面向現(xiàn)代信息技術(shù)的工科課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)行為分析方法

楊志超 張雪昂 肖慧 宮猛

1.東華理工大學(xué)地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院 江西南昌 330013；2.東華理工大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院 江西南昌 330013

課堂教學(xué)質(zhì)量的高低是影響大學(xué)整體教育質(zhì)量的重要因素[1]。當(dāng)前的大學(xué)教育中，雖然現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅速，但課堂上師生之間的言語(yǔ)互動(dòng)仍然是學(xué)習(xí)的第一途徑，師生良好的言語(yǔ)互動(dòng)對(duì)于提高課堂教學(xué)質(zhì)量具有重要意義[2]。但是，當(dāng)前高校課堂教師作為主體把握了大部分話語(yǔ)權(quán)，學(xué)生被動(dòng)接受仍然是普遍現(xiàn)象[3]。尤其工科專(zhuān)業(yè)，師生言語(yǔ)互動(dòng)受到專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)限制，簡(jiǎn)潔、枯燥且缺乏情感溝通，學(xué)生不能第一時(shí)間掌握教學(xué)內(nèi)容，是提升教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)瓶頸[4]。

相關(guān)研究中，弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)(Flanders Interaction Analysis System，簡(jiǎn)稱(chēng)FIAS)是全世界范圍內(nèi)研究課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)行為的最重要的工具，是由美國(guó)教育家內(nèi)德·弗蘭德斯于20世紀(jì)50年代在大量課堂實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，以師生之間的“言語(yǔ)”為主題創(chuàng)建的課堂互動(dòng)分析系統(tǒng)[5]。但是，該理論已創(chuàng)始60余年，在當(dāng)前現(xiàn)代信息技術(shù)廣泛崛起的時(shí)代已表現(xiàn)出一定局限性。因此，顧小清和王煒提出了基于信息技術(shù)的互動(dòng)分析編碼系統(tǒng)(ITIAS)，將互動(dòng)行為細(xì)化擴(kuò)充至18類(lèi)，并包含了課堂信息技術(shù)互動(dòng)的分析[6]。方海光等對(duì)編碼系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，提出了改進(jìn)型弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)iFIAS，并開(kāi)發(fā)了支持工具集[5]。施恒從信息技術(shù)、學(xué)科特性、翻轉(zhuǎn)課堂三個(gè)維度改進(jìn)了FIAS方法[7]。

本文在上述研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)課堂的影響，研究FIAS方法的限制，提出了面向現(xiàn)代信息技術(shù)的工科課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)行為分析方法。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)代信息技術(shù)下課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)特征

大學(xué)課堂中，師生言語(yǔ)互動(dòng)是教與學(xué)的重要方式，是知識(shí)傳遞與內(nèi)容反饋的有效途徑。目前，以信息技術(shù)為依托的演示教學(xué)、微課、多媒體等相較于傳統(tǒng)板書(shū)，能使學(xué)生快速掌握抽象、復(fù)雜的原理[8-10]。針對(duì)應(yīng)用性較強(qiáng)的“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程，移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)、虛擬實(shí)驗(yàn)室等技術(shù)可以展示復(fù)雜實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例，使學(xué)生真正了解測(cè)控領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，但現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用使課堂中的師生言語(yǔ)互動(dòng)行為減弱。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以翻轉(zhuǎn)課堂、慕課為代表的混合式教學(xué)模式成為當(dāng)前教學(xué)改革的重點(diǎn)方向[11]。線上教學(xué)中對(duì)于“單片機(jī)原理及應(yīng)用”“自動(dòng)控制原理”等工科專(zhuān)業(yè)課，具有較多的軟硬件問(wèn)答互動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)操作與實(shí)驗(yàn)案例，而線上教學(xué)中受困于場(chǎng)地、儀器等因素，無(wú)法順利開(kāi)展，成為線上教學(xué)中的限制。同時(shí)，線上教學(xué)平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)各不相同，無(wú)法及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，教師對(duì)于學(xué)生知識(shí)的掌握程度無(wú)法準(zhǔn)確把握，也成為線上教學(xué)的另外一個(gè)重要阻礙。

因此，當(dāng)前信息技術(shù)支撐下的大學(xué)工科專(zhuān)業(yè)課堂，師生言語(yǔ)互動(dòng)存在一定程度的減弱，影響了專(zhuān)業(yè)教學(xué)，亟須改變這種狀態(tài)，提高大學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量。

1.2 弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)局限性

針對(duì)當(dāng)前課堂的應(yīng)用及調(diào)研反饋，F(xiàn)IAS方法無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)工科專(zhuān)業(yè)課堂教學(xué)的影響。

(1)編碼沒(méi)有以學(xué)生為中心。編碼中關(guān)于教師占7成，但都是知識(shí)講授，缺乏對(duì)應(yīng)用及創(chuàng)新的引導(dǎo)、啟發(fā)，不適用當(dāng)代工科教學(xué)培養(yǎng)模式。編碼中學(xué)生只含2成語(yǔ)言，被動(dòng)和主動(dòng)說(shuō)話。但在以學(xué)生為中心的現(xiàn)代教學(xué)模式中，學(xué)生言語(yǔ)行為比例越來(lái)越高。因此，目前方法對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)過(guò)于單一。

(2)缺乏對(duì)信息技術(shù)的聯(lián)系。FIAS研究較早，但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)逐漸融入課堂。學(xué)生利用教學(xué)平臺(tái)觀看復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)放式討論，通過(guò)VR進(jìn)行特色環(huán)境下的虛擬實(shí)驗(yàn)等過(guò)程，成為課堂中的重要環(huán)節(jié)，目前的方法尚缺少對(duì)這些行為的有效評(píng)價(jià)。

(3)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)不足。測(cè)控技術(shù)與儀器等工科專(zhuān)業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用、實(shí)踐與創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)作為必不可少的環(huán)節(jié)至關(guān)重要。但FIAS方法涉及的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)編碼較少，不能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的師生互動(dòng)以及生生互動(dòng)。

(4)方法操作復(fù)雜。實(shí)際記錄過(guò)程中，針對(duì)師生語(yǔ)言的切分的時(shí)間頻次高，缺乏完整性。同時(shí)，在后期歸納、處理和分析中也過(guò)于復(fù)雜，時(shí)效性低。

2 面向現(xiàn)代信息技術(shù)的課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)行為編碼方法

綜合上述方法，對(duì)FIAS的編碼進(jìn)行了初步改進(jìn)，將原有10類(lèi)編碼整合，增、減至15類(lèi)，其中教師7類(lèi)，學(xué)生7類(lèi)，沉默1類(lèi)，增加了學(xué)生比例，突出了以學(xué)生為課堂中心的要求，改進(jìn)后的編碼如表1所示。

表1 面向現(xiàn)代信息技術(shù)的課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)行為編碼

(1)教師語(yǔ)言部分：講授，即課堂上就專(zhuān)業(yè)內(nèi)容及知識(shí)進(jìn)行講授，提供事實(shí)，表達(dá)見(jiàn)解，引述權(quán)威；提問(wèn)，即教師就專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生提出詢(xún)問(wèn)，并期待學(xué)生回答；引導(dǎo)與啟發(fā)，本文新增此編碼，即教師與學(xué)生言語(yǔ)互動(dòng)中，間接性提示，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立解答，并不給予判定；表?yè)P(yáng)與批評(píng)，即師生互動(dòng)中，對(duì)學(xué)生的回答或行為給予鼓勵(lì)或糾正；應(yīng)答與指導(dǎo)，即回答學(xué)生的提問(wèn)，指導(dǎo)學(xué)生完成一系列操作；實(shí)踐與應(yīng)用，即課堂上操作硬件、軟件進(jìn)行教學(xué)，并開(kāi)展課堂實(shí)驗(yàn)；操縱技術(shù)，即利用互聯(lián)網(wǎng)、多媒體等信息技術(shù)，針對(duì)特殊環(huán)境下的技術(shù)開(kāi)展教學(xué)，并進(jìn)行課堂管理。

(2)學(xué)生語(yǔ)言部分：提問(wèn)，即主動(dòng)提問(wèn)，發(fā)表對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的疑點(diǎn)或表達(dá)自身不同觀點(diǎn)；應(yīng)答，即被動(dòng)回答教師提出的問(wèn)題；同伴討論，針對(duì)開(kāi)放性問(wèn)題在同學(xué)之間互相討論，表達(dá)自身觀點(diǎn)；師生討論，即與教師就專(zhuān)業(yè)問(wèn)題進(jìn)行討論；操作技術(shù)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，完成對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)；實(shí)踐與應(yīng)用，即課堂上學(xué)生操作硬件、軟件或?qū)嶒?yàn)；思考與練習(xí)，即課堂上學(xué)生思考問(wèn)題或進(jìn)行隨堂練習(xí)。

(3)沉默：即無(wú)效語(yǔ)言，與專(zhuān)業(yè)知識(shí)不相關(guān)的或意外引發(fā)的無(wú)序、混亂狀態(tài)。

3 實(shí)施與效果

東華理工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)注重學(xué)生應(yīng)用性、實(shí)踐性的培養(yǎng)，本研究選取“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為對(duì)象，基于上文方法研究課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)行為。

(1)首先，設(shè)定觀察人員比例、位置和采集時(shí)間間隔等，結(jié)合師生訪談確定參數(shù)，按照任務(wù)分配開(kāi)展研究。其次，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、歸檔和整理。最后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，分析課堂師生互動(dòng)效果。

(2)本研究整理了每一編碼所對(duì)應(yīng)的樣本數(shù)量。所選課程每次以2節(jié)為一個(gè)單元，分別為原理及應(yīng)用。在原理課程中，編碼1所占比例較高，平均達(dá)到75%以上，編碼2、5、8、9等相對(duì)較少，不足25%，而其他編碼幾乎很少出現(xiàn)，說(shuō)明在接口、總線、匯編語(yǔ)言及存儲(chǔ)器等理論知識(shí)體系構(gòu)建過(guò)程中，仍然以教師講授為主。在應(yīng)用課程中，編碼1比例下降，在20%～40%，而編碼3、4、5所占比例上升趨勢(shì)，說(shuō)明教師在應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中，準(zhǔn)備了大量問(wèn)題，注重對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考的啟發(fā)和引導(dǎo)，同時(shí)加強(qiáng)了與學(xué)生的情感互動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。編碼6、7同樣在應(yīng)用部分呈現(xiàn)高比例，說(shuō)明課程增加了實(shí)踐生產(chǎn)(教學(xué)視頻)與實(shí)驗(yàn)互動(dòng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。學(xué)生言語(yǔ)編碼部分與教師類(lèi)似。編碼8、9在原理和應(yīng)用部分比例相似，為5%～10%。編碼10、11在單片機(jī)應(yīng)用部分比例提升，為5%～10%，對(duì)應(yīng)編碼3、5，說(shuō)明師生之間針對(duì)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題開(kāi)展了有效互動(dòng)，而且教師在開(kāi)放性問(wèn)題上留給學(xué)生時(shí)間進(jìn)行討論。編碼12與編碼7對(duì)應(yīng)、編碼13與編碼6對(duì)應(yīng)，但比例更高，說(shuō)明學(xué)生在實(shí)踐操作過(guò)程中，需要進(jìn)一步熟練技術(shù)。編碼14通常出現(xiàn)在期中、期末總結(jié)課上，為30%～40%，說(shuō)明教師能夠以學(xué)生為主體進(jìn)行復(fù)習(xí)。編碼15主要體現(xiàn)在設(shè)備故障、學(xué)生遲到或其他非課堂行為上，在1%左右。

因此，在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程中，課堂氛圍得到較好提升，師生言語(yǔ)比例恰當(dāng)，師生之間的有效互動(dòng)增多。在理論課堂上，師生互動(dòng)主要體現(xiàn)在提問(wèn)與回答，同時(shí)應(yīng)用信息技術(shù)的比例提高，文字互動(dòng)也得到有效加強(qiáng)，豐富了專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生的參與度。在應(yīng)用課堂上，學(xué)生占據(jù)了課堂主體，在軟硬件操作、實(shí)驗(yàn)中，師生言語(yǔ)互動(dòng)增強(qiáng)，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考的過(guò)程逐步增加，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)下的工科課堂師生言語(yǔ)互動(dòng)行為進(jìn)行了分析，從而使教師更好地掌握課堂總體情況，了解言語(yǔ)風(fēng)格，增強(qiáng)師生互動(dòng)，從而提高課堂教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。從當(dāng)前的研究效果來(lái)看，后續(xù)的研究中擬引進(jìn)人工智能(AI)技術(shù)，進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，并根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)行為進(jìn)行分類(lèi)，提高記錄的準(zhǔn)確率和工作效率。同時(shí)，將本研究方法推廣到其他行為中，從而更全面地對(duì)課堂師生互動(dòng)行為進(jìn)行分析。