CSMS助力小學數學課堂落實學生本位的案例分析

文∣陳曉鍇 李文靜

一、引言

2022年3月，教育部頒布新修訂的義務教育課程方案，同步出臺《義務教育數學課程標準(2022年版)》(簡稱“新課標”)。新課標指出“有效的教學活動是學生的學和教師的教的統一，學生是學習的主體，教師是學習的組織者、引導者與合作者”[1]，如何落實學生主體地位是課堂教學重點關注的內容。

廣東省教育研究院聯合努比技術公司基于信息技術和人工智能開發的課堂教學智慧評價系統(Classroom Structure-based Multimodel-supported Scoring System，簡稱CSMS)，以學習發生的知行模型為理論支點，建構素養導向的課堂質量標準體系。[2][3]CSMS以大數據為依托，在激發課堂思維、加強師生互動等方面為教師診斷課堂教學、關注全體學生提供強大的數據支持，幫助教師客觀觀察課堂，進行自我反思與改進，實施促進學生發展的教學活動，落實學生主體地位。

二、研究對象、工具與理論

(一)研究對象

自2022年9月起，廣東省教育研究院聯合努比技術公司在全省開展“5G+CSMS助力教研數字化轉型”實驗研究，教師A所在學校參與了該項目，A是實驗教師。[4]教師A任教小學5年，積累了一定的教學經驗，具有強烈的自我提升意識，期望借助該實驗實現職業發展的新突破。

小學階段的學生求知欲強，對事物充滿了好奇心。在課堂上，如何通過整合教學內容、優化課堂提問、改進師生互動等多種措施來激發學生的學習興趣，落實學生主體地位，提升教學質量，是本次教學研究重點關注的領域。本文主要有兩個目標：一是利用CSMS ，幫助教師了解課堂教學對學生思維方式、合作交流的影響，為教師自主優化課堂教學提供參考；二是利用知行理論，深化螺旋式學習的認知，為改進教學方法提供理論指導。

本文選取5節小學三年級數學課為研究對象，具體課例信息如表1所示，其中Y表示研究課型，X表示新授課型，L表示練習課型。

表1 5節課例的基本信息

(二)研究工具和方法

CSMS是一種運用人工智能實現自動評分的大數據課堂測評工具，它從教師主導、學生主體兩個角度，將課堂分為目標定位、課堂藝術、課堂調控、思維激發、評價反饋、整體發展、合作交流、學習體驗和目標達成9個評分領域，對應9個指數，每個指數由3～6個不等的細項指標合成，共計 40 個細項指標。[5]借助人工智能，可將細項數據分解為思維過程分析、交流互動過程分析、知識點關聯分析、其他支撐細項分析四類量化指標。

本文擬從課堂教學內容、課堂師生互動兩個方面進行分析，具體分析框架如表2所示。本文所有數據均來自CSMS大數據分析報告。

表2 大單元分析框架

三、研究過程

(一)課堂教學內容

1.教學素材選取的適切性

三年級的學生具有好奇心，探索欲強，初步養成了良好的學習習慣，能進行獨立學習、小組合作、全班交流等學習活動，處于具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的階段。因此，教師要合理組織教學素材，精心創設有意義的學習活動，讓學習自然發生。教師A在這5節課例中均對教材內容做了適當調整，具體見表3。

表3 5節課例中教材內容與課堂教學處理一覽

2.教學內容組織的有效性

KLY1中，教師A引出問題后，引導學生動手畫圖，充分調動三年級學生的參與熱情，使學生自己動手感知不同畫法下周長的不同，從而引出最短算法，并通過小組討論、交流，加深學生對周長公式的理解。

KLX1中，教師A將教材例題計算長方形的周長改為疫情防控期間加強體育鍛煉的情境，緊貼當時的生活實際，符合學生相應的生活經驗，能夠引起學生共鳴，使得學生很快進入學習狀態。

KLX2中，教師A直接采用教材素材提問：“參加這兩項比賽的共有多少人？”學生說出不同答案后產生“沖突”，從而激發學生解決問題的興趣，簡單高效，但稍顯機械。

KLL1中，教師A同樣直接采用教材素材進行提問，并引導學生小組討論算式的意義。這是數學教師對教學情境所做的常見處理，練習課型直截了當進入主題，但缺乏一定趣味性。

KLX3中，教師A首先提問：“你在購物過程中遇到過什么數學問題？”啟發學生調動生活經驗，自主思考，以此導入課題，同時通過追問講解估算方法，引導學生在小組討論中歸納、感悟，選擇合適的解題策略解決實際問題。

(二)課堂師生互動

課堂師生互動是指在課堂教學情境中教師和學生之間發生的具有促進性或抑制性的相互作用或影響，它是課堂教學最活躍的組成因素，直接影響課堂教學效果和質量。本文采用弗蘭德斯互動分析系統(Flanders Interaction Analysis System，FIAS)、 “問答評”模式(Initiation Response Evaluation，IRE)、生師模型(Student-teacher model，S-T)等多種技術工具，對課堂師生互動情況進行多角度分析。

1.課堂言語互動

FIAS 用于觀察分析師生在課堂上的言語互動過程，以 3 秒為單位對師生言語進行分類，由教師言語(T1～T7，共七類，分別表示接納情感、鼓勵表揚、采納意見、提問、講授、指令、批評或維護教師權威)、學生言語(S1～S2，共兩類，分別表示被動應答、主動表達或提問)、安靜/混亂(X，一類)三大部分組成，形成十類互動行為編碼。5節課例的FIAS結果如表4所示。

表4 5節課例的FIAS結果

根據表4，5節課例中教師激勵學生主動參與互動以及啟發性兩個指標大幅超過常模值，說明教師在課堂上的評價反饋以及啟發教學做得很好，對于學生的回答能夠及時給予正面評價與回應。

學生話題穩定性以及師生話題互動穩定性也高于常模值，說明師生關系較為融洽，課堂上學生能夠根據教師的提問自主表達自己的觀點。

教師發問以及教學話題十分接近常模值。復盤發現，教師T4類(提問)語言出現次數較多且分布時間較為平均，說明教師傾向于采取提問的方式推動課堂教學。T5類(講授)的語言出現次數非常高且持續時間較長，說明教師授課方式可能偏向于講授型，學生容易產生學習疲倦感。

5個課例在學生發問這一指標上表現最弱，明顯低于常模值。觀察學生的語言，發現學生S1類的語言非常多，S2類的語言屈指可數，說明課堂教學中學生能夠積極回答教師的提問，但是在激發學生自主發問方面教師需要重點關注。

2.課堂“問答評”互動

IRE主要用于觀察分析師生在課堂上的提問、回答、反饋的情況，典型的問答評模式主要分為四類：簡單型(IRE模式)、學生討論思考再答型(IDRE模式)、追問型(IRIRE模式)、其他組合型模式。教師通過提問發動互動(Initiation)，學生對教師提問作出響應(Response)，隨后教師對學生的響應進行評價反饋(Evaluation)。如果教師給學生預留討論或思考的時間，模式里會有D(Discussion)出現。通常來說，問題開放的 IDRE 模式能激發學生帶著問題參與學習的熱情；過多封閉性問題的 IRE 模式過于強調教師威信，會影響學生思維參與的積極性。5節課例的“問答評”結構互動分析如表5所示。

表5 5節課例“問答評”結構互動分析

KLX2、KLL1以及KLX3中，教師的“問答評”運用偏多，說明教師A授課過程以教師提問、學生回答的問答模式為主，導致教師威信較強，壓制學生獨立思考的空間，容易讓學生形成依賴性，難以自主發現問題和解決問題。

綜合來看，教師在提問時運用較多簡單型(IRE模式)以及追問型(IRIRE模式)，而討論思考再答型(IDRE模式)運用較少，因此不能很好地激發學生自主思考。教師A可在后續課堂教學中設置一些討論思考再答型問題，并預留充足時間讓學生進行獨立思考。

如表6所示，對比5節課例互動數據中教師提問的類型以及評價反饋情況，可以發現，教師提出的問題主要集中在若何(What if)、如何(How)以及其他(Other)，說明教師較為注重情境創設及數學知識的應用練習；但是是何(What)以及為何(Why)類問題提問較少，不利于學生對數學概念的理解以及知識的內化建構；而其他(Other)類問題過多可能會對學生清晰理解教師的教學指令產生干擾。教師A可進一步明確提問方式，提高提問質量。

表6 5節課例互動數據教師提問類型以及評價情況分析

在評價反饋方面，教師A充分給予學生正面反饋，鼓勵學生投入課堂學習，但并未對學生的回答進行引述。復盤發現，教師評價完學生的發言后，沒能及時抓住課堂的自然生成資源，及時調整教學節奏，而是回歸到原本的教學設計中，反映出教師的評價反饋并未落到實地，學生回答的價值未得到凸顯，這點需要改進。

3.課堂類型

課堂類型有Rt及Ch兩種指標。Rt指教師行為的占有比例，此值越大說明教師行為越多。Ch是教師行為與學生行為之間的轉換次數，此值越大說明教師與學生行為的轉換次數越多。

根據Rt和Ch的值的大小將課堂類型劃分為練習型、講授型、對話型及混合型。對話型的顯著特點是Ch值較高，此種模式師生之間互動充分。講授型的顯著特點是Rt值較高，此種模式以教師講授為主。當教師行為占有率較低時，以學生活動為主，為練習型。當教師行為占有率在一半附近時，教師、學生均充分參與，為混合(探究)型。

如圖1所示，教師A的課堂類型涉及對話型及混合型，且以對話型為主，說明教師在課堂上與學生展開了充分的交流互動，學生參與度高。值得思考的是，課堂教學中，師生交流互動越充分，教師的提問及引導就更為重要，教師要更加關注課堂問題的設計。

圖1 單元課堂類型

四、分析形成的主要結論

(一)有效提問，順應學生認知規律

1.改變提問方式，凸顯學生主體地位

通過對5節課例“問答評”結構互動數據的分析，可以看到雖然教師A致力于通過問題串即“教師發動提問→學生響應→教師評價反饋”的方式驅動學生自主學習，但在課堂呈現時多為簡單型的IRE模式，過多簡單型、封閉性問題，容易使學生對教師提問產生依賴性，總是期望教師給出問題來激發思考，不利于激發學生創新思維。

KLX1中，教師A提問“這兩個問題一樣嗎？”引發學生思考，接著教師安排小組討論環節，讓學生在組內進行討論，最后全班匯報交流。改變提問方式，讓學生討論思考后再回答，更能突出本節課的重點與難點，繼而通過小組討論給予學生充分表達的機會，提高學生的參與度。而在對比估算以及準確計算兩種解題策略的活動中，教師A再次提問后只邀請了一名學生論述觀點，并未組織學生同桌交流或分組辯論等，只有部分學生能體會兩種解題策略的區別，因此本節課的這一重點與難點教學效果不佳。

對于課堂教學中的重難點內容，教師可以多設計一些開放性問題為學生提供思考的平臺，讓每個學生都有發言的機會，讓學生經歷獨立思考、小組討論、師生總結的過程，順應學生的認知規律，凸顯學生的主體地位。

2.關注“為何”“如何”類語言引導，滿足學生認知需求

根據學習發生的知行理論，“為何”“如何”方式是促進學生內化建構、進行思想練習的重要方法。“如何”類語言引導學生進行思想練習，“為何”類語言引導學生進行原因探索進而內化建構。對于數學學習而言，“為何”類語言引導學生探索數學知識產生的背景及原理，“如何”類語言引導學生綜合應用知識解決概念性及實際情境下的數學問題。

根據表7，5節課例中教師A“為何”類、“如何”類語言引導比例較低，尤其是課例KLX2、KLX3中分別只占6%、9%。KLX2是習題課，主要進行鞏固練習，教學主線是“學生做題—全班評講”。為進一步激發學生學習興趣，教師A設置了“水果連連看”“數字觀察員”“采摘小能手”等問題情境，但是在評講練習中，缺少“為什么這樣列式？”“在這道題中，維恩圖可以幫助我們嗎？”等探索性問題，故而學生在練習過程中，未能很好地感受學習的價值。KLX3中，學生通過課堂學習了解了精確計算以及估算這兩種解決問題的方法，但是對于這兩種方法的選取差異及學習價值，教師A限于教學時間而沒有滿足學生的認知需求，因此很多學生不知道什么時候可以采用估算策略，導致推動有效學習程度較低。

表7 5節課例“四何”比例分布

因此在小學數學課堂中，教師可以設計真實情境，創造認知沖突，讓學生感受數學學習的意義，并通過同伴合作、小組辯論、全班分享、師生總結等方式幫助學生真正理解數學知識產生的背景以及原理。教師在課堂練習中要設計概念性的數學問題以及實際情境下的數學問題等多樣化的題目，讓學生學以致用，感受數學學習的價值，激發學習動力，獲得數學學習的成功體驗。

3.鼓勵發問，樹立學生問題意識

傳統教學模式下，學生往往沒有問題意識又或者不敢發問，不利于創新意識的培養。教師要積極為學生創設發現問題、提出問題的機會。例如在課堂中，教師創設情境后，可以只出示數學信息，不提出問題，放手讓學生自己去情境中發現問題，再引導學生將思考聚焦到需要研究的內容。這個過程可以讓學生體驗到學習的意義，形成學習動機，學會用數學的眼光觀察現實世界。在自主發問環節中，教師重點培養學生樹立問題的意識，同時調動知識儲備，為下一步問題解決做好充足準備。同時，教師應該鼓勵學生用數學眼光去看待身邊的事物，鼓勵學生從生活實際出發提出數學問題，并為學生提供表達與展示的機會。

基于這樣的思路，教師可以鼓勵學生自主去發現問題、提出問題，為學生提供表達交流的平臺，幫助學生克服心理上對提問題的恐懼，樹立起問題意識。

(二)螺旋式教學，使學習自然發生

結合學習發生知行模型以及實踐教學研究，教師開展教學時，首先應創設情境，激發學生學習需求，引導學生探索情境背后的原因；緊接著再提出概念或引入新概念，從抽象的層面引導學生深化理解原因；最后，開展概念應用的思想或實際練習并設計現實場景的思想練習，促進知識遷移和鞏固。

1.創設有趣、真實的情境，激發學習需求

實踐證明，從學生的生活實際出發提出問題，能夠更好地引起學生的共鳴。例如在KLX1“長方形和正方形的周長計算”教學中，教師結合疫情期間需要加強體育鍛煉的現實背景，出示兩名學生在小區跑步的路線圖，分別為長方形和正方形，引導學生計算跑步路程即是圖形的周長，從而引出周長公式。如果無法找到合適的現實情境，在小學階段尤其是低年級，可以出示一些虛擬情境或者是通過游戲導入、文化滲透、錯題糾正(當小老師)等方式創設情境。教師在進行情境創設時，要充分考慮本班學生的接受情況，考慮學生的直接經驗與間接經驗，了解當前學生關注的熱點問題。

因此，教師要合理整合教學素材，精心設計學習情境，根據實際需求將教材內容調整為接近學生生活實際，符合學生認知水平的情境，讓學生感知到學習的價值，激發學生的學習需求與興趣。

2.關注原因探索引導，強化課堂體驗感

數學發展歷程源遠流長，我們是站在巨人的肩膀上進行學習。學生對于數學知識發生的背景以及形成的原理具有強烈的探索欲望，教師在課堂中要滿足學生的認知需求，盡可能還原數學知識產生的現實情境。例如在教學“集合”一課時，對于交集產生的意義及其價值，教師可在課堂中設置貼姓名卡片的游戲，在活動中引導學生發現有些同學參加了兩項活動，但是一張姓名卡片不能同時貼在代表兩項活動的兩個集合圈，從而引發認知沖突，凸顯交集產生的意義，學生經歷這樣一個探究活動后更有興趣認識集合這一概念。

教師A在本次研究中發現，學生對于數學知識產生背后的原因充滿好奇，這是激發學生學習動機的入口，同時教師A也在3節新授課中做出回應，增加“為何”類語言引導，但受到教學模式固化影響，效果不是特別顯著，原因是教師仍然不能突破以往的教學模式，在實際授課過程中更關注知識技能的講授，這也給進入教學高原期的教師提供一個突破自我的方向。

五、反思與后續研究設想

(一)反思

1.客觀觀察課堂

作為一線教師，很多教師在教學中都存在或多或少的困惑，但苦于找不到改進方向，而CSMS平臺為教師自我觀察、分析課堂提供便利。教師A在授課后先進行自我反思，再對照CSMS平臺的數據報告，進一步關注課堂的提升點，改變課堂教學模式，為自我課堂研究與創新的探索提供方向。而在分析數據中，教師A進一步了解各項指標參數的設置緣由，不斷發現“驚奇”，區別于以往基于認知經驗的自我剖析及同伴指導，CSMS平臺提供了全面自我觀察課堂的可能性?！案杏X只能解決現象問題，理論才能解決本質問題”，數據往往比感受來得更客觀。

當然，課堂存在無限可能，數據只能說明其中一部分，分值高的課堂也存在值得改進與反思的地方，因此，我們要客觀看待數據。

2.常教常新，與時俱進

教學是一項煩瑣但富有挑戰性的工作，教師備課備學情時要走心，做到常教常新。教師要有創新意識，在教學中絕不能套用老辦法，要基于時代的發展以及學生的學情進行教學設計調整及重組，更要看到人工智能、信息技術等創新領域對課堂教學的影響與幫助，積極探索信息技術與學科教學的創新融合途徑。

(二)后續研究設想

CSMS平臺的數據報告涵蓋的指標參數豐富全面，學習發生的知行理論值得廣大一線教師進一步研究。教師可將初步實驗的結論應用到實踐中，繼續探索教學預設與課堂生成之間的差異及其產生的原因，通過實踐進一步豐富經驗，為開展更高效的課堂教學提供理論支撐，力求在“實踐—認識—再實踐—再認識”的研究歷程中突破自我，提高教學質量，探索并形成符合現代育人目標的教學風格。