技術讓課堂說話：課堂分析與重構

陳丹琴??張燁??莊園

課堂分析是推動課堂研究、改進課堂教學的重要路徑。進入人工智能時代，技術為課堂分析提供了強有力的支持。許多專家學者運用教育技術和教學理論，結合定量分析和定性分析，細致地闡述了課堂上的各種要素，重構形式生動、內容豐富、成效明顯的智能課堂。但是，課堂要素的復雜多變和技術的局限也使我們面臨一些新的挑戰。

基于此，教育部人文社會科學重點研究基地華東師范大學課程與教學研究所圍繞“技術賦能的國際課堂分析：打開黑箱與重構課堂”這一主題，于2022年11月11—12日舉辦了第二十屆上海國際課程論壇。本次論壇邀請了來自聯合國教科文組織、哈佛大學、牛津大學等的16位專家進行主旨報告，并邀請4位專家就“技術賦能的課堂分析：機遇與挑戰”這一主題進行圓桌論壇。此外，21位專家學者圍繞“課堂教與學模式轉型的理論構建”“多種取徑的課堂研究和數據分析方法”“化數據為證據：以課堂分析促教師發展”等話題展開了深入的交流與探討。

一、傾聽：課堂分析的應然訴求

課堂分析借鑒了社會學、應用語言學等學科的話語理論和方法，通過研究課堂上的話語活動，為理解課堂教學提供了新的方式。但課堂分析不囿于話語分析，在技術的賦能與支持下，它產生了新的動力，煥發了新的生機。日益更新的技術逐漸進入課堂，與研究者一道參與課堂分析與課堂重構。新時代，課堂分析的應然訴求有哪些？為了回答這一問題，與會者從時代倫理要求、課堂研究需要、教學轉型需求等角度，闡發了課堂分析的多重旨趣。

（一）順應時代發展

進入人工智能時代，各種新的技術為教育和人的發展提供了多樣化的支持。時代也對教育和人的發展提出新的要求。未來社會需要什么樣的人？教育應該為此做出怎樣的努力？面對這些時代之問，聯合國教科文組織總部教育信息化與人工智能教育應用部門苗逢春主任做出回答。苗主任指出，人工智能會改變教育生態，但這種改變既可能是積極的，又可能是消極的。我們應在強調人文主義的基礎上，讓教育呈現良好的發展態勢。由此，他呼吁我們要超越狹隘的人本主義，充分調動數字技術為人的價值服務，讓教育在數字化的轉型中始終秉承人文關懷。人文關懷亦指向教育的社會意義。美國華盛頓大學的姜戈·帕里斯（Djang Paris）教授致力于通過教育促進積極的社會變革和振興，提出了文化持續性教學方案，從教學目標、教學場景設計、課程標準制定等角度闡述了革新教學的必要性和可能性。無論是人文素養還是社會關懷，都為課堂分析提供了價值目標引領。

面對形形色色的信息，教育應自覺肩負起育人使命，培養學生的信息素養。美國斯坦福大學的喬納森·奧斯本（Jonathan Osborne）教授從現實關切延伸至理論思考。他指出，面對偽信息浪潮，培養學生的科學素養迫在眉睫。科學素養要求學生不僅具備評估科學可信度的知識，還要具備相應的基本技能。鑒于此，教育領域尤其是科學教育，要樹立培養有科學素養的社會個體的目標，不斷探索和創新。西華師范大學的石娟教授也提到，教師應具備一定的倫理使命自覺，使生命智慧成為人工智能課堂教學的引領者。簡言之，在時代發展的大背景下，課堂分析始終要遵循教學規律，履行教育職責，恪守技術倫理。如此，我們才能更好地讓技術為人、為教育、為課堂服務。

（二）推動課堂研究

推動課堂研究是課堂分析的另一訴求。如何發揮技術賦能課堂分析的優勢，超越傳統的研究范式，以推動未來的課堂研究？華東師范大學課程與教學研究所的安桂清教授闡述了自己的思考。安教授從研究范式轉換的視角切入，指出課堂研究應在開辟技術支持的新的方法論基礎上，結合時間和空間、內容和形式等維度，全面勾勒和分析課堂形態，并以此作為重構課堂形態的新路徑。華東師范大學課程與教學研究所的肖思漢副教授將研究目光聚焦于中國課堂，展示并歸納了中國課堂上出現的新的“回音”類型，在肯定中國教師具備獨特教學智慧的同時，也希冀中國課堂研究者能持續思考如何將國外的理論本土化、精巧化。浙江師范大學的胡啟慧老師以日本“能動學習”（Active Learning）理論為著力點，梳理了該理論的研究趨勢及現實價值，總結了日本課堂轉型理論演變的領域、內涵及動力，希望能夠為技術支持下的課堂分析提供新的視角，為深化國內課堂轉型理論提供借鑒?！缎抡n程評論》雜志的余孟孟主編依循課堂轉型的感覺邏輯，清晰地呈現了我國基礎教育課堂教學改革的價值追求演進之路。

無論是理論的沉思還是實踐的踐履，以技術賦能的課堂分析推動新時代課堂研究，都是加快教學轉型、實現教育育人目標的應有之義。

（三）加快教學轉型

教學轉型既是課堂研究的內在要求，又是對時代轉型的一種回應。經濟合作與發展組織（OECD）在《教育2030：未來的教育與技能》報告中提到，在技術變革時代，課堂教學要重視以探究的方式促進學生的專業化學習，同時要創建以包容性、公平性、互動性、關懷性以及智力成就為特征的課堂教學，重視師生課堂對話，發展學生高階思維能力等。傳統的教學模式已無法適應人的全面發展需要，我們需要轉換教學模式來革新教學。課堂分析是實現教學轉型不可或缺的一環，加快教學轉型也是課堂分析的應然訴求。

教學轉型除了需要技術提供支持外，還需要教師的投入。北京大學的汪瓊教授探討了多種人機合作分工模式，從控制、信任、責任的角度討論了人機合作中教師的工作動機與合作體驗問題，據此提出優化自動化教學工具設計的建議。誠然，教學轉型讓教師面臨著巨大的挑戰，但也有利于教師的專業發展。華東師范大學課程與教學研究所的劉良華教授以“課堂回音”理論為抓手，鼓勵教師由獨白教學轉向對話教學，繼而邁向更具挑戰性的即興教學，增長教學智慧，促進專業發展。

教學轉型還有賴于教學空間的轉換。教學空間作為教育教學活動的重要場域，除了具有顯性的物理空間意義外，還具有隱性的教育意義，尤其是在現代智能化教育模式中，教學空間的育人價值是教學轉型的內在驅動力之一。浙江大學的屠莉婭副教授及其團隊專注于技術支持下的教學空間的轉型研究，研究展示了學科教室、智能教室等六種新型教學空間。形態各異的教學空間蘊含了先進的育人理念，未來將更好地服務于境脈教學、主題教學等。

二、闡說：課堂分析的現實進路

為了實現課堂分析的多重旨趣，專家學者進行了多元路徑的探索。在理論與技術的共同作用下，課堂分析呈現創新化、全面化、協同化的發展趨向。在國內外經驗的交融共享下，課堂分析研究領域獲得了眾多突破，取得了一系列成果，但我們仍需追問：技術賦能的課堂分析何以打開課堂黑箱，重構課堂？

（一）開啟課堂黑箱的多元路徑

在本屆論壇上，上海師范大學國際與比較教育研究院的徐瑾劼副教授將研究目光聚焦于視頻研究中的課件分析。借助這一嶄新的研究視角，她介紹了視頻研究中課件評價的方法和技術，以及運用智能技術發展大規模的課件評價，開發新的視頻研究工具。這為改進我國本地化課件評價和課堂視頻研究提供了重要的指導。當課堂的神秘面紗被揭開后，對于復雜多變的數據，我們應如何組織和分析這些要素以有效改進教學？首都師范大學信息工程學院的孫眾教授及其研究團隊從課堂教學結構著手，根據教學事件、師生角色、教學法結構序列，建構了一套基于人工智能的課堂教學分析機制。這一研究也闡明了聯結課堂觀察與課堂分析的重要性。中南民族大學教育學院的余瑤老師專注于數學理解性課堂研究，從分析學生數學理解的五個層級出發，結合教學案例，具體描繪了各個層級的特征，并根據真實課堂情況確定編碼原則，將編碼繪制成圖，再由編碼圖確定學生數學理解路徑，進而分析他們的數學理解活動。

在技術支持下，打開課堂黑箱的方法愈加多元化。但是，我們要在探尋多元方法的過程中始終抱有一種審慎的研究態度，在打開課堂黑箱之前做好充分的準備。

（二）革新課堂教學的經驗分享

打開課堂黑箱是為了革新課堂教學。這需要國際經驗與本土實踐的相互促進，融合共生。

首先，構建完備的教學系統是革新課堂教學的關鍵思路。美國加州大學伯克利分校的馬西婭·林（Marcia Linn）教授以課程整合教學法為理論依據，構建了定制環境的教學系統，既為教師提供了多樣化的教學工具，又為學生的復雜科學主題學習提供了自動化的指導。同樣關注教學系統創新的還有英國牛津大學的西比爾·埃爾杜蘭（Sibel Erduran）教授，她著重介紹了自己實施的三個項目，分別為OARS項目（劍橋科學與宗教科目論證項目，為教師在跨學科參與中提供指導）、FEDORA項目（主要關注面向未來的科學教育，為政策制定者提供決策意見）、SciKids項目（關注低年段教師的教學，同時專注于教師專業發展），通過跨學科合作等方式，試圖合力改變科學教育的課堂教學，使之朝著更有效、更專業的方向發展。

其次，教學工具的精妙設計也是革新課堂教學的重要路徑。美國哈佛大學教育學院的保拉·烏切利（Paola Uccelli）教授與同事合作研發了一種新的教學工具CALS（Core Academic Language Skills），促進了研究者對語言和讀寫能力關系的科學理解，并為指導教育干預措施的設計提供了精確的技巧，也為學生提供了更加準確的教學指導。

最后，教學方法的創新也不容忽視。美國哥倫比亞大學的迪安娜·庫恩（Deanna Kuhn）教授介紹了其研究團隊基于對話的論證方法開展課堂活動，闡發了設計基于對話的論證方法的理論根基、指導原則與步驟。對話教學對于我們而言并不陌生，但它能否真正促進學生學習？深耕對話教學領域的英國劍橋大學的克里絲汀·豪（Christine Howe）教授指出，以對話形式展開的小組合作可以促進學生學習。有效的對話需要滿足三個基本條件：第一，創設交流不同觀點的課堂環境，包容解決問題的多樣方案；第二，學生要為自己的想法提供理由；第三，為了解決問題，學生要對建議和理由進行評估。研究還發現，鼓勵學生在合作之后進行分享，可以加固小組合作的積極影響。

（三）驅動教師發展的探尋方案

技術賦能課堂，為教師帶來了諸多教學便利，尤其是教學工具的多樣化使用，但隨之而來的海量信息會對教師專業發展造成阻撓。就課堂教學視頻錄制這一分析技術而言，雖然錄制的形式越來越便捷，視頻的數據內容也愈加豐富，但其中的大量信息會影響教師觀看視頻的專注程度和反思效果。香港大學教育學院的陳高偉副教授提出，可用可視化和學習分析提高視頻數據分析的效率。具體地說，以“為了促進師生課堂互動和對話”這一目標為導向，研究者可以專門提取與該目標相關的視頻內容，而后進行實驗前后的對比分析，就數據結果進行反思。這樣一來，教師對課堂教學的反思將會更聚焦，也降低了教師的認知負荷，從而提高視頻分析效率，按需驅動教師發展。

促進教師專業發展是許多人工智能領域研究專家的首要關切。上海智能教育研究院的姜飛副研究員及其課題組成員探索完善了大規模課堂教學診斷分析的實施路徑，且在合作院校開展了基于切片式教學及課堂教學提問有效性的分析，嘗試利用人工智能技術完成與教學相關特征的讀取與評估研究，為教師改進教學提供科學有效的建議與指導。教師專業發展將為課堂分析注入新的活力，也將為未來課堂教學改革增添強大的力量。

三、展望：課堂分析的未來圖景

在人工智能快速發展的背景下，反思課堂分析應然與實然間的差距，可推動技術不斷改進課堂分析。華東師范大學課程與教學研究所的石雨晨副教授從澄清價值理論、揭示課堂真相和化數據為證據三個層面梳理了國際課堂分析需要在未來持續探討的十大問題。技術支持下的課堂分析，未來是一幅機遇與挑戰并存的圖景，我們需要在澄明技術倫理價值的前提下，努力實現理論與實踐的雙輪驅動。

（一）完善技術倫理

人工智能時代，技術已滲透至教育領域的方方面面。技術進入課堂，也牽引出諸多亟待回應的倫理問題。技術走進課堂，對師生來說是不是一種入侵？如何定義“非介入性”？肖思漢副教授認為，非介入性并非僅僅指讓諸如攝像頭之類的數據采集設備在課堂上“隱身”，研究者們聚焦課堂的“目光”本身可能就是一種“介入”。所以，對這一概念的界定仍需進一步澄清。換言之，只有在厘清概念的前提下，技術倫理才可能逐步落實到實踐之中。

明確了技術進入課堂前須符合價值倫理的規范之后，又如何在收集到海量數據之后保障數據的安全？如何保護學生、教師以及課堂的隱私？這也是打開課堂黑箱之后，需要研究者持續保持警惕的倫理問題之一。國內外專家學者已開始關注數據背后的安全與隱私問題，進行研究視頻分享時有意識地模糊學生的面部特征，加密學生和教師的個人信息……但這些嘗試仍處于起步階段。石雨晨副教授強調，未來的課堂分析亟須建立一個更加成熟的倫理公約，來規范技術在課堂分析中的應用，以最大限度保護師生的人身安全和隱私安全。這需要社會各界的努力。簡言之，未來的課堂分析需要在挖掘技術工具優勢及其賦予課堂分析發展潛能的同時，時刻審察常存于現代社會的技術風險與應用時的倫理難題，以倫理價值為基，推動理論實踐的創新。

（二）深化理論建構

技術賦能課堂分析，是為了成就更好的課堂，但僅僅依靠技術本身難以回答“何為更好”。因此，除了引進技術，完善技術倫理，我們還需要構建科學的理論框架，以引導專業化的課堂分析。華東師范大學國際課堂分析實驗室執行主任楊曉哲副教授指出，運用技術進行課堂分析，需要強有力的理論作為支撐。一方面，理論是搭建數據分析框架的基礎，我們要盡可能地保障基礎的牢固性；另一方面，我們應承認運用技術分析課堂的局限性，智能機器無法應對復雜多變的課堂，而理論的完善也正是為了不斷改進和彌補技術的缺陷。

浙江大學的劉徽副教授立足學習科學理論，提出了新時代素養導向下課堂教學轉型的理論構想，認為學生素養的形成依托認知結構的發展，概念的轉變是推動認知結構發展的必要條件。因此，概念轉變是生成素養的關鍵，亦是學習科學的應有之義，是大概念教學的理論基礎。理論不僅指引未來課堂發展的方向，也能夠讓技術參與的課堂分析更有抓手。

其實，理論和技術是相互促進的，技術也能為理論的進步提供支持。石雨晨副教授指出，數據不是孤立的，數據的作用并非單一的，除了呈現課堂分析結果，它還能助力我們不斷改進理論。未來的研究中，要處理好技術與理論的關系，以及二者與課堂分析的關系，抓住技術帶來的機遇，讓技術助力理論發展，共同促進課堂進步。

（三）提升實踐探索

理論與實踐是密不可分的。理論指導實踐，實踐促進理論反思，完善理論。未來，我們在深化理論建構的同時，也需要在理論的指引下，持續推進中國本土的課堂分析實踐。楊曉哲副教授在《中小學智能課堂分析：從1到100》報告中總結了團隊的研究成果，包含200萬小時的課堂數據、6萬節課堂視頻數據、100萬份教案等涵蓋中小學全學科和全學段的課堂多模態數據，實現十多個核心分析技術的突破。這些數字以直觀的方式展現了我國學者在課堂分析領域的執著與專業。

面對國外優秀經驗，我們要取長補短，強化本土實踐，探尋更多的可行路徑。在未來的課堂分析研究中，我們需要更深入地加強跨學科合作。在圓桌論壇上，4位專家學者進行了一場計算機學科與教育學學科的跨界對話。姜飛副研究員及其研究團隊借助計算機技術，實現了課堂人臉以及身體姿態的數據收集，但也提出了自己以及很多計算機領域專家面臨的難題，即無法向一線教師解釋這些課堂數據意味著什么，分析這些數據將對教學產生怎樣的影響。所以，未來，我們要探索更多將數據轉化為證據的路徑，依靠這些證據給予教師教學個性化的指導，創新人機結合的教研方式。

總而言之，依靠現有技術，國內外研究者已形成了一些實用性的結論，但未來仍需探索多模態的求證方式對其做進一步的檢驗，提高課堂數據編碼的自動化水平，以發現更多隱藏在課堂現象背后的秘密。課堂現象復雜多變的特性對技術的更新提出更高的要求。如何分析大規模的課堂多模態數據？如何進行多方協同的課堂智能分析？回答這些問題，需要不斷強化課堂分析的理論與技術。展望未來，要在技術的輔助下建立知識庫，聯結中外課堂的智慧，讓多彩的中國教育實踐發生。

技術讓課堂說話。我們不僅要學會聆聽課堂，還要積極與課堂互動，對其做出回應。在明確研究倫理的基礎上，要運用技術，科學合理地分析課堂，創設有利于學生發展的未來課堂生態。在新時代，課堂分析研究已經獲得不少的成就，研究方法逐漸成熟，研究內容日益豐富，但是課堂是復雜的，學生是變化的，課堂分析仍有很長的一段路要走。作為教育研究者，我們要自覺承擔起自己的使命，深化理論研究，提升實踐探索。

正如華東師范大學課程與教學研究所所長崔允漷教授在總結發言中提到的，從過去的聽課、觀課到如今的“數課”，即將課堂數據化再將數據證據化的演進，無論是研究方法、研究工具還是研究理論都獲得了迅猛的發展。在這一發展趨勢下，我們始終要以有效、公平、民主作為價值引領，建構適應未來課堂發展的理論，并將理論運用于現實課堂，共創技術與課堂共融共生的未來。

參考文獻

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（作者陳丹琴系華東師范大學課程與教學研究所博士研究生；張燁、莊園系華東師范大學課程與教學研究所碩士研究生）

責任編輯：孫建輝