

當前，已經(jīng)有一些研究者使用VB、VC語言編制了相應的教學分析軟件，這有利于教師自身對課堂教學進行更為客觀、快捷的分析與反思。但 VB只是一個基于 Windows的解決方案，通過VB編制的應用程序只能在VB平臺下建立，只能運行于Windows下，而Java平臺是一個成熟的、跨平臺的解決方案，它可運行在Windows、MacOS Linux、Solaris甚至是OS/390等多個操作系統(tǒng)下。基于Java平臺的優(yōu)越性及S-T分析法的可操作性，本文主要研究怎么通過使用Java編寫S-T教學分析軟件。

一、S-T教學分析法

通過對S-T分析法全面分析和研究后，我們發(fā)現(xiàn)可將大量需要手動操作的環(huán)節(jié)變?yōu)樽詣舆^程，將定量分析的數(shù)據(jù)處理自動化，并且在分析結(jié)果的顯示中加入各種圖表使之一目了然，為教師提供一個集成的工具，降低在進行S-T分析用的時間，提高效率。為了方便設計S-T教學分析工具，我們將S-T分析法歸納為以下幾個步驟：

步驟一，對教師課堂行為進行數(shù)據(jù)采集。我們把教師行為分為T行為和S行為， T行為是指教師視覺的、聽覺的信息傳遞行為，如教師的講話、板書、演示等行為；S行為指 T行為以外的所有行為，如學生的發(fā)言、思考、計算和記筆記等。這種較少的分類方法，大大減少了教學過程中行為分類記述的模糊性，具有較高的客觀性和可操作性。聽課或觀摩教學錄像時，以一定的時間間隔，對案例進行采樣，并根據(jù)樣本點的行為類別，以相應的符號S或T（或S用0表示，T用1表示，反之亦可）記錄，構(gòu)成S-T時序數(shù)據(jù)。采樣的時間間隔可以根據(jù)教學過程的長短，自行設定，一般45分鐘的教學過程采樣間隔設定為30秒。

步驟二，S-T分析。用Rt表示教學過程中的T行為占有率，則Rt=NT /N，其中，NT表示教學過程教師的T行為數(shù)，N為教學過程行為采樣數(shù)。用Ch表示教學過程中的行為轉(zhuǎn)化率，它為T行為與S行為的相互轉(zhuǎn)化次數(shù)與總的行為采樣數(shù)之比。我們把相同行為的連續(xù)稱為連，用g表示，則Ch=(g-1)/N。

例如，教學過程中采樣的樣本數(shù)據(jù)序列為：

通過對S-T數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理:

有N=10，NT =5，Ns=5。T行為占有率Rt為：Rt= NT /N=5/10=50%。該數(shù)據(jù)中有7個連，如上序列所標示，則g=7，Ch=（g-1）/N=6/10=60%；

步驟三，繪制S-T圖和Rt-Ch圖。S-T曲線是根據(jù)數(shù)據(jù)中的S、T行為的時間順序來繪制的。如該時間段是學生行為則縱向畫一格，教師行為則橫向畫一格形成S-T圖；將計算出的Rt和Ch值描繪在橫軸為Rt，縱軸為Ch的平面上就可得到Rt-Ch圖。如上例中的S-T圖和Rt-Ch圖見圖1和圖2。

圖1 S-T圖

圖2 Rt-Ch圖

步驟四，教學模式判斷。在Rt-Ch圖中，橫軸Rt表示了教師的講授和演示，縱軸的Ch表示了教學中的對話性，當我們考察了這兩個時間軸的關(guān)聯(lián)后，可以將教學分為四種不同的教學模式：練習型、講授型、對話型、混合型。圖2中的Rt-Ch圖中給出了四種模式在Rt-Ch圖中的位置。表1中給出了教學模式及其對應的標準條件。從圖2中可直觀看出上例中的教學模式為對話型。

二、S-T分析工具系統(tǒng)設計及實現(xiàn)

表1 四種教學模式

通過以上全面的S-T分析方法的研究和分析之后，我們認為系統(tǒng)應具有支持批量數(shù)據(jù)的導入、批量數(shù)據(jù)的處理的功能，還應有自動生成S-T圖、Rt-Ch圖和判斷教學模式的功能。

1.系統(tǒng)總體設計

根據(jù)教師在用S-T分析的方法來評估教學的工作中

涉及的到的一系列的數(shù)據(jù)信息及流程，我們將系統(tǒng)功能規(guī)劃為數(shù)據(jù)管理模塊、圖標生成模塊和幫助三大模塊，數(shù)據(jù)管理模塊的功能是將采集到的數(shù)據(jù)導入程序，因為Excel表的廣泛使用及實際應用的需要，數(shù)據(jù)導入可通過Excel表導入或在程序中直接錄入兩種方法，所以我們將數(shù)據(jù)管理模塊分為輸入數(shù)據(jù)、讀取數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)四個模塊。輸入數(shù)據(jù)的功能是在程序界面中直接錄入數(shù)據(jù)；讀取數(shù)據(jù)部分的功能是實現(xiàn)從指定的路徑下讀取Excel文件，顯示在程序的主界面中；保存數(shù)據(jù)實現(xiàn)的功能是將顯示面板中看到的數(shù)據(jù)保存到指定的文件里面；刪除數(shù)據(jù)的功能是刪除錯誤的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和程序流程圖分別見圖3、圖4。

2.開發(fā)技術(shù)概述

本程序在 windows XP 環(huán)境下開發(fā)和設計，采用的是JDK Version 1.5開發(fā)工具包。

Swing是目前Java中不可缺少的窗口工具組，它是一組可訂制的圖形組件，可以在運行時指定這些組件的外觀風格，還可以很容易地擴充或者修改這些組件來控制它們的外觀和行為。Swing和AWT配合，可以寫出功能強大的應用程序。Swing組件大部分都是由純 Java程序?qū)懗桑ㄖ挥蠮Frame、JDialog、JWindow、JApplet不是），因此，我們可以使用Swing編寫出跨平臺的桌面程序。

與Excel電子表格交互，有兩套比較有影響API可供使用，POI和JExcelAPI。POI是Apache Jakarta的免費開發(fā)電子項目，它提供了一組操縱Windows文檔的Java API，以便于用戶使用純Java處理微軟的OLE2復合文檔。POI使用HSSF（Horrible Spread Sheet Format）讀寫xls文件，目前支持Excel97， Excel 2000。HSSF為讀取操作提供了兩類API：usermodel和eventusermodel，即“用戶模型”和“事件-用戶模型”。 Usermodel可以創(chuàng)建、讀取、寫入、修改 Excel文件，eventusermodel則只提供讀取Excel處理，不過操作效率很高。主要有 org.apache.poi.hssf.usermodel和org.apache.poi.hssf.eventusermodel包實現(xiàn)（在 HSSF的早期版本中，org.apache.poi.hssf.eventusermodel屬于eventmodel包）。

可用 HSSF的 usermodel讀取方法：首先創(chuàng)建一個InputStream，然后創(chuàng)建一個HSSFWorkbook:

InputStream myxls = new FileInputStream (”workbook. xls”);

HSSFWorkbook wb = new HSSFWorkbook(myxls);

在 Java中繪圖用到 Java的 Jpanel容器，創(chuàng)建一個Dw.java文件來實現(xiàn)圖形的繪制。在這個文件中定義一個paintComponent(Graphics g)方法來繪圖。

系統(tǒng)要判斷出分析的案例是屬于哪一種教學模型，將相對應的教學模型的字體將設置為紅色以區(qū)別于其他教學模型。

三、S-T教學分析工具應用與分析

筆者所在學校每年都有教師聽課、評課活動，以前評價教學時，往往有很多主觀的因素。每個人總是會用自己的觀點對教學進行評價，對于完善教學只能是提出一些感想性的意見，很難起到一些實際的作用。今年，我們對每節(jié)課進行了數(shù)據(jù)采樣（采樣間隔為30秒），然后利用S-T教學分析軟件進行定量的處理和定性的評價。評課時，我們先讓授課教師講解教學設計思路，然后觀看課堂錄像及S-T教學分析工具運行結(jié)果，授課、聽課教師一起分析課堂教學的教學性格和授課類型，比較教學設計和教學實踐間差別，診斷存在的問題。利用S-T教學分析工具后，較于以前開展的聽課、評課活動有了實質(zhì)性的進展。下面我們提取其中一節(jié)高等數(shù)學課的作為案例。通過軟件運行，分析結(jié)果如圖5。

圖5 圖形分析結(jié)果

本節(jié)課教師設計的思路以學生練習為主的教學模式：復習舊課設置情境引入新課，講解后讓學生練習，反饋，再練習，再反饋，層層深入，達到舉一反三的目的。聽了授課教師的教學設計后，大家一起觀看課堂錄像和S-T教學工具顯示的分析結(jié)果，在聽取了聽課教師的評價和建議后，這位教師清楚地認識到自己的教學實踐和教學設計間的差距，本來的教學設計是以學生練習為主，但是實際上S-T教學分析工具分析結(jié)果卻顯示盡管這節(jié)課師生有一定互動（Ch為0.24），但是仍屬于講授型，仍然存在著過多的教師行為。

該工具生成的圖表和手工繪制的圖表對數(shù)據(jù)的處理具有一致性，是可以廣泛的應用于實踐的教學評價之中。S-T教學分析工具對數(shù)據(jù)處理的速度相對于人工有質(zhì)的提高，可以說是實現(xiàn)了設計的目標。

四、結(jié)語

用Java編制的S-T教學分析軟件，只要把采樣得來的數(shù)據(jù)存入Excel或者在程序中直接錄入，馬上就可以繪制出S-T圖和Rt-Ch圖，并且判斷出教學類型，有了這樣的工具后，就更有利于教師自身或者研究者對案例進行客觀、快捷的分析和反思。

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[2] 王國輝，呂海濤，等. Java數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)[M]. 人民郵電出版社，2007.

[3] 朱玉東.反思與教師的專業(yè)發(fā)展[J].教育科學研究，2003，11.

G424.21

A

1008-7427（2011）02-0156-02

2010-11-17

作者曹鴻霞系襄樊廣播電視大學副教授。