基于視頻分析的中小學教師信息化教學行為研究

遲曉健

（浙江師范大學 教師教育學院，浙江 金華 321000）

在信息化教學全面普及的時代，信息技術在教育領域發揮著重要作用，在外重塑了教育的內容與形式，在內改變著人們的思想觀念。我國對信息技術在教育教學發展中的作用極為看重，相關政策頻頻出臺。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020 年）》中就提出了要求教師隊伍強化信息技術應用，提高應用信息技術水平的指示。然而我國教育信息化的發展還不夠充分，教育部《教育信息化2.0 行動計劃》中就指出：我國教師的信息技術應用能力基本已經具備，但信息化教學創新的能力尚且達不到標準。這也向教師群體發出了提升信息化教學能力的號召。已有研究表明人們會通過自己的行動來表明他們的知識和信念，學者們由此對教師課堂行為進行了相關的研究。教師課堂教學行為是一個很復雜的現象，由于多個因素相互關聯共同影響教師教學行為，因此具有不穩定性。綜上所述，現如今需要學者通過研究的方法去認識教師信息化教學行為，去探究媒體教學環境下教師信息化教學行為的共性和差異。

一、課堂教學行為的研究

20 世紀中期，由于教學改革的推進，課堂教學行為獨立門戶，開始受到國內外學者的廣泛關注。課堂教學行為研究就是在分散又具體的課堂教學行為表現中去探究教學行為的發生和發展規律，對教師和學生的相關行為起借鑒作用[1]。

（一）課堂教學行為的內涵

課堂教學行為狹義上的內涵是指教師的教學行為，廣義上的內涵既包括教師的教學行為也包含學生的學習行為，二者相輔相成融為一體。王艷麗學者認為，課堂教學由教師的教和學生的學兩部分組成，課堂教學行為可以看成是教與學行為的結合[2]。系統論所包含的比較廣泛，認為課堂教學行為應該是一個由行為主體和相關因素所構成的系統。其中，行為主體由教師和學生構成，相關的因素是由行為主體直接或間接產生。本文基于以上研究觀點將信息化教學行為定義為，教師在信息化教學環境下的課堂教學過程中使用信息化工具教學所發生的外顯化的行為表現。

（二）課堂教學行為的分類與編碼

1.課堂教學行為的分類

課堂教學行為的劃分依據各分類標準的不同，沒有一個統一的標準。一方面，可以依據教學媒介的不同，將教學行為分為言語行為和非言語行為；另一方面，可以依據行為在教學中的地位不同，將教學行為分成主要教學行為和輔助教學行為[3]。此外，依據行為的目標實現情況，也可以將教學行為分為有效行為和無效行為兩種[4]。最后，按照行為功能分為十類：陳述、指導、展示、提問、反饋、管理、觀察、傾聽、反思和評價[5]。

表1 基于信息技術的互動分析編碼系統（技術部分）

ITIAS 新增加的關于技術的分類突出了信息技術對課堂教學的作用，但行為類別的劃分太過簡單，對部分行為有所遺漏，需要對信息技術工具在教學中的具體應用情況進行深入的探討。

二、基于視頻分析的課堂觀察法

（一）視頻分析的起源與發展

課堂觀察方法是一種研究者帶有明確研究目的的、憑借自身感官或輔助工具從真實的課堂情境中直接或間接收集資料用于課堂教學行為研究的教育科學研究方法[6]。技術的發展使錄像機、計算機等信息技術工具在教學過程的信息記錄和分析上發揮著巨大作用。基于視頻的課堂教學行為分析方法最初源自課堂觀察法，是課堂觀察法隨著技術發展所產生的一種看似新的實則早就存在的分析方法[7]。

早在20 世紀的TIMSS 項目上，西方國家就大規模地應用視頻分析法研究學習與教學之間的關系[8]。20 世紀60 年代，微格教學也通過課堂視頻分析法的方式運用于新教師的培訓直到今天。二者有共通之處但也不完全相同，微格教學主要應用于職前師范生的教學技能訓練，訓練的技能是單一的。而基于視頻分析的課堂觀察法主要應用于職后正式教師專業能力的提高，分析的行為是多樣的。

（二）課堂教學視頻的獲取與分析

1.課堂教學視頻的獲取

獲取課堂教學視頻大都分為兩種：在線觀看方法和錄制的方法。在線觀看的方法可以實現實時同步記錄，而錄制的方法比較靈活，可以分為現場錄制、遠程錄制和自動錄制。本研究主要采用遠程錄制，即在教室的固定位置（教室的前面、側面、后面）安裝好帶有云臺的攝像機，錄制者遠程控制教室內的攝像機完成拍攝任務。國內劉清堂學者的團隊在課堂教學行為的采集過程中使用人工智能的技術，即通過教室里安裝的收音器、教師佩戴的麥克風等采集教學中的語音數據，通過教室里各個方位安裝的攝像頭采集教師、學生應用技術行為的圖像數據[9]。

2.課堂教學視頻的分析

課堂教學視頻的分析是通過技術支持下的分析工具來降低教學分析的應用門檻，這使得大批學者得以進入該研究領域，同時也提高了數據采集與分析的效率。NVivo 作為一款定性分析軟件，可以提供導入、編碼、群組、查詢等強大的功能，便捷地處理數據，迅速地分析數據，常應用于行為研究、內容分析等研究項目上。Transana 的技術較為成熟，該工具基于標注關鍵詞來組織儲存內容信息，可以通過關鍵詞快速定位，可以根據分析的需要，組建分析模型進行描述和點評。國內張志禎學者的團隊在綜合已有視頻分析軟件的基礎上，分析軟件功能的利弊并設計開發了一款用于我國中小學一線教師和教研員進行課堂教學視頻分析、評價的工具[10]。該視頻分析工具分析同一視頻可以采用多種不同的分析框架，可以點擊分析過的視頻片段查看相應細節記錄或進行分析修改，也能夠自動統計數據，進行數據的自動計算。

由表4方差分析可知,乳酸鏈球菌素、茶多酚和植酸對細菌總數、pH值的影響均不顯著；茶多酚對揮發性鹽基氮有顯著影響，乳酸鏈球菌素和植酸對揮發性鹽基氮無顯著影響。

三、基于視頻分析的中小學教師信息化教學行為研究方案

（一）研究對象

在研究對象的選擇上，主要選取了浙江省內30 名優秀中小學教師，選擇每個教師的一堂課共30 個教學錄像作為分析文件。這些教學錄像是教師基于真實的教學情境下所進行的一次完整的教學內容記錄。研究選擇典型的三種信息化教學環境下的教學，包括多媒體教室教學環境、多媒體網絡教室教學環境和交互式電子白板教室教學環境。為保證研究在數據量上的一致性，三種環境下的教學視頻各選取了10 個。同時為盡量避免教學內容對本研究行為的分析造成的影響，文科選取了語文課，理科選取了信息技術課，教學對象為中小學生，教學時長45 分鐘左右。

（二）研究方法

基于課堂教學視頻的課堂觀察法一般都采取量化研究，基于量化的統計數據雖然是客觀直接的，但并不能真實完整地反映課堂中的教學活動，而質性研究可以彌補這一缺陷，豐富教學過程的細節。本研究將定量研究和質性研究結合起來，采用視頻分析法，通過行為數據記錄和分析，總結研究對象出現的信息化教學行為。根據具體行為表現對課堂中的行為時間覆蓋率進行定量統計，探究不同媒體環境下教師行為的差異。

（三）研究工具

本研究中對視頻進行分析所采用的工具是北京Noldus 公司開發的The Observer XT 軟件。The Observer XT 支持離線和在線視頻的分析，植根于手動事件記錄支持多種打點編碼方案，視頻分析編碼界面如下圖1所示。該工具能夠以準確和定量的方式描述行為，數據分析界面如下圖2 所示，生成Excel 等腳本記錄文檔即課堂信息化教學行為觀察記錄表。

圖1 視頻分析編碼界面

圖2 數據分析界面

（四）數據采集

將教學錄像導入The Observer XT 軟件的項目中，邊看教學錄像視頻邊對課堂中的各種教學行為進行判斷定義，最后歸類形成統一教學行為的編碼。基于此，依據確定的行為編碼重新打點記錄教學行為。

本研究記錄數據不同于顧小清學者ITIAS 分析方法中的間斷打點法，間斷打點法是取三秒為時間間隔，記錄這秒發生的行為類型。本文采用交互行為數據統計法，該方法是一種以師生一次交互活動的完整發生作為依據，記錄每次具體教學交互行為類型及行為持續時間跨度的方法。其中時間跨度是指該交互行為總的持續時間，最小計時單位到毫秒，圖2 中的時間數據也表現了這一特點。

四、基于視頻分析的中小學教師信息化教學行為數據分析

基于視頻分析的中小學教師信息化教學行為的數據分析采用了個案分析和對比分析，從交互行為時間覆蓋率、課堂分布情況等方面進行研究。個案分析通過對三種不同媒體教學環境下的信息化教學行為時間占有比例的多少進行分析，從而確定信息化課堂教學的主要行為。對比分析通過對比三種不同媒體教學環境下信息化教學行為的差異，探究環境的不同對行為造成的影響。

（一）媒體環境下信息化教學行為個案分析

通過對30 個教學視頻中教師信息化教學行為的總時長進行整理相加后，形成的媒體環境下信息化教學行為時長圖如圖3 所示。序號1～15 為文科，16～30 為理科，分布在三種媒體環境中。

圖3 信息化教學行為時長圖

從圖3 可以發現，30 個教學視頻中教師信息化教學行為的總時間均超過了10min，總體水平維持在20min 時間線，說明教師在媒體課堂中1/4 以上的時間是使用信息化手段工具進行教學的。其中13 號和18 號課堂使用信息化手段工具進行教學行為總時間將近40min，說明在某一教學媒體環境下，因為某些因素，教師在課堂中幾乎完全利用信息化工具進行教學，信息技術在教學中得到充分利用。

為進一步確定信息化課堂教學的主要行為，按照之前確定的教師信息化教學行為編碼，以一般教學流程排列教師教學行為，生成信息化教學行為覆蓋率統計圖如圖4 所示。

圖4 信息化教學行為覆蓋率圖

從圖4 可以發現，在不同媒體環境下課堂中的信息化教學行為集中體現在技術支持的講授和技術支持的解決問題行為上，分別是41.25%、27.18%。處于第二階梯的是技術支持的總結提升和技術支持的展示交流。行為覆蓋率最末的是技術支持的導入和技術支持的方法指導行為。課堂管理和調試設備行為幾乎很少發生，行為覆蓋率很低，說明教師很少重視利用技術進行課堂管理。同時，證明調試設備這種無關行為發生的次數雖然很低但是一定程度上存在。

（二）媒體環境下信息化教學行為對比分析

為了確保行為覆蓋率整體結果的準確性，能夠反映平均水平，因此，對各個媒體環境下信息化教學行為的總時長求平均值后得到三種典型教學媒體環境下的行為覆蓋率對比圖，如圖5 所示。

圖5 三種媒體環境下的行為覆蓋率對比圖

從圖5 觀察比較可以發現，教師信息化教學行為在交互式電子白板環境下的行為覆蓋率最高，占比明顯超過三分之一，說明教師內心更愿意在交互式電子白板的環境下進行信息化教學，這也從一方面解釋了學校大規模在教育上運用交互式電子白板的原因。多媒體網絡教室環境下教師信息化教學行為覆蓋率比多媒體教室環境下教師信息化教學行為覆蓋率稍高，占比分別為32%、28%，說明教師信息化教學行為在這兩種環境下差別不大。

為進一步分析三種典型教學媒體環境下具體教學行為的差異，對教學媒體環境下的具體行為覆蓋率進行對比分析，按照個案分析得到的結論將行為按在總體中占比大小進行重新排列，生成的統計圖如表2 所示。

表2 三種媒體環境下的具體行為覆蓋率對比

從表2 觀察比較可以發現，顯著高于其他幾種行為的是技術支持的講授行為和技術支持的解決問題行為，這兩種行為的覆蓋率在三種教學環境下的數值都較高。這說明無論在什么環境下教師應用信息技術教學都是用于課堂講授和解決問題。三種教學環境下技術支持的展示交流行為和方法指導行為的覆蓋率差異較大，技術支持的總結提升行為覆蓋率幾乎沒有差異，說明不同教學環境對教師展示交流行為和方法指導行為的影響較大，對總結提升行為的影響較小。此外調試設備行為和技術支持的課堂管理行為覆蓋率都較低，且只在某個教學環境下出現，說明課堂中教師的無關行為少，行為主要目的是促進學生理解和掌握知識。

對比三種媒體環境下的教學行為覆蓋率發現，多媒體教室環境下教師的行為多集中在傳授知識和展示交流。多媒體網絡教室環境下教師較多地在講授和解決問題上花費時間。電子白板環境下教師展示交流行為較少，解決問題行為較多，減少了利用技術進行知識傳授的時間。

五、研究結論與展望

（一）研究結論

本研究基于個案分析以定量和定性相結合的方式對三種典型媒體環境下的信息化教學行為覆蓋率進行了個案分析和比較分析，分析結論如下：

教師信息化教學行為共分為八種：技術支持的導入行為、技術支持的講授行為、技術支持的方法指導行為、技術支持的解決問題行為、技術支持的展示交流行為、技術支持的總結提升行為、技術支持的課堂管理行為和調試設備行為。

教師信息化教學行為均都以技術支持的講授和解決問題為主，且主要表現為技術支持的講授行為，但交互式電子白板環境下技術支持的解決問題行為超過技術支持的講授行為。技術支持的展示交流、總結提升和技術支持的導入行為也占據著較大的比例。調試設備和技術支持的課堂管理行為較少在課堂出現。

（二）研究展望

后續研究可以在增大研究樣本范圍，保證研究結果的可靠性的條件下，通過對不同媒體環境下的師范生性別、文理學科、教學模式等因素做進一步的比較分析探究，還可以結合其他的研究方法以確定導致教師信息化教學行為不同的原因，探究其影響因素。