CSMS給課堂做“磁共振”　大數據賦能精準化教學

陸素娥　陳燕純　許世紅

摘? ?要：課堂教學智慧評價系統（CSMS）是一款利用人工智能進行自動評估的大數據分析式教學評估工具。利用CSMS開展課堂教學智慧評價，實現快捷而完整的課堂整體評價，讓教師整體把握課堂；對課堂中教師的主導作用與學生的主體活動進行真實而清晰的剖析，優化師生互動；對學生的學習行為進行精準而有效的分析，促進思維激發。CSMS大數據支持下的課堂教學評價，為優化課堂開展精準化教學，為學生和教師發展都提供了更多的可能性。

關鍵詞：小學數學；課堂教學評價；大數據分析；精準化教學

中圖分類號：G623.5? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1009-010X（2023）19/22-0078-05

課堂教學智慧評價系統（簡稱 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，基于CSMS的課堂AI評價，猶如給課堂做了個全身透視的“磁共振”。CSMS利用精確分析技術，對課堂教學中放射能量的兩大主體——教師、學生進行全方位的“掃描”，有效檢測教師、學生各自在課堂中的活性中心以及兩者產生的相互作用，能讓教師對課堂進行精準診斷，促進教師積極改進教學策略，實現課堂教學的優化。

本文以教師A執教的“速度、時間與路程”為例加以介紹，該課選自人教版四年級上冊第4單元“三位數乘兩位數”的第六課時。本課時有兩個教學要點：一是學生基于原有感性認識和生活經驗，理解并概括出“速度”的內涵；二是學生通過解決相關的行程問題，自主探究速度、時間和路程的關系，構建數學模型，并解決生活中的一些實際問題，在此過程中發展推理意識、模型意識、應用意識。課堂教學流程見圖1。

一、CSMS通過快捷的課堂教學“全掃描”，助力教師把握課堂整體結構

傳統的人工課堂教學行為分析方法受制于主觀局限性，總會出現局部評價放大而整體評價不足的問題。CSMS根據課堂音視頻自動生成課堂大數據分析報告，既快捷客觀又全面精準。CSMS給出的AI評價，猶如給課堂做個“全身掃描”，有助于教師清晰了解課堂每一模塊的優勢與不足，并根據反饋做出快速調整，優化課堂教學。

（一）CSMS測前的個性化教學反思

為對比檢驗CSMS課堂教學評價的實用性，教師A首先在測評前進行了課例復盤并反思課堂教學，主要有三大亮點：1.學生在課堂上能基于已有經驗，自主且充分地展開探索，展現了學習自信；2.學生在課堂上經歷了數量關系提煉、歸納與應用的全過程，獲得良好的學習體驗；3.課堂落實了解決問題過程中的兩次轉化，一是從實際情境中抽象出數學問題；二是將抽象出的數學問題在實踐中加以檢驗和運用，學科素養導向鮮明。

另外有三個地方可以做得更好：一是關于“速度”的內涵，雖然已讓學生了解不同交通工具的行駛速度，但還可以把素材價值擴大化；二是關于學生的學習方式，適當開展合作學習；三是關于學生主動思考，應重視給予學生質疑問難的機會。

（二）CSMS呈現的課例整體評價

本課例視頻上傳到CSMS平臺后，自動生成教學大數據分析報告。報告分為課堂概要、互動交流、思維激發三大部分，如圖2。課堂整體表現是由9個指數構成的雷達圖，其中目標定位、課堂藝術、思維激發、評價反饋、整體發展、合作交流、學習體驗這7個指數值均接近滿分10分；課堂調控、目標達成則約8分左右，本節課總分約95.8分。根據9個指數的具體細化指標，報告進一步指出，本課例展現出學生學習風格的多樣性，教師能兼顧學生的多種學習方式，學生在課堂中得到充分表達；教師在本堂課展現擅長分析抽象，做事有條理，務實冷靜的個性風采，在課堂調控方面，偏向嚴厲。圖3則呈現的是課堂整體表現下相對應的課堂主要特點。

（三）機器自動化分析的三大突出優勢

一是快捷精準。從上傳課例視頻到生成完整的大數據報告只需約30分鐘，傳統課堂教學評價無法比擬。常規打磨一節課例，通常要集中開展多次研討，不僅耗時耗力，每次研討還都受制于評課者主觀能力與意識，很難達成對課堂全方位的評價。教師A研討本課例時，先是用40分鐘復盤課例，再結合教學設計與課堂組織情況進行簡單反思，總耗時約2小時。然后閱讀CSMS大數據報告，立即了解到“課堂調控”“目標達成”這兩方面存在改進空間，真是非常便捷精準。

二是全面先進。CSMS九個評分領域涵蓋40 個細項指標，內涵豐富，同時又聚焦批判思維、交流、合作、創新思維，關注課堂核心素養培育，其評價的全面性和先進性有助于教師規范課堂教學，明晰課堂改進方向，為教師快速提升自己的教學技能或轉變教學風格提供了目標與可能性。為了驗證CSMS的課堂測評功能的性能，教師A上傳了另外3節課例，以比對數據間的差異。表1是3節不同課例CSMS 測評后生成的“課堂整體表現”對比圖，其中“課堂調控”“目標達成”均相對略低，這為教師A反思改進教學方式方法，有針對性地優化課堂教學，指明了努力方向。

三是客觀公正。教師A從教23年，已形成較固定的教學風格，在把握教材、組織課堂教學、引導學生開展學習活動等方面經驗豐富，“課堂整體表現”雷達圖客觀準確地呈現出教師A的教學水平。本課例中，教師A組織學生圍繞“速度”“時間”和“路程”三個量的定義以及關系展開3個層次的構建活動，教學過程師生均在常態的教學場景中進行，沒有受到特殊因素影響，學生緊緊圍繞本節課的主題開展活動。從報告中“教學效果序列分析”（圖4）的指標“師生發言度正相關度”均活躍在0.5～1之間，可以反映學生參與學習的集中度。課堂中教師A仍然是秉承一貫的教學風格，課堂用語語速較快，但會給予學生充分的發言機會，重說方法明算理。CSMS通過課堂音頻分析收集大數據，客觀記錄每個時間節點學生“最長單個學生發言”分別是14.9秒、24.8秒、68.2秒、37.6秒，在報告中 “課堂特點”部分客觀反饋出教師A的教學風格為偏向嚴厲，課堂整體呈現理性氛圍，也確實與客觀事實相符。

二、CSMS真實清晰地“局部透射”課堂教學，助力教師優化課堂互動

我們只有通過透視課堂教學中教師的教與學生的學以及師生互動的質量，才能找到精準優化課堂的根源。這就好比用“磁共振”給身體做個局部的增強掃描一樣，通過透射數據看體質。CSMS突出進行了教師、學生以及師生互動的大數據分析，從細節上幫助教師洞察課堂師生互動的成因與成效，設定更為精準的優化課堂的策略。

（一）CSMS透射“教師怎樣教”

教師是教學過程中的組織者，也是課堂教學的引領者，最重要是整個課堂的主導者。教師的教學行為會直接影響學生的學習方式，產生相對應的師生互動方式，衍生課堂學習效果。CSMS測評教師的教的細節指數包含：教師講話總時長、授課語速、語言凝練度、積極話語次數、情感飽滿度、課堂負極氛圍、想象力、思維激發、強化記憶傾向、常用口頭禪、知行教學風格等11個參數。教師A了解到關于教學藝術方面，在課例中課堂引導積極樂觀、語言精煉、語速適宜、富于想象力，在關注學生全體方面，能夠均衡照顧到各類不同學習風格的學生。

通過細細解讀CSMS “掃描”下的教師教學行為的大數據，教師A發現自己在指數“授課語速”上每分鐘達到242字，而相關的“情感飽滿度”卻只有0.19分，比最低標準0.20分還要低，甚至在“課堂負極氛圍” 數上分值達到57分，遠遠超出參考范圍19～30。對照指數標準以及復盤課例，教師A領悟到在本課例的教學中，教師雖然用激情彭拜的語言組織課堂教學，但卻忽略了在提問后，給學生及時評價反饋的時間，特別是鼓勵和認可學生的語言反饋占比較少，會讓學生在課堂中產生壓抑情緒。這啟示著教師A今后應在課堂加大激勵性語言的使用、增加與學生互動等方面做出調整，提升課堂調控能力。

（二）CSMS透射“學生怎樣學”

學生是課堂的主體，學生怎樣學，決定了他們在課堂上學得怎么樣。CSMS測評學生的課堂反應主要從發言情況、情感體驗、知行學習風格3個指標收集數據做出分析。如表3，學生發言很活躍，發言達到209人次，且時長在10～30秒能夠充分表達觀點的有17次；在情感體驗方面，學生顯示了正極情感。反思本節課的教學，聯系平時較為嚴格的教學風格，教師A以后應該多營造輕松和諧的學習氛圍、減少封閉性問題、提升問題的思維性等方面要作出優化，促進學生有質量地學習。

（三）CSMS透射“師生互動”質量

課堂上，教師的啟發性與學生的話題性保持統一，將體現師生互動的一致性、契合性，更能反映教師課堂調控能力的高低。CSMS測評利用弗蘭德斯（FIAS）互動分析、“問——答——評”結構（IRE）互動分析、教學活動類型（影響S-T模型）分析反饋“師生互動”效果。通過3組數據，教師可以分析課堂中師生互動的質量、互動類型等。本課例的弗蘭德斯互動分析指標中（表4），“啟發性”“教師正面回應學生”做得非常出色，但“學生發問”表現最弱，遠低于常模值，說明教師A在激發學生主動質疑問難的環節有很大的進步空間。結合本課教學流程，學生在情境中理解“速度”的內涵，并引申另外兩個量的意義，區分“速度的長度”與“路程的長度”的區別與聯系。這一板塊的教學沒有很充分調動學生的活躍性，在這一環節，情境創設起著很重要的作用，情境素材價值擴大化是教師A要努力的方向。

三、CSMS通過精準有效地“深層掃描”課堂教學，助力教師促進思維激發

如何評價課堂中教師激發學生思維的質量？學習發生知行理論為CSMS測評課堂思維提供了技術基礎。知行理論通過教師外在可觀測的語言刺激（劃分為“四何”，即：若何、是何、為何、如何）來推測其對應的場景輸入、概念輸入、內化建構、思想練習這4種內部認知過程關聯的知行活動，實現思維激發的評測。

如表5，本節課的“是何、若何”占比較高，通過復盤發現，教師A在課堂上通過提問引導學生理解“速度”和“路程”的概念，這是“是何”；并將概念運用到大量的情境與練習中，這是“若何”“如何”；加大了概念（是何）和現實（如何）之間的聯系，導致“是何”類知識傳遞方式比較大，更多停留在“知”的學習層面。根據知行理論，學習是否能夠真正發生，關鍵在于“知”能否有效轉化為“行”對應的內化建構、思想練習。本課例中“為何”與“如何”相對略少，即在原理性知識理解與多種情境中練習方面略顯不足，這與學生主動發問偏少、教師推動有效學習程度分值較低、目標達成分值相對低具有一致性。客觀數據為教師A優化教學設計提出了新的思路，在今后的教學中可以融入更多真實情境問題，讓學生運用所學知識解決情境中的問題，激發學生的實踐欲望，達成思維激發的目標。

人工智能信息技術使人們能夠用一個全新的方法來洞察課堂教學，創造出全新的教學思想和課堂研究方法。基于CSMS大數據支持下的課堂教學評價，能如“磁共振”般給課堂做個便捷、全面、客觀的“大掃描”，這將為優化課堂開展精準化教學，為學生和教師發展都提供了更多的可能性。

參考文獻：

［1］許世紅，劉軍民，王時舟，等.人工智能視域 下課堂教學智慧評價：理論建構、模型支撐與技術實現［J］.教育測量與評價，2022，（2）：56～65.

［2］許世紅，劉軍民，王時舟.人工智能視域下課堂教學智慧評價：學習發生知行模型［J］.教育測量與評價，2022，（1）：80～90.

［3］周文超，張? ?寅，彭? ?鋒，等.人工智能視域下課堂教學智慧評價：基于CSMS與學習發生知行理論的課堂轉型實驗研究［J］.教育測量與評價，2022，（3）：52～60.

【責任編輯 王? ?悅】