基于ITIAS的翻轉課堂教學行為及效果分析

趙麗 張慧

摘 要：翻轉課堂在教學中的實踐應用呈現出不同的教學效果，已有研究通過設計與實驗，綜合多種研究方法，得出翻轉課堂的適用范圍、操作方式、教學建議等。本研究將翻轉課堂教學策略應用到大學生程序性知識的學習中，采用ITIAS（基于信息技術的互動分析編碼系統）對課堂教學行為進行分析發現，翻轉課堂教學增強了師生互動與技術使用比率，營造了良好的課堂氣氛，提升了開放問題的提問比率，有利于培養學生問題意識與解決能力。根據前后數據對比分析發現，翻轉課堂教學實施后，學生的作品創新能力得到顯著增強，大多數學生具有較強的自主學習能力，學生對學習產生極大的學習興趣，學生消極的學習態度明顯改善。

關鍵詞：ITIAS；翻轉課堂；教學行為；教學效果；實錄視頻；量化分析

翻轉課堂作為一種成熟的教學策略已在教學實踐中廣泛應用，對其教學效果的研究主要采取課堂教學準實驗的方法與基于文獻的元分析方法等[1-2]。但是對翻轉課堂教學效果的評價卻不盡相同[3-5]，有研究表明，翻轉課堂對學習成績有中等偏小的積極影響；翻轉課堂應用于小規模教學相較于中、大規模教學對學習成績的影響更為顯著[6]。翻轉課堂并不適合每一門課程，也并不適合每一類知識的教學；翻轉課堂教學對學生的實踐類知識學習有較好的促進作用，而對理論類知識學習的影響較小[2]。因此，教師在采取翻轉課堂教學策略時，應充分考慮學生的學習狀態與學習需求、教學內容的適切性、教師自身的翻轉課堂教學設計能力等。聚焦特定學習群體的翻轉課堂研究，在多次教學中加以嘗試，以形成個性化的翻轉課堂教學流程。在教學效果的評價方面，應結合多種評價方式進行綜合評價。借鑒已有研究成果，本研究選取實踐性較強的程序性知識開展翻轉課堂的教學研究，以教學行為分析和學生的學習成果與學習態度等綜合評價翻轉課堂的教學效果。

一、文獻回顧

國內外有關翻轉課堂及其教學效果的研究側重點有所不同，國外主要關注課堂教學應用及其效果研究，而國內不僅開展教學效果的研究，還在翻轉課堂的教學模式上進行深入探索。

對程序性知識的研究從知識分類的不同依據入手，對程序性知識的理解可以歸結為“如何做”與“動手做”的相關知識。而對課堂教學行為分析，則從分析框架入手，探索教學行為分析的有效維度，國內研究則更能體現本土課堂教學行為的特征。

1．翻轉課堂及其教學效果的研究

技術與教育的革新為學生的學習帶來新機遇。《2019年地平線報告（高等教育版）》中指出，要加強學生的能力培養和效率提升需與翻轉課堂等新技術緊密結合。《2022地平線報告（教與學版）》中也提出混合與在線學習的發展趨勢。翻轉課堂顛覆了傳統課堂的教學模式，將課堂時間進行重新規劃，讓學生在課堂擁有足夠的時間完成知識的內化與遷移。翻轉課堂作為一種混合學習方式，不同于在線學習，其主要陣地仍然是實體課堂，因而將翻轉課堂視為一種教學策略或方式，相關研究主要集中在教學效果方面。翻轉課堂廣泛應用于基礎教育和高等教育的課堂教學中。Andrew Tawfik等人在問題解決過程中使用翻轉課堂[7]，探索如何用視頻來支持學生自主學習以解決問題的教學策略并運用于實踐教學，培養了學生解決問題的能力，同時提出視頻設計中學生自主學習的影響因素。Miaoshan Ni等人將翻轉課堂與電子書包的教育功能相結合[8]，構建了基于電子書包的翻轉課堂教學模式，并應用于初中數學課堂。結果顯示，該模式不僅激發了學生的學習興趣，而且對學生自主學習、協作學習和問題解決的能力產生積極影響。國內翻轉課堂的研究晚于國外，研究方向主要集中在翻轉課堂的內涵特點、教學模式、具體實踐以及翻轉課堂的反思等方面。對翻轉課堂的內涵及特點，張金磊等認為翻轉課堂將傳統教學中課內傳授知識、課外內化知識的形式顛倒，真正實現“以學生為中心”的教學理念[9]。

2．程序性知識的相關研究

國外認知心理學家加涅將學生的學習結果分為五種類型：智慧技能、動作技能、言語信息、認知策略以及態度，并對其分別進行詳細闡述學生習得的條件[10]，但加涅并沒有針對不同類型知識在大腦里是如何表征、存儲以及提取進行詳細論述，也沒有說明技能是如何培養的。20世紀80年代，當代心理學家安德森從信息加工的角度提出新的知識分類觀點：知識可分為程序性知識與陳述性知識[11]。陳述性知識是能用語言陳述、個體有意識地提取線索的知識，能夠回答“是什么”的問題；而程序性知識是很難用語言陳述、個體不具備有意識地提取線索的知識，能夠回答“如何做”的問題[12]。安德森程序性知識的提出，對于指導教學設計具有重要意義。國外專家在相應知識分類研究的基礎上，針對不同類型的知識提出了相應的教學策略和教學設計，在評價上也做了較深入的研究，已經積累了一定的研究成果。

國內的相關研究主要集中于程序性知識的理論研究和程序性知識的教學應用研究。其中理論研究包括知識分類研究、程序性知識的教學模式設計。對于知識分類研究，心理學家皮連生將知識分成三種類型，即陳述性知識、程序性知識與策略性知識，并分別論述了其學習特點以及教學設計，同時闡述了程序性知識的三個學習步驟，即知識的習得，知識的鞏固與轉化以及知識的自動化[13]。國內已有學者針對程序性知識的學習特點進行了相關的教學模式設計。梁平等根據知識的類型以及學與教的維度[14]，構建了廣義的知識教學過程模式。曾祥春、楊心德等在程序性知識的學習過程中加入變式練習[15]，構建了程序性知識的學習模式，針對小學數學工程問題設計具體案例。

對于程序性知識的教學應用研究主要集中于不同學科中程序性知識的教學設計以及教學策略研究。許陶春針對地理課程程序性知識的學習特點設計相應的教學策略[16]，并進行具體的教學設計。王海燕等參考已有翻轉課堂的模式構建和程序性知識的學習特點分析[17]，構建了程序性知識的教學模式，進行教學實踐以及教學效果的分析。

3．課堂教學行為分析相關研究

國外關于課堂教學行為的研究有一個變化的過程。最早是19世紀末克雷茲（Kratz）對教師行為的間接研究，而后國外開始研究教師的教學行為對教學效果的影響，這標志著教師教學研究走向具體化。20世紀80年代中期以后，相關研究學者為了深入探究教師的課堂教學行為，開始轉向研究教師的專業化發展。以福勒和鮑恩等人為代表的一些學者開始探究教師專業發展的成長過程與教學效能之間的關系，以霍伊勒為代表的一些學者則把研究視角放在教師教學的專業化程度上[18-19]。自此，基本上從這一角度不斷向前推進，研究教師的課堂教學行為。

對于師生互動的分析研究，國外學者主要從理論模式和類別等方面運用多種方法進行了闡釋。從師生互動行為理論模式角度上，弗蘭德斯（Flanders）和貝爾斯（Bales）運用“社會相互作用模式”，設計了“課堂話語互動分析系統（FIAS）”，用于分析課堂教學中師生言語互動行為[20]。國內學者對于課堂教學行為分析的研究主要采用質性研究方法，量化研究較少。比較有代表性的是顧小清等對已有的課堂教學量化分析工具FIAS進行深入剖析，把改進后的FIAS稱為基于信息技術的互動分析編碼系統（ITIAS）[21]。趙建華等人則將顧小清教授提出的課堂教學編碼體系與交互式電子白板課堂相結合，建立基于交互式電子白板課堂教學的編碼方法，并深入分析其教學過程[22]。

在已有研究的基礎上，選擇程序性知識，采取課堂觀察法，對傳統演示教學法的課堂與翻轉課堂的“課中”環節進行視頻編碼分析，探索翻轉課堂的實際教學情況，包括師生互動情況、課堂氣氛、技術使用等，提煉出程序性知識學習的翻轉課堂的教學行為特征。而對大學生程序性知識教學的翻轉課堂學習效果的研究則以學生的過程性學習表現與多次作品評價為依據，評判翻轉課堂的實際教學效果。

二、研究設計

1．研究工具

為了提取程序性知識教學的翻轉課堂師生互動行為的特征，本研究采取課堂觀察法和基于信息技術的互動分析編碼系統（ITIAS）對課堂實錄視頻進行量化分析[21]。ITIAS主要包括三部分：編碼系統、編碼標準以及遷移矩陣。對課堂實錄視頻的處理，ITIAS按照時間順序，每隔3秒將對應的編碼錄入表中，再將編碼按一定規則填入分析矩陣。將前后兩個編碼連接起來組成一個“序對”，并在18×18階矩陣表中的對應位置填入序對的頻數。通過后期數據的分析便能得出課堂教學結構、師生互動特征、行為模式以及風格。

本研究采用的學習態度量表、自主學習能力量表以及學生已有知識水平量表，改編自《數學學習量表》和自主學習者的能力、心理和行為量表[23-24]，用于測試翻轉課堂教學前學生的學習態度、自主學習能力、已有知識水平，以及翻轉課堂教學后學生知識掌握情況、學生學習態度。前后測問卷除了題目順序和選項順序不同外，其他內容一致。

2．教學過程設計

本研究的研究對象為某師范大學大三漢語言文學（師范）專業的46名本科生（其中女生40人，男生6人）。研究選取研究對象的公共課程“現代教育技術”中的“數字圖像資源的編輯（Photoshop）”（以下簡稱“Photoshop知識”）這一章節的內容教學開展教學實驗。同一任課教師從2019年11月1日到11月22日連續四周完成4次教學。第一次課采用常規的教學模式，即“教師演示操作步驟+學生練習”，其余三次課則采用翻轉課堂進行教學，并全程錄像。

翻轉課堂分為三個階段。（1）課前（知識的獲取）：教師根據課程的學習內容和學生基本情況設計教學、制作教學微視頻，并將視頻發布到QQ學習平臺供學生自主學習，各小組組長匯總成員遇到的問題或困難到平臺；（2）課中（知識的內化）：教師收集所有學生的問題，組織和引導學生進行協作學習，加入變式練習，使學生強化知識；（3）課后（知識的遷移）：學生結合課堂所學內容，完成教師布置的作業，如遇到不理解的問題，可反復觀看教學微視頻或與教師在學習平臺上進行交流討論。

三、數據分析與結果

1．翻轉課堂教學行為數據統計與分析

采用ITIAS對錄制的4次視頻進行人工編碼，以時間順序每隔3秒將對應的編碼錄入表中，得到相應的教學視頻編碼。將編碼數據填入矩陣時，為了保證每個編碼都能夠使用兩次，本研究將在整堂課編碼串的首尾分別添加表示沉寂的編碼“13”，將前后兩個編碼相連構成一個“序對”，得到相應的課堂教學行為分析矩陣（如圖1所示，其中左上矩陣為傳統課堂教學行為分析矩陣圖，其他三個為翻轉課堂教學行為分析矩陣圖）。

（1）師生互動特征分析

根據計算公式得出各變量在傳統課堂與翻轉課堂中的比率（見表1），可以發現，翻轉課堂中師生言語比率都高于傳統課堂，說明在翻轉課堂教學中，教師把話語權交給學生，鼓勵學生在課堂上積極發言。翻轉課堂中教師間接影響和直接影響比率都高于傳統課堂，說明教師在翻轉課堂教學中更傾向于對學生施加間接影響，來調動學生的學習積極性與主動性。傳統課堂的沉寂比率明顯高于翻轉課堂的沉寂比率，三次翻轉課堂的教師提問率較傳統課堂有所減少，但從提問開放性問題與封閉性問題的比率來看，在翻轉課堂中教師更傾向于對學生提開放性問題，這對鼓勵學生發現與思考問題有很大幫助。

在課堂中，師生互動模式一般有兩種：一種是由課堂教學行為分析矩陣中（4-4）、（8-4）、（8-8）、（4-8）四個單元格構成的閉環矩形框，稱為“教師提問—學生回答—教師再提問”模式（模式1），另一種是由（3-3）、（9-3）、（9-9）、（3-9）四個單元格構成的閉環矩形框，稱為“教師采納意見—學生主動發言—教師再采納意見”模式（模式2）[25]。從表2中可看出，在傳統課堂中兩種模式的總次數相當，說明傳統課堂屬于模式1，這種模式不利于學生獨立思考能力的培養；而三次翻轉課堂教學中，模式2的次數都高于模式1，并且根據矩陣分析得出三次翻轉課堂都屬于模式2。因此，翻轉課堂在一定程度上能夠使師生互動的整體過程發生變化，提高學生學習的積極性與主動性。

（2）技術使用分析

在課堂教學中，信息技術促進師生的交互活動，尤其是對程序性知識的學習，技術的使用顯得更為重要。由表3得知，三次翻轉課堂的技術使用比率和學生操作技術比率都高于傳統課堂，而教師操作技術比率低于傳統課堂，說明學生經過課前教學視頻的學習，課中把自己的疑惑反饋給教師，教師只需要進行針對性的解答，在這一過程中，教師將課堂的大部分時間都交給學生，學生可進行討論探究和練習，充分體現了學生的主體地位，有利于培養學生的操作能力和思考能力。

（3）課堂氣氛分析

在課堂教學行為分析矩陣中，前3行與前3列相交組合的封閉區域稱為“積極格”，能夠反映師生互動的情感融洽程度，而第7-8行與第6-7列相組合的封閉區域稱為“缺陷格”，反映師生之間互動存在障礙[25]。在傳統課堂中，積極格頻數為8，缺陷格頻數為119，說明在傳統課堂中，教師更傾向于對學生施以命令、指示等行為，而較少地進行鼓勵或表揚學生。在三次翻轉課堂教學中，積極格的記錄分別為28，33，28，較傳統課堂有明顯增加；缺陷格的記錄分別為20，22，17，較傳統課堂明顯減少。由此得出，在翻轉課堂中，教師更傾向于對學生施以鼓勵或表揚的行為，師生互動環節能夠保持比較和諧融洽的良好氛圍，教師能贊成、采納學生的觀點與意見，并擴充和完善學生的想法，讓所有學生接收到更完整明晰的信息。

2．基于程序性知識學習的翻轉課堂教學效果分析

（1）學生作品成績分析

每次課程結束后，學生按照教師的要求完成課后作業，教師從作品的“創新性（40分）、美觀性（30分）、豐富性（20分）和完整性（10分）”四個維度進行作品評價。學生作品的創新性分值為30.46，31.97，32.26，33.74，36.52（如圖2所示）。相較于傳統課堂，學生在翻轉課堂中的作品創新性分值呈逐步上升的趨勢，說明學生在進行程序性知識的翻轉課堂教學之后，其作品的“創新性”有很大提升，學生的創新能力得到顯著增強。學生的總成績也有較大的提升，說明在進行程序性知識的翻轉課堂教學后，大多數學生能夠較好地學習和運用“Photoshop知識”，能綜合運用所學知識拓展自己的創新思維能力和鑒賞能力。

（2）前、后測問卷數據分析

使用問卷對學生已有知識水平、學習態度與自主學習能力進行前后測。根據信效度檢測結果分析，信度系數值為0.962>0.9，說明本問卷數據的信度質量高；KMO值為0.789>0.7，Bartlett球形度檢驗對應的p值為0<0.05，說明本問卷的效度較好。

對所學知識掌握情況進行前后測對比發現，前測答題數據前5道題的正確率在60%以上，后5道題的正確率在60%以下，整體正確率不到60%，說明學生對Photoshop知識掌握得不夠深入。經過一個月的Photoshop知識學習后，10道題中僅有1題正確率低于75%；另外，10道題的正確率均值超過85%，由此說明學生在翻轉課堂教學中能夠較好地掌握Photoshop知識。

前測中關于學習態度共設計12題，自主學習能力共設計18題，按照“非常符合”“符合”“一般”“不符合”“非常不符合”五種選項，分別記為5，4，3，2，1的分值。根據數據結果分析，關于學習態度調查，除了第5～9題屬于消極方面并且平均得分在2分左右以外，其他題目的平均得分都在3.5分以上。有關自主學習能力的調查顯示，學生平均得分在3分以上，并且選項集中在“符合（4分）”居多，大多數學生都具有較強的自主學習能力。

后測中學生學習態度的12個題項中有8個題項的后測水平高于前測水平，說明學生在翻轉課堂教學后的學習態度有顯著的積極變化（如圖3所示）。其中，“我非常喜歡這門課程，所以我想進一步了解這個話題”題項差異最大，表明學生對Photoshop學習中的程序性知識具有濃厚的學習興趣。由此說明在翻轉課堂學習過程中，學生的消極學習態度得到明顯改善。

四、研究結論與反思建議

通過數據分析，從翻轉課堂的教師言語比率、學生言語比率、教師間接影響和直接影響、學生開放性的問題提問的傾向，以及翻轉課堂的技術使用比率和學生操作技術比率等均可以看出翻轉課堂教學增強了師生互動。師生互動環節能夠使課堂保持比較和諧融洽的良好氛圍，有利于培養學生的問題意識與解決能力。學生在翻轉課堂中的作品創新性分值呈逐步上升的趨勢，學生的創新能力得到顯著增強。從前后測問卷調查結果分析可知，大多數學生具有較強的自主學習能力，學生對學習產生極大的學習興趣，消極的學習態度明顯改善。

1．增強師生互動，培養學生問題意識與解決能力

通過師生互動特征數據對比分析發現，基于程序性知識教學的翻轉課堂能夠增強師生互動。相對于陳述性知識和策略性知識，程序性知識具有較強的操作性和實踐性，在課堂中表現為師生之間有較多的互動和交流活動。在程序性知識的傳統課堂教學中，教師處于課堂的中心，采用“教師操作演示+學生練習”的方式進行教學，將問題解決的步驟序列化、結構化，學生被動地跟著老師進行練習，對程序性知識進行機械訓練與模仿。這種學習方式只會讓學生機械記憶某種操作及一系列操作的順序，而在面臨突發問題時無法靈活運用知識以解決問題，經常需要求助他人。在課堂教學實踐中，經常有學生出現誤操作而導致使用某種功能后，并不能出現例題中的理想效果，因此對于程序性知識不宜以被動的方式進行學習，而應該在每一步操作知道“如何做”的基礎上，思考為什么這么做、前序操作與后序操作的關系是什么、如果次序混亂會出現什么結果等，這樣才能達到真正培養學生問題解決能力的教學要求。

2．改善學生消極學習態度，提升學生創新思維能力

翻轉課堂教學方式在課前能讓學生充分習得程序性知識的概念和規則部分，在課中通過變式練習使學生不再依賴于陳述化的操作流程，最后能夠靈活自如地根據要求完成相關操作。翻轉課堂讓學生對學習產生極大的學習興趣，改善了消極學習態度，提升了創新思維能力。在傳統課堂中，學生一旦遇到問題，就舉手求助，教師立即響應，快速解決問題。由于人數較多，教師一對一指導只限于解決當前遇到的問題，而缺乏對問題的詳細分析；學生也樂于快速解決問題，盡快完成任務，坦然接受教師的糾錯，缺乏自主探索。翻轉課堂教學方式將操作練習置于課前階段，在課前的自主學習中，學生遇到問題或困難，通過反復觀看視頻自主解決問題。將一些經過自主探索無法解決的問題，留到課中等待教師的解答。而在課中環節，由于常見的、難度較小的問題已經被學生自主解決，教師可以匯總學生在自主學習階段遺留的問題，并有充分的時間講解或開展一對一指導。教師在課中將程序性知識進行深度剖析，探索問題的本質及其解決策略，并適當遷移，幫助學生提升知識應用能力。翻轉課堂的教學能夠使得學生更加關注“為什么”的問題，從而為進一步的學習成果創新提供可能。

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[基金項目：江蘇省高等教育教改研究立項課題“基于教學行為分析的大學生翻轉課堂教學效果研究”（2021JSJG028）]

趙 麗，南京師范大學教育科學學院副教授。