基于事件记录的弗兰德斯互动分析系统设计

熊旭萍　杨昊　任山章

摘 要：弗兰德斯互动分析系统（FIAS）是一种定量的课堂观察方法，虽然有不少学者对其进行过修改，但都基于传统3秒取样的记录法，因此FIAS的操作仍然较为繁琐和不便。文章对该系统进行了创新改进，开发了基于事件记录的弗兰德斯互动分析系统（ERFIAS），并以《光合作用》公开课为例进行应用。通过与传统方法获得的数据比较得知，改进后的操作系统具有以下特点：能够满足传统系统中对课堂观察的需求;可减少79%的编码记录工作;可提高持续性动作编码的65.87%、动作切换编码15.89%的精确度，多捕捉14.67%的数据;平均每次手工记录的信息量为传统方法的546.05%。并证明了ERFIAS能夠弥补传统FIAS的缺陷，为进一步改进利用弗兰德斯互动分析系统等课堂观察工具提供了思路与样例。

关键词：ERFIAS;弗兰德斯互动分析系统;课堂观察;事件记录

中图分类号：G434;TP274     文献标志码：B        文章编号：1673-8454（2021）02-0024-06

一、研究背景

弗兰德斯互动分析系统（Flanders Interaction Analysis System，FIAS）是美国学者弗兰德斯提出的一种课堂教学交互行为分析技术，采用编码记录的方式观察课堂教学中师生言语行为，以此进行定量分析。

1.FIAS方法

操作程序主要有三步：①行为编码：将课堂行为分为教师言语、学生言语和沉默或混乱三大类，再进一步细分为10个行为，各行为赋1-10编码。②课堂观察：观察者在利用上述编码系统进行观察时，需要3秒取样，即每隔3秒判断当下行为并记录对应编码。③矩阵统计：将编码串转化为“前—后”行为的形式，以此表示行为发生的先后关联，例如编码“235”转化为“2-3”“3-5”。利用10×10矩阵统计次数，首行编码代表前行为，首列代表后行为。④数据分析：借助矩阵可进行课堂结构、教学倾向与风格、课堂氛围等内容的分析。

2.研究进展

目前对FIAS的改进大部分集中在编码系统的修改，如增加与细化编码维度，以适应现代教育技术的发展;也有学者在做学科化的修改，使FIAS更具有学科特性。在记录方式上，有学者在使用过程中作出适应性调整，如使用录像重复观看分析、为减少数据延长记录间隔等等。辅助工具上，李云媛等开发了ET Toolbox FIAS 2011，陈宏开发了整合型弗兰德斯互动分析系统i-FIAS软件。具体研究进展整理如表 1所示。

FIAS于20世纪70年代提出，当时技术受到限制因而采用人工3秒采样的方法。但目前对FIAS的研究与应用仍都基于传统思路——间隔一定时间取样，因此在操作层面上仍存在以下不足：①繁琐性：3秒间隔的数据采集过程工作繁琐、数据庞大;②低精度：3秒间隔导致数据精度不够;③低效性：教学中持续性行为使得采集的数据大量重复，记录效率低;④依赖性：需要借助额外工具把控时间间隔。

基于此，本研究针对传统FIAS的操作不足进行了创新改进，开发了基于事件记录的弗兰德斯互动分析系统（Event Record-based Flanders Interaction Analysis System，ERFIAS），并利用VC++开发了操作程序ERFIAS 1.0 ②。本研究将对ERFIAS的方法进行阐述，并通过实例分析该系统能否简便操作、提升记录效率以及数据精度。

二、ERFIAS设计

1.记录原则

ERFIAS的创新在于对记录原则进行了改进。图 1为传统FIAS记录法与ERFIAS基于事件记录法的对比模型图。事件记录法即当观察者现场观察或观察教学录像时不再采用3秒取样的方式，而是在教学行为发生改变时进行相应编码的记录，利用计算机记录操作的时间。完成课堂观察后，计算机利用编码之间的时间差自动换算每1秒对应的编码，并形成矩阵。

2.操作步骤

ERFIAS 1.0界面如图 2所示，5个区域依次为：①动作记录表;②动作按钮区;③矩阵图;④编码时序表;⑤比率计算区。

具体操作分为3步：①输入编码动作：在动作按钮区键入需要观察的课堂行为;②课堂观察：在教学过程中根据事件记录原则进行操作，即在教学动作发生改变时点击程序界面动作按钮区中对应的动作按钮，且ERFIAS可在动作记录表中为重要行为添加备注，用于质性分析;③数据生成：完成教学过程的记录后，依次点击“结束”“计算”，可自动生成矩阵图与编码时序表，点击“比率图”可生成相应动作的动态比率图;在比率计算区中输入所要计算的区域组合，可直接获得相应比率并生成汇总表。点击各模块的导出按钮可获得Excel格式的统计数据。整体操作流程图如图 3所示。

三、课例分析

1.案例与编码系统

本研究选取高中生物《光合作用》第一课时的教学实录为课堂观察对象，该节课为公开课，总时长约50分钟。执课教师使用了学历案进行课堂教学，因此本研究采用了温雪与崔允漷开发的基于学历案的课堂互动分析编码系统[4]。该编码系统在教师采纳学生观点、教师讲授与学生被动应答中细分了与学历案使用相关的编码，具体如表 2所示。

2.ERFIAS课堂分析结果

（1）矩阵分析

利用矩阵图进行比率计算得到课堂整体情况，具体如表 3所示。从中可以看出：①言语比例均衡，从编码记录时添加的备注来看，沉寂时间主要用于教师提问的思考和小组讨论前的自主思考。②积极行为与消极行为相近，结合备注发现该教师的指令多为指定学生如何进行小组讨论以及指定小组发言人发言等，并且在指令过程中有时会使用“学生”而非“同学们”，导致课堂亲切度下降。③教师更倾向于讲授与指令的直接影响，课堂中没有发生批评或维护权威行为。

教师行为与学生行为分析如表 4所示。该教师的讲授以教材为主，有助于基础知识的铺垫;在提问方面，该教师更倾向于开放性问题，有助于加深学生的思考。而学生的回应多为被动应答，学生语言中以小组讨论为主，结合备注得知学生讨论对象主要为学历案中问题与制作的模型。

学历案的使用分析如表 5所示，可以看出：①学历案的使用以教师反馈学生对学历案的回答、点评以及修正并发展学生的观点为主;②在3个持续性行为中，学生回答学历案中问题时间占比最大;③在4种行为转化类型中，教师完成学历案反馈或点评后进行指示、学生回答学历案中的问题后教师对其进行点评的次数较多。

（2）動态比率分析

根据编码时序表中每分钟各类动作发生时间占比计算，得到动态比率图如图 4所示。结合语言动态比率图与文本备注可以看出：①课堂前8分钟与后5分钟教师言语的比例占比较大，这时候教师在进行课堂导入、铺垫与课堂小结;②课堂中段如第13～15分钟、第28～40分钟以学生言语为主;③课堂一次主要沉寂位于第9～12分钟，之后开展了小组谈论。

结合图 5学历案使用动态比率图与文本备注，可以看出学历案3次主要使用的时间段：①第3分钟：此时课堂开始不久，教师针对学历案进行了简单的提及;②第12～27分钟：位于第一次小组讨论之后，为学生回答学历案的问题以及教师的点评和讲授;③第39～47分钟，位于学生小组合作制作光反应模型之后，这个过程为小组展示学历案中建构的模型以及教师的点评。

3.ERFIAS与FIAS数据比较

为明确验证ERFIAS的优势，本研究利用传统FIAS方法对同一节课进行观察，并将数据与ERFIAS得到的数据进行三个方面的比较，具体如下：

（1）编码数量比较

该节课历时约50分钟，FIAS共手动记录981个编码，ERFIAS共手动记录206个编码，二者之比为1∶0.21，FIAS手动记录编码数量为ERFIAS的4.76倍，采用ERFIAS可省去79%的记录工作。

（2）精度比较

表 6展示了ERFIAS与FIAS两种方法具体数据的精确度比较，从动作持续时长与动作切换次数两方面进行比较：①表格第2、4列为两种方法记录的持续性动作原始编码数，即FIAS与ERFIAS各自矩阵图中对角线的数据。由于ERFIAS由计算机后台换算成间隔为1秒的编码串，为了使二者具有可比性，表格第3列将FIAS的数据统一扩大到原始数据三倍。各动作持续时长的精确度提高如表第5列数据所示，ERFIAS平均提高了65.87%的数据精确度。②表格第6—8列数据为动作切换的编码数据的比较，这些编码代表动作切换的次数，因此无需进行数据的转化。动作切换的精确度提高如表第8列数据所示，ERFIAS平均提高了15.89%的数据精确度。

根据上述换算（矩阵图对角线数据扩大为原来三倍，其余数据不做改变）后FIAS共有2563个数据点，ERFIAS共有2939个数据点，说明FIAS忽视了376个数据点，ERFIAS可多捕捉14.67%的数据。

（3）高效性

从整体上分析，虽然ERFIAS只用了传统方法21%的记录次数，但捕捉编码却为传统方法的114.67%，相当于ERFIAS每一次手动记录的实际信息量为传统方法的546.05%。因此ERFIAS在减少工作量的同时能够大大增加工作效率。

四、研究结论

1.ERFIAS能够满足课堂观察需求

根据上述案例证明ERFIAS能够满足传统FIAS所需的数据记录与分析需求，能够快速进行课堂结构、教学风格、各类动作比率等分析。其中，要注意在矩阵分析中ERFIAS将数据转化为间隔为1秒的编码串，会使得稳态格的占比变大，需要调整对应的分析常模。除此之外，ERFIAS也能够满足基于FIAS的深入分析，如本研究借助绘制的学历案使用模式图，见图 6。

2.ERFIAS能够减少编码记录工作

本案例中ERFIAS减少了79%的编码记录工作，回顾发现多是教师或学生的持续性动作，有时单个动作的发生时间可能长达几分钟，如该教师组织的基于学历案的小组讨论。此时传统FIAS会记录大量重复低效的编码，而基于事件记录的方法只需在讨论开始时和讨论后第一个新动作时进行相应编码的记录即可，因此可避免传统方法中重复低效的数据出现，在很大程度上减少了编码的记录工作。此外还避免了传统需要精准控制3秒间隔的不方便，因此从整体水平上来说，ERFIAS具有更好的操作效率。

3.ERFIAS能够增加课堂分析精度

ERFIAS能够避免两方面的缺陷：一方面，ERFIAS可以更精确地记录一个动作开始和结束的时间。由于FIAS是三秒一记录，若动作发生在第N个编码点的前x秒、结束于第N+1个编码的后y秒，则该动作实际为（3+x+y）秒，但传统记录的数据只能体现6秒，存在±2的误差。ERFIAS则可避免这些误差，更精确地把握动作的时间。另一方面，ERFIAS可以捕捉更细微的行为变化。课堂中有时会发生持续时间少于3秒的动作，如教师简单的表扬、简短语句的提问等等，3秒记录的方法可能会捕捉不到这些动作，而ERFIAS记录时间更为自由，可以做到对持续时间较短动作的记录。因此ERFIAS能够较好地提升数据精度，使得数据更接近真实课堂。

五、展望

本研究在传统弗兰德斯互动分析系统的基础上，对记录方法提出了创新性的改进——基于事件记录的弗兰德斯互动分析系统，利用现代计算机功能辅助能够满足课堂分析的需求并提高分析效率。本研究对后续弗兰德斯互动分析系统的改进与运用提供了一种新思路。

参考文献：

[1]顾小清，王炜.支持教师专业发展的课堂分析技术新探索[J].中国电化教育，2004（7）：18-21.

[2]方海光，高辰柱，陈佳.改进型弗兰德斯互动分析系统及其应用[J].中国电化教育，2012（10）：109-113.

[3]马勋雕，朱海.改进型的弗兰德斯互动分析系统及其教育应用——基于交互白板的互动课堂[J].现代教育技术，2016（7）：38-43.

[4]温雪，崔允漷.基于学历案的课堂互动研究——弗兰德斯互动分析系统的改进与应用[J].教育发展研究，2016（Z2）：62-68.

[5]王莎，郭建中.基于整合型弗兰德斯互动分析法的探究性物理课堂教学案例研究[J].湖南中学物理，2016（12）：29-32.

[6]伍文臣，饶敏，胡小勇.以学为中心的信息化课堂互动编码研究[J].教育信息技术，2016（Z2）：86-89.

[7]杨光，吴军其.新媒体技术环境下小学英语互动课堂案例特征分析——基于改进的弗兰德斯分析系统[J].中国教育信息化，2017（19）：10-13.

[8]贾云.电子书包支持的智慧课堂互动特征——基于改进型弗兰德斯互动分析法的案例研究[J].中小学电教，2018（3）：32-36.

[9]马勋雕，解月光，杨晓平.基于翻转课堂的弗兰德斯互动分析系统设计及应用——以小学数学学科为例[J].乐山师范学院学报，2018（8）：112-118.

[10]张林，张宇，张红.基于改进型FIAS分析模型的物理课堂师生互动行为研究——以名师赛中的同课异构为例[J].首都师范大学学报（自然科学版），2017（5）：33-40.

[11]武小鹏，张怡.数学学科视域下课堂互动双编码模型应用研究[J].数学教育学报，2017，26（5）：59-65.

[12]陈凯，马宏佳，李丹.基于3C-FIAS的优质科学课堂互动研究[J]. 全球教育展望，2019，48（1）：82-102.

[13]宁虹，武金红.建立数量结构与意义理解的联系——弗兰德互动分析技术的改进运用[J].教育研究，2003（5）：23-27.

[14]姚昊苏.基于弗兰德斯互动分析系统的高师地理课堂教学评价[J].中国地质教育，2012（2）：112-116.

[15]陈志其，李中英.弗兰德斯互动分析系统在幼儿园绘本教学中的应用[J].陕西学前师范学院学报，2018（8）：33-37.

[16]李云媛，唐振贵.基于弗兰德斯互动分析系统软件ET Toolbox FIAS 2011的设计与实现[J].中国教育技术装备，2011（33）：102-104.

[17]陈宏.整合型弗兰德斯互动分析系统i-FIAS软件设计与开发[J].软件导刊，2015（2）：104-106.

（编辑：李晓萍）

基金项目：2019年浙江省教育厅一般科研项目（高校专业学位研究生培养模式改革专项）“指向创造力培养的科幻教育资源价值探析与整合研究”（编号：Y201943076）;浙江省中小学教师与教育行政干部培训中心2019年度教师教育科研项目“生物学教学中提升高中生科学思维能力的实践研究”（编号：YB2019004）;2020年度杭州师范大学第三届研究生“沿创·研途人生”創新创业大赛科研类立项课题“以创造力培养为中心的中学科幻教学策略研究”（编号：9）。

①任山章为本文通讯作者