基于3C-FIAS分析系統的中學化學課堂互動研究

張瑋 季春陽

摘要：以5節“元素及化合物知識”主題的優秀展示課視頻為研究對象，運用3C-FIAS分析系統對課堂教學語言和行為進行編碼，從課堂語言結構、行為動態和師生情感氛圍這三個維度進行分析。通過分析優秀化學教師進行元素及化合物知識教學時的語言特征和可能存在的不足之處，為構建高效的化學課堂提供意見和建議。

關鍵詞：化學課堂;教學行為;課堂互動;3C-FIAS

文章編號：1008-0546（2021）03-0019-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.004

一、研究問題的提出

化學課堂是進行化學教育教學的重要場所，課堂中師生的互動行為不僅是重要的教學現象，同時也是影響教學質量的重要因素，一方面，進行課堂互動研究有利于教師優化課堂教學，提高教學效果;另一方面，分析自己的課堂互動行為可以幫助教師確認其教學風格，從而進一步優化并提升他們的教學行為，實現個人的專業化發展。因此，研究化學課堂教學行為，有利于提高化學課堂教學質量，也有利于促進化學教師專業化發展[1]。

二、研究方案

1.研究對象

為了更為精準地體現出“元素及化合物知識”主題的優質課的特性，該文選取的研究對象是來自于2018年“中國化學會第十三屆全國基礎教育化學新課程實施成果交流大會”的三節優秀展示課和2017年“中國化學會第十二屆全國基礎教育化學新課程實施成果交流大會”的兩節優秀展示課，具體研究對象見表1。

2.研究方法

弗蘭德斯課堂語言互動分析系統（Flanders Inter-action Analysis System，簡稱為HAS）是當前應用較為廣泛的，且最為有效的師生教學互動行為觀察系統。弗蘭德斯分析法將課堂教學過程中的師生言語互動情況分為十類，并對其進行了編碼。其中教師語言包括講授、指令、提問、鼓勵表揚等七類。而學生語言包括被動回答和主動發言兩種。盡管弗蘭德斯分析法是對課堂語言進行量化分析的重要分析方法，但對于化學這種以實驗為基礎的學科而言，弗蘭德斯互動分析法沒有辦法體現出實驗在化學課堂中的運用。因而，為了更好地探究中學化學教師在課堂中的言語互動情況，一些研究人員將弗蘭德斯互動分析法進行了加工和改良，提出了基于現代化學課堂的教學行為分析系統（HAS Based On Contemporary Chemistry Class，簡稱3C-FIAS）。

與原有的HAS相比，3C-FIAS的大部分編碼與原有編碼相同，但其增加了技術和實驗兩個模塊，將教師與學生行為分為16類，更加貼合中學化學課堂的教學實際。3C-FIAS化學課堂教學行為編碼表見表2。

3.研究過程

3C-FIAS的數據采集方式與原有的HAS相同。HAS采用時間抽樣的方式進行編碼，要求觀察者每3秒用代碼的形式記錄下發生在該時間內的課堂言語行為，每個數字代表一種教學互動行為。一節40分鐘左右的課，大概會產生800左右個編碼記錄。將這些數字一一記錄下來之后，填寫在編碼表上，每一個數字分別與前一個和后一個數字組成一個“序對”。若有N個代碼，就可以組成（N-1）個“序對”。將全部“序對”進行計數，組成HAS遷移矩陣。矩陣的每一個單元格中的數據表示互動行為在整節課中出現的頻次[2]。通過遷移矩陣當中的數據進行處理即可掌握優質課教師的課堂言語類型，課堂結構以及課堂情感氛圍。

4.參照常模

該文參照的3C-FIAS常模源于葉靜等人發表的論文《化學優質課3C-FIAS常模的建立研究》。該論文以2010-2015年期間的90節全國化學優質課為樣本，該樣本對不同學習階段、不同課型、不同教學內容的課均有涉及，且不同類型優質課的樣本數量足夠大[3]。因而該樣本具有一定的參考價值。

三、研究數據及分析

1.比率分析

所謂比率分析，即依據相關的公式計算出16種課堂師生行為出現的頻率，通過比較不同行為所占百分比的大小，可以獲得所研究課堂的互動行為特點。對此前所獲得的5份矩陣分析圖進行比率分析，并將所得數據與常模進行對照，所得教學行為比率分析表見表3。

上述5節優質課中，多數教師言語比率明顯高于學生語言比率，同時學生主動講話的比率全部為零，說明在現代化學課堂中教師依舊占據課堂的主導地位。但與常模數據相比，多數教師言語比率低于常模，學生語言比率高于常模，且在一部分課堂中教師活動比率低于學生活動比率，這是由于元素及化合物這一部分的知識內容相對繁瑣，教師通過鼓勵學生積極地參與到課堂教學中的這種方式，讓學生主動建構起知識網絡，以便于學生能夠較好地理解和掌握這一部分的內容。這種舉動在一定程度上體現出了學生在學習過程中的主體地位。

作為一門以實驗為基礎的學科，在課堂上展示相應化學實驗或是利用多媒體等技術輔助教學都有助于提高化學課堂的教學效果。在以上五節優質課中，有四位教師采取了課堂實驗這一教學方式，體現出了對實驗教學的重視。其中Y老師，D老師和S老師的實驗比率與常模相近，在課堂中都選擇了學生實驗的教學方式，不僅讓學生親自動手感受物質的變化與奇妙，更加深了他們對所學知識的理解。D老師通過向學生展示在藥店中購買的補鐵劑實物及其研磨過后配制的溶液，引出了后面對二價及三價鐵離子進行定性檢驗的試驗，學生在多次實驗中掌握鐵元素的轉換及鑒定的相關內容;實驗比率和學生操作實驗比率最高的是S老師的優質課，學生通過安全的實驗證實了84消毒液與潔廁靈混合會生成有毒的氯氣，根據現象和所給材料自主寫出了相應的化學方程式，將化學學科與生活實際聯系在了一起;Z老師則是通過教師演示實驗的教學方式，展示了一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮的過程。

在上述5節優質課中，教師使用技術的比率顯著相低于其他教師行為的比率，但有3位教師使用的技術比率高于常模，且多位教師在引課或是進行元素及化合物知識講授時選擇播放相關視頻來輔助教學，激發學生的學習興趣。5位教師中只有G老師采用了學生操作技術的教學手段，該教師為使學生更好掌握氮及其化合物之間的轉化關系，邀請學生根據所給材料在黑板上畫出了物質類別一化合價二維圖，調動了學生的積極性。

2.課堂教學行為動態分析

為了更直觀的表現出課堂上師生行為隨時間的變化情況，所有教師行為視為教師言語，所有學生行為視為學生言語，將編碼11，13歸結為教師語言，編碼12，14，15和16歸結為學生語言，以時間為橫坐標，以每分鐘內師生語言的比率為縱坐標[4]，繪制5張師生行為動態特征曲線。以S老師的優質課為例，其行為動態特征曲線如圖1所示。

其他四位老師的行為動態特征曲線與S老師相似，教師行為與學生行為顯示出對稱的狀態。在特征曲線中，表示教師行為的實線和表示學生的虛線每相交一次就代表了師生之間的一次互動，5節優質課的特征曲線都呈現出了交互良好的狀態，幾乎每次教師行為比率高峰后都出現了學生行為比率的小高峰，說明在化學課堂上學生能夠做到注意聆聽，并對教師的行為做出積極回應，同時教師也能及時給予學生反饋和引導。

3.師生情感氛圍分析

教學的過程是師生雙向互動的過程，良好的課堂情感氛圍能夠有效地調動和維持學生的主動性，學生積極的態度同時也能給予教師良好的反饋，因而師生之間的情感氛圍也是教學過程的重要因素。

（1）積極整合格比率與缺陷格比率分析

所謂積極整合格是指在3C-FIAS矩陣分析表中，第1-3列和第1-3行相交的區域，它表現了教師在課堂上持續表揚學生，接納學生情感接受學生意見或是在這幾個行為之間轉換的行為[5]。積極整合格比率越高，表示課堂氛圍越融洽。而缺陷整合格是在3C-HAS矩陣分析表中第7-8行與6-7列相交的區域，表示了教師批評和指揮的行為以及教師對課堂活動的控制。缺陷格比率越高，課堂的活躍程度越低。

五節優質課的積極整合格比率與缺陷格比率見表4，除Y老師略低于常模之外，其他四位教師的積極整合格比率均大于常模，且D老師的積極整合格比率最高。結合課堂教學實錄發現D老師通過創設問題情境，提出了“為什么隨著過氧化氫的逐滴加入，溶液先變紅色，后逐漸褪色？是過氧化氫的滴入影響了三價鐵離子或者硫氰根離子的存在嗎？”等問題，鼓勵學生根據所學知識設計實驗方案，并通過實驗探究得出結論。在整個過程中，D老師提問和采納意見的語言較多，并且能夠及時的給予學生肯定和表揚，因而對課堂情感氛圍產生了較為積極的影響。

五位教師的缺陷格比率雖略大于常模，但均沒有超過0.5%，且5位教師的課堂中均未出現批評的行為。因而5節優質課都呈現出了良好的課堂情感氛圍，師生交流融洽。

（2）穩態格比率分析

穩態格呈現師生持續地進行某種行為活動，表示師生之間的互動處于穩定狀態[6]。五節優質課的穩態格比率見表5，五節元素及其化合物知識優質課的穩態格比率主要出現在60%至70%之間，說明師生交流情況較為穩定。

表5中（4，4），（5，5），（8，8）和（15，15）是課堂中較為常見的四種行為，其中：

（4，4）表示的是教師提問的過程;（8，8）表示的是學生回應教師而做出的反應，主要包括學生回答教師的提問。教師連續提問的比率明顯低于教師提問的比率，說明在課堂中教師所采用的提問方式呈現出簡短和碎片化的特點。（8，8）比率較高，說明教師能夠給予學生充分的時間表達自己的想法，其中G老師的課堂中學生持續回答教師提問的時間最長，原因是G老師設置了較多開放性的問題，例如“你是否支持重霧霾天氣下汽車限行？”“運用物質類別一化合價二維圖，說明汽車尾氣是如何轉化成霧霾中物質的？”，以及“請運用物質類別—化合價二維圖中氮及其化合物之間的轉化關系論證‘汽車限行能夠減少空氣污染這一觀點是否成立。”針對這些問題，學生在課堂上各抒己見，能夠用較長時間的語言表達說明自己的觀點和思路，使得課堂氣氛更為活躍。

（5，5）表示的是教師就內容或步驟提供事實或見解，表達教師自己的觀念，提出教師自己的解釋，或引述某位權威者的看法的過程[7]。在五節示范課中，（5，5）占有的比率相對較高且主要出現在學生活動之后，表現為教師對知識點進行的講解，說明和歸納。

（15，15）表示的是“有益沉寂”的過程，即學生思考問題或是做課堂練習的過程。5節展示課中，有益沉寂的比率都較少，一方面可以說明學生思維活躍，基礎知識掌握較好，能夠馬上根據教師的行為做出反應;另一方面也說明了教師留給學生自主思考或練習的時間較少。真正的教學并非一味地追求頻繁互動，讓學生解題、探究甚至安靜思考有時也是十分必要的。

四、研究結論及建議

1.研究結論

通過3C-FIAS互動分析法對5節元素及化合物知識主題的優質展示課進行在課堂語言結構，行為動態和課堂情感氛圍方面的分析后，發現元素及化合物知識主題的優質課程呈現以下的整體特征：

（1）課堂依舊以教師講授為主要形式，但相對于常模而言，元素及化合物知識主題的優質課明顯體現出了對學生活動的重視，多數教師通過設置學生自主探究環節增強學生的參與感，凸顯學生的主體地位。

（2）在授課過程中教師常用多媒體展示生活中含有該元素的物品來創設問題情境，不僅能激發學生的學習興趣，同時也能夠加強化學學科與生產生活之間的聯系。多數教師采用了學生實驗的教學方式，選擇用現象明顯且安全簡便的無機化學實驗來加深學生對所學內容的理解和記憶。

（3）師生互動情況良好，能夠形成融洽的課堂氛圍，師生交流情況較為穩定。5位教師的課堂教學語言以直接語言為主，也會用提問、采納學生意見等語言對課堂進行間接控制。教師能夠及時的給予學生肯定和表揚，出現的消極強化，主要是指導學生閱讀材料，觀看多媒體，進行實驗等提示性的語言。

當然，這5節優質展示課的互動也存在著一些問題。例如，沒有學生主動開啟對話表達自己的想法，學生語言仍然以應答語言為主，因此學生的學習自主權仍然需要培養和加強。此外，個別教師的提問過于碎片化，且留給學生深入思考的時間較少。

2.研究建議

針對以上5節元素及化合物知識主題優質展示課的特點，提出以下教學建議：

（1）為了更好地突出學生的主體地位，課堂教學中應適當增加編碼12（學生操作技術）和編碼13（學生操作實驗），充分調動學生學習的積極性，讓他們真正成為課堂的主人。

（2）如果課堂中能夠出現多種提問模式，多設計一些開放性問題，可以更好地鍛煉學生思維，有益于培養學生的想象力和思維能力。教師提問的問題要清晰明確，并留給學生充足的思考時間，盡量減少過于密集的碎片化提問。

（3）教師可以根據課堂的實際情況，多增加編碼①（接納學生情感語言）、②（鼓勵或表揚語言）的出現次數，鼓勵學生主動表達自己的觀點，促進編碼9（學生主動講話）的出現，充分給予學生自信，活躍課堂氣氛，從而達到更好的教學效果。

參考文獻

[1]蓋立春.復雜性科學視野下的化學課堂“教學行為組合”研究[D].長春：東北師范大學，2011

[2]徐敏.基于3C-FIAS互動分析系統的中學化學課堂師生言語互動行為研究[D].上海：上海師范大學，2019

[3][5]葉靜，韋存容，馬宏佳.化學優質課3C-FIAS常模的建立研究[J].化學教育（中英文），2019，40（11）：53-58

[4]陳慧茄，顏桂場，鄭柳萍.基于3C-FIAS的優秀化學教師課堂教學語言分析——以“從鋁土礦到鋁合金”為例[J].化學教育（中英文），2018，39（17）：26-31

[6]陳凱，邱吉宇，林佳依.優質復習課的課堂互動研究——以“氧化還原反應”主題為例[J].化學教學，2019（9）：44-49

[7]高瑛，林康立，馬宏佳.研究現代化學課堂教學行為的量化工具—3C-FIAS[J].北學教育，2016，37（5）：18-24

*本文系哈爾濱師范大學深化教育教學綜合改革項目（X2015-2-004）階段性研究成果。

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