以ISM法分析基于Web的微格教學視頻標注系統

摘要：文章應用系統科學思想，深入分析了基于Web的微格教學視頻標注系統的各個組成要素及子系統，采用ISM技術研究了系統要素的內部關聯關系，建立了基于Web的微格教學視頻標注系統的解釋結構模型，實現了系統結構的層次化分析，以期能為該系統的構建、應用和研究提供重要的幫助。

關鍵詞：ISM模型；微格教學視頻標注系統；組成要素；結構分析

● 引言

對師范生而言，微格教學是“實踐育人”的重要方法手段。但是，迄今為止，微格教學存在諸多問題：缺乏學習交互性、信息單向流動、反饋不及時、反思環節與評價環節不夠完善等。[1][2]目前，基于Web的微格教學視頻反思與評價平臺的研究在國內還很罕見。另外，網絡化的發展雖然為微格教學提供了嶄新的訓練方式，但訓練效果并不理想，究其原因在于未能正確認識微格教學的結構和功能。針對上述問題，我們研發了基于Web的微格教學視頻標注系統。為了充分發揮其功能，我們以ISM法分析了基于Web的微格教學視頻標注系統，揭示了該系統要素的內部關聯關系，建立了其解釋結構模型，實現了系統結構的層次化分析，以期為在校師范生提供一個交互性強、評價信息及時反饋的平臺。

● ISM模型概述

ISM（Interpretive Structure Modeling）解釋結構模型，是美國沃菲爾德（J.Warfield）教授于1973年作為分析復雜社會經濟系統問題而開發的一種系統分析方法，采用圖論中的關聯矩陣原理分析復雜系統的整體結構，將系統的結構分析轉化為同構有向圖的拓撲分析，繼而轉化為代數分析，通過關聯矩陣的運算明確系統的結構特征。[3][4]利用ISM分析法，可以用明確的概念結構圖形象地表示系統中各要素之間的關系。[5]

ISM模型分析系統的應用，主要有四個步驟：①選擇系統的組成要素，分析各要素間的邏輯關系；②建立鄰接矩陣和可達矩陣；③對可達矩陣進行層級劃分；④建立系統的結構模型和解釋結構模型。

● 基于Web的微格教學視頻標注系統的組成要素

以ISM模型研究基于Web的微格教學視頻標注系統的層次化結構，首先需要分析系統的組成要素。我們團隊正在設計與開發基于Web的微格教學視頻標注系統，分析表明：該系統由人員、硬件及軟件三部分組成。其中，人員包括幫促者和學生。硬件包括網絡支持環境和網絡媒體等。軟件包括視頻源和支持評價反思等方面。通過對專業人員進行訪談、問卷調查，通過分析得出基于Web的微格教學視頻標注系統的八個組成要素：①幫促者（S1）包括教師、資源制作人員、平臺開發維護的技術人員，他們支持學生上傳微格教學視頻、在線標注、資源制作和平臺維護等。②學生（S2）主要包括在校師范生，他們能夠進入微格教學視頻標注系統實現在線評價。③網絡支持環境（S3）能夠對資源進行管理，并實現特定目標的網絡軟件系統。④網絡媒體（S4）包括電子郵件、QQ群、電子短信等網絡交流工具。⑤視頻資源（S5）主要指微格教學視頻。⑥管理系統（S6）主要是對施教者和學生進行各方面的管理。⑦評價系統（S7）可通過軟件平臺建立評價系統，以此來及時獲得反饋。⑧標注系統（S8）可根據微格教學視頻，實現在線對視頻進行標注。

● 基于Web的微格教學視頻標注系統的ISM模型

依據ISM模型分析系統的步驟，首先是分析基于Web的微格教學視頻標注系統的組成要素。

1.分析系統要素的邏輯關系

基于Web的微格教學視頻標注系統的八個因素彼此的邏輯關系如表1。

2.建立鄰接矩陣和可達矩陣

采用矩陣表示基于Web的微格教學視頻標注系統各組成要素之間的邏輯關系，即得鄰接矩陣A。

矩陣A中的元素aij=1，表示要Si對Sj有直接影響；矩陣A中的元素aij=0，表示要素Si對Sj沒有直接影響。鄰接矩陣A僅表示系統各要素之間的直接影響關系，若要表示各要素之間的直接及間接影響關系則需要建立系統的可達矩陣M。根據布爾運算及公式（A+I）k1≠（A+I）k=（A+I）k+1，k>1，得可達矩陣M=（A+I）k，其中，I是與鄰接矩陣A同階的單位矩陣。由運算可知：當k=2時，A+I≠（A+I）2=（A+I）3，因此求得可達矩陣M。

3.對可達矩陣進行層級劃分

對可達矩陣M進行分解，得到可達集R（Si）和先行集A（Si），如果滿足R （Si）∩A（Si）=R（Si），則Si即為最高層要素集。找到最高層要素集后，在可達矩陣中劃去其對應的行和列，然后再從剩余的可達矩陣中繼續尋找最高層要素；依次類推，即得各層次所包含的要素集。第一級的可達集R（Si）和先行集A（Si），見表2。

由表2可得：第一級的最高層要素集為{S2}。在可達矩陣中劃去S2對應的行和列，得到第二級的可達集R（Si）和先行集A（Si），見表3。

由表3可得：第二級的最高層要素集為{S7}。在可達矩陣中劃去S7對應的行和列，得到第三級的可達集R（Si）和先行集A（Si），見表4。

由表4可得：第三級的最高層要素集為{S1，S3，S4，S5，S8}。在可達矩陣中劃去S1，S3，S4，S5，S8對應的行和列，得到第四級的可達集R（Si）和先行集A（Si），見表5。

由表5可得：第四級的最高層要素集為{S6}。因此，基于Web的微格教學視頻標注系統四個層級的最高層要素集分別為：{S2}、{S7}、{S1，S3，S4，S5，S8}和{S6}。

4.建立系統的結構模型和解釋結構模型

根據五個層級的最高層要素集，得到層級劃分的可達矩陣M′。

由可達矩陣M′可知：系統要素S1，S3，S4，S5和S8是等價的，它們之間相互影響；系統的解釋結構模型如上圖。

● ISM模型的啟示

從基于Web的微格教學視頻標注系統的解釋結構模型中可以看出，設計與開發基于Web的微格教學視頻標注系統的最終目的是為學生（尤其是在校師范生）提高教學技能。根據ISM理論和基于Web的微格教學視頻標注系統的層級劃分，在建設和應用基于Web的微格教學視頻標注系統時，有以下三方面的啟示。

1.幫促者的重任

首先，教師應積極細心地對學生的微格教學過程進行評價。與傳統課堂試講相比，部分學生不習慣微格教學的教學形式，難以掌握微格教學的過程，因此在要求學生能綜合掌握微格教學理論的基礎上，借助教學媒體等進行授課，并根據電子郵件、電子短信等網絡交流工具，獲得及時反饋。課后，學生與教師通過在線評價，及時反饋，促進學生反思教學。[6][7]

其次，系統設計人員應精心設計評價系統。通過軟件平臺建立和維護基于Web的微格教學視頻標注系統的評價體系，可以詳盡地對學生的微格教學視頻進行全面的評價，能夠實現對教學內容、教學態度、教學技能等方面的綜合評價，保證在微格教學過程中能夠提升學生的教學能力。

最后，視頻錄制人員應提供高質量的視頻資源，保證學生能方便地使用網絡并有效地完成在線視頻標注過程，這是基于Web的微格教學視頻標注系統成功運行的關鍵之一。

此外，平臺開發維護的技術人員應確保基于Web的微格教學視頻標注系統平臺及其子系統的正常運行和信息連通，支持教師和學生對微格教學視頻的在線標注、視頻碎片化等功能。

2.學生的目標

首先，學生應增強微格教學能力。絕大多數學生缺乏一定的微格教學理論及教學經驗，因此需要盡快轉變教學觀念，增強微格教學的能力。學生還應掌握必備的計算機技術和網絡技能，培養自己錄制微格教學視頻的能力和在線標注的能力，實現自我評價。

其次，基于Web的微格教學視頻標注系統能夠對學生實現在線視頻標注外，還可以實現反思效果。在添加標注的過程中，涉及教學的各個環節，最重要的是能夠發現問題，進行評價與反思，從而提升教學能力。此外，對優秀的教學視頻可以進行觀看、收藏等，有重要的借鑒意義。

3.系統的管理

基于Web的微格教學視頻標注系統的管理必須按照“以學生為主”的思想，樹立“為學生服務”意識。該系統的管理是為系統的用戶服務的，主要實現視頻管理、教學視頻的標注管理、學生的個性化管理等，它決定了系統的運行機制、支撐平臺的設計與開發，影響著幫促者的工作和學生的活動。

其次，基于Web的微格教學視頻標注系統應研究如何建設更有效的在線標注平臺實現實時互動。由于學生的計算機水平大相徑庭，因此在設計、實現在線標注平臺的功能模塊時必須注重智能化，使平臺界面簡潔、容易操作。另外，平臺應支持各種教學視頻資源，保證評價系統的正常運行。

基于Web的微格教學視頻標注系統應根據學生、教師的實際需求和在線視頻標注的發展趨勢，確保系統各模塊的安全運行，實現及時反饋，旨在為微格教學視頻的使用者提供反饋及評價，能夠實現反思，不斷提升在校師范生的教學能力。

參考文獻：

[1]吳全洲.基于校園網的數字化微格教學系統構建[J].中國電化教育，2009（2）：112-114.

[2]周湘梅.基于網絡的數字微格教學技能評價[D].浙江：浙江師范大學，2007.

[3]謝忠新.基于系統視角的學校信息化管理機制研究[J].中國遠程教育，2010（1）：58-61.

[4]汪應洛.系統工程理論、方法與應用[M].北京：高等教育出版社，1998： 35-49.

[5]傅德榮，章慧敏.教育信息處理[M].北京：北京師范大學出版社，2002：62.

[6]John F. McCullagh.How can video supported reflection enhance teachers’professional development？ [J]Springer Science+Business Media B.V. 2012： 7：137-152.

[7]Meg Colasante.Using video annotation to reflect on and evaluate physical education pre-service teaching practice[J] Australasian Journal of Educational Technology，2011，27（1）：66-88.

基金項目：本文系廣西新世紀2010年教改工程項目“NVIVO在師范生教學技能培訓中的應用研究”（2010JGB047）的研究成果。

創新項目：本文系全國大學生創新項目“基于WEB視頻標注系統的設計與實現”（201210603009）的研究成果。

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