教学互动分析系统的比较研究

冯 帆，沈 同，葛 洵，周仕荣 ,林伟华，何 燕

（1.闽南师范大学 数学与统计学院，福建漳州 363000；2.苏州大学 数学科学学院，江苏苏州 215006；3.韩山师范学院 数学与统计学院，广东潮州 521041）

0 引言

教学是学校工作的中心，课堂教学是教学工作的主要形式.[1]要想实现培养学生思维能力、发展学生核心素养的教学目标，归根到底还是要提升课堂教学的质量，这就离不开对课堂的研究.课堂教学实质上是师生语言互动的过程，随着信息技术的迅速发展，课堂教学与信息技术相互融合逐渐成为一个整体.课堂教学过程实质上是师生语言互动的过程，研究表明：师生语言互动是课堂教学行为的重要组成部分，在整个课堂教学行为中的占比能达到80%之多[2].因此有很多研究者试图通过分析师生互动行为，总结、改进教学行为，并在此过程中建立了课堂教学分析系统.美国教育学家Flanders 对课堂上教师与学生的互动特点进行分析与总结，产生了对教育界影响重大的课堂互动分析系统——FIAS.[3]FIAS 在教学分析中具有强烈的定量化、结构化的特点.[4]随着信息技术与课堂教学深度融合，FIAS 没有考虑信息技术对课堂的影响、对沉寂的处理较为粗糙等一系列弊端越来越明显.宁虹和武金红[5]对FIAS 进行改进，将以访谈等途径获得的质性资料与FIAS中主要的参数、特性曲线相结合，建立起数量与意义的联系.顾小清和王炜[6]提出了ITIAS，该分析系统优化了FIAS 中教师、学生的语言互动以及沉寂的类别，增加了技术类别，将编码由10 个扩展到18 个.方海光[7]在保留FIAS 传统分析功能的基础上对ITIAS系统进行部分调整和优化，进一步提出了iFIAS.武小鹏和张怡[8]根据FIAS 中的编码，同时以ARS 互动分析系统为基础，结合数学学科的特点以及数学教学观进行优化，提出了MFIAS，使分析系统更具有针对性和目的性.上述研究中大多数分析系统是以FIAS为基础，对其中的类别进行优化，并且采用课堂观察、访谈等质性方法进行综合分析.[9]本文选用FIAS、iFIAS、ITIAS 和MFIAS 这四种课堂互动分析系统对一节高中数学优质课进行编码，对各个系统产生的数据进行分析，总结各个分析系统的特点以及适用的环境，为课堂互动分析系统的改进与完善提供参考和借鉴.

1 研究设计

1.1 研究目的

本文分别使用四种主流的教学互动分析系统对一节高中数学优质视频课进行编码，对比产生的数据，分析四种教学互动分析系统的异同，总结四种分析系统的特点以及所适用的环境，为课堂互动分析系统的改进与完善做好铺垫.

1.2 研究对象

本研究选取“一师一优课”2019 年高中数学部优课《相等向量与共线向量》作为分析对象.一方面，在课堂教学中，师生语言互动特征明显，师生之间情感交流充分，学生积极思考，信息技术使用得当，能体现不同互动分析系统的特征；另一方面，所教授的向量是高中数学中重要概念之一，是用代数法解决几何问题的有力工具，蕴含着由特殊到一般、数形结合与类比的数学思想.向量在高中数学学习中占有重要地位.因此本课例有着一定的研究价值.

1.3 数据记录的准则

每隔3 s 对视频进行一次切片，形成一个个课堂教学片段，将截取片段按照上述各个分析系统的编码标准进行编码，将设置的编码按照时间顺序前后连接起来形成序对.本文选取的优质课时长30 min，共生成601 个序对；接着统计出相同序对出现的频次，填入矩阵对应的位置中；最后，通过对各个分析系统生成的数据进行对比研究，总结各个互动分析系统的差异与特点.

2 结果与分析

2.1 课堂行为比率分析

基于上述四种分析系统所形成矩阵，可以利用课堂互动行为计算公式绘制比率统计表，对比四种互动分析系统的差异，如表1[10]所示.

表1 数学课堂互动行为计算公式统计表及其常模

由表1可以看出：四种互动分析系统分析出教师语言的比率低于常模值，学生语言的比率稍高于常模值.MFIAS 的编码系统是将教师教学与技术深度融合，教师在使用电子设备向学生展示数学知识这个过程符合MFIAS 编码系统中“教师讲授”中的“用数学教具传播知识”这一类别，这有效避免了教师教学与技术相分离，但同时会造成教师语言比率的升高.FIAS 中安静或混乱的比率较高，该分析系统缺乏信息技术对课堂影响这一类编码，导致数值偏高.同时，我们可以看出：iFIAS 与ITIAS 中的信息技术使用比率相同，且占到课堂教学活动时间的17.47%，教师将信息技术作为辅助工具来验证或教学内容.四种互动分析系统得到的教师语言间接影响与直接影响比例都大于100%，说明教师更倾向于使用较多的直接影响的语言来控制课堂，更能激发学生的学习积极性，鼓励学生在课堂上发表自己独到的见解，培养学生的创新意识，提高学生的成绩.[11]教师的即时反应比率与教师发问比率都高于常模值，教师能对学生的观点或者答案做出快速反应.除MFIAS 外，其他三种分析系统的内容十字区的比例均小于常模值，MFIAS 将教师使用设备向学生展现数学知识这一过程被定义在内容十字区中，导致该数值有所上升.四种分析系统的学生稳定状态区域比率与稳定状态区比率大致相同，且都高于常模值.在本节数学课中，师生对话稳定，且学生能够持续发表自己的见解，学生的言谈风格相对稳定.

2.2 积极格与消极格的对比

利用教学互动分析系统生成的编码矩阵可以分析课堂的情感氛围、师生之间的情感互动程度等方面.FIAS、ITIAS、MFIAS、iFIAS 的积极整合区为编码矩阵中的1—3 列与1—3 行所相交的正方形区域[12-15].由于ITIAS 与其他三种互动分析系统的编码顺序不同，其他三种的缺陷格为编码矩阵的7—8 列与6—7 行所形成的正方形区域，而ITIAS 的缺陷格为编码矩阵中的8—9 列与7-8 行所形成的正方形区域，落在积极格的频次越多，师生情感交流越密切，越容易产生情感共鸣，相反的，落在缺陷格的频次越多，师生之间情感交流存在的隔阂就越深.[15]

四种互动分析系统的积极格与缺陷格的频次统计如表2 所示.四种互动分析系统的积极格与缺陷格之比都为51∶0，在处理情感氛围等方面没有差异.同时，通过积极格与缺陷格之比可以看出：本节课师生之间感情交流流畅，课堂氛围活跃，师生情感浓厚.教师多采用鼓励等间接语言来激励学生发言或者肯定学生的观点，激发学生学习数学的积极性.

表2 互动分析系统的积极格与缺陷格的频次统计表

2.3 提问模式对比

由表3可以看出：三种互动分析系统对教师提问模式的分析结果相同，说明教师主要通过提问的方式驱动学生回答问题，通过练习题来加深学生对数学知识与概念的理解与应用，并且三种互动分析系统对教师提问模式的分析无差异.

2.4 师生语言行为互动分析比较

四种教学互动分析系统动态曲线以1 分钟为单位，对教师与学生的语言互动比率进行统计[16]，根据统计的结果绘制出师生语言行为互动折线图.根据折线图的曲线变化对四种互动分析进行比较与分析.

四张互动分析系统形成的师生语言互动折线图中学生语言的变化趋势和教师的语言变化趋势有部分差异.从折线图1—4来看，四种互动分析系统的折线图中教师的语言比率出现了9次高峰，除MFIAS 之外的其他三种互动系统折线图中教师语言都没有达到100%，只有MFIAS 折线图教师语言比例在第2 min 和28～29 min 两个时间段教师语言达到100%，教师在这个过程通过教育技术向学生传播数学文化过程，被MFIAS 编码系统定义为教师使用设备教学类别[8]，导致该分析系统的教师的语言比例与其他三种互动系统中教师语言比例略有差异.四张互动分析折线图中教师语言达到高峰之后会迅速下降，通过视频可以看出，教师在教授某一个知识点之后，会巧妙利用提问方式让学生在充足的时间内进行思考或者独立完成练习.同时，学生语言出现8 次高峰，有连续三段时间学生语言出现0 的情况.结合视频可知，在这三段时间内，学生对教师提出的问题进行思考或通过信息技术来构建自己的知识框架.上述四种互动分析系统所形成的折线图变化趋势明显，除MFIAS外三张互动系统分析折线图变化趋势相同，无明显差异.

图1 FIAS语言互动分析图

图2 ITIAS 语言互动分析图

图3 iFIAS 语言互动分析图

图4 MFIAS 语言互动分析图

3 讨论

iFIAS、ITIAS和MFIAS三种教学互动分析系统是在FIAS 的基础上改进与细化，统计四中分析系统的各项类别的比例，进行数据对比分析，结果如表4—7所示.

表4 FIAS互动分析系统

3.1 教师言语类别对比分析

通过数据对比，发现本节课中教师对学生的采纳方式多为反馈点评，主要是对学生的观点进行评价，或对学生的观点进行扩充与发展，加深学生对数学概念的理解.同时，MFIAS 将提问与讲授进一步细化：在提问的环节侧重于对数学知识点的考察，将数学的观点、概念、思路进行细化.教学中教师主要是对观点判断进行提问，概念与思路的这两类问题提问占比较小，通过数学观点判断来加深学生对本节知识的理解.可以通过MFIAS中提问方式更清楚明了地分析出教师在课堂中侧重于对哪一方面的数学知识点进行提问.此外，MFIAS 将观点判断、概念分析与思路研究合并为提问这一个编码，有助于保留FIAS 的传统分析功能，同时提高分析系统的可行性.在教师提问方面，MFIAS 的缺陷也是十分明显的：无法对教师的提问模式进行分析，无法分辨教师提出的问题是否具有创新性和开放性等特点.此外MFIAS 也对教师讲授进行细分，将信息技术融入了教师讲授的方法演示这一编码之中，使得MFIAS 的互动分析系统更具有针对性与学科性.以本节课为例，教师对方法示范方面的知识讲授比例最高，其次是内容叙述与理论观点比例相接近.教师主要通过对某一种方法的演示来扩展数学学科的思路，加深学生对数学学科知识的理解与应用.可以通过MFIAS 对教师的讲授内容的分类进一步了解教师教学模式与教学风格.

3.2 学生言语类别对比分析

FIAS 中学生言语的编码只有两类：主动应答与被动应答.但是，对于学生主动回答问题、与同伴交流讨论等情况没有明确的定义，ITIAS、iFIAS与MFIAS 在此基础上进行优化与改进，形成不同的编码系统.

对比研究发现，四种分析系统对学生被动应答的结果大致相同，没有显著差异；同时，学生主动说话的频次仅占教学时间的1.7%.通过ITIAS 与iFIAS 的分析，学生对问题的回答大部分是被动回答，主动回答的频次很少，在本节课，学生主动提问的概率为0，学生之间的讨论频率也几乎为0.结合视频分析发现，教师在授课时采用教师提问—学生回答的方式，学生只是对教师提出的问题进行思考和回答，没有与同学进行交流讨论，也没有对本节课的内容或问题产生疑问，导致主动提问和交流讨论的频次很低.本节课教学中，学生主要以被动的方式来回答教师的问题，主动回答的情况较少，仅通过数据无法分析编码系统的差异，MFIAS 可以对学生被动回答进行分析.观察数据可以看出，教师大部分提问的对象是全班学生，个体被动回答的频次较少，教师通过集体回答的方式让学生掌握本节课的重要的知识与概念.MFIAS可以分析教师提问的对象倾向，同时也可以对回答问题的类型进行分析与总结，使互动分析系统更有目标性与条理性，同样，MFIAS 不足之处在于将学生之间的交流讨论归到沉寂或混乱类别，有可能会导致学生语言比例的下降，可能会影响课堂观察研究的结果.

3.3 沉寂类别对比分析

FIAS 中的沉寂类别只有一个编码，无法细化学生思考、做练习等情况.iFIAS、ITIAS和MFIAS在FIAS 的基础上不断改进与完善，使各自的互动分析系统更加合理化.

结合数据对比分析，容易发现ITIAS 与iFIAS沉寂总频率相同.通过ITIAS 分析数据，可以看出教师在课堂教学中积极引导学生思考，通过练习的方式来加强学生对数学概念的理解.iFIAS 中将ITIAS 中的学生思考与学生做练习合并为有助于教学的沉寂，不对沉寂的类型进一步细分，提高了编码系统的可行性.另一方面，该系统无法分辨沉寂的情况，这也是该分析系统的缺点之一.FIAS 中沉寂比例部分过高是因为没有对操作技术这一类别进行编码，这也是该编码系统的缺陷之一，无法分析信息技术给教学带来的影响.MFIAS将学生讨论部分归入沉寂混乱这一类别，弥补了在学生语言这一类别中缺少与同伴讨论的情形.同时，MFIAS 中计算求解与学生思考这两个部分也和ITIAS 中的学生思考与学生做练习相对应，MFIAS中学生思考的值远高于ITIAS 是因为MFIAS 将技术融入师生语言类别编码中.结合教学视频分析，发现在教师调试设备的时候，学生会积极思考教师提出的问题或者回顾教师讲过的知识点，导致MFIAS中学生思考的比例远高于ITIAS中的比例.

3.4 技术类别对比分析

ITIAS与iFIAS在FIAS基础上增加了技术类别记录课堂教学中信息技术的使用情况，进一步分析信息技术是否能够与数学课堂深度融合.

通过四种互动分析系统的数据统计可以看出，只有教师操作技术展示教学内容，缺少学生操作信息技术的环节.iFIAS 将ITIAS 中的教师操作技术与技术作用学生合并为一个编码，iFIAS 认为在课堂教学活动中教师操作技术与技术作用于学生是同时发生的，所以将其合并可以减少编码编写的工作量.但iFIAS 同样存在弊端，如在教学中，教师借助电子设备让学生观看向量发展的历程，加深学生对数学文化的了解，在此过程中，教师只在前期操作技术，其他时间段教师没有直接操作.iFIAS 对教师操作技术定义不明确，可能会造成研究者在这个阶段产生疑惑等问题.MFIAS是在基于ARS 的课堂互动双编码分析模型的基础上产生的，而基于ARS 的课堂互动双编码分析模型借助技术哲学视野，将技术融入师生言语类别之中.[17]因此，MFIAS 尽管考虑了技术并将其融入师生言语类别编码之中，有效避免了教学行为与技术分离的弊端，但却不具备分析技术使用情况的能力.

表5 ITIAS互动分析系统

表6 MFIAS互动分析系统

表7 iFIAS互动分析系统

4 结论

通过比较四种教学互动分析系统，得出四种互动分析系统间的差异，如表8所示，并得出如下结论：

（1）四种教学互动分析系统在学生语言比例、教师提问模式、情感交流方面的分析无明显差异，学生语言比例变化趋势相同，教师语言比例除MFIAS外变化趋势一致.

（2）ITIAS 注重学生之间的互动、信息技术的使用情况.ITIAS 将教师提问进行细化，但不具有FIAS的传统分析功能，无法分析课堂氛围.

（3）iFIAS 在保留FIAS 传统分析功能的基础上对ITIAS 进行进一步优化，提高了编码系统的可行性.但iFIAS 没有进一步去细化沉寂类别，导致研究者无法区分学生学习方式.

（4）MFIAS 在FIAS 的基础上进行优化，同时具备ARS 互动分析系统双编码的功能，将教师教学与教育技术深度融合，有效避免二者的分离.MFIAS 对采纳意见、提问、学生回答、沉寂等类别进行细化，有助于分析教师教学模式、教学风格和教师提问对象的倾向与风格等课堂互动特点，具有数学学科的针对性与目的性.MFIAS将“教师使用信息技术传播知识”纳入教师语言中有可能会导致该系统中教师语言比例普遍偏高，而将学生之间的交流讨论部分归纳到沉寂或混乱类别可能会降低学生语言的频率，影响研究者对课堂中学生语言占比的判断.

综上所述，MFIAS 具有数学学科的系统性与目标性，在面对教师讲授—学生回答的数学教学模式更胜一筹，或在处理区分课堂中学生动作的行为与细化教师行为的等凸显课堂教学细节方面优于其他三种分析系统，但面对多种教学（学习方式）相结合的数学课堂稍逊色于iFIAS 与ITIAS 这两种分析系统（主要是多种学习方式可能会导致学生语言比例下降，影响数据结果）.在面对多种学习方式相结合的数学教学模式，iFIAS 与ITIAS 要优于MFIAS 与FIAS，iFIAS 编码较少且有效保留FIAS 的传统分析功能，使用起来更加方便，实验误差较小；ITIAS 对课堂上的多种学习方式加以区分，建立数量结构与意义的联系，有助于研究者对数学课堂上的学习方式进行分析与总结.在处理信息技术是否能够对数学课堂产生影响时，iFIAS和ITIAS 的性能稍优于其他两种系统.iFIAS 对信息技术处理的更加简便，能够有效地区分不同群体使用的信息技术对课堂的影响，减少了编码系统的负担；ITIAS 充分展现了教师使用信息技术有效性，ITIAS 有效说明信息化环境下教师使用技术是否有促进学生的有意义学习，区别该环境教师教学的有效性.FIAS 是其他三种系统的基础，能够有效处理简单的课堂结构，使用起来较为简便，且能与其他学科的课堂进行横向比较，但不适用于信息化与多种教学模式相结合的课堂教学环境下.随着教育技术与课堂教学融合，教学手段也变得更加丰富多样，研究者应该根据自己所执教课程的性质与特点，根据上述四个分析系统的差异，选择合适的互动分析系统进行分析，这样才会使课堂互动分析变得更全面、明确.

5 研究不足与展望

5.1 不 足

（1）难以避免研究者主观因素的影响.虽然研究者熟悉四种教学互动分析系统的编码,在研究过程中也反复界定视频中的课堂行为，但是，在研究过程中产生了大量的数据，可能会在数据上留下主观印记.

（2）研究对象有限.本研究选择对“一师一优课”中某节高中数学部优视频进行案例分析,研究数量较少.因此，得出的数据未必能将教学互动分析系统的优缺点完全展现出来.

（3）教学互动分析系统自身的存在不足.四种教学互动分析系统只关注课堂上的显性行为,对于课堂上显性行为的意图无法关注等.

5.2 展 望

本研究用四种教学互动分析系统对一节高中数学优质课进行编码分析，总结四种教学互动分析系统的特点与差异，得出这节高中数学课“教学模式比较单一，缺少合作学习”的结论.在今后的研究中，将选取教学模式、学习方式更加丰富的中学数学优质视频课进行研究与分析，力求总结不同教学模式和学习方式下的互动分析系统的差异；同时，对已有分析系统的缺陷进行改进，优化已有分析系统的部分编码，以期生成一种学科针对性强、可行性高的教学互动分析系统.