智慧教室環境下小學數學教學交互行為特征分析

路 博

（沈陽師范大學，遼寧 沈陽110044）

一、引言

在飛速發展的信息化時代背景下，智慧教室應運而生。黃榮懷提出，智慧教室是一種能優化教學內容呈現、便利學習資源獲取、促進課堂交互開展，具有情景感知和環境管理功能的新型教室[1]。智慧教室可以幫助課堂教學。通過把智慧教室與小學數學結合起來，可以提高數學課堂教學效果。

本研究是對智慧教室環境下小學數學教學交互行為的特征分析，主要是利用視頻分析技術對課堂教學過程中的教學行為進行分析，包括分析師生交互行為、生生交互行為、教師與教學媒體交互行為和學生與教學媒體交互行為。本文主要是分析在智慧教室環境下的課堂，對課堂教學過程的時序結構進行分析，分析出每個教學行為的時間占比、覆蓋率和行為分布等，并找出其特點與共性，同時提出一些優化智慧教室課堂的建議。

二、理論探究

最早對課堂教學行為進行研究的是弗蘭德斯，他提出弗蘭德斯交互系統（FIAS）來分析課堂中師生言語互動行為，并對之后教學行為的研究產生重要的影響。而國內根據弗蘭德斯的研究，顧小清和王瑋提出ITIAS，能夠反映出信息技術應用下的課堂教學言語互動的特點[2]。之后金建峰和顧小清在ITIAS 的基礎上進行改進，從課堂教學主導權、師生互動行為以及信息技術運用方面進行了量化分析[3]。但這些都是從總體角度來分析的，而很少有從教學過程時序結構的角度來分析。

李龍所提出的教學過程是指學生在教師有目的、有計劃的指導下，積極主動地掌握系統的文化科學基礎知識和基本技能，發展能力，增強體質，并形成一定的思想品德的師生共同的活動。并且提出了改進后的教學過程時序結構，分別為導入新課、學習新知、鞏固練習、評價修正、促進遷移五個環節[4]。

智慧教室是基于物聯網、云計算、大數據和泛在網絡等，提供個性化師生服務，進行智能管理實現多元化交互的物理環境與虛擬環境相融合的學習環境。具體包含使用固有終端——PC、移動終端——手機、移動終端——平板和自助終端[5]。本研究的視頻，選取的是移動終端——平板進行教學的，在這種環境下教師和學生同時擁有平板電腦，教師通過發放習題，學生做題討論，上前演示等形式進行學習，增加了師生之間和生生之間的交互行為。

三、課堂教學行為觀察與編碼

（一）研究對象

本研究是選取五節一師一優課中的省級優課視頻課例進行整體和對比分析，選取的每個視頻的時長都在35-40 分鐘之間。所選的教學環境均為智慧教室環境，具體均是采用移動終端——平板來進行教學。所選教學對象均為小學四年級學生。

（二）研究工具選取和方法確定

本研究采用視頻分析技術，借助Nvivo11 質性分析軟件，這款軟件可以隨意調控時間，通過調快、調慢和標記時間點進行觀看。還可以對每個時間段和視頻內容進行記錄，通過制定的編碼表對內容進行分類和具體描述，從而對課堂教學行為進行深入探究。所以本研究是采取質與量相結合的探究方法，對課堂中的教學行為進行分析，并統計出其分布情況、特點和共性等，最后進行總結。編碼表如下表1，借鑒的是2018年陳夢麒研究所使用的編碼表[6]，陳夢麒利用此量表對智慧課堂環境下的師生交互行為進行了分析，并成功地分析出了交互行為的特點。此量表的主體是教師和學生，將師生交互和生生交互劃到人際交互中，避免了記錄分析的復雜化，并添加了智慧課堂中實際出現的生生交互行為；為了課堂的完整性加入了無交互行為。而人技交互是通過對智慧課堂教學錄像的觀察，反復對教師和學生與媒體之間的交互進行修改，從而形成此量表。所以此量表能夠深入應用到本研究的智慧教室環境和交互行為的研究中。

表1 課堂教學交互行為節點分類表

（三）數據采集

在Nvivo 中新建項目，并把所選五個省級優課視頻課例加入其中，一邊看一邊按事件記錄教學行為的編碼，即事件開始到事件結束為一個時間點記錄。在記錄基礎行為之后在其后面加入視頻具體內容的描述，如教師講授。有一個特殊情況，當人際交互與人技交互重疊時，要將兩種不同類型的行為記錄到一個時間點當中。

四、數據分析

借助Nvivo11 對五節省優課的節點覆蓋率和時間占比進行統計，之后按教學過程五個時序環節進行分別分析，統計出課堂教學實錄中教學行為的覆蓋率、時間占比和課堂分布情況，最后找出智慧教室環境下的省優課特點，總結出共性。

（一）課堂交互行為節點總覆蓋率比較分析

對比分析五節省級優課中的課堂交互行為，包括師生交互行為、生生交互行為、教師與教學媒體交互行為和學生與教學媒體交互行為，其總覆蓋率統計如圖1所示。

圖1 五節課堂教學交互行為覆蓋率對比圖

從人際交互方面來看，這五節課例中師生交互行為比生生交互行為要多，這表明在省級優課中是由師生交互行為占主導地位，其主要表現在提問與回答、請求與回應、組織管理和評價與反饋。而生生交互行為雖然有，但從行為比率來看很明顯沒有師生交互行為占的比例多，而其主要體現在學生學習新知識點和做題時候的交流討論。所以，從這些數據可以看出智慧教室環境還是以師生交互行為為主，生生交互行為為輔的。

從人技交互方面來看，教師與教學媒體的交互和學生與教學媒體的交互之間的總體行為比率差距并不大。但其中有一節課的教師與教學媒體交互行為占的比率較多，而學生與教學媒體交互行為有兩節課的比率較多，這表明這幾節課堂當中，教師或者學生能夠充分利用媒體進行教學或者學習。其他的大部分維持在20%左右，還有一節課的教師與教學媒體交互占的比率較少只有9%，但其學生與教學媒體交互的比率超過了20%，所以此課是以學生使用教學媒體為主的，學生能夠主動使用教學媒體進行學習。其中教師與教學媒體交互行為主要表現在教師操縱終端設備進行講授、演示和放映，學生與教學媒體交互行為主要表現在學生操縱終端設備去練習和展示。基于以上的數據可以發現，在智慧教室環境下，教師還是使用媒體去教，而學生卻增加了操縱媒體去學習，這樣不僅增加了學生動手實踐的能力，還能更好地表達想法。

從總體上能看出智慧教室環境教學的特點，但看不出每個階段具體有什么內容、有什么特點，所以本研究之后要通過對教學過程五個時序環節進行分析，分析出每個環節的教學行為比率并找出它們的特點，最后總結出共性。通過所選視頻發現教學過程時序環節中的鞏固練習環節和評價修正環節是同時進行的，是隨著不斷做題進行評價修正，所以本研究把兩個環節合并成一大項進行分析統計。

（二）五個環節的課堂交互行為分布情況

對比分析五節省級優課在教學過程五個環節中的課堂教學行為分布情況，包括導入新課、學習新知、鞏固練習與評價反饋和促進遷移。

1.導入新課環節

圖2 導入新課環節中教學行為對比

從圖2可以看出，在導入新課環節主要是以人際交互和人技交互為主的，而剩下的是無交互行為。可以看出有兩節課中沒有無交互行為，說明這兩節課教師完全通過師生間的交流或者教學媒體來引導啟發學生；而生生交互行為只有一節課有，這表明在導入新課環節中大部分都是用師生間的交流或者用媒體來進行引導啟發的，而生生之間的交流互動較少。在人技交互方面，由于教學法的不同，導致有的是教師使用媒體進行引導啟發，有的是學生使用媒體進行引導啟發的。其具體表現為教師使用媒體播放視頻或者提出一個問題引發學生思考；學生使用媒體回答或提交問題。但從總體來看，在智慧教室環境下導入新課環節都是需要媒體來進行引導啟發的，同時通過教師和學生之間的交流，激發出學生對后續內容的學習興趣和好奇心。

2.學習新知環節

圖3 學習新知環節中教學行為對比

從圖3可以看出，學習新知環節主要是以人際交互和人技交互為主的，其中最明顯的就是人際交互中的師生交互行為，每一節課都超過了50%的行為比率，其最多的表現為提問與回答，這表明在這個環節中師生交互行為是不可或缺的。而生生交互行為雖然沒有師生交互行為要多，但明顯較導入環節有所提升，這表明在此階段學生之間進行了交流合作，在學習新知識時能夠通過彼此交流，互相訴說自己的想法，從而得到更多的收獲。

在人技交互方面可以看出使用教學媒體行為比率較多，尤其是學生與教學媒體的交互行為，在每一堂課中都占了很高的比率，基本上每節課都會用較多時間讓學生使用媒體去學習和解決問題，之后進行交流討論，最后用媒體把自己的答案展示講解出來，所以本環節的媒體使用明顯增加了學生之間的交互。而教師與教學媒體的交互也是很多，但是有兩節課很少，說明這兩節課基本上是學生使用媒體進行學習的，而教師使用媒體一般都是在講授和演示答案。另外，本環節的無交互行為也很少，說明教師對本環節的結構組織是比較好的。

3.鞏固練習和評價修正環節

圖4 鞏固練習與評價修正環節中教學行為對比

從圖4可以看出，在鞏固練習與評價修正環節還是以人際交互和人技交互為主的，其中人際交互中師生交互行為占的行為比率較多，而生生交互行為較少，這表明此環節主要是通過教師與學生之間的交流來進行，主要表現為提問與回答、請求與回應和評價反饋，通過讓學生邊做題邊討論，然后教師做出講解和評價。

人技交互方面占的行為比率非常多，在本環節中學生使用媒體做練習，并運用媒體技術展示自己的學習成果，最后教師進行評價和反饋；而教師使用媒體收集學生上傳的學習成果并且演示、講解、最后做出評價。另外可以看出教師與教學媒體的交互和學生與教學媒體的交互是互補的，基本上不是學生使用媒體的行為比率多就是教師使用媒體的行為比率多。導致其產生的原因可能有兩種，一種是學生做完題上交后由教師演示說明，另一種是學生自己上傳并演示說明。由此可知，媒體在此環節是非常重要的，對于學生之間的交互和師生之間的交互很有幫助。本環節無交互行為也很少，說明教師對本環節的結構組織比較好。

4.促進遷移環節

圖5 促進遷移環節中教學行為對比

從圖5可以看出，促進遷移環節是以師生交互、教師與教學媒體交互和無交互行為為主的，其中占最多的是師生交互中的提問與回答。教師通過提問學生有什么收獲和感想來鞏固之前所學習的知識點，在此環節沒有生生之間的交互，只有教師提問，學生回答的形式，說明此環節為最后總結，無需學生之間的溝通交流和使用媒體。人技交互方面，可以看出只有兩節課使用媒體較多，還有一節課沒有使用到媒體，說明此環節不太需要媒體的幫助來進行，但有了媒體能夠更方便地總結學習成果。而此環節無交互行為較多，主要表現在教師的單獨講授更多。

綜上所述，這五節省級優課從總體來看是以人際交互和人技交互為主的，而無交互行為較少，說明這幾節課的課堂結構組織較好。具體每個環節都有各自的特點，導入新課環節主要以師生交互、教師與教學媒體交互和學生與教學媒體交互為主，在這個環節中利用媒體引導啟發學生的興趣，有利于之后課程的展開，同時增加了師生之間的交互行為。學習新知環節主要以師生交互、生生交互、教師與教學媒體交互和學生與教學媒體交互為主，這個環節主要是通過教學媒體進行的，可以明顯發現提高了師生和生生之間的交互行為。鞏固練習和評價修正環節主要以師生交互、教師與教學媒體交互和學生與教學媒體交互為主，這個環節師生利用媒體進行學習和評價，增加了師生之間的交互行為。促進遷移環節主要以師生交互和無交互行為進行，通過教師講授或師生交流來鞏固所學的知識，此環節有少部分教師使用媒體進行，也間接增加了師生之間的交互行為。

五、結論與建議

研究發現，在智慧教室環境下的省級優課中師生交互行為最多并且貫穿了始終；生生交互行為多在學習新知環節、鞏固練習和評價修正環節；教師與教學媒體的交互行為也貫穿了始終；學生與教學媒體的交互行為多在導入新課、學習新知、鞏固練習和評價修正環節中；無交互行為多在促進遷移環節。所以智慧教室環境下的課堂，不僅改善了媒體使用形式單一的問題，還豐富了課堂效果，改變了單向的以教師講授為主的教學模式，大大增加了師生之間和生生之間的雙向交流互動，增加了教學交互，創設了一種師生共同參與的教學情境，充分激發了學生的學習興趣和積極性，從而有效地提高了教學效果，讓課堂也更加豐富多彩。

為了優化智慧教室課堂的教學效果，筆者提出了一些改進建議。第一，在導入新課環節要增加媒體的使用，以提高學生的好奇心。第二，在學習新知、鞏固練習和評價修正環節要加強學生與媒體的交互。這樣不僅能夠增強學生動手實踐的能力，還有助于提高師生、生生之間的交流互動，從而有助于改善智慧教室環境下的課堂教學效果。