基于可視化數據的教學提問優化與效果反思

[中圖分類號]G623.5 [文獻標識碼]A[文章編號]2097-2539(2024)20-0076-03

一、實驗設計與數據采集

(一)實驗設計

在“平行”與“垂直\"數學概念課中，學生雖基于生活感知能粗淺辨識兩直線的關系，卻缺乏嚴謹的數學概念。本課旨在深化學生理解，結合語言表達和動手操作等教學方式，進一步促進學生的深度學習。

實驗設計選擇某地區小學四年級A班B班學生為研究對象，隨機分為實驗班和對照班。實驗班，采取創新型教學方法，融入數據可視化元素優化提問，關注學生的主動學習時長和學生對平行與垂直特性的理解，以此強化概念掌握。對照班，沿用傳統的講授加練習模式，側重于黑板演示和平面作圖訓練，以強化概念掌握。設定實驗變量，自變量為提問的“黃金節奏”、認知類型、靶向性；因變量為學生的學習表現、參與度、理解程度等。

(二)數據采集

AI課堂教學觀察與分析是一種先進的教學評估方法，它利用多媒體設備精確錄制真實的課堂教學場景，確保教學過程的完整還原。隨后，通過專業的錄像分析技術，對師生的課堂教學行為進行細致入微的觀察與分析。

該系統的核心分析指標是S-T教學分析，這是一種在國內外廣泛應用的教學分析模型，專注于對師生互動行為進行定量和定性的分析。S-T教學分析能夠深入剖析教學過程，判斷課堂教學性格，并提取出具有普遍共識的客觀信息，為教學評價提供有力支持。

在具體實施中，首先對課堂中的教師行為（T行為)和學生行為(S行為）進行編碼。T行為涵蓋了教師的講授、板書、播放課件材料等多種教學行為；而S行為則包括學生記筆記、發言、思考等學習行為。這些行為被詳細分類并記錄在案，以便后續分析。

通過這一過程，能夠生成一份詳盡的教學模式分析報告，該報告不僅揭示了師生互動的詳細情況，還為教學改進提供了寶貴的參考信息。系統主要的分析指標見表1。

二、提問的優化策略

(一)提問的“黃金節奏”

在數學教學過程中，提問的節奏把握對提升教學質量十分重要。學生的注意力和思維狀態會隨著課堂進程的推進而發生變化。因此，教師應根據課堂的實際情況，精準捕捉提問的最佳時機，以最大限度地激發學生的學習潛力和思維活力。通過詳盡的數據分析，深入探究了數學課堂中提問節奏的變化規律。結果顯示，在課堂開始的 5～25 分鐘內，師生互動頻繁，學生處于高度集中和活躍的狀態，此時的問題頻次高達25～30次。這一階段的提問，不僅能有效吸引學生的注意力，還能激發他們的學習興趣和探究欲望，為后續的深入學習奠定堅實的基礎。

(二)提問的認知維度

提升課堂教學效果不僅依賴于精準把握提問的“黃金節奏”，更在于問題設計的認知維度。教師應根據教學目標和學生的認知水平，精心設計問題，確保問題既具有挑戰性又符合學生的實際情況。在實驗班中，共設計了61個問題，相較于對照班的57個問題，不僅在數量上有所增加，更重要的是在問題類型上進行了策略性的調整。通過可視化數據的收集和分析，能夠清晰地看到實驗班與對照班在提問效果上的差異。

第一，提問類型。根據布魯姆認知目標分類，教師的提問類型通常包括記憶型問題、理解型問題、應用型問題、分析型問題、評價型問題、創新型問題等（見圖1）。不同類型的提問對學生的思維發展有著不同的影響。

第二，提問方式。在探討不同提問方式對學生學習效果的影響時，可以將實驗班與對照班的提問策略進行對比分析，見表2。

實驗班提問策略： ① 開放式提問。實驗班更傾向于采用開放式提問，如“同學們能不能根據這組圖形的特點，起一個新名字？并說一說為什么？”這樣的問題沒有固定答案，鼓勵學生自由表達觀點、想法和感受，從而激發學生的創造力和批判性思維，將被動學習轉化為主動探究，使學生充分體會數學概念的形成過程，深化數學洞察力。 ② 整合式提問。在實驗班中，教師會將多個導向性問題整合成一個開放式問題，如“根據圖示動畫，說一說你的發現？”這樣的提問方式不僅簡化了問題流程，還促使學生更全面地觀察和分析圖形特點，確保學生在闡述見解時內容翔實且富含數學語言，有效強化了數學表達能力。

對照班提問策略： ① 封閉式提問。對照班可能更多地采用封閉式提問，如“這個角是不是直角？\"或“這個圖形屬于哪一類？”等問題，通常只需要學生簡單回答“是”或“否”，或者從給定選項中選擇，這樣的提問方式雖然便于教師快速獲取學生的反饋，但可能限制了學生的思維發展和表達能力。 ② 導向式提問。雖然對照班也會使用導向式提問來引導學生思考，但往往缺乏足夠的開放性和深度，如“這個圖形的邊有什么特點？”或“這個角的大小是多少度？”等問題，雖然能夠引導學生關注圖形的某些特征，但可能不足以激發學生的深入思考和自主探究。

通過對比可以看出，實驗班的提問策略更加注重學生的主體性和創造性，通過開放式和整合式提問，鼓勵學生主動探究、自由表達，從而深化對數學概念的理解和應用。而對照班的提問策略則相對保守，更多地依賴于封閉式和導向式提問，在一定程度上限制了學生的思維發展，阻礙了數學表達能力的提升。

(三)提問的靶向性

提問的靶向性在教學實踐中扮演著十分重要的角色，它要求教師根據具體情境調整提問的方向和深度，以適應不同對象(個人、小組、班級)的需求，從而最大化教學效果。以下是對提問靶向性在教學中的應用及其成效的深入分析。

第一，針對性。確保問題直接關聯教學目標，如通過提問“任何兩條不相交的直線都平行嗎？為什么？”來引導學生深入理解平行與垂直的概念及其先決條件。精心設計問題，以挑戰學生的空間想象力，設置認知沖突，促進認知結構的深化與拓展。

第二，層次性。構建一個層次分明、由易到難的梯度體系，逐步引導學生深化對知識的理解與應用。從基礎認知層面的問題出發，逐步進階至高級認知領域，鼓勵學生超越直觀感知，進入理論分析與評價階段，見表3。通過對照實驗班與對照班的分支提問設計，展示層次性提問在促進學生深度學習方面的優勢。

第三，個性化。考慮學生個體差異，設計適應性提問，以滿足不同認知水平和學習風格學生的需求。對基礎薄弱的學生，提問聚焦于直觀感知，如通過生活實際例子幫助學生理解概念；對學有余力的學生，提問更加深入和開放，鼓勵探索更廣闊的數學世界。

這種個性化的提問方式不僅尊重了學生的個體差異，還激發了他們的學習興趣和潛力。

三、教學效果與反思

(一)教學效果評估

第一，對比成績。在實驗進行期間，密切關注了實驗班和對照班在鞏固練習及單元小測中的做題情況。在鞏固練習中，實驗班的學生展現出了更高的解題效率和準確性。相比之下，對照班的學生在解題過程中顯得較為吃力，需要更多的時間和提示才能完成練習。

第二，觀察表征。在實驗過程中，觀察了學生在課堂上的表現，并評估了他們在數學能力、思維能力和學習興趣等方面的提升情況。在數學能力方面，實驗班的學生表現出了更強的解題能力和邏輯推理能力。他們能夠快速理解數學概念，并運用所學知識解決實際問題。在思維能力方面，實驗班的學生展現出了更強的批判性思維和創造性思維能力。他們敢于質疑和反思，能夠獨立思考并發表自己的見解。在解決數學問題時，他們能夠從不同角度進行思考，提出新穎的解決方案。

(二)教學反思

第一，優化提問節奏與方式。可視化數據在教學實踐中的應用，提供了寶貴的反饋，幫助不斷優化提問的節奏和方式。根據學生的實時學習狀態和反應時間，靈活調整提問的頻率與時長，確保每位學生都能獲得充分的思考空間來回答問題。同時，依據數據的反饋，持續改進提問的策略，使之更加貼近學生的認知特點和實際需求，從而更有效地激發學生的思維活力。

第二，教學效果評估與改進。通過對比實驗組與對照組的成績和課堂表現，驗證了提問策略的有效性和可視化數據運用的價值。在此基礎上，總結了實驗過程中的成功經驗，如提問策略的精準實施、可視化數據的恰當運用等，這些經驗為今后的教學改進提供了寶貴的參考。

四、結語

展望未來，將充分利用現代科技手段，如虛擬現實技術、增強現實技術等，更加關注學生學習的狀態，如面部表情，課堂聽課姿勢，打造更加真實、生動、有趣的學習場景。借助大數據和人工智能技術，對學生的學習過程進行精準分析和評估，為他們提供更加個性化、精準化的學習指導和支持。秉持以學生為中心的教學理念，努力培養更多具有創新精神和實踐能力的人才。

參考文獻

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（責任編輯：李江寧）