智慧教室环境下高中信息技术课堂教学互动行为分析

郭悦 王朋娇

（辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁 大连 116081）

一、引言

课堂互动是保证教学质量、培养学生学科素养的重要教学活动。信息技术课堂能体现环境设施与课堂教学的融合情况，研究信息技术课堂互动行为尤为重要，而随着信息技术的持续发展，学生的学习环境不断发生变化，以往信息技术课程大多在机房中进行，课堂互动方式主要是教师的“单向传递”，学生被动地接受。然而智慧教室作为信息技术支持的新型学习环境，依托其教材多媒体化、资源共享化、教学多样化、学习个性化、活动协作化、网络泛在化、管理智能化等功能[1]，为师生“双向互动”提供了平台，课堂互动行为也随之改变。

二、相关研究

（一）课堂教学互动行为分析系统

应用最广泛的课堂教学互动分析系统是20 世纪60年代Flanders 提出的弗兰德斯互动分析系统（FLAS）[2]，该编码系统仅对课堂中师生言语互动行为进行编码，适合分析“黑板+粉笔”传统课堂的互动行为。随着信息技术的发展，不断创建出新型学习环境。国内学者从不同的教室环境视角出发，进一步丰富FLAS。顾小清[3]等学者提出了基于信息技术的互动分析编码系统（ITIAS），增设人与技术之间互动维度，能比较准确地体现多媒体教室技术使用情况。然而，智慧教室的出现为支持师生互动提供大量的资源和工具，使教学反馈方式、教学互动行为等发生改变。但ITIAS 对师生技术互动的分类层次较浅无法明确智慧教室技术使用指向，且未对同时发生的多类教学互动行为进行编码，难以分析交叉重叠的互动行为和技术支持下的深层次互动行为[4]。基于此，韩后[5]等学者在ITIAS 基础上提出1∶1 数字化环境下课堂教学互动行为分析编码体系（OOTIAS），OOTIAS 细化人技互动中师生深层次的技术使用行为。为区分同时发生的教学行为，OOTIAS 将人技互动在教学中的作用分为直接和间接两类，即在采样时间内，直接作用是指师生使用技术的行为是可观察的唯一行为或主要行为；间接作用是指同时存在人与人、人与技术互动，且人人互动是主要行为，人技互动起辅助支持的作用[6]。从而避免研究者在视频记录时对边人技互动、边人际互动的行为进行主观编码。

（二）信息技术课堂互动

最早发表有关信息技术课堂互动的文章在2006 年，梁孝寿[7]在中小学电教发表《信息技术课堂师生互动探讨》指出信息技术课堂有效的互动不多见，提出实施有效师生互动的策略。第一次采用互动分析系统对信息技术课堂互动进行定量分析的文章发表于2011 年，张露丹[8]基于FIAS 对一节信息技术专家教师课堂实录进行编码，计算互动行为比率，总结了信息技术专家教师的课堂教学特征。赵剑晓[9]基于改进的ITIAS 对八节高中信息技术优质课教学视频编码，借助NVivo11 质性分析软件对编码结果进行分析，总结高中信息技术优课教学互动的特征并提出优化建议。

综上所述，发现以往文章主要对信息技术课堂互动行为进行研究，却较少针对具体教室环境下信息技术课堂互动行为展开研究；而且对课堂中同时发生的互动行为容易出现主观编码的问题。因此，本文主要探究智慧教室环境下高中信息技术课堂人与人、人与技术之间的互动特征，技术辅助人与人互动的程度。

三、研究设计

（一）研究对象

本文依据王晓晨[10]对智慧教室环境中个人持有终端设备（Individual-own）的具体划分，确定本研究的智慧教室环境设施：交互式电子白板+教师平板+1∶1 学生平板。

根据对智慧教室设施的划分，在“一师一优课”国家教育资源公共服务平台选择2019 年《初识人脸识别技术》部级高中信息技术优质课教学视频为研究对象。选择此课例的原因如下：教学内容凸显时代性。高中信息技术作为紧跟时代步伐不断发展的学科，肩负着为学生传递新时代发展内容的使命。而本课例以人工智能领域中人脸识别技术为教学内容，与时俱进紧跟社会发展脚步，反映时代特征，让学生通过信息技术课程学习信息技术方面的内容，把握时代发展方向，为学生适应技术发展奠定基础。

（二）研究方法

韩后学者提出的1∶1 数字化环境下课堂教学互动行为分析编码体系（OOTIAS）对人技互动在教学中的作用分为直接作用和间接作用，能避免对边人际互动、边人技互动的行为进行主观编码，技术间接作用能较准确地体现技术对课堂教学互动的支持作用。因此，本研究从人与人、人与技术之间的互动特征、技术辅助人与人互动的程度视角出发，基于OOTIAS 编码体系，采用视频观察法对一节高中信息技术优质课视频编码，整理数据形成课堂教学互动行为频次统计表；为深入了解高中信息技术课堂互动行为，借鉴并丰富FLAS 提出的变量含义及其计算公式，对各行为定量分析，以此为依据，分析课堂互动行为特征。

（三）数据采集

优课《初识人脸识别技术》去除开头结尾无关的教学时间后有效时长42 分3 秒，根据OOTIAS 编码体系记录3 秒时间间隔内师生行为特征对应指标，对人与技术的“间接”作用以不同的底色标注，共记录编码841 个。整理人与人互动、人与技术互动的行为频次，技术辅助相应人与人互动的行为频次（如表1）；计算课堂互动行为比率（如表2）；形成人与技术互动“间接作用”行为比率（如表3）。

表1 OOTIAS 编码课堂教学互动行为频次统计表

（续表）

表2 课堂互动行为比率汇总表

表3 人与技术互动“间接作用”行为比率汇总表

四、结果分析

（一）人与人的互动行为

1.师生有效性问答

TO-TC＞1，表明本课例教师更多提出引发学生高阶认知的问题，例如提出：人在识别熟悉朋友的脸都有些难，那机器是如何识别人脸的呢？你们小组用的什么素材，怎样探究人脸识别技术的功能？客观评价人脸识别技术给生活带来的影响？教师较少向学生们提出“是不是”“对不对”等事实性问题，例如：我们判断同学是谁？依据的是什么？重庆被认为是抖音抖火的城市大家认同吗？提出此类学生能够齐答的问题较少。

挑选学生回答问题时主要采用“班级优化大师随机挑人功能”“根据布置给每组的任务指定小组回答”两种方式。高中阶段的学生处于自我发展期，课堂参与不活跃，利用技术挑选学生回答问题，这种硬性手段对于提升高中生课堂参与度具有一定作用。根据布置给小组的任务指定小组回答激发学生探究问题时的动机，使学生产生内驱力。

学生回答问题的方式有言语回答、操作技术实践回答两种。SA-SP＞1，表明针对教师的提问学生能够主动发表自己的观点。操作技术实践回答行为主要表现在学生利用技术进行实践创作以回答教师的提问。视频中教师提问：同学们是不是真正了解人脸识别技术的应用场景？教师在白板上呈现“分组竞争”游戏，游戏问题关于人脸识别技术应用在哪些领域，两名学生通过上台操作电子白板回答问题“PK”决定胜负，根据选择答案的行为来回答教师的提问。

2.师生活动行为

课堂教学过程中学生活动率大于教师活动率，凸显信息技术课堂学生的主体地位。学生活动中学生言语占38.90%，学生非语言行为（思考问题、做练习、操作技术的行为）占61.10%，说明信息技术课堂学生的主体地位不全是通过学生言语展现，学生有效的沉默行为、使用技术才是信息技术课堂学生活动主体地位的体现。具体来看，学生活动中学生利用技术进行资源学习以及个人实践创作行为较多，其次是学生思考问题行为，表明信息技术课堂学生活动更多是依托技术以学生为中心的实践，主要因为高中学生更倾向依据自己的思维方式实践探究，自我构建知识体系的目的性强，也突出高中信息技术课堂注重发展学生实践应用能力，凸显“做中学”的学科特点。

教师在活动中讲授、提出开放性问题、发布指令行为较多，也存在资源演示、采纳学生意见行为，没有批评行为。相比学生言语行为率（23.54%），课堂教学互动过程中教师言语行为率（34.13%）较大，其中教师言语主要以教师讲授为主（62.72%）。《人脸模式识别技术》一课作为人工智能选修模块，虽然日常生活中学生已经接触到相关模式识别的应用，但对其原理、图形化编程语言缺乏系统的认识，须以教师讲授引导为主。

3.师生言语行为

教师言语行为8 个编码可分为教师言语直接影响（编码1-5）和间接影响（编码6-8）。TI-TD＜1，表明高中信息技术课堂教师倾向于通过讲授或发布指令开展课堂教学。教师通过表述自己的见解，进而对学生认知产生直接影响。并且课堂上教师须借助命令来控制学生学习行为。结合课堂视频发现，教师多次说出“请大家拿出任务单”教师希望学生朝着其指定的行为发展。虽然教师言语直接影响依然占据教师言语主要行为，但教师不只是一味地注重讲授，教师同样接纳学生情感、表扬学生、采纳学生意见、询问学生问题对学生学习情绪产生间接影响。

学生言语以分组讨论为主（48.99%），其次是学生主动应答（42.93%），主动提问行为没有发生。课堂学生小组讨论探究任务强调生生互动，说明信息技术课堂突出培养小组协作解决问题的能力，符合课程标准要求。学生能够独立发表自己的见解，这与信息技术学科性质有关，问题具有开放性，学生发挥的空间较大。学生主动提问行为没有发生，结合视频观察分析主要有两个原因。其一，课堂上学生习惯从教师单向输出中获得知识，活跃学生思维的主要方式是回答教师提出的开放性问题，学生思维活跃度不高。其二，协作探究任务的过程虽然能够发散学生思维，使学生对问题产生质疑或困惑，但在课堂中教师缺少留给学生提出问题的机会，忽视培养学生提出问题的能力，长期如此导致学生问题意识不强，质疑问题不积极。

4.课堂沉寂行为

课堂沉寂比率16.41%，以学生思考问题（51.45%）、做练习（41.30%）为主，沉默或混乱行为（9.42%）很少。本课例学生思考问题、做练习行为主要发生在课堂探究活动过程中，较少发生在教师提出问题后。探究活动一，学生通过用纸笔画出同伴五官特征，思考五官特征对人脸识别的重要性；探究活动二，学生观看视频学习资料，思考并挖掘小组探究的技术领域可以运用在城市生活管理的哪些方面，完成任务单的练习内容。探究活动三，基于网页检索，自主思考探究人脸识别技术的潜在危险并做出客观评价。三个探究活动中，教师提供给学生大量独立思考问题、自主练习、网络检索的时间，教师知识讲解穿插学生实践探究，各教学环节紧密相连，较少出现沉默或混乱行为。学生思考问题较少出现在教师提出问题后，一方面因为高中信息技术课堂教师提出的部分问题较简单，学生即使不需要思考即可回答。另一方面教师对较难的内容通常会自问自答以提高课堂效率，没有留给学生思考较难问题的时间。本课例部分沉默或混乱是由于过渡课堂环节导致的。

（二）人与技术的互动行为

1.教师-技术、学生-技术“直接作用”

ST-TT＞1,技术主要支持学生行为，反映信息技术课堂主要是学生进行实际的操作。为更好地了解技术支持高中信息技术课堂教学，将师生使用技术的“直接作用”和“间接作用”互动行为分别统计。视频中除教师资源演示、学生资源学习、个人实践创作需要较长时间使用技术外，“人与技术互动”的“直接”行为较少，学情分析行为没有发生。“资源演示”是课堂可观察的主要行为，表现在教师用PPT、视频等形式呈现教学内容以及使用班级优化大师随机挑人等功能规范化课堂教学。本课例教师播放新闻视频，让学生了解国家对人脸识别技术有怎样的期待。使用“随机挑人”功能指定学生回答问题活跃课堂参与度，师生此时正关注哪位同学被挑选到回答问题。教师利用技术进行“作品分享与评价”时利用电子白板投屏作品和任务单完成情况，教师使用“积分”功能进行过程性评价，此时师生关注各组得分情况。教师未使用技术进行学情分析，“学情分析”一般是系统自动生成选择题的正误率，而本课“人脸识别技术”大多是半结构化的主观题，因此本课例在练习反馈环节没有使用技术进行“学情分析”。学生“直接使用”技术进行“资源学习”和“个人实践创作”，表明信息技术课堂更加关注学生利用网络资源进行自主学习；教师在巩固练习环节，教师让一名同学操作电子白版将人脸识别技术实现的一般过程进行排序。

2.教师-技术、学生-技术“间接作用”

软件设备切换行为只出现在教师“间接使用”技术中，表明信息技术教师在课堂授课时能够熟练地操作技术辅助教学。教师使用技术的“间接作用”以资源演示为主，占课堂总教学时间的19.02%。并且当教师在“讲授”时，有45%的时间在使用资源演示技术呈现内容辅助教师讲解。除了辅助讲授内容的呈现，还将“资源演示”作为提问、学生思考等活动的情境。探究活动一，教师“作品分享与评价”占课堂总教学时间的12.60%，其中有39%的时间是教师针对学生作品出现的不足展开讲解；30%的时间学生在评价；23%的时间教师依据作品内容向学生提问。技术作为“资源学习”工具只出现在辅助学生思考问题，探究活动二，教师推送视频资料到学生平板端，学生通过视频学习，思考人脸识别技术功能可以运用到城市生活管理的哪些方面，说明信息技术课堂学生有运用技术进行探究的机会，同时有利于提高学生使用技术辅助学习的意识。当学生在“分组讨论”时，教师有13%的时间用于呈现讨论的问题，并且在讨论过程中有74%的时间学生利用技术开展“小组实践创作”。教师给每组布置不同的探究任务，探究人脸识别技术获得人脸五官特征后发挥的作用，每组学生利用腾讯AI 平台分别体验多人脸检测、跨年龄人脸识别、人脸搜索等功能，表明信息技术课堂小组使用技术创作时往往伴随讨论行为。学生使用技术“自主练习”的同时，58%的时间教师在强化学生练习时涉及的知识。学生主动回答过程中47%的时间是使用技术对所研究成果的汇报。学生小组合作时，教师同时使用“计时工具”帮助控制任务开展的时间，锻炼学生完成任务的时间把控。

五、研究总结

本文采用OOTIAS 对智慧教室环境下高中信息技术课堂互动行为编码并进行量化分析。分析总结出智慧教室环境下高中信息技术课堂互动特征。

（一）人与人的互动特征

教师提出更多开放性问题，较少提出事实性问题。对于教师的提问学生有两种回答方式，言语回答、操作技术实践回答。教师能灵活使用技术活跃课堂氛围。信息技术课堂学生的主体地位主要是通过学生有效的沉默行为、使用技术行为体现的。教师活动以讲授、提出开放性问题、发布指令为主，也存在资源演示、采纳学生意见行为，没有批评行为。课堂上教师言语时间比学生言语时间长，教师倾向于通过讲授或发布指令行为开展教学对学生认知产生直接影响。同时，教师也注重对学生学习情绪的间接影响。学生言语以分组讨论为主，以学生主动应答为辅，学生主动提问行为没有发生。课堂沉寂时间以学生思考问题、做练习为主，较少出现沉默或混乱行为。

（二）人与技术的互动特征

技术主要支持学生的行为。师生操作技术是课堂可观察的主要行为较少，技术更多作为辅助课堂教学的工具。师生技术“直接作用”以“资源展示”“资源学习”“个人实践创作”为主，未使用技术进行“学情分析”。

教师使用技术的“间接作用”以“资源演示”“作品分享与评价”为主。当教师在讲授时有二分之一的时间需要借助资源演示技术呈现内容。“作品分享与评价”过程伴随教师讲解、学生评价、教师提问行为。学生使用技术“间接作用”进行“小组实践创作”机会较多。技术作为“资源学习”工具只出现在辅助学生思考问题，信息技术课堂重视学生运用技术学习的能力。学生“分组讨论”同时存在教师呈现问题行为，课堂小组使用技术实践创作往往也伴随讨论行为。学生“自主练习”同时教师有一半时间反复提及学生练习时涉及的知识点。研究汇报技术辅助学生分享成果。

六、建议

经上述总结，本研究为进一步挖掘智慧教室提升高中信息技术课堂互动效率的潜在功能提出以下建议。

（一）信息技术教师应丰富学科核心素养的测评标准

核心素养是学生在学习过程中形成的内在品质，实施基于高中信息技术核心素养分级水平的测评方式，试图测试学生在信息技术方面的综合能力与表现[11]。目前高中信息技术课堂评测方式以完成探究活动、学习任务单为指向。大多是开放性问题，没有固定的标准答案，要求教师根据经验预设学生可能出现的答案并进行分类。在高中信息技术课堂评价环节，对开放性问题要划分不同答案层级指标，制定详细的评分标准赋予相应分值，提高课堂效率。

（二）注重将技术作为教学数据的采集与应用工具

在智慧教室环境下，信息技术教师能够利用教学平台向学生传递统一学习资源，但课堂上教师还没有结合教育数据为学生推送精准的学习资源。大数据技术通过采集学生数据，为实现个性化、分层教学提供可能。通过快速分辨学生数据特征，达到个性化教育资源的精准推送，实现教学效果干预。例如在使用Kitten 源码编辑器编辑实现“人脸识别技术”存在思维逻辑堆砌问题时，教师依据后台即时采集的数据，推送解决相似问题的编辑思路或推送微课支持个性化服务，及时解开学生的困惑。教育大数据跟踪学生学习路径，为每位学生制定适合自己的练习。因此，在智慧教室环境下教师要注重将技术作为教学数据的采集与应用工具。