基础教育数字化发展研究｜戴蓉蓉：智慧课堂教学互动行为特征研究
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戴蓉蓉.智慧课堂教学互动行为特征研究[J].中国教育信息化,2023,29(9):99-107.DOI:10.3969/j.issn.1673-8454.2023.09.012
基础教育数字化发展研究
智慧课堂教学互动行为特征研究
戴蓉蓉
摘 要： 我国智慧教育当前仍处于探索阶段，信息技术与教学的深度融合还在不断实践中，智慧课堂如何有效地在中小学中开展教学实践，仍需多方共同探索。在改进后的FIAS互动分析编码系统的基础上，构建一个适用于分析智慧课堂教学互动行为的编码表，以一节展评智慧课例进行课堂互动行为研究，归纳该智慧课堂利用新技术、新媒体创新课堂教学活动的路径，分析课堂中教师、学生以及技术三者之间的交互行为特征，并针对当前智慧课堂在教学实践应用中存在的不足提出优化策略。一是注重评价方法多样化、过程化，结合总结性评价使用；二是注重创新思维训练以及深度思考能力的培养；三是注重教学活动设计的合理性，给学生提供协同探究的学习机会；四是注重信息技术交互使用的同时也要关注学生的身心发展的需求。关键词： 智慧课堂；教学互动；行为特征；教学实践；课堂分析；编码表中图分类号： G434文献标志码： A文章编号： 1673-8454（2023）09-0099-09作者简介： 戴蓉蓉，佛山科学技术学院人文与教育学院硕士（广东佛山 528225）
随着教育信息化的持续推进，运用新兴媒体和技术创新课堂教学实践，成为当前信息技术与课程深度融合主要表现形式之一，也是促进教育教学深化改革的实践活动[1]。深度互动是智慧教室的核心[2]。智慧课堂是指在智能技术支持的教室中，以建构主义等学习理论为指导，以促进学生核心素养发展为宗旨，利用物联网、云计算、大数据、人工智能等信息技术打造智能、高效的课堂[3]。智慧课堂作为一种新型课堂形式，颠覆了传统的教、学、评，在智能化的课堂教学环境下，让学生在课前预习新知、课中解决问题、课后自我提升，形成“以学定教”“先学后教”“因材施教”的新趋势[4][5]。可见，智慧课堂的形成是新时代下学校教育信息化聚焦教学、聚焦课堂、聚焦师生活动的必然结果[6]。智慧课堂具备的数字化、可视化、个性化、智慧化等特性[7]，促使教与学方式发生了极大的变化。智慧课堂“云—台—端”架构的建设，为课堂教学互动提供信息化、智能化的教学互动服务[8]，促使教师、学生与技术三者之间的互动更加深层、多样且复杂。同时，我国智慧教育当前仍处于探索阶段，信息技术与课程的深度融合还在不断实践中，智慧课堂如何有效地在中小学开展教学实践，仍需多方共同探索。基于此，本研究以量化的教学互动分析系统为工具，探究一节展评的智慧课堂课例，提炼新技术、新媒体应用促使课堂活动智慧生成的路径和方式；深入分析智慧课堂教学互动特征，通过数据统计发现该课例的优点和不足，并针对不足提出优化策略，为一线教育工作者开展教学实践提供新思路，进而助力智慧教育的创新发展。
二、教学互动分析系统相关研究
（一）弗兰德斯互动分析系统及其应用发展研究
20世纪60年代，弗兰德斯（Flanders）为助力教育改革，提高学校教育效能，开发了应用广泛且具备典型代表性的课堂教学行为量化研究工具——弗兰德斯互动分析系统（Flanders Interaction Analysis System, FIAS）[9]，以此探究课堂教学中师生交互的全况。完整的FIAS除了将课堂教学的活动分类编码为教师语言、学生语言以及沉寂或混乱外，还对课堂观察、编码规则、分析方法作出详细的解释和说明。该系统将课堂教学互动行为进行量化编码，对课堂教学过程所生成的数据进行统计、分析，从而让教师的教学反思视野从微观到宏观，更全面、客观地了解、监测自身在课堂中的教学表现，有助于教师改善教学策略和教学模式，提高课堂教学质量。
但FIAS在学生行为、课堂沉寂情况的划分和定义中，存在着一定的局限性。信息技术在教育教学过程中的进一步应用和发展，促进课堂教学行为与技术交相融合。我国许多学者对FIAS进行不同方面和不同层次的优化，如图1所示。其中，顾小清等在新课改初期，为更好地观测课堂教学中技术存在的作用以及影响，从技术促进教育的视角，提出基于信息技术的互动分析信息系统（Information Techno-Based Interaction Analysis System, ITIAS）[10]；方海光等认为，ITIAS系统由于过于细化课堂语言，编码系统结构改变较大，丢失了传统FIAS在矩阵分析中判断课堂互动类型的功能和作用，为了保留FIAS原有的一些分析功能，在ITIAS的基础上进一步优化，形成改进型弗兰德斯互动分析系统（improved Flanders Interaction Analysis System, iFIAS）[11]。近年来，随着教育信息化进程的不断推进，多媒体教室也进一步演化为智慧教室。为探究智慧课堂中师生与技术互动的层次和深度，韩后等在ITIAS基础上提出了1∶1 数字化环境下，课堂教学互动行为分析编码体系（One-to One Techno-Based Interaction Analysis System, OOTIAS）[12]。此外，为探究智慧教室环境中丰富、复杂且具有智慧特性的课堂互动行为，张屹等对FIAS进行改进，形成智慧教室环境下的课堂教学互动分析编码表（SC-FIAS）[13]。
（二）智慧课堂互动分析编码表的构建
1.当前课堂互动分析工具存在的问题
通过对比分析可发现，FIAS、ITIAS和iFIAS系统已不足以适用于当今智慧教育环境下的教学互动特征分析；ITIAS、OOTIAS由于改动原有FIAS结构过大，导致丢失矩阵分析的部分功能[14]；SC-FIAS虽然能够适用于智慧课堂中复杂的人与技术之间的互动分析，但其弱化了人与人之间的互动关系，无法分析师生互动类型以及课堂教学氛围。
智慧课堂中人与人的交互、人与技术的交互同等重要。目前，已有分析系统存在单一偏向于分析师生互动、过于关注技术互动、结构调整过度以及忽视师生情感互动等问题。因此，有必要设计一个既整合保留原有优点，又适用于智慧教育环境下教学创新实践活动，还可以分析智慧课堂中人与人互动、人与技术互动以及技术对课堂教学影响和作用的工具，以此对智慧课堂的教学互动进行分析。
2.智慧课堂互动分析工具的设计
为了能够切实、有效地对智慧课堂中复杂多维的教学互动行为进行深度分析，本研究编码表设计的主要过程为：①在剖析整合当前已有且经过实践验证的课堂互动分析系统基础上，初步形成适用于智慧课堂互动分析的编码表；②将不同学科课堂录像中复杂多变的教学行为进行归类合并，进一步细化和调整为适用于分析多学科的智慧课堂互动行为编码表；③邀请相关领域专家和一线教师对编码表提出专业指导意见，并结合当前智慧课堂实际开展情况，及其互动立体化特点[15]，进一步完善和优化编码表，最终构建出适用于分析智慧课堂的教学互动行为编码系统表，如表1所示。同时，结合实际应用可发现，该编码表在课堂实录过程中能够逐一记录所有交互行为，没有出现交叉互动行为难以归类和划分的情况。由此可见，该编码表具有一定的科学性、客观性、真实性和可行性，是能够对智慧课堂教学互动行为进行深度剖析的教学研究工具。
表1 智慧课堂的教学互动行为编码系统表3.智慧课堂互动分析编码表使用说明
本研究设计的智慧课堂教学互动行为分析编码表，对已有编码系统优化整合部分以及内容调整如下：①人与人互动部分。保留FIAS、iFIAS分析矩阵中通过(4,4)-(4,8)-(8,4)-(8,8)所形成的闭环区域，来判断教师在课堂教学过程中与学生之间的问答互动程度；通过(3,3)-(3,9)-(9,3)-(9,9)所形成的闭环区域，来分析该节课是偏向知识传授的训练型课程，还是偏向开放创新的研讨型课程[16]。由此，本研究所构建的编码表在“教师语言”“学生语言”，以及“沉寂”部分与iFIAS结构保持一致，但是对内容作出调整，即“教师表扬和鼓励”包含肢体语言，“教师讲授”包含课堂小结，“教师指令”包含教学过程与环节之间指示学生开展不同类型的学习活动，“学生被动应答”指由电子白板智能随机抽取到的学生不得不回答。②人与技术互动部分。保留iFIAS中的“技术作用学生”模块，原因在于，智慧课堂中的教学媒体资源，在供给学生学习的过程中，是持续一段时间的，其在播放的过程中，既不属于教师操作技术，也不属于学生操作技术。为更好地区分技术的作用和影响，将其划分为“教师操纵技术”“学生操纵技术”“技术作用学生”三个部分。
4.智慧课堂互动分析工具的优势
本研究所设计的智慧课堂教学互动分析编码表适用于智慧教育环境下的教学创新实践活动，可以进行课堂教学氛围分析、教学智慧性判断、人与人之间和人与技术之间的互动分析，以及智能化技术对课堂教学的影响和作用分析。基于此，本研究参考并丰富iFIAS编码表及其他系统的对比维度[17]，得出智慧课堂教学互动分析编码表和其他互动分析系统的横向比较，如表2所示。除了涵盖基本课堂互动分析维度外，智慧课堂教学互动分析编码表具备优势为，既能够判断和分析课堂情感氛围，也能够对智慧课堂中人与技术之间互动的形式和层次进行区分编码，还能够保留分析矩阵对教学模式的判断。
表2 六种互动分析系统的编码特点对比三、智慧课堂教学互动应用课例分析
（一）课程基本情况介绍
本研究所选取的优质案例是“2020年新媒体新技术教学应用研讨会暨第十三届全国中小学创新课堂教学实践观摩活动”中的展评课。该课是由广州市Q中学教师所授的高一地理《常见的天气系统——锋面》，是应用电子白板、学生平板、AR教学视频等新技术对课堂教学进行创新的典型智慧课堂，能够充分展现信息技术与课堂教学的深度融合。
（二）智慧课堂中技术支持的展示与交流
在智慧教学课例课前、课中、课后三个环节中，教师均能够针对地理学科的特点，熟练应用技术支持和提高教学，包含教学流程、教学环节、技术应用、设计意图以及学科核心素养5部分，如图2所示。其中，技术应用环节中，教师和学生使用电子白板，以及学生平板在观察图画、选词填空、分析绘图、知识配对、超级分类、选择题、构建概念图中，均共同开展了人与技术的交互使用。智慧课堂教学互动分析编码表只用于分析课中学习这一环节，即线下课堂教学互动部分。
（三）智慧课堂教学互动分析编码采集与统计
本研究根据表1所示的编码表进行数据采集，以3秒为单位取一次样本，由于智慧课堂教学活动中人与人之间的互动、人与技术之间的互动均复杂多变，因此教学互动分析编码表的记录规则设定为：①在某个单位时间内出现多种交叉互动行为时，选择不同于上一个行为的编码作记录。②在教学过程中，教师对学生进行点名后，短暂出现的课堂混乱记录为11。③当学生被系统随机抽选来回答问题时，统一记录为8；当全班学生跟随教学步骤与教师进行问答互动时，记录为9。④在记录过程中，将教师提问的方式以及学生回答的类型进行记录，在矩阵分析时，将4.1、4.2合并为4进行统计，9.1、9.2合并为9进行统计。
本研究对所选智慧课堂的课例进行编码，共计得到803个记录数据；根据弗兰德斯的矩阵分析法，将独立的编码组建成序对，将序对数填入21×21的矩阵表中，得到智慧课堂教学互动行为互动矩阵分析表，如表3所示。
表3 智慧课堂教学互动行为互动矩阵分析表四、智慧课堂教学互动行为分析
（一）课堂互动情感气氛分析
表3中，由(1,1)-(1,3)-(3,1)-(3,3)所组成的闭环区域为积极整合格，以此表达师生课堂氛围积极活跃，即A区域；由(6,6)-(6,7)-(7,6)-(7,7)所组成的闭环区域为缺陷格，以此表达课堂氛围严肃沉寂，即B区域，为虚线框所标记区域。对序对数据进行整理得出：A区域数值和为36，在总数值中占比4.48%；B区域数值和为6，在总数值中占比0.75%；A、B两区域的占比比值为597.33%。由此可见，在该智慧课堂中，教师与学生之间的情感交流十分温馨和谐，教学气氛自由融洽。结合课堂录像可知，A区域中展示教师用鼓励、肯定的语言引导学生进行深度思考和知识构建，帮助学生对地理学科的学习建立自信、成就感和获得感；B区域中并没有批评语言编码7，只存在编码6这一指令行为，且该指令均为教学环节，以及教学活动之间过渡时，教师指引学生转换学习活动或者进行技术操作的指令。由此说明，运用信息技术的智慧课堂，积极情感氛围和技术操作交互是相互影响的，教学互动频率和质量都较高，能够促进教学效率和学生知识转化率的提升。
（二）课堂教学互动结构分析
矩阵分析图(3,3)-(3,9)-(9,3)-(9,9)所形成的闭环区域数值为286，在所有互动行为中占比35.62%，可知该节课是偏向知识传授的训练型课程。结合表3数据得出，教师语言比率为44.84%，学生语言比率为10.96%，沉寂与混乱占比3.74%。从中可以发现，教师语言占比较大，而学生语言占比较小。结合视频实录发现，课例教学模式属于概念知识的讲授型课程。通过应用S-T互动分析技术发现，该类课程的主要特征是以教师活动为主，师生活动交互程度较低，其常模Rt≥0.7（Rt=NT/N, N=教学过程行为样本总数，NT=教师行为样本数）[18]，即一般讲授型课堂中，教师行为占比大于70%。而本课例中教师行为样本的总数为教师语言以及教师操纵技术的合值，即44.84%+16.06%=0.609＜0.7，说明即使是讲授型课程，技术的应用还是能够促进学生活动比率的提高，提高师生的交互程度，体现“以学生为主体，教师为主导”的特征，教师在智慧课堂中注重教师角色由传授者到引导者的转换。
本研究运用弗兰德斯互动分析系统的频率分析法，分别计算每1分钟内教师语言编码、学生语言编码占所有编码的比率，绘制出师生语言互动频率图。由此可知，即便该课堂上教师语言占比较大，但是教师语言与学生语言的频率起伏较多一致，说明师生之间的对话交流较多，面对教师提问，学生能够积极回应。在智慧课堂中，教师能够较好地激发学生对知识学习的兴趣，学生能够在智能技术动态生成的教学节奏中开展学习活动，提高智慧课堂的学习投入度，尤其是认知投入。
本研究在弗兰德斯互动分析系统原有计算公式基础上，利用矩阵分析智慧课堂教学互动分析编码表中的数据，得出该课例的各项编码数据统计表，如表4所示。该课例教师提问的开放性问题很少，多为封闭性问题。结合课例实录视频可发现，教师注重强化学生对知识和概念的理解、掌握，所提问题多为对知识本身的提问，以此判断学生对概念的掌握和理解程度。只有在学生进行自主学习活动时，教师会对个别学生提出一些开放性问题，主要是为了解学生知识构建过程以及画思维导图的思路。由此得出该智慧课堂的不足之处，即教师教学内容受限于知识本身和应试所需的多种记忆形式，不注重培养学生的发散性思维。
表4 智慧课堂案例教学互动行为比率统计表（三）师生与技术交互分析
1.课堂技术融合分析
结合表3、表4统计数据可知，师生语言占比为55.79%，技术所占比为40.74%。师生与技术互动频率如图3所示，说明智慧课堂技术与课程教学能够较好融合，几乎在教学的所有环节都会利用信息技术，尤其是学生练习活动部分。结合教学视频发现，教师能够很好地利用VR视频演示等开展地理学科教学，学生也能够利用平板进行空间拆解、绘图构建等联系，解决学生难以进行立体思维理解的难题，让学生在沉浸式的微课视频中建立二维空间，以及三维视觉的转换和理解。这种方式不仅能够较好地培养学生的学科核心素养，还可以培养其综合思维的能力，让信息技术很好地促进和解决教学实践过程中的痛点，发挥智慧课堂的智慧性。
此外，该课例教师并未出现工具切换不当等技术操作失误的情况，课程沉寂或混乱所占比值为3.74%，且有益于教学的沉寂占比为56.68%，说明教师和学生技术掌握较熟练，均能够较好地掌握信息技术在课堂教学中的应用。
2.课堂技术互动分析
由表3可知，教师操纵技术所占比率为16.06%，学生操纵技术所占比率为17.93%，结合图3中学生操纵技术的两个高峰，说明教师在课堂教学中注重培养学生动手实践的能力，体现为让学生上台进行操作展示，以及利用平板电脑进行绘图练习、完成习题等学习活动。由图3可知，在教师操纵技术部分，教师操作比率以及教师指导比率较高，分别为38.79%和34.12%，说明教师在课堂教学中能够较好地使用工具进行点名、推送、展示、演示等，利用技术促进课堂的智慧性，同时注重给学生提供技术操作的机会。在学生操纵技术部分，学生分享比率以及学生自学比率较高，分别为49.3%和34.47%，说明学生在课堂中主要利用技术进行学习成果的展示，以及开展自主练习的学习活动。然而，在学生操纵技术中，合作比率占比较低，说明该教师较少安排学生合作探究的学习活动，较少关注学生协作能力的培养；学生评价比率为0，说明该教师在教学中没有注重学生之间的互评，主要以教师评价，以及利用技术进行自动数据统计分析所形成的过程性评价为主。五、结果与讨论
（一）利用技术创新课堂教学活动
智慧课堂在教学实践中的创新，以及可供一线教师参考的内容，可分为“板—端”互动两部分。“板”部分体现为，教师使用电子白板创设形式多样的练习，如“用批注画出分界线、拖拽关键词到划线处”等；“端”部分体现为，教师向全班推送互动练习题，学生利用平板进行探究学习。“板—端”互动体现了教师与学生之间、教师与技术之间、学生与技术之间互动形式和层次的多样性。智慧教室能够以多种路径获得可视化的数据分析结果，充分展示教学互动的立体化、智能化以及个性化。同时，结合AR微课等新媒体、新技术的教学资源，将学生生活实践中不易接触到的地理现象进行数字化解剖展示，可视化分析各种地质结构等，既能够激发学生的学习兴趣和学习投入，又有利于突破和解决地理学科教学的重难点问题。课前、课中与课后三大教学环节在智慧课堂能够高效贯通[19]，促进教与学过程的优化，同时增强学生对学习资源的理解，提升课堂学习的兴趣。本研究着重分析课中教学这一主要和核心环节，但结合智慧课堂特点和教学流程图可知，在利用技术创新智慧课堂教学时，还需要关注课前、课后两个环节，只有当智慧课堂的全过程三环节相互联通，才能真正地将信息技术与课堂教学深度融合，发挥出智慧教室环境下课堂应用改革和创新的巨大作用。
（二）智慧课堂教学互动行为特征
本研究通过对教学互动行为进行分析和归纳，总结出智慧课堂教学互动的特征：①师生、生生积极地表达。师生在学习过程中互相肯定、鼓励和建议，在彼此交流分享中共同获得智慧性的发展，促成师生、生生之间深层的思想和情感碰撞，提升学生在智慧课堂学习中的情感投入和认知投入。②课堂交流形式多元联通。每个学生都可以根据自身的学习进程和需求，通过学生端随时向教师发出请求，也可以自由地与小组成员分享学习资源包，真正促进“因材施教”的开展，使学生的学习过程从传统课堂的被动接收，转变为智慧课堂的个性化，实现有意义的自我构建。③课堂交互过程立体化。在智慧课堂中，学生一人一台平板电脑，从而获得了平等地接触、使用信息技术的机会，在课堂学习过程中掌握利用信息技术提高学习效率的方法，并根据不同学习内容与技术展开不同程度的互动。因此，学生的学习专注度、投入度有所提升，有利于提高学生的信息素养，培养学生运用信息技术在日常生活和学习过程中解决问题的自主意识。④课堂实际教学活动具备生成性。智慧课堂在大数据技术的支持下，突破传统课堂中课前预设的静态互动，发展为基于过程数据的动态互动[20]。此外，智慧课堂利用智能学习系统，根据实时动态生成的课堂互动数据，以可视化方式观察和收集学生的学习数据，帮助教师掌握教学进度以便给予学生及时反馈，并有效调整教学行为，动态生成教学智慧和教学策略。
（三）智慧课堂教学不足之处及优化策略
本研究提出智慧课堂教学实践的四个优化策略：①注重评价方法多样化、过程化，结合总结性评价使用。智慧课堂教学过程中，不仅需要教师点评，更应该进一步利用智能化学习评价服务所带来的便利性、数据可视化，为学生安排自评、同伴互评等学习评价活动，促进学生自我反思、改善学习以及个人总结。②注重创新思维训练以及深度思考能力的培养。该课例教师没有注重学生发散思维以及思考能力的提升，在智慧课堂中，应当充分借助和利用信息技术，促进教学个性化以及生成化的功能，开发学生大脑潜力，激活学生无限的创新性和创造力。③注重教学活动设计的合理性，为学生提供协同探究的学习机会。在智慧课堂中，学生各自带有智能设备，为同伴之间的交流沟通以及想法展示提供很大便利，但该课例并没有给学生留白时间进行小组之间观念和想法的碰撞，因此需要多给学生独立思考的空间开展协作学习。④注重信息技术交互使用的同时，也要关注学生的身心发展需求。在该课例中，教师在课堂中熟练应用倒计时、随机点名等工具，促进了课堂教学的公平性，但是也应当关注学生的现实需求，鼓励学生主动举手发言，使智慧课堂的教学交互更立体，促进学生的全面发展。六、结语
智慧课堂并不是简单地将新兴信息技术和课堂教学活动进行相加，而是需要将智能技术科学地、合理地、恰当地应用于课堂教学的主要环节[21]，这样才能真正实现课堂教学变革，重塑信息化时代下的教育新生态、新形态，培养新时代的人才。由此可见，要实现智慧课堂教学决策智能化、交流互动立体化、资源推送个性化以及评价反馈即时化四大特征[22]，相关研究者仍需要不断地实践探索。
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Research on the Behavioral Characteristics of Teaching Interaction in Smart Classrooms
Rongrong DAI
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编辑：王晓明 校对：李晓萍
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