教學互動分析系統的比較研究

馮 帆，沈 同，葛 洵，周仕榮 ,林偉華，何 燕

（1.閩南師范大學 數學與統計學院，福建漳州 363000；2.蘇州大學 數學科學學院，江蘇蘇州 215006；3.韓山師范學院 數學與統計學院，廣東潮州 521041）

0 引言

教學是學校工作的中心，課堂教學是教學工作的主要形式.[1]要想實現培養學生思維能力、發展學生核心素養的教學目標，歸根到底還是要提升課堂教學的質量，這就離不開對課堂的研究.課堂教學實質上是師生語言互動的過程，隨著信息技術的迅速發展，課堂教學與信息技術相互融合逐漸成為一個整體.課堂教學過程實質上是師生語言互動的過程，研究表明：師生語言互動是課堂教學行為的重要組成部分，在整個課堂教學行為中的占比能達到80%之多[2].因此有很多研究者試圖通過分析師生互動行為，總結、改進教學行為，并在此過程中建立了課堂教學分析系統.美國教育學家Flanders 對課堂上教師與學生的互動特點進行分析與總結，產生了對教育界影響重大的課堂互動分析系統——FIAS.[3]FIAS 在教學分析中具有強烈的定量化、結構化的特點.[4]隨著信息技術與課堂教學深度融合，FIAS 沒有考慮信息技術對課堂的影響、對沉寂的處理較為粗糙等一系列弊端越來越明顯.寧虹和武金紅[5]對FIAS 進行改進，將以訪談等途徑獲得的質性資料與FIAS中主要的參數、特性曲線相結合，建立起數量與意義的聯系.顧小清和王煒[6]提出了ITIAS，該分析系統優化了FIAS 中教師、學生的語言互動以及沉寂的類別，增加了技術類別，將編碼由10 個擴展到18 個.方海光[7]在保留FIAS 傳統分析功能的基礎上對ITIAS系統進行部分調整和優化，進一步提出了iFIAS.武小鵬和張怡[8]根據FIAS 中的編碼，同時以ARS 互動分析系統為基礎，結合數學學科的特點以及數學教學觀進行優化，提出了MFIAS，使分析系統更具有針對性和目的性.上述研究中大多數分析系統是以FIAS為基礎，對其中的類別進行優化，并且采用課堂觀察、訪談等質性方法進行綜合分析.[9]本文選用FIAS、iFIAS、ITIAS 和MFIAS 這四種課堂互動分析系統對一節高中數學優質課進行編碼，對各個系統產生的數據進行分析，總結各個分析系統的特點以及適用的環境，為課堂互動分析系統的改進與完善提供參考和借鑒.

1 研究設計

1.1 研究目的

本文分別使用四種主流的教學互動分析系統對一節高中數學優質視頻課進行編碼，對比產生的數據，分析四種教學互動分析系統的異同，總結四種分析系統的特點以及所適用的環境，為課堂互動分析系統的改進與完善做好鋪墊.

1.2 研究對象

本研究選取“一師一優課”2019 年高中數學部優課《相等向量與共線向量》作為分析對象.一方面，在課堂教學中，師生語言互動特征明顯，師生之間情感交流充分，學生積極思考，信息技術使用得當，能體現不同互動分析系統的特征；另一方面，所教授的向量是高中數學中重要概念之一，是用代數法解決幾何問題的有力工具，蘊含著由特殊到一般、數形結合與類比的數學思想.向量在高中數學學習中占有重要地位.因此本課例有著一定的研究價值.

1.3 數據記錄的準則

每隔3 s 對視頻進行一次切片，形成一個個課堂教學片段，將截取片段按照上述各個分析系統的編碼標準進行編碼，將設置的編碼按照時間順序前后連接起來形成序對.本文選取的優質課時長30 min，共生成601 個序對；接著統計出相同序對出現的頻次，填入矩陣對應的位置中；最后，通過對各個分析系統生成的數據進行對比研究，總結各個互動分析系統的差異與特點.

2 結果與分析

2.1 課堂行為比率分析

基于上述四種分析系統所形成矩陣，可以利用課堂互動行為計算公式繪制比率統計表，對比四種互動分析系統的差異，如表1[10]所示.

表1 數學課堂互動行為計算公式統計表及其常模

由表1可以看出：四種互動分析系統分析出教師語言的比率低于常模值，學生語言的比率稍高于常模值.MFIAS 的編碼系統是將教師教學與技術深度融合，教師在使用電子設備向學生展示數學知識這個過程符合MFIAS 編碼系統中“教師講授”中的“用數學教具傳播知識”這一類別，這有效避免了教師教學與技術相分離，但同時會造成教師語言比率的升高.FIAS 中安靜或混亂的比率較高，該分析系統缺乏信息技術對課堂影響這一類編碼，導致數值偏高.同時，我們可以看出：iFIAS 與ITIAS 中的信息技術使用比率相同，且占到課堂教學活動時間的17.47%，教師將信息技術作為輔助工具來驗證或教學內容.四種互動分析系統得到的教師語言間接影響與直接影響比例都大于100%，說明教師更傾向于使用較多的直接影響的語言來控制課堂，更能激發學生的學習積極性，鼓勵學生在課堂上發表自己獨到的見解，培養學生的創新意識，提高學生的成績.[11]教師的即時反應比率與教師發問比率都高于常模值，教師能對學生的觀點或者答案做出快速反應.除MFIAS 外，其他三種分析系統的內容十字區的比例均小于常模值，MFIAS 將教師使用設備向學生展現數學知識這一過程被定義在內容十字區中，導致該數值有所上升.四種分析系統的學生穩定狀態區域比率與穩定狀態區比率大致相同，且都高于常模值.在本節數學課中，師生對話穩定，且學生能夠持續發表自己的見解，學生的言談風格相對穩定.

2.2 積極格與消極格的對比

利用教學互動分析系統生成的編碼矩陣可以分析課堂的情感氛圍、師生之間的情感互動程度等方面.FIAS、ITIAS、MFIAS、iFIAS 的積極整合區為編碼矩陣中的1—3 列與1—3 行所相交的正方形區域[12-15].由于ITIAS 與其他三種互動分析系統的編碼順序不同，其他三種的缺陷格為編碼矩陣的7—8 列與6—7 行所形成的正方形區域，而ITIAS 的缺陷格為編碼矩陣中的8—9 列與7-8 行所形成的正方形區域，落在積極格的頻次越多，師生情感交流越密切，越容易產生情感共鳴，相反的，落在缺陷格的頻次越多，師生之間情感交流存在的隔閡就越深.[15]

四種互動分析系統的積極格與缺陷格的頻次統計如表2 所示.四種互動分析系統的積極格與缺陷格之比都為51∶0，在處理情感氛圍等方面沒有差異.同時，通過積極格與缺陷格之比可以看出：本節課師生之間感情交流流暢，課堂氛圍活躍，師生情感濃厚.教師多采用鼓勵等間接語言來激勵學生發言或者肯定學生的觀點，激發學生學習數學的積極性.

表2 互動分析系統的積極格與缺陷格的頻次統計表

2.3 提問模式對比

由表3可以看出：三種互動分析系統對教師提問模式的分析結果相同，說明教師主要通過提問的方式驅動學生回答問題，通過練習題來加深學生對數學知識與概念的理解與應用，并且三種互動分析系統對教師提問模式的分析無差異.

2.4 師生語言行為互動分析比較

四種教學互動分析系統動態曲線以1 分鐘為單位，對教師與學生的語言互動比率進行統計[16]，根據統計的結果繪制出師生語言行為互動折線圖.根據折線圖的曲線變化對四種互動分析進行比較與分析.

四張互動分析系統形成的師生語言互動折線圖中學生語言的變化趨勢和教師的語言變化趨勢有部分差異.從折線圖1—4來看，四種互動分析系統的折線圖中教師的語言比率出現了9次高峰，除MFIAS 之外的其他三種互動系統折線圖中教師語言都沒有達到100%，只有MFIAS 折線圖教師語言比例在第2 min 和28～29 min 兩個時間段教師語言達到100%，教師在這個過程通過教育技術向學生傳播數學文化過程，被MFIAS 編碼系統定義為教師使用設備教學類別[8]，導致該分析系統的教師的語言比例與其他三種互動系統中教師語言比例略有差異.四張互動分析折線圖中教師語言達到高峰之后會迅速下降，通過視頻可以看出，教師在教授某一個知識點之后，會巧妙利用提問方式讓學生在充足的時間內進行思考或者獨立完成練習.同時，學生語言出現8 次高峰，有連續三段時間學生語言出現0 的情況.結合視頻可知，在這三段時間內，學生對教師提出的問題進行思考或通過信息技術來構建自己的知識框架.上述四種互動分析系統所形成的折線圖變化趨勢明顯，除MFIAS外三張互動系統分析折線圖變化趨勢相同，無明顯差異.

圖1 FIAS語言互動分析圖

圖2 ITIAS 語言互動分析圖

圖3 iFIAS 語言互動分析圖

圖4 MFIAS 語言互動分析圖

3 討論

iFIAS、ITIAS和MFIAS三種教學互動分析系統是在FIAS 的基礎上改進與細化，統計四中分析系統的各項類別的比例，進行數據對比分析，結果如表4—7所示.

表4 FIAS互動分析系統

3.1 教師言語類別對比分析

通過數據對比，發現本節課中教師對學生的采納方式多為反饋點評，主要是對學生的觀點進行評價，或對學生的觀點進行擴充與發展，加深學生對數學概念的理解.同時，MFIAS 將提問與講授進一步細化：在提問的環節側重于對數學知識點的考察，將數學的觀點、概念、思路進行細化.教學中教師主要是對觀點判斷進行提問，概念與思路的這兩類問題提問占比較小，通過數學觀點判斷來加深學生對本節知識的理解.可以通過MFIAS中提問方式更清楚明了地分析出教師在課堂中側重于對哪一方面的數學知識點進行提問.此外，MFIAS 將觀點判斷、概念分析與思路研究合并為提問這一個編碼，有助于保留FIAS 的傳統分析功能，同時提高分析系統的可行性.在教師提問方面，MFIAS 的缺陷也是十分明顯的：無法對教師的提問模式進行分析，無法分辨教師提出的問題是否具有創新性和開放性等特點.此外MFIAS 也對教師講授進行細分，將信息技術融入了教師講授的方法演示這一編碼之中，使得MFIAS 的互動分析系統更具有針對性與學科性.以本節課為例，教師對方法示范方面的知識講授比例最高，其次是內容敘述與理論觀點比例相接近.教師主要通過對某一種方法的演示來擴展數學學科的思路，加深學生對數學學科知識的理解與應用.可以通過MFIAS 對教師的講授內容的分類進一步了解教師教學模式與教學風格.

3.2 學生言語類別對比分析

FIAS 中學生言語的編碼只有兩類：主動應答與被動應答.但是，對于學生主動回答問題、與同伴交流討論等情況沒有明確的定義，ITIAS、iFIAS與MFIAS 在此基礎上進行優化與改進，形成不同的編碼系統.

對比研究發現，四種分析系統對學生被動應答的結果大致相同，沒有顯著差異；同時，學生主動說話的頻次僅占教學時間的1.7%.通過ITIAS 與iFIAS 的分析，學生對問題的回答大部分是被動回答，主動回答的頻次很少，在本節課，學生主動提問的概率為0，學生之間的討論頻率也幾乎為0.結合視頻分析發現，教師在授課時采用教師提問—學生回答的方式，學生只是對教師提出的問題進行思考和回答，沒有與同學進行交流討論，也沒有對本節課的內容或問題產生疑問，導致主動提問和交流討論的頻次很低.本節課教學中，學生主要以被動的方式來回答教師的問題，主動回答的情況較少，僅通過數據無法分析編碼系統的差異，MFIAS 可以對學生被動回答進行分析.觀察數據可以看出，教師大部分提問的對象是全班學生，個體被動回答的頻次較少，教師通過集體回答的方式讓學生掌握本節課的重要的知識與概念.MFIAS可以分析教師提問的對象傾向，同時也可以對回答問題的類型進行分析與總結，使互動分析系統更有目標性與條理性，同樣，MFIAS 不足之處在于將學生之間的交流討論歸到沉寂或混亂類別，有可能會導致學生語言比例的下降，可能會影響課堂觀察研究的結果.

3.3 沉寂類別對比分析

FIAS 中的沉寂類別只有一個編碼，無法細化學生思考、做練習等情況.iFIAS、ITIAS和MFIAS在FIAS 的基礎上不斷改進與完善，使各自的互動分析系統更加合理化.

結合數據對比分析，容易發現ITIAS 與iFIAS沉寂總頻率相同.通過ITIAS 分析數據，可以看出教師在課堂教學中積極引導學生思考，通過練習的方式來加強學生對數學概念的理解.iFIAS 中將ITIAS 中的學生思考與學生做練習合并為有助于教學的沉寂，不對沉寂的類型進一步細分，提高了編碼系統的可行性.另一方面，該系統無法分辨沉寂的情況，這也是該分析系統的缺點之一.FIAS 中沉寂比例部分過高是因為沒有對操作技術這一類別進行編碼，這也是該編碼系統的缺陷之一，無法分析信息技術給教學帶來的影響.MFIAS將學生討論部分歸入沉寂混亂這一類別，彌補了在學生語言這一類別中缺少與同伴討論的情形.同時，MFIAS 中計算求解與學生思考這兩個部分也和ITIAS 中的學生思考與學生做練習相對應，MFIAS中學生思考的值遠高于ITIAS 是因為MFIAS 將技術融入師生語言類別編碼中.結合教學視頻分析，發現在教師調試設備的時候，學生會積極思考教師提出的問題或者回顧教師講過的知識點，導致MFIAS中學生思考的比例遠高于ITIAS中的比例.

3.4 技術類別對比分析

ITIAS與iFIAS在FIAS基礎上增加了技術類別記錄課堂教學中信息技術的使用情況，進一步分析信息技術是否能夠與數學課堂深度融合.

通過四種互動分析系統的數據統計可以看出，只有教師操作技術展示教學內容，缺少學生操作信息技術的環節.iFIAS 將ITIAS 中的教師操作技術與技術作用學生合并為一個編碼，iFIAS 認為在課堂教學活動中教師操作技術與技術作用于學生是同時發生的，所以將其合并可以減少編碼編寫的工作量.但iFIAS 同樣存在弊端，如在教學中，教師借助電子設備讓學生觀看向量發展的歷程，加深學生對數學文化的了解，在此過程中，教師只在前期操作技術，其他時間段教師沒有直接操作.iFIAS 對教師操作技術定義不明確，可能會造成研究者在這個階段產生疑惑等問題.MFIAS是在基于ARS 的課堂互動雙編碼分析模型的基礎上產生的，而基于ARS 的課堂互動雙編碼分析模型借助技術哲學視野，將技術融入師生言語類別之中.[17]因此，MFIAS 盡管考慮了技術并將其融入師生言語類別編碼之中，有效避免了教學行為與技術分離的弊端，但卻不具備分析技術使用情況的能力.

表5 ITIAS互動分析系統

表6 MFIAS互動分析系統

表7 iFIAS互動分析系統

4 結論

通過比較四種教學互動分析系統，得出四種互動分析系統間的差異，如表8所示，并得出如下結論：

（1）四種教學互動分析系統在學生語言比例、教師提問模式、情感交流方面的分析無明顯差異，學生語言比例變化趨勢相同，教師語言比例除MFIAS外變化趨勢一致.

（2）ITIAS 注重學生之間的互動、信息技術的使用情況.ITIAS 將教師提問進行細化，但不具有FIAS的傳統分析功能，無法分析課堂氛圍.

（3）iFIAS 在保留FIAS 傳統分析功能的基礎上對ITIAS 進行進一步優化，提高了編碼系統的可行性.但iFIAS 沒有進一步去細化沉寂類別，導致研究者無法區分學生學習方式.

（4）MFIAS 在FIAS 的基礎上進行優化，同時具備ARS 互動分析系統雙編碼的功能，將教師教學與教育技術深度融合，有效避免二者的分離.MFIAS 對采納意見、提問、學生回答、沉寂等類別進行細化，有助于分析教師教學模式、教學風格和教師提問對象的傾向與風格等課堂互動特點，具有數學學科的針對性與目的性.MFIAS將“教師使用信息技術傳播知識”納入教師語言中有可能會導致該系統中教師語言比例普遍偏高，而將學生之間的交流討論部分歸納到沉寂或混亂類別可能會降低學生語言的頻率，影響研究者對課堂中學生語言占比的判斷.

綜上所述，MFIAS 具有數學學科的系統性與目標性，在面對教師講授—學生回答的數學教學模式更勝一籌，或在處理區分課堂中學生動作的行為與細化教師行為的等凸顯課堂教學細節方面優于其他三種分析系統，但面對多種教學（學習方式）相結合的數學課堂稍遜色于iFIAS 與ITIAS 這兩種分析系統（主要是多種學習方式可能會導致學生語言比例下降，影響數據結果）.在面對多種學習方式相結合的數學教學模式，iFIAS 與ITIAS 要優于MFIAS 與FIAS，iFIAS 編碼較少且有效保留FIAS 的傳統分析功能，使用起來更加方便，實驗誤差較小；ITIAS 對課堂上的多種學習方式加以區分，建立數量結構與意義的聯系，有助于研究者對數學課堂上的學習方式進行分析與總結.在處理信息技術是否能夠對數學課堂產生影響時，iFIAS和ITIAS 的性能稍優于其他兩種系統.iFIAS 對信息技術處理的更加簡便，能夠有效地區分不同群體使用的信息技術對課堂的影響，減少了編碼系統的負擔；ITIAS 充分展現了教師使用信息技術有效性，ITIAS 有效說明信息化環境下教師使用技術是否有促進學生的有意義學習，區別該環境教師教學的有效性.FIAS 是其他三種系統的基礎，能夠有效處理簡單的課堂結構，使用起來較為簡便，且能與其他學科的課堂進行橫向比較，但不適用于信息化與多種教學模式相結合的課堂教學環境下.隨著教育技術與課堂教學融合，教學手段也變得更加豐富多樣，研究者應該根據自己所執教課程的性質與特點，根據上述四個分析系統的差異，選擇合適的互動分析系統進行分析，這樣才會使課堂互動分析變得更全面、明確.

5 研究不足與展望

5.1 不 足

（1）難以避免研究者主觀因素的影響.雖然研究者熟悉四種教學互動分析系統的編碼,在研究過程中也反復界定視頻中的課堂行為，但是，在研究過程中產生了大量的數據，可能會在數據上留下主觀印記.

（2）研究對象有限.本研究選擇對“一師一優課”中某節高中數學部優視頻進行案例分析,研究數量較少.因此，得出的數據未必能將教學互動分析系統的優缺點完全展現出來.

（3）教學互動分析系統自身的存在不足.四種教學互動分析系統只關注課堂上的顯性行為,對于課堂上顯性行為的意圖無法關注等.

5.2 展 望

本研究用四種教學互動分析系統對一節高中數學優質課進行編碼分析，總結四種教學互動分析系統的特點與差異，得出這節高中數學課“教學模式比較單一，缺少合作學習”的結論.在今后的研究中，將選取教學模式、學習方式更加豐富的中學數學優質視頻課進行研究與分析，力求總結不同教學模式和學習方式下的互動分析系統的差異；同時，對已有分析系統的缺陷進行改進，優化已有分析系統的部分編碼，以期生成一種學科針對性強、可行性高的教學互動分析系統.