人工智能視域下課堂教學智慧評價

一、問題提出

"""" 如何上好一節課，課堂互動尤為重要。適當的課堂互動可以激發學生思考，提高學生的思維能力。但是許多教師容易忽略這一點，而在課后也沒有進行反思評價。

"""" 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（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。[1][2]CSMS以大數據為依托，在激發學生反應能力、加強師生互動等方面為教師診斷課堂教學、關注全體學生提供了具體數據，幫助教師客觀地觀察課堂，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、研究對象及方法

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。教師A任教中等職業學校（下文簡稱中職）2年，正處于積累教學經驗的關鍵時期，期望借力該實驗實現職業發展的新進步。

（一）研究對象

社會的發展需要技能型人才，培養技能型人才，離不開高質量的職業教育。這些年以來，隨著國家對職業教育的重視，我國職業教育走上了發展快車道，教育理念和模式更加新穎且穩定。應用型人才培養體系構建離不開中等職業教育，在教學方法上，中職強調技術思維的重要性，要重點培養學生在真實情境中的技術思維能力。本研究選擇中職高三兩節數學新授課為研究對象，根據CSMS大數據報告，探討如何激發學生思維及增強師生互動兩個問題。

"" （二）研究工具及方法

課堂教學智慧評價系統（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。[1]CSMS關注的核心是4C（即批判思維、交流、合作、創新思維）技能。本文從思維激發與師生互動兩個方面兩個方面對課堂教學進行分析。

三、研究過程

"" （一）課堂教學內容

本文選取《拋物線的定義及其方程》（課例KL1）和《雙曲線的定義及其方程》（課例KL2）兩節新授課進行對比，一方面，兩節課都是平面解析幾何內容，內容相似，難度相近;另一方面，這兩節課都是定義課，課程類型一致。

（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。優秀的課堂應是教師與學生充分展開互動，教師能夠全面了解學生的知識掌握情況以及學習情緒的變化。本文采用弗蘭德斯互動分析系統（Flanders interaction analysis system，簡稱FIAS）、問答評模式（initiation response evaluation，簡稱IRE）、生師模型（student-teachermodel，簡稱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、學生言語、安靜 /混亂三大部分組成，形成10類互動行為編碼。根據這10類編碼形成7個課堂言語互動指標，旨在分析師生課堂互動質量，某個維度取值越高，表示該方面做的越好。

表1是兩節課例的FIAS分析對比。根據表1，本堂課教師A在激發學生主動參與互動、啟發性、教師正面回應學生、教師發問、教師聚焦講授與提問、師生話題交流穩定方面表現較好，說明教師A在課堂上的評價反饋以及啟發教學做得較好，對于學生的回答能夠及時給予正面評價與回應。但是在學生發問、學生表達穩定方面需要重點關注。通過復盤可知，本堂課難度較大，雖然學生通過學習橢圓的方程有了一定的類比基礎，可是對于中職學生而言，平面解析幾何這一板塊計算量大，方程形式復雜，字母較多，學生理解起來較為困難。基于這樣的學情，教師A以講授為主，較少給學生自主討論的時間，從而在學生發問這方面低于常模數據。

吸取課例KL1經驗后，教師A在課例KL2及時調整教學策略，增加了讓學生在黑板上做題的環節，及時了解學生掌握知識的情況。學生完成題目后，教師A主動詢問學生做題過程中遇到的困難，以及教師評講后學生得到何種啟發，幫助學生加深理解雙曲線的定義。通過這樣的交流，充分調動了學生參與課堂互動的積極性，從而更好地掌握課堂教學內容，啟迪創新思維。根據課例KL2的數據，師生交互比提高到了0.3，有了明顯的提高，課堂效果也比之前有所提升。

2.課堂問答評互動

課堂問答評互動是衡量一節課師生間是否有有效互動的重要指標之一。問、答和評三者缺一不可，如果缺少了某個環節，互動效果就會大打折扣?！皢?答-評”結構（IRE）互動分析能夠很好地監測師生在課堂上的提問、回答及反饋情況。教師通過提問發動互動（Initiation），學生對教師問題作出響應（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。典型的提問方式有簡單型IRE，學生討論思考再答型IDRE，追問型IRIRE，以及其他的復雜組合型。

表2展示了兩節課例的“問-答-評”結構（IRE）互動分析。課例KL1的問題類型只有3次追問型，沒有采集到學生思考討論再答型，表明本節課教師A設計的問題量較少，而且問題提出后，沒有給予學生充足的時間思考。通過復盤，教師A認為，由于授課時間比較緊張，課程內容較多，所以急于跟進課程進度，整節課以教師講授為主，從而導致課例KL1的問答評互動質量不高。針對這一問題，教師A在課例KL2中做出改進，一是調整課堂教學內容，突出教學重點；二是體現學生主體地位，對于學生能夠自主解決的問題，給予學生充足的時間思考，然后再請學生回答。從表2來看，課例KL2的追問型問題增加到6個，并且出現了學生思考討論再答型問題，說明教師A有留給學生充分的時間思考，加深學生理解。總的來說，本堂課教師A的“問-答-評”運用適中，對學生的及時反饋良好，比課例KL1有了明顯進步。從學生反饋來講，學生普遍認為第二節課能更好地跟上老師節奏，學到更多知識。

"""" 3.生師模型

生師模型（S-T模型）記錄的是課堂師生對話順序和時長，由此生成兩個指標Rt（教師行為占比）、Ch（師生行為轉換次數占比），據此指標課堂分為講授型、練習型、對話型以及混合型4種類型。

生互動曲線，沿橫軸方向的線段代表教師在講話，沿縱軸方向的線段代表學生在講話。

根據圖1，師生互動曲線在傾斜角45度下方，說明課例KL1以教師講授為主，學生自主探究的活動較少，師生互動比為2.37。課程后段曲線傾斜角逐漸變大，說明教師A逐漸加強了師生互動。在課例KL2中，師生互動比為3.17，高于第一節課，說明教師A適時調整教學方法，使學生積極參與教學活動。值得一提的是，圖2中整條曲線有較多鋸齒狀的轉折點，說明整節課的師生交替互動頻繁，有利于學生感知課堂魅力，掌握教學內容。通過復盤，本節課學習了拋物線的定義后，教師A設計了一個小游戲，并邀請幾位學生上講臺參與，通過游戲帶動學生學習的積極性，增加課堂樂趣。

圖3是課例KL1的課堂類型，介于混合型和講授型之間，說明教師行為偏多；圖4是課例2的課堂類型，屬于對話型，但是偏向于混合型，說明本節課的教師行為與學生行為占比相當，教師與學生均積極地參與了課堂活動。

（三）課堂思維激發

課堂思維激發是一節課的宗旨和目的，學生在課堂上除了學習課本的知識外，還應掌握學習方法，培養創新思維能力。教師在課堂中應該注重學生思維能力的培養，通過設置不同類型的問題，激發學生深度思考。

1.學習發生主要方式

根據知行學習發生理論，共有四種學習發生方式（圖5）：現實型風格，能動型風格，哲理型風格和感悟型風格。正如圖5所示，課堂教與學的活動若按照這四種學習發生方式依序組織成①→②→③→④周而復始，則能更有效激發學生思維，促進學生認識水平螺旋式上升發展。

以語言為分析對象可將課堂知識劃分為四種類型：“是何”（what），“為何”（why），“若何”（what if）和“如何”（how）。

根據表3可知，雖然四種問題均有出現，但是在比例卻不均衡，“是何”類問題占比較多（41%），幾乎占據半數問題，而指向創新型知識的“若何”類問題偏少，只有17%，這不利于激發學生的求知欲，并且教師推動有效學習程度為0.58，只比常模高出0.2。通過復盤，教師A在第一節課中，為了使學生回顧之前所學內容，較多使用了“是不是……”的句式，容易形成機械性的回答方式，從而抑制學生動腦思考的能力。通過認真研讀課例KL1的CSMS大數據報告，教師A反思提問方式，并且在課例KL2中進行改進。從表3可以看出，課例KL2的四何問題分布均勻，每類問題都占了總數的25%左右，說明教師在課堂中重視學生思維的培養，通過提出不同類型的問題，激發學生思維，而且四何問題的總數達到263個，大大地超過了常模數據，教師推動有效學習程度為0.69，超過第一節課數值，說明教師A對課堂的改進有了明顯的效果。

2.教師的教學風格

知行理論通過分析處理信息的方式，以及處理完信息之后的響應方式，凝練而深刻地刻畫了教師的教學風格和學習者的學習風格。教學風格分布越均勻，表示課堂對于各類學生的照顧越好。從表4中我們能看到，從場景到內化建構占14.50%，從概念到內化建構占37.40%，從概念到思想練習占38.93%，從場景到思想練習占9.16%，由此看出，課例KL1的教學風格分布不均勻，不能很好地兼顧各類學生。根據這項數據，教師A在課例KL2對教學策略進行調整，雖然各類風格占比還是不太均勻，但差距明顯小于課例KL1。

3.學生的學習風格

根據學習發生方式的不同可將學習風格劃為感悟型、哲理型、現實型、能動型四種。CSMS通過統計全部發言學生呈現學習風格百分比分布。根據表5可知，課例KL1中感悟型和能動型的學生偏少。針對這一情況，教師A在課例KL2中增加了“如果—為什么”，“如果—怎么樣”的問題，以此兼顧這類學生。從表5中能看到，各類學生風格占比均勻，說明教師A能夠兼顧不同學習風格的學生，充分調動學生的學習積極性。

四、總結與反思

總體上看，在課例1的基礎上，教師A通過認真研讀CSMS大數據報告從而對課例KL2進行改進，效果明顯，教師可以有針對性地改進課堂教學，逐漸成長為合格的數字化教研者。通過這次項目，本文有以下三點的反思。

（一）人工智能視域下CSMS為改進課堂教學提供強大數據支撐

"" CSMS借助于人工智能，運用多種分析模型對課堂教學內容進行深入的探索，以真實客觀的數據呈現給一線教師。教師通過解讀大數據報告，了解課堂教學存在的問題并進行相應改進。CSMS提供了不同維度視角下教師分析課堂的依據，尤其在課堂思維激發與師生互動兩個環節，幫助教師洞察數據背后影響教學質量的關鍵因素，幫助一線教師開展自主教研。

（二）學習發生的知行模型為促進學生思維激發提供了理論依據

根據學習發生知行模型，教師應該均勻地設計“四何”類問題，啟發學生多角度進行思考，培養學生發散思維能力。教師要善于設計高質量“若何”類問題，此類問題能培養學生的創造性思維。根據學習發生的知行理論，為何、如何方式是幫助學生深入理解知識的重要方法，適當采用這些方法會提高分值，但過多使用也會產生鈍化，提升速度會下降。當然，除了問題提出方式的改進，教師也應對學生的回答做出有效的回應，“問-答-評”結構（IRE）互動分析能夠清晰地展示出課堂問答效果，教師可適時增加追問，培養學生的發散思維。

（三）生師模型（S-T模型）為提高師生互動提供有效幫助

S-T記錄了整個課堂師生對話的順序和時長，直觀呈現師生互動的時序。它以圖表的方式呈現給教師，結果直觀易懂。師生活動在課堂中是必要的環節，如果沒有師生互動，只是教師一言堂，這會導致課堂枯燥無味，學生無法跟進教學，所以S-T模型能夠更好地幫助教師復盤課堂，定位到具體教學片段，幫助教師及時調整課堂教學策略，讓課堂動起來，活起來，真正將課堂還給學生。

"" 參考文獻：

[1]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.

[2]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.

[3]許世紅，朱敏嫣，張倩如.人工智能視域下課 堂教學智慧評價：以CSMS促教師專業成長——以財經素養教育與德育融合班會課為例[J].教育測量與評價，2022（3）：40-51.

[4]周文超，張寅，彭峰，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 朱守鋰