項目式學習的高品質智能分析

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A

2024年12月2日，教育部印發了《教育部部署加強中小學人工智能教育》的通知，強調實施常態化教學與評價，注重培養學生解決實際問題的能力，并推廣基于任務式、項目式、問題式學習的教學方法。這表明智能技術與教育教學的深度融合已成為現代教育發展的趨勢。

項目式學習（PBL）作為通知中提倡的教學模式，是一種以學生為中心的教學方法，通過解決現實問題來激發學生主動學習。這種模式鼓勵跨學科合作，要求學生在項目規劃、執行和評估文章編號：1003-6148（2025）7-0088-5中發揮主導作用，而教師則扮演指導者和顧問的角色。項目式學習通過深度學習、反思和成果展示，培養學生的批判性思維能力、問題解決能力和溝通協作能力，為他們的未來學習和職業發展奠定基礎。《義務教育課程方案（2022年版）》中提倡項目式學習，目的是打破學科界限，推動跨學科學習，從而培養學生的高階思維和解決實際問題的能力。項目式學習的教學流程和學生深度思維的過程如圖1、圖2所示。

圖1項目式學習的一般流程圖

圖2學生在項目式學習中的深度思維過程圖

項目式學習的課堂活動豐富性和學生思維活躍性，使得課堂評價變得復雜和多樣。利用高品質的課堂智能分析系統，可以更深人地理解和改進課堂教學。本文基于“如何設計并制作一臺小型暖風機”的項目式學習，利用智能分析技術生成詳盡的課堂報告，提供對教學過程的深入洞察。該技術能夠采集課堂教學中的多模態數據，如師生的語音、視頻和生理信號等，并通過人工智能技術（如視頻分析、音頻分析、自然語言處理）進行特征提取、識別和數據統計，它能夠對教學分析指標進行全程采集、量化和分析，最終生成可視化數據報告。通過該項技術，教師可以更好地把握教學動態，實現教學方法的創新和教學效果的最大化。此外，通過相應的數據分析報告，還可以促進教師教學反思和專業成長。

1 教學流程介紹

項目情境：蜜袋鼯適宜生活在 20°C～30°C 的環境中，其體溫為 32°C 在溫度低于 20°C 時，需要采取保溫措施，但不能用取暖燈，以免干擾其生物鐘。因此，小型暖風機成為最合適的取暖方式。

任務驅動：如何設計并制作一臺小型暖風機？

子任務1：認識暖風機的基本結構。

任務要求學生拆解一臺常見吹風機，觀察其基本結構，了解其工作原理，并尋找電流熱效應的利用和防止實例。

學生提出問題，猜想與假設，設計實驗方案，收集證據并得出定性結論，最后使用DISLab數字化實驗平臺進行數據分析，得出焦耳定律。

子任務2：探究電熱的多少與哪些因素有關？

學生需要考慮安裝位置、防燙措施和取暖效率。

子任務3：設計并優化暖風機。

學生需要選擇合適的電阻和電動機，設計電路圖，并考慮如何使暖風機吹出的風更熱

任務拓展：為蜜袋的“家”制作并安裝暖風機。

項目成果：暖風機電路設計圖、暖風機實物模型、研究報告等。

2 高品質課堂智能分析報告及反思

近年來，隨著課堂教學環境的不斷變化，許多改進型的分析系統應運而生。以下高品質課堂智能分析報告包括課堂基本參數、學生視角、教師視角三大部分。

2.1 課堂基本參數

2.1.1 教師基本情況教師基本情況如表1所示。

表1教師基本情況表

反饋分析：由數據可知，教師語速適中，整節課提問次數略少。不過，對于項目式學習，學生活動多，思維深度會逐漸變大，教師的引導性語言要精準到位，提出的問題要有一定的思維含量才是最重要的，不能單看話語主體和提問個數。

2.1.2 課堂時段分析和課堂具體時間分布

課堂時段分析如表2所示。

表2課堂時段分析表

反饋分析：本節課是新授課，課堂上，教師需要把“焦耳定律\"課程內容傳授給學生，同時引導學生解決一些實際問題，課后才是學生實踐的主戰場。課堂上，教師講授占比為 50.0% ，師生互動占比為 38.0% ，活動或沉寂占比為 12.0% ，對于數據中體現的教師講述時間過長、學生獨立思考和實踐的時間過少的問題，我們要根據具體課型一分為二地看待。

2.1.3課堂關鍵詞圖表分析（Top20）課堂關鍵詞分析如表3所示。

表3課堂關鍵詞分析表

反饋分析：從課堂關鍵詞分析表數據來看，教師沒有口頭禪，高頻出現的詞語都與本節課內容相關。

2.1.4 課堂互動ST分析

在教學過程中，教師行為是指教師通過言語及非言語方式傳遞信息，具體表現為講解、演示及誦讀等行為。

學生行為是指學生言語及非言語的信息傳遞行為，主要包括學生的發言、小組討論及展示、完成個人任務、回答及提出問題等行為。課堂互動推進與課型圖如圖3所示。

圖3課堂互動ST圖

圖3中，師生互動曲線描述的是教師和學生的互動情況。橫軸方向的線段表示教師行為，縱軸方向的線段表示學生行為。當曲線更靠近橫軸時，說明教師活動占據主導；而當曲線偏向縱軸時，則表明學生的活動更為突出；若某段曲線整體接近 45^° 斜線，則表明在這段時間內師生互動較為充分。

反饋分析：從課堂互動ST分析看，教師行為在課堂中占時為21：02，學生行為在課堂中占時為20：54。教師占有率為0.5，學生占有率為0.5。學生的行為偏少，教師的行為偏多。從課堂的基本信息視角分析，整節課活動豐富，注重學生的參與和體驗，重點培養學生的科學探究精神，提升其實驗設計和操作能力，以及將物理知識應用于解決實際問題的能力。雖然課堂活動豐富且注重學生參與，但在師生互動的時間分配上還有改進的空間。教師可以考慮減少一些講解時間，增加學生發言、討論和展示的機會，以促進更平衡的師生互動，提高學生的主動學習和參與度。

2.2 學生視角

2.2.1 學生發言情況學生發言情況如表4、圖4所示。

表4學生發言情況表

圖4學生回答情況分布圖

圖4中，R1是學生的簡單回復；R2是學生對知識與概念的回憶性回復，指向的是知道、理解、應用的學習自標；R3是學生帶有推理性、解釋性的回復，指向的是分析、綜合及評價等更高層次的學習目標。

反饋分析：學生在課堂上針對知識與概念的發言較多，這表明學生在知識層面的參與度較高。然而，高思維含量的發言（R3層級）相對較少，這表明學生在分析、綜合、評價等高階思維能力方面的參與有待加強，在高階思維能力的發展上還有提升空間。教師可以根據這些反饋調整教學策略，比如設計更多促進學生高階思維的活動，鼓勵學生進行更深層次的思考和討論，以提高學生的綜合分析和評價能力。

2.2.2 學生活動情況

在這節課中，教師主要開展了以下學習活動：

（1）引入話題，通過分享案例引出暖風機設計任務，激發學生的學習興趣。（2）展示生活實例，引導學生認識電流熱效應，并討論其在生活中的應用。（3）提出問題，讓學生結合生活經驗猜想電熱與哪些因素有關，培養學生的猜想能力。（4）設計實驗，指導學生通過轉換法觀察電熱現象，并運用控制變量法設計實驗方案。（5）動手實驗，學生分組連接實物電路進行實驗，記錄實驗現象，培養實驗操作能力。（6）匯報交流，學生代表匯報實驗結論，其他學生進行補充和質疑，提升表達與交流能力。（7）拓展應用，引導學生運用焦耳定律計算電熱，并討論如何設計更高效的暖風機，培養問題解決能力。（8）布置課后作業，要求學生選擇適當的電路圖進行制作，并查找相關資料，為下節課做好準備。

反饋分析：整節課活動豐富，注重學生的參與和體驗，尤其是課后小制作，有效培養了學生的物理素養和綜合能力。需要定期對學生的學習成果進行評估，同時引導學生開展自我反思，進一步提高教學質量，促進學生的全面發展。

2.3 教師視角

2.3.1 教學事件分析

加涅的九個教學事件統計如表5所示。

反饋分析：上述分析報告說明，教師提供指導時，注意不要過度指導，以免限制學生的創造性思維；教師除了正面反饋，也可以提供建設性的反饋，幫助學生識別和改進不足之處；教師在評價學生時，除了肯定學生的表現，也可以引導學生進行自我評價和反思，加深其對學習內容的理解。

表5加涅九個教學事件統計表

2.3.2 師生互動分析

課堂IRE占比統計如表6所示。

表6課堂IRE占比表

2.3.3 課堂提問分析—共計66次提問

反饋分析：這些話語和提問，加上師生互動，不斷追問，不僅明確了本節課的學習任務一—設計和制作小型暖風機，還指出了學生通過學習應該達到的能力水平，即用焦耳定律解決實際問題，進行實驗并記錄現象，以及課后完成設計和制作等，也為下節課的分享作品提供方法。在師生互動分析中，教師提問以封閉式問題為主，學生回答多集中于事實性知識。為提升互動質量，應增加開放式問題（I3）和推理性回答（R3），促進學生高階思維的發展。同時，教師反饋（E3）需增強，以促進學生反思和群體討論。針對提問分析，教師已有效引導關鍵問題，未來可進一步鼓勵學生提出問題，增強學生的主動探究能力。

3總結

在項目化學習模式下，教學結構經歷了顯著轉變。學生從被動的知識接收者變成了主動的參與者，他們通過小組合作，積極探討和解決實際問題。這種模式對教師提出了更高的要求，教師的角色轉變為引導者，需要在課前設計出具有驅動性的問題或挑戰，這些問題和挑戰源自日常生活，能夠引導學生在解決問題的過程中不斷完善自己的方案。學生以好奇心為驅動，自主學習新知識，獲得更多的體驗。教學評價也從單一的結果評價轉變為關注學生參與度和團隊協作能力的過程性評價，這不僅確保學生能夠達成既定的學習目標，還能個性化地發掘每個孩子的潛能，激發其學習興趣，形成關鍵的態度和情感價值觀，整合形成穩定的核心素養，對培養創新型人才具有積極的促進作用。

結合高質量課堂分析系統的數據分析，教師可以從多個維度進行課后反思，發現存在的問題，并探討改進的方法。通過與同行課堂的數據比較，教師可以識別自身的不足，并為年輕教師提供向經驗豐富的教師學習的方向。智能分析的數據有時可能缺乏人性化的考量，每位教師的教學風格都獨具特色。因此，教師需要理性、辯證地看待這些數據，從中提取有價值的信息，以助力自己的教學實踐。通過不斷的實踐和反思，教育者能夠更好地理解學生的需求，激發他們的潛能，并培養出具有創新精神的新一代。人工智能技術的介入，使教師能夠從更宏觀、更系統的角度審視教學過程，更全面地認識教學中的問題和亮點，從而實現教學實踐的優化。

參考文獻：

[1]趙薇，吳芬.基于iFIAS的高中信息技術優課課堂互動行為分析[J].中國教育技術裝備，2023（5）：73-75，122.

（欄目編輯 李富強）