混合同步课堂中师生多模态互动行为的动态协同分析

李小娟　刘清堂　吴林静　苗恩慧　张喜俊

[摘   要] 混合同步课堂（BSC）作为一种网络协同教学模式，是应对教育不公平和缩小城乡教育差距的重要手段，而师生互动是影响BSC教学质量的重要因素。文章结合多模态话语分析理论和BSC的协同、互动特征，构建了课堂师生多模态互动分析框架，借助认知网络分析方法刻画了BSC在不同实施时期的渐进发展过程，即前期接受技术—中期适应教法—后期双师协同。研究发现：中心校教师与两地学生和教学点教师的互动是BSC师生互动的核心;中心校教师的目光注视、指示性手势和节律性手势具有引导注意、情感支持和传递信息的功能，能够激发师生积极的社会互动，促进不同模态互动行为间的高效转换，改善师生的学习体验，提升远端师生的社会存在感。基于此，文章提出了多方协同培育感知技术有用—主动迁移教法—协同创编案例的自我导向型教师的渐进培训策略。

[关键词] 混合同步课堂; 师生多模态互动; 多模态话语分析; 认知网络分析

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 李小娟（1985—），女，河南鄢陵人。讲师，博士研究生，主要从事混合式教学和多模态交互分析研究。E-mail：lixiaojuan2019@htu.edu.cn。刘清堂为通讯作者，E-mail：liuqtang@mail.ccnu.edu.cn。

一、引   言

混合同步课堂（Blended Synchronous Classroom，BSC）是一种网络协同教学模式[1]，即远端教学点学生通过富媒体同步技术[2]，与中心校学生共同参与中心校教师的教学[3]，是一种典型的双师课堂组织形式，被认为是应对教育不公平和缩小城乡教育差距的重要途径[4]。但因其师生互动关系的复杂性、物理空间的混合性，中心校教师如何逐步推进有效的师生互动以提升远端师生的社会存在感成为难点[3，5]。课堂师生互动实践和多模态互动理论认为，教师的手势、目光注视等非言语行为作为一种社会线索，在与言语动态协同表达师生互动意义的过程中，能够激发学习者较多的认知投入、积极的情绪状态、较高的社会存在感[6-9]。双师型BSC的组织形式是一个循序渐进的发展过程[10]，目前尚没有研究从师生多模态互动行为动态协同演变的视角揭示这一过程特征。对这一过程的深度解读，有助于为刻画BSC中中心校教师的示范行为和改善远端师生的社会存在体验提供理论和实践支持。基于此，本研究拟探究以下两个问题：（1）BSC中师生多模态互动行为呈现怎样的动态发展模式？（2）BSC中非言语行为如何协同促进师生言语互动行为发展？

二、文献综述及分析框架

（一）混合同步课堂师生互动行为及分析

1. 混合同步课堂师生互动行为

师生互动是师生间利用言语或非言语手段进行的一种交互作用和相互影响的过程[11]。混合同步课堂目前以中心校与教学点结对为主要的应用方式[12]，其本质特征是“协同”和“互动”，具体指教师教学呈现双师协同的特征，学生学习呈现本地和异地师生、生生多元互动的特征[13]。有效的师生互动行为有助于有意义学习的发生[14]，能正向提升学习效果[15]。BSC中有三种类型的互动，即师生互动（中心校教师与中心校学生的互动、中心校教师与教学点学生的互动，以及教学点教师与教学点学生的互动）、生生互动（中心校学生之间的互动和教学点学生之间的互动）和师师互动（中心校教师和教学点教师课中的协同授课）[12]。

2. 混合同步课堂师生互动行为分析

课堂实录视频包含丰富的言语和非言语互动的行为，可通过描述教师行为和学生行为之间的关系来解释师生互动的意义。基于视频的互动分析主要有侧重言语行为的弗兰德斯（FIAS）课堂互动分析系统，以及考虑客观量化分析复杂教学过程的S-T互动行为分析系统[16]。例如：韦怡彤等以一节小学一年级美术课的专递课堂教学实录为例，用ITIAS互动分析编码框架对教师言语特征和学生言语特征进行了系统分析，审视了同步专递课堂的互动过程、特征及存在的问题[17]。Yang等结合CoI理论和FLAS互动师生活动分类，分析BSC课堂会话中发生的教学行为和学习行为的频次后，发现给予两地学生同等的关注度是解决BSC因距离障碍忽视远端学生的有效手段[3]。不难看出，针对互动对象复杂的BSC，以言语互动行为为框架的课堂互动行为分析侧重互动频次的描述和对互动效果的验证，没有考虑不同互动活动中非言语行为对言语互动的协同作用，难以全面精准解读BSC师生互动模式和行为特征。因此，欲深度解析BSC师生互动的多元和协同特性，需重构师生互动分析框架。

（二）混合同步课堂师生互动的多模态分析框架

1. 多模态话语分析

多模态话语分析理论认为，以言语为主要行为的课堂教学中，师生互动是一种教师通过言语符号协同动作、手势、图像等多模态符号进行信息互动的现象[18-19]。言语是一种表意资源，在互動过程中强调通过多模态形式共同呈现话语意义和功能，有效利用非言语行为符号辅助信息的传递，能更好地达成教学目标[20]。非言语行为是指有别于言语的面部表情、手势、姿态及身体运动等行为，用来表达情感、人际态度、伴随言语以简化交流、展现话语者的个性特征、促进话语意义的传递等[21]。例如：手势作为象征性、隐喻性、指示性和节律性支架来模拟、解释和指向某个事物或某种思想，起到标注关键特征和吸引注意力的作用[22]。在听讲时教师目光注视回答问题者，引发学生追随注意倾听，对回答问题的个体或群体来说，与教师目光的接触能直接激活和唤醒情绪反应，影响与情绪和注意定向的感知和认知过程，在改善学习者的学习体验的同时调节其学习投入[23]。因此，多模态话语分析可作为分析课堂师生互动的重要技术，通过分析师生言语行为和非言语行为的协同和联合关系[24]，关注可能活跃的互动模式的多样性[25]，解构互动意义形成的系统要素间的关系[26]，以此弥补传统教学互动行为分析的不足。

2. 混合同步课堂师生互动的多模态分析框架

在混合同步课堂中，对处于远端的学习者来说，中心校教师的课堂教学过程是一种直播视频教学，中心校教师在进行教学时，如果能够主动使用不同组合类型的教师手势，并配合目光注视，对师生互动的质量具有一定的促进作用。因此，本研究在多模态话语分析理论的基础上，构建了BSC中师生多模态互动行为分析框架，具体见表1。其中，言语行为是主模态，包括BSC中师生互动、生生互动和师师互动三种互动类型[12]，非言语行为选择在课堂教学或在线教学视频中体现教师社会互动的两种重要行为——手势和目光注视[27]，二者之间是协调和联合的关系。

非言语行为模态中，教师手势对保持测验成绩和提高兴趣区的注视时间具有显著影响[28]。在四种手势中，框架选择了指示性和节律性手势作为手势行为的观察指标。因为这两种手势虽不与特定语义的信息关联，但具有固定的手势模式[29]，有引起观者注意的互动功能，教师可通过训练形成特定的互动行为。教师目光注视赋予了课堂师生互动增进情感关系、传递信息、组织管理等社会性互动功能，可以作为一种微觀指标用于衡量教学的质量[30]。考虑到教师目光在不同主体对象间的转移跳跃，对学习者的注意力起到引导作用，结合BSC的特征，将该指标分为面向中心校和面向教学点两类。

三、研究设计

（一）研究情境与对象

研究中选取的三节会话视频是来自西部某“人工智能+教育”试点学校，S小学（中心校）和X小学（教学点）四年级同一学期不同时期的BSC实录，分别是BSC实施开始（前）、一个月后（中）和两个月后（后）的课堂视频，用V前、V中和V后表示。两所学校在2020年9月至2021年1月期间通过网络视频会议系统，由S小学的教师在本地讲授美术课，X学校学生远程同步与S校师生互动。S小学地处市城区，ICT设备先进，教学资源丰富，教师素质高。X小学为移民小学，缺少专业的美术教师，需要通过混合同步课堂的方式，利用城市学校的优秀教师开展美术学科教学。研究组结合课程特色，为两地教师提供了教学法上的指导。具体教学过程包括情境创设—讲授新知—协同创作—展示互评—总结提升五个环节。

（二）研究过程与方法

依据表1的分析框架，在ELAN软件中对BSC实施前、中、后课堂视频中的言语和非言语行为进行编码标注，然后就编码数据进行基于ELAN的描述性分析和基于认知网络分析（Epistemic Network Analysis，ENA）的模态协同分析，具体研究过程如图1所示。基于ELAN的频次分析是通过软件初步统计出各层、各模态的标注时长及时长占比来分析不同互动行为的模态密度。基于ENA的模态协同分析是利用ENA对话语结构元素间的连接结构及强度随时间变化情况的量化和可视化表征的功能[31]，对本研究师生多模态互动行为进行协同分析，以探究中心校教师的目光注视和手势等非言语行为对不同师生互动行为发生的促进作用。

（三）数据收集与处理

视频标注以本地校为视角，两位编码者结合BSC的特殊性商定以中心校教师言语互动行为为主线，划定非言语行为的时间节点。以前期视频作为测试样本，结合具体教学情境和相关文献明确编码规则，一致性检验Kappa系数为0.78（>0.7），表明二者对编码框架的理解基本一致。

四、数据分析结果

前、中、后期的师生互动行为的认知网络结构如图2所示，其中，分析单元是视频，节为时间线（3秒），节点（代码）为师生言语和非言语互动行为，具体行为指标见表1。图2的中心代表的是前、中、后期的师生互动的网络空间位置，图2（a）、图2（b）和图2（c）可以看出师生多模态互动行为模式有一个明显的演变路径。ENA中有两个区分演变路径的关键[32]，一个是节点在网络空间中的位置距离，另一个是节点之间的关系强度转移。

节点在ENA网络空间中的位置情况可以直观揭示各轴在ENA空间中的意义，距离空间中心极端边缘的节点对直观解释标记轴的信息最为丰富[32]。在图2中，TS3、TS1和SS1距离中心最远，换句话说，网络包括更多的中心校教师与中心校学生的互动（TS1）、中心校教师与教学点学生的互动（TS3）和中心校学生间的互动（SS1）。具体来讲，沿着X轴从左到右移动，可表示SS1到TS1的转移，即中心校学生的协同创作行为到中心校教师提问、点评中心校学生，或对其讲授新知等互动行为的转移。同样，沿着Y轴从低到高移动，可表示TS1到TS3的转移，即中心校教师从提问、点评中心校学生向邀请回答、点评教学点学生等互动行为的转移。而节点之间的关系强度转移可通过调拉网络空间位置直观刻画师生多模态互动行为动态协同的进程[32]。因此，针对BSC的前、中、后期三个阶段，分别从网络空间位置及节点关系强度转移两个方面对师生多模态互动模式，以及言语互动与非言语互动行为间协同关系进行描述。

（一）混合同步课堂中师生多模态互动模式分析

如图2（a）所示，BSC实施前期的师生多模态互动行为的整体网络结构较简单，网络空间位置稍偏向左上侧，且A1、SS1、SS2和A2出现频次较高，具体值见表2。同时，三个节点的关系强度比较高，即SS1—SS2、A1—SS1和A1—SS2，具体值见表3。表明前期BSC中的师生互动以生生言语互动（SS）为主，中心校教师在两地学生协同创作过程中一直注视中心校学生（A1）。但讲授、提问两地学生的言语互动行为较少（TS1，TS3）。

如图2（b）所示，BSC实施中期的师生多模态互动行为的整体网络结构较复杂，其中，TS1和A1出现频次最高（见表2），且A1—TS1、TS1—TS2和TS1-TS3间的关系强度增加（见表3），同时沿着X轴和Y轴将中期网络空间位置拉向右下。说明中期课堂中的师生互动以TS1为主，与此同时，TS3和TS2的互动行为增多。

与前、中期相比，BSC实施后期的师生多模态互动行为的网络结构[如图2（c）]中出现了较多手势（G）与目光注视协同辅助言语的行为，且中心校教师面向教学点学生進行讲授、提问或邀请点评（A2、TS3）等行为持续增加，及教学点教师与教学点学生互动（TS2）时间大量减少（29%），进而促使TS1—TS3和A2—TS1的共现关系强度增强，TS1—TS2的关系强度减弱，拉动网络空间位置沿Y轴偏右上移动。说明中心校教师增加了对教学点学生的关注。

总体来讲，BSC侧重师生互动意义建构，师生言语互动（TS）和生生言语互动（SS）行为是BSC活动的核心，目光注视、手势等非言语行为主要起联结和协调的作用，处于认知网络的中间调节位置。

（二）混合同步课堂中师生多模态互动行为协同分析

为进一步分析BSC中师生多模态互动行为的协同情况，研究者重点分析了三个阶段中非言语行为与言语行为节点间关系强度转移的变化情况，具体变化见表3。首先，共现关系强度递增的互动行为对，非言语行为协同方面有A1—TS3、A1—A2和A2—TS1，且增幅较大（0.23、0.31、0.39）。说明相较于前、中期，中心校教师在后期通过目光注视促进与两地学生间的互动行为转化。另外，出现增加的还有G1—TS1、G1—TS3、TS3—G2和TS1—G2，说明中心校教师用指示性手势和节律性手势促进与两地学生间的社会互动。其次，非言语互动行为表现出先增后减的有A1—TS1、A1—TS2和A1—SS1，同时还有先减后增行为（A1—SS2、A2—SS1、A2—SS2），说明中心校教师有意识利用目光注视来调节对教学点学生的关注度。最后，共现关系强度持续减少的非言语行为对是A1—SS1，表明中心校教师逐渐从以中心校学生为主的教学转向给予两端学生同等关注度的教学。总体来看，目光注视（A1、A2）和手势（G1、G2）非言语行为主要起协同辅助师生互动意义发生的社会线索作用。与前、中期相比，中心校教师后期较多地使用了指示性手势和节律性手势与目光注视配合，以促进与两地学生间的互动转换。

五、研究结论与建议

（一）研究结论

1. 师生互动模式呈前期接受技术、中期适应教法、后期双师协同

已有研究认为，混合同步课堂需经历阶段式、渐进式的发展过程，与之对应的教学模式需因时而变。在BSC实施前期，以中心校教师为教学中心，教学点教师以观摩学习和课堂管理为主;在深入实施BSC后期，以双师协同为主，以巩固和应用教学点教师前期观摩学习的教学理论与方法[5]。本研究从师生多模态互动分析的视角揭示了这一渐进发展过程。

混合同步课堂在实施前期，对师生互动最大的挑战是适应支持混合同步教学的技术环境，这一结论也呼应了已有研究，即BSC参与者，尤其是远程参与者需要熟悉远程学习的技术环境和规则[33]。师生互动行为分析结果中，前期生生互动较多，且面向两校的持续时间较长，但中心校教师与两地学生的互动行为很少，表明两地教师并未有效实施BSC教学。回溯视频内容发现，在初次实施BSC时，解决技术问题占用了很多时间，中心校教师在遇到问题时，为不影响正常教学，采取的应对策略是让学生协同创作活动，这也是前期生生互动频次较高的原因。另外，还发现教学点教师在这个阶段主要的角色定位是维护课堂纪律，进一步印证了BSC前期两地教师责任分工的合理性。

在师生逐渐适应了BSC技术环境后，中心校教师表现出有意尝试多种教学手段和方法以适应新模式的倾向。具体表现在中期师生互动、生生互动和目光注视中心校的频次都很高，说明两地教师都未转化原有独立教学的习惯，未真正适应BSC教学的情境。但中心校教师的高频目光转换，说明随着BSC的深入推进，教师有意识调整自己的教学方法以适应同步教学环境。但师师互动很少，与BSC实现两校互利共赢、共同发展的初衷和宗旨不符[4]。

后期中心校教师与两端学生的互动及目光注视两地的时长差距最小，说明中心校教师给予教学点学生相对同等的教学关注。这一结果与Yang[3]的研究一致，表明对双方学生的平等关注是BSC师生互动质量的显著预测因素，因为通过鼓励远程学生积极参与课堂活动和提供平等的知识获取机会，可以提高互动质量[5，34]。与前、中期相比，后期课堂师生互动行为频次分布更为合理，说明后期教学点教师维持纪律和重复解释学习内容的行为减少，主要表现为协助中心校教师完成教学活动，这一结论也可能是教学点教师与教学点学生的互动时长相对中期大量减少的主要原因。总之，后期师生多模态互动行为模式特征表明两地教师协同授课更为默契，共同呈现更为顺畅和有序的BSC教学。这也进一步印证了教学点教师作为主体参与BSC，在提升其自身价值感的同时，促进了教学点学生的教学在场[35]。

2. 目光注视联合手势引导师生互动行为的转换和激发师生积极的社会互动

研究结果表明，在BSC环境中，目光注视和手势可以协同言语来表达师生互动的意义，该结论将目光注视和手势的社会线索功能的应用情境从在线视频教学拓展到混合同步教学场景。研究还发现，在BSC实施的前、中期，协调师生言语行为转化的主要是目光注视，起引导注意和感情支持的作用。到后期，中心校教师增加了更多提升教学点学生社会存在的指示性手势和节律性手势，从认知网络结构图2（c）也可看出，后期整体网络结构更复杂，且目光注视和手势处于网络空间的中心，起调节行为转化的功能。因为主讲教师在与远端师生互动过程中，目光注视、指示性手势的引导性和指向性相较言语来说，更能准确传递信息并节省时间成本[21]。

在激发师生积极的社会互动方面，研究发现目光注视能够用于评价中心校教师对两地学生的关注度，以及在注视个体时的情感态度，验证了手势和目光注视能表征个体的社交状态，提供注意引导和情感支持[24]。研究还发现，与言语传达的指令相比，伴随手势的言语指示产生的学习互动更多，目光注视与手势相结合可提高学习者的社会存在感，改善学习体验。因为目光注视和手势本身具有“传递”“索取”和“引导注意”的功能，结合注视时长后兼有情感态度表达的功能意义[27]。在物理空间分离的BSC环境中，中心校教师增加对教学点学生的目光注视和邀请等指示性手势，能够激发教学点师生积极的社会互动。研究还有一个有趣的发现，在BSC实施前期，中心校教师对教学点学生的目光注视行为，有一部分是与教学点教师的互动，但在中、后期与教学点教师的互动行为大幅减少，说明两地教师在协同授课方面的协同一致性增强。

（二）研究建议

研究结论表明，BSC中师生互动的有效发生关键在于中心校教师，因此，研究者基于研究结论提出多方协同培育“感知技術有用—主动迁移教法—协同创编案例”的自我导向型教师的渐进培训策略。

1. 前期侧重技术体验——提升教师对技术易用性和有用性的感知

在BSC实施前期，研究者协同企业研发符合BSC教与学原理的软硬件支持技术，在原有教学条件的基础上为学校升级强互动的教学系统。在此基础上，相关政府部门在对一线学校的实际需求和现实条件调研后，协同研究者和企业在具象案例解读情境中为教师提供技术培训和体验，不断提升教师对技术使用易用性和有用性的感知。

2. 中期侧重教法迁移——提升教师对典型教学法的跨情境设计的能力

在BSC实施中期，研究者和政府培训部门给予教师典型教学法的培训并提供BSC教学应用的典型案例。例如：结合BSC的多元主体和协同特征，可将本研究中美术课堂教学活动策略创改为：（1）在情境创设环节，挖掘两端学校特色和学生经验差异，协同创设促进更深层次知识建构的情境。（2）在展示互评环节，主讲教师为学生提供汇报展示的支架策略。例如：通过问题支架：“作品主题是什么？为什么选这个主题？设计元素表达的情感和意境是什么？”帮助学生形成设计和审美思维。（3）在总结提升环节，主讲教师负责互动活动流程组织，教学点教师负责内容总结提炼，让其从教师角色的视角分享总结、收获和反思，不仅促进其自身学科领域知识的发展，还促进其教学法知识的应用。

3. 后期侧重协同创编——提升两地教师协同授课的能力

在BSC实施后期，研究者协同优秀教师研制起协调和联合作用的非言语行为的特定序列，录制双师协同的展示案例，以增强双师的自我认同感。例如：建立对应协同传递、解释互动信息和表达情感功能的特定非言语行为模式;研制配合言语的不同功能隐喻的手势和目光注视等行为组合，帮助教师创设有利于激励和情感支持的学习氛围;制定实现两地师生共赢发展的可操作性指导策略，赋予教学点教师更多参与课堂教学的职责，提高教学点师生的社会互动感知和参与动机，为同步互动教学的有效开展和实现提供指导。

六、结   语

研究从师生多模态互动行为视角刻画了BSC不同实施时期的渐进发展过程，即前期接受技术—中期适应教法—后期双师协同，并发现中心校教师与两地学生和教学点教师的互动是BSC师生互动的核心，以及目光注视和手势行为能够联合言语行为更好地引发师生进行积极的社会互动，促进模态间的高效转换，提升远端师生的社会存在感。该结论印证了BSC的教学模式应由主辅教学转向双师教学。当然，本研究还存在一定的样本量的局限性，后期将收集不同学科和更多代表不同时期的实录视频，尝试采用人工+自动编码的方式，编制解释不同学科共性的师生互动框架，从而实现自动化分析BSC师生互动特征。

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Dynamic Collaborative Analysis of Teacher-student Multimodal Interaction

Behaviors in Blended Synchronous Classroom

LI Xiaojuan1，  LIU Qingtang2，  WU Linjing2，  MIAO Enhui2，  ZHANG Xijun2

（1.Faculty of Education， Henan Normal University， Xinxiang Henan 453007;

2.Faculty of Artificial Intelligence in Education， Central China Normal University， Wuhan Hubei 430079）

[Abstract] Blended synchronous classroom（BSC）， as a network collaborative teaching model， is an important means to deal with educational inequality and narrow the gap between urban and rural education. And teacher-student interaction is an important factor affecting the teaching quality of BSC. This paper combines the multimodal discourse analysis theory and the synergy and interaction characteristics of BSC， constructs a framework for analyzing classroom teacher-student multimodal interaction， and portrays the gradual development process of BSC in different implementation periods with the help of cognitive network analysis， namely， technology acceptance in the early stage， adaptive teaching method in the middle stage and dual teacher coordination in the late stage. This study finds that the interaction of the central school teachers with students and teachers at both sites is central to the teacher-student interaction in the BSC. The gaze， instructive gestures， and rhythmic gestures of the central school teachers have the functions of guiding attention， emotional support and conveying information， so as to stimulate the positive social interaction between teachers and students， promote the efficient conversion between different modes of interaction behaviors， improve the learning experience of teachers and students， and enhance the social existence of remote teachers and students. Based on this， this paper proposes a gradual training strategy for self-directed teachers with multi-party collaborative cultivation of usefulness of perceptual technology， active transfer of pedagogy， and collaborative creation of cases.

[Keywords] Blended Synchronous Classroom; Teacher-student Multimodal Interaction; Multimodal Discourse Analysis; Cognitive Network Analysis

基金項目：2021年湖北省教育科学规划重点课题“构建线上线下融合的课堂新型教学模式创新实证研究”（课题编号：2020GA005）;2021年国家自然科学基金项目“数据驱动的在线学习协作会话过程监测与干预机制研究”（项目编号：72174070）