基于AI的課堂教學(xué)行為分析循證課例研究

【摘要】AI課堂教學(xué)行為分析系統(tǒng)為課堂改進提供了工具及數(shù)據(jù)支持，極大地提高了課堂觀察的精確度和便捷度。但其應(yīng)用更多是在數(shù)據(jù)的引導(dǎo)下促進教師授課風(fēng)格的改進，而對于教學(xué)中實際問題的改進研究卻顯匱乏。文章將AI課堂教學(xué)行為分析系統(tǒng)作為課堂觀察評測工具，以部編版小學(xué)語文六年級上冊《西江月·夜行黃沙道中》一課的教學(xué)為例，闡述人工智能支持下的循證課例研究途徑，并提出高效的學(xué)習(xí)機制是提高課堂效率的基本保障，完整的活動設(shè)計是提高學(xué)習(xí)效率的有效途徑，走向循證的課例研究是解決教學(xué)實際問題的重要方法?！娟P(guān)鍵詞】AI課堂教學(xué)行為分析；課例研究；人工智能；小學(xué)語文一、問題的提出人工智能技術(shù)的不斷迭代發(fā)展，正深刻地影響著教育教學(xué)。AI課堂教學(xué)行為分析系統(tǒng)（以下簡稱為AI系統(tǒng)）為課堂教學(xué)改進提供了工具及數(shù)據(jù)支持，極大地提高了課堂觀察的精確度和便捷度。但是，目前AI系統(tǒng)的應(yīng)用更多的是在數(shù)據(jù)的引導(dǎo)下完善被打開的“課堂暗盒”，打磨一堂“完美的公開課”，之后，教學(xué)研究行動便戛然而止，如此實踐，注重的是教師自身的專業(yè)成長，更注重的是教師授課風(fēng)格的改進，而對于教學(xué)中的實際問題的改進研究卻顯得匱乏，缺乏對“公開課”背后道理的理性思考。另一方面，目前的人工智能還處于“弱人工智能”階段，對于多模態(tài)數(shù)據(jù)的采集還不夠全面，諸如學(xué)生的情緒、學(xué)習(xí)的效果、學(xué)習(xí)的評價還不能做到精準，這就需要“人腦智能”的介入，也就是目前對于AI系統(tǒng)的應(yīng)用，還需將“人工智能”和“人腦智能”相結(jié)合，才能在教學(xué)實踐中發(fā)揮實際的作用，讓人工智能賦能教學(xué)真正落地。如何利用AI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)診斷、分析功能，挖掘數(shù)據(jù)的使用價值，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，實實在在地改進教學(xué)行為，進而提升課堂效能，這是當前教師值得深入研究的問題?；谝陨险J識和思考，本文將AI課堂教學(xué)行為分析系統(tǒng)作為課堂觀察評測工具，以部編版六年級語文上冊第一單元的《西江月·夜行黃沙道中》一課為主要內(nèi)容，以依次在三個平行班開展的教學(xué)活動為載體開展課例研究，重點從基于AI分析的課堂教學(xué)行為觀察、開展基于數(shù)據(jù)對比的教學(xué)反思、基于反思的持續(xù)教學(xué)改進以及研究成果的固化沉淀等方面闡述人工智能支持下的循證課例研究途徑。二、研究的設(shè)計（一）課例研究模式的選擇在日常的教學(xué)中師生難免會遇到許多實際的問題，在解決這些問題的過程中借助備課組、教研組等團隊的力量是傳統(tǒng)“磨課”行動的可貴經(jīng)驗，但傳統(tǒng)“磨課”行動并非研究意義上的課例研究。教育領(lǐng)域的課例研究有別于其他領(lǐng)域的案例研究。安桂清認為課例研究的靈魂是群體性的合作、過程性的反思和持續(xù)性的改進[1]。張曉霞等認為課例是一個課堂教學(xué)改進的案例，課例研究是對教學(xué)改進過程的再現(xiàn)和描述[2]。因此，課例研究是以課為載體，合作開展教學(xué)改進研究的過程。課例研究在國內(nèi)的主流模式為顧泠沅團隊提出的“行動教育”模式，實施該模式包括原行為階段、新設(shè)計階段、新行為階段等三個實踐階段以及伴隨其中的更新理念、改善行為兩次主要反思[3]。選擇“三實踐兩反思”課例研究模式，符合國內(nèi)教研實情，是一線教師研究教學(xué)實際問題、改進教學(xué)的有效途徑。（二）研究工具的選擇對課堂教學(xué)行為準確深入地分析、反思和改進，是教師專業(yè)成長的重要途徑。基于大數(shù)據(jù)、人工智能的AI系統(tǒng)可以開展無感式、伴隨式多模態(tài)數(shù)據(jù)的采集，用較為科學(xué)的分析模型編碼，將課堂教學(xué)過程完全數(shù)字化、可視化，并利用多向度的客觀分析評價、診斷，給出合理化建議，讓課堂觀察更直觀、更客觀、更精準，實現(xiàn)教與學(xué)過程的智能化評價。這有效改善了傳統(tǒng)聽評課模式下觀察不全面、記錄不完整、分析主觀隨意、個人經(jīng)驗主導(dǎo)的積弊，大大提高了課堂觀察的效率，留給人腦分析更多的空間，提供更多的客觀數(shù)據(jù)證據(jù)的支撐，讓聽評課更易走向深入。本課例研究中產(chǎn)生數(shù)據(jù)分析支持的評測工具主要有教學(xué)模式分析、S-T教學(xué)分析、教師行為分析、學(xué)生行為分析、課堂參與度分析等量化評測工具，同時以質(zhì)性評價手段作為補充。1.量化評測工具。（1）S-T教學(xué)分析工具。反映師生互動情況的S-T量表：描述教師和學(xué)生互動情況的二維坐標系，其中橫軸以時間為序記錄教師活動情況（T），豎軸以時間為序記錄學(xué)生活動情況（S），橫豎坐標所描繪出的曲線即為師生互動曲線，當師生互動曲線越平行于45度線時，表示在此段時間內(nèi)師生互動越充分（如圖1）。反映課堂教學(xué)模式的Rt-Ch量表：該量表通過在二維坐標系內(nèi)數(shù)值區(qū)域的劃分，描述師生行為數(shù)量情況。橫軸數(shù)值（Rt）代表教師行為的占有率，即教學(xué)過程中教師行為數(shù)與課堂行為總數(shù)的比值，豎軸數(shù)值（Ch）代表師生行為的轉(zhuǎn)換率，即師生行為轉(zhuǎn)換次數(shù)與課堂行為總數(shù)的比值。橫豎坐標所標示的落點區(qū)域即為不同的教學(xué)模式。Rt-Ch量表可以區(qū)分四種教學(xué)模式：對話型模式代表師生之間互動充分；講授型模式以教師講授為主；練習(xí)型模式以學(xué)生活動為主；混合型模式表示教師、學(xué)生均充分參與（如圖2）。（2）課堂教學(xué)行為分析工具。課堂教學(xué)行為分析主要包括教師行為分析和學(xué)生行為分析兩類。其中教師行為主要記錄點有教師講授、教學(xué)組織、教師巡視、師生互動，學(xué)生行為主要記錄點有獨立學(xué)習(xí)、小組合作、隨堂練習(xí)、學(xué)生應(yīng)答、生生互動。主要通過統(tǒng)計每個記錄點的用時長短，計算占比，據(jù)此考量課堂組織形式和教學(xué)流程的合理性。（3）教師提問分析工具。提問分析工具主要從提問類型分析、學(xué)生應(yīng)答統(tǒng)計、教師理答統(tǒng)計等三個方面量化統(tǒng)計并提出建議。提問類型主要分別對理解型、記憶型、應(yīng)用型、分析型、評價型、創(chuàng)新型、無認知型問題的提問次數(shù)及占比作判斷統(tǒng)計；學(xué)生應(yīng)答主要從點名應(yīng)答、個別應(yīng)答、無應(yīng)答等方面統(tǒng)計；教師理答主要從教師重復(fù)答案、追問、補充、表揚、評價等方面分析統(tǒng)計。教師可以從提問統(tǒng)計結(jié)果分析學(xué)生對知識的思考深度及掌握程度。（4）課堂參與度分析工具。課堂參與度分析工具，包含課堂凝聚度和參與度，綜合反映學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)活動中的參與情況。通過音頻、視頻等多模態(tài)數(shù)據(jù)的捕捉和智能判斷，統(tǒng)計每一位學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)行為次數(shù)，以課堂教學(xué)進程的時間軸為序，計算整堂課中學(xué)生的參與度，教師可根據(jù)教學(xué)時序圖、教學(xué)流程及對應(yīng)時間點上學(xué)生的參與度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，精準判斷出該環(huán)節(jié)的教學(xué)效果，據(jù)此對應(yīng)改進。2.質(zhì)性評價手段。AI系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計是依據(jù)系統(tǒng)分析模型進行，其分析還不能做到完全精準深刻，這就需要人腦分析的介入。本研究借助課堂實錄詳情（包括文字記錄和教學(xué)時序）、教學(xué)流程記錄、教學(xué)設(shè)計等描述性資料對教學(xué)目標的達成、教學(xué)方法的應(yīng)用、教學(xué)效果的實現(xiàn)等維度開展深入研討評判，彌補AI系統(tǒng)無法基于教學(xué)實情深入分析數(shù)據(jù)背后理性認識的不足。（三）研究主題的確定語文學(xué)科的特點決定了學(xué)生語文核心素養(yǎng)的提升離不開具身體驗。在具體的語文課堂活動中，形式多樣的體驗活動缺乏從認知思維層面的科學(xué)設(shè)計。各個活動單純以任務(wù)為驅(qū)動，缺乏探究性，活動內(nèi)外都是以知識點的銜接為聯(lián)系的，很少關(guān)注到知識建構(gòu)的思維過程，學(xué)生參與度低，被動性強。再者，學(xué)習(xí)活動過程不完整。大衛(wèi)·庫伯構(gòu)建的四階段體驗學(xué)習(xí)圈模型，強調(diào)了知識意義建構(gòu)過程的完整性[4]。從學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識的思維過程考量，當前語文課堂的一些體驗活動僅僅停留在“具體體驗”階段，缺乏將直接經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為間接經(jīng)驗的必要階段，也就是學(xué)習(xí)過程不完整。這些教學(xué)實踐中存在的問題，導(dǎo)致一堂課看起來“熱熱鬧鬧”“看點頗多”，但實際效果卻不盡如人意，亟須從實踐層面加以解決。因此，研究小組以“運用體驗學(xué)習(xí)圈優(yōu)化語文課堂學(xué)習(xí)活動的實踐研究”為主題開展課例研究。三、研究過程（一）基于原經(jīng)驗的設(shè)計：應(yīng)用傳統(tǒng)古詩詞教學(xué)方法，重在理解詞句品悟感情在第一次診斷課實施時，授課教師根據(jù)廣大教師在古詩詞教學(xué)中常用的“解詩題—讀詩句—明詩意—悟詩情”教學(xué)思路完成教學(xué)設(shè)計，學(xué)習(xí)的重點是“理解詞句意思，感悟這首詞所描繪的意境和作者表達的感情”，并在學(xué)習(xí)活動結(jié)束后當堂檢測，驗證學(xué)習(xí)效果。1.教學(xué)實施。第一步：聯(lián)系已知，解題導(dǎo)入。教師出示詩人資料并介紹詩人，引導(dǎo)學(xué)生背誦學(xué)過的宋詞，然后教師引導(dǎo)了解詞牌名、解釋詞題。第二步：初讀課文，疏通字詞。聽課文泛讀，注意字音和斷句；自由朗讀課文，要求讀懂字音，讀通句子；檢查自讀情況，教師正音、評價。第三步：再讀課文，理解詩句意思。學(xué)生默讀課文、看注釋，教師引導(dǎo)理解詞句的意思；學(xué)生自己翻譯詞句，教師巡視指導(dǎo)；教師引導(dǎo)交流：“你懂得了哪些詞語的意思？你懂得了哪句話的意思？”第四步：賞讀課文，品悟詩情。①創(chuàng)設(shè)情境品讀：播放黃沙嶺美景視頻，師生共賞，教師配樂范讀詞作。②引導(dǎo)品悟詩情：教師出示重點詞句，引導(dǎo)：“美在哪？你覺得哪個詞用得最好？”體會“以動襯靜”的寫法；“你覺得怎么讀好這句？”點名讀，指導(dǎo)讀出舒緩的語氣：“誰愿意挑戰(zhàn)他，讀得更美？”2.課后研討反思。根據(jù)AI系統(tǒng)產(chǎn)生的分析報告，考量課堂教學(xué)行為分布，發(fā)現(xiàn)在第一次授課時教師行為中教師講授部分占比較高，從S-T量表中反映出本課教學(xué)中學(xué)生行為較為單一，師生互動不足；從學(xué)生參與度統(tǒng)計中可以看出學(xué)生在課堂上的參與度、注意力凝聚度均不高；從教師的理答數(shù)據(jù)來看，教師喜歡重復(fù)學(xué)生的回答，無意識打斷學(xué)生的回答，所以應(yīng)關(guān)注到互動交流問題，這顯然包括師生互動和生生互動，要多引導(dǎo)學(xué)生去思考，多給孩子機會去說，多讓學(xué)生互相評價，這樣的課堂才有對話感。從Rt-Ch量表中綜合來看，本課為偏重講授的課型，眾所周知，在眾多學(xué)習(xí)方式中的知識保留度上而言，講授型是最低的，這就必須引起重視，課例研究小組從學(xué)習(xí)目標的設(shè)定、教學(xué)流程的設(shè)計等方面作出質(zhì)性考量后，認為教學(xué)設(shè)計符合小學(xué)古詩詞教學(xué)的一般規(guī)律沒有太大的問題。因此，從課堂組織形式方面反思，根據(jù)AI系統(tǒng)產(chǎn)生的分項數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及AI給出的改進建議，結(jié)合對教學(xué)過程描述性資料的研討，研究小組認為，良好的小組合作學(xué)習(xí)機制以及適當?shù)恼Z文體驗活動，可以有效引導(dǎo)學(xué)生合作、交流、展示提升學(xué)習(xí)的自主性和積極性，提高學(xué)生的參與度。（二）基于問題的改進設(shè)計：利用小組合作學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)品悟詩情1.教學(xué)實施。基于第一次授課發(fā)現(xiàn)的問題及反思結(jié)果，研究小組對教學(xué)活動作小組化優(yōu)化，并在平行班級開展第二次授課實踐：將第三步“再讀課文，理解詩句意思”具體改為：①小組內(nèi)默讀課文，用學(xué)過的方法自己試著說說詩句的意思。②小組內(nèi)交流：你懂得了哪些詞語的意思？你懂得了哪句話的意思？③學(xué)習(xí)提示：可借助注釋、看圖、調(diào)換順序、補充詞語等理解詩句意思，不懂的地方反復(fù)默讀幾次，有疑問、不懂的地方做記號和同學(xué)交流。④小組展示：說出自己讀懂了哪些詞句的意思，說出是怎樣讀懂的。其他同學(xué)質(zhì)疑、補充，教師引導(dǎo)、點撥、總結(jié)。將第四步第二個活動“引導(dǎo)品悟詩情”具體改為：①小組內(nèi)交流：欣賞完視頻、聽完泛讀，你認為這首詞哪些句子最美，讀給同學(xué)聽。②小組內(nèi)交流：接著說說這些句子里哪些詞用得好？美在哪里？怎么讀好這些句子？③小組展示：重點詞語賞析，句子朗讀，其他同學(xué)挑戰(zhàn)朗讀、教師總結(jié)，體會“以動襯靜”的寫法。2.課后研討反思。比較前兩次授課的AI系統(tǒng)數(shù)據(jù)（如表1、表2），經(jīng)過小組優(yōu)化的課堂活動在實施后，課堂教學(xué)數(shù)據(jù)趨于合理，經(jīng)過對課堂實錄的分析，課堂顯得更為生動，課堂以學(xué)生的學(xué)習(xí)為主，師生角色發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，教師由主導(dǎo)者變成了組織者、引導(dǎo)者，更是設(shè)計者，學(xué)生的參與度也得到了很大的提升。通過對兩次授課數(shù)據(jù)的對比（如表3、表4），我們進一步發(fā)現(xiàn)有些問題并不是教師改變課堂組織形式、加強師生互動就能改變的。前后兩次施教在教師提問類型方面都沒有太大變化。課堂教學(xué)中的基礎(chǔ)認知問題占比還是很高，高階認知問題占比很低，這意味著本節(jié)課教學(xué)時比較側(cè)重識記型，學(xué)生思考深度不夠，實踐運用偏弱，這就說明學(xué)習(xí)活動過程出了問題。另外，從兩次教學(xué)的隨堂練習(xí)情況來看，雖然第二次測試的結(jié)果比第一次有所提高，但整體而言課堂教學(xué)效果并不理想、學(xué)習(xí)目標達成度并不完滿。綜上，根據(jù)數(shù)據(jù)診斷及研究小組研討，認為關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程的完整性是破局的關(guān)鍵。大衛(wèi)·庫伯的“體驗學(xué)習(xí)圈”理論為學(xué)習(xí)者提供了一個螺旋上升的知識自我建構(gòu)的模型，與語文課堂教學(xué)實踐有契合點，受到研究者的重視，運用“體驗學(xué)習(xí)圈”優(yōu)化語文課堂活動，提高學(xué)習(xí)過程的完整度，既是語文課堂教學(xué)效能的提升需求，也是學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升需求。（三）基于反思的新設(shè)計：運用體驗學(xué)習(xí)圈理論，關(guān)注學(xué)習(xí)過程完整性總結(jié)前兩次教學(xué)改進的成果，運用體驗學(xué)習(xí)圈理論優(yōu)化課堂學(xué)習(xí)活動，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程的完整性，以進一步提升課堂教學(xué)質(zhì)量，對教學(xué)過程改進如下。第一步：解題導(dǎo)入。①出示課題，齊讀課題?！白x題目時，為什么要在中間停頓一下？”“你還知道哪些詞牌名？”“這首詞的題目是什么？”②理解詞作題意?！巴高^題目，我們可以了解到詞人夜行的地點在哪里？”“黃沙道，今在何處？”“根據(jù)注釋，誰能解讀一下這首詞的題意？”第二步：初讀感知，把握詞作大意。①小組合作：先自由讀一讀這首詞，再比一比誰讀得更加正確、流利、有節(jié)奏，還能讀出詞的韻味。②小組合作：通過借助注釋、看圖、調(diào)換順序、補充詞語等以及與小組同學(xué)的交流，用自己的話說說這首詞的意思。③小組展示：請同學(xué)以多種形式朗讀——正確、流利的朗讀；教師逐一出示詞句，說出詞句大意。④交流點撥：教師相繼點撥理解個別重點詞語的意思，引導(dǎo)交流如何正確理解詞句意思。第三步：感情朗讀，領(lǐng)會詞人情感。①聽教師范讀詞的上闋，小組交流：用自己的語言描述眼前浮現(xiàn)的美景。②小組交流：說說怎樣能將上闋讀得有感情？試著讀一讀。③小組合作有感情地朗讀詞作下闋，并總結(jié)朗讀要點。④讀了這首詞，你感受到了什么？表達了詞人怎樣的感情？⑤小組展示：用自己的語言描述眼前浮現(xiàn)的美景，并有感情地朗讀上下闋。⑥交流點撥：其他小組挑戰(zhàn)讀，要讀得優(yōu)美、舒緩、抒情、沉浸、享受，表達出愉悅喜悅來。第四步：練習(xí)拓展，感受宋詞魅力。①假如我是詞中人。小組合作：假如你是詞中的農(nóng)民、詩人或者青蛙，看到這一片長得這么好的莊稼，你會說什么呢？試著表演一下他們的對話。小組展示：分三組表演——詩人與農(nóng)民、青蛙之間、詩人與農(nóng)民之間的對話。交流點撥：從剛才的表演，我們感受到了什么？②在流動的音樂中默寫詞作。生配樂默寫詞作，個別展示，師生共評。在教學(xué)中，導(dǎo)入環(huán)節(jié)從讀題目開始具體體驗，以“讀題目時，為什么要在中間停頓一下？”引發(fā)反思觀察，抽象概括說明詞牌名和詞題的關(guān)系，用借助注釋的方法實踐應(yīng)用所學(xué)，去解釋詞題的意思，完成了一個“體驗學(xué)習(xí)圈”，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程的完整性。三個學(xué)習(xí)活動，同樣按照“體驗—反思—概括—應(yīng)用”的學(xué)習(xí)四階段安排。在活動一中，重點借助小組學(xué)習(xí)的機制，以任務(wù)為驅(qū)動，重點開展自主體驗式學(xué)習(xí)活動，也就是借助注釋、工具書，以及與同學(xué)的交流來達到理解詩句的目的，提高了學(xué)習(xí)效率。在活動二中，重點是利用情境創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生以多層次、多形式的朗讀反思體驗，概括感悟詞人表達的感情，以讀促悟，情境交融，達到了理解課文的主旨目的?；顒尤且粋€練習(xí)加拓展的環(huán)節(jié)，重在創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境應(yīng)用本課所學(xué)知識。整堂課始終以“體驗學(xué)習(xí)圈”為統(tǒng)領(lǐng)，力求讓學(xué)生遍歷知識自主建構(gòu)的完整思維過程。四、研究意義與啟示本課例研究將基于“體驗學(xué)習(xí)圈”理論的學(xué)習(xí)活動與小組合作學(xué)習(xí)深度融合，充分發(fā)揮高效學(xué)習(xí)機制的支架優(yōu)勢，關(guān)注學(xué)習(xí)活動的完整性，提升了課堂教學(xué)效能。（一）高效的學(xué)習(xí)機制是提高課堂效率的基本保障科學(xué)的合作學(xué)習(xí)小組能形成良好的學(xué)習(xí)機制和培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)，是語文學(xué)習(xí)活動實施的“支架”和“工具”。小組學(xué)習(xí)機制的形成，首先要以學(xué)生性格、志趣、學(xué)習(xí)能力等因素為兼顧組建小組并根據(jù)實際動態(tài)調(diào)整；其次要適當設(shè)定小組角色，并定時對小組角色開展培訓(xùn)，在學(xué)習(xí)實踐中不斷磨練學(xué)生自主學(xué)習(xí)、交流討論、展示匯報、質(zhì)疑補充的學(xué)習(xí)習(xí)慣，進而培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)；最后，要建立自我評價、生生互評、小組評價、教師評價相結(jié)合的形成性小組評價機制，促進小組合作學(xué)習(xí)的高效運行，成為提高課堂效率的保障。（二）完整的活動設(shè)計是提高學(xué)習(xí)效率的有效途徑體驗學(xué)習(xí)圈最大效益就是架構(gòu)出體驗學(xué)習(xí)的主要過程，對教學(xué)者而言，可以借鑒體驗學(xué)習(xí)圈，來協(xié)助對體驗活動的設(shè)計與組織，促成體驗學(xué)習(xí)循環(huán)歷程的高效運作[5]。學(xué)習(xí)活動的設(shè)計不僅要遵循一致性原則，即學(xué)習(xí)活動與學(xué)習(xí)目標一一對應(yīng)，還要兼顧學(xué)習(xí)過程的完整性原則。在課堂活動設(shè)計方面，應(yīng)用“體