技术让课堂说话：课堂分析与重构

陈丹琴  张烨  庄园

课堂分析是推动课堂研究、改进课堂教学的重要路径。进入人工智能时代，技术为课堂分析提供了强有力的支持。许多专家学者运用教育技术和教学理论，结合定量分析和定性分析，细致地阐述了课堂上的各种要素，重构形式生动、内容丰富、成效明显的智能课堂。但是，课堂要素的复杂多变和技术的局限也使我们面临一些新的挑战。

基于此，教育部人文社会科学重点研究基地华东师范大学课程与教学研究所围绕“技术赋能的国际课堂分析：打开黑箱与重构课堂”这一主题，于2022年11月11—12日举办了第二十届上海国际课程论坛。本次论坛邀请了来自联合国教科文组织、哈佛大学、牛津大学等的16位专家进行主旨报告，并邀请4位专家就“技术赋能的课堂分析：机遇与挑战”这一主题进行圆桌论坛。此外，21位专家学者围绕“课堂教与学模式转型的理论构建”“多种取径的课堂研究和数据分析方法”“化数据为证据：以课堂分析促教师发展”等话题展开了深入的交流与探讨。

一、倾听：课堂分析的应然诉求

课堂分析借鉴了社会学、应用语言学等学科的话语理论和方法，通过研究课堂上的话语活动，为理解课堂教学提供了新的方式。但课堂分析不囿于话语分析，在技术的赋能与支持下，它产生了新的动力，焕发了新的生机。日益更新的技术逐渐进入课堂，与研究者一道参与课堂分析与课堂重构。新时代，课堂分析的应然诉求有哪些？为了回答这一问题，与会者从时代伦理要求、课堂研究需要、教学转型需求等角度，阐发了课堂分析的多重旨趣。

（一）顺应时代发展

进入人工智能时代，各种新的技术为教育和人的发展提供了多样化的支持。时代也对教育和人的发展提出新的要求。未来社会需要什么样的人？教育应该为此做出怎样的努力？面对这些时代之问，联合国教科文组织总部教育信息化与人工智能教育应用部门苗逢春主任做出回答。苗主任指出，人工智能会改变教育生态，但这种改变既可能是积极的，又可能是消极的。我们应在强调人文主义的基础上，让教育呈现良好的发展态势。由此，他呼吁我们要超越狭隘的人本主义，充分调动数字技术为人的价值服务，让教育在数字化的转型中始终秉承人文关怀。人文关怀亦指向教育的社会意义。美国华盛顿大学的姜戈·帕里斯（Djang Paris）教授致力于通过教育促进积极的社会变革和振兴，提出了文化持续性教学方案，从教学目标、教学场景设计、课程标准制定等角度阐述了革新教学的必要性和可能性。无论是人文素养还是社会关怀，都为课堂分析提供了价值目标引领。

面对形形色色的信息，教育应自觉肩负起育人使命，培养学生的信息素养。美国斯坦福大学的乔纳森·奥斯本（Jonathan Osborne）教授从现实关切延伸至理论思考。他指出，面对伪信息浪潮，培养学生的科学素养迫在眉睫。科学素养要求学生不仅具备评估科学可信度的知识，还要具备相应的基本技能。鉴于此，教育领域尤其是科学教育，要树立培养有科学素养的社会个体的目标，不断探索和创新。西华师范大学的石娟教授也提到，教师应具备一定的伦理使命自觉，使生命智慧成为人工智能课堂教学的引领者。简言之，在时代发展的大背景下，课堂分析始终要遵循教学规律，履行教育职责，恪守技术伦理。如此，我们才能更好地让技术为人、为教育、为课堂服务。

（二）推动课堂研究

推动课堂研究是课堂分析的另一诉求。如何发挥技术赋能课堂分析的优势，超越传统的研究范式，以推动未来的课堂研究？华东师范大学课程与教学研究所的安桂清教授阐述了自己的思考。安教授从研究范式转换的视角切入，指出课堂研究应在开辟技术支持的新的方法论基础上，结合时间和空间、内容和形式等维度，全面勾勒和分析课堂形态，并以此作为重构课堂形态的新路径。华东师范大学课程与教学研究所的肖思汉副教授将研究目光聚焦于中国课堂，展示并归纳了中国课堂上出现的新的“回音”类型，在肯定中国教师具备独特教学智慧的同时，也希冀中国课堂研究者能持续思考如何将国外的理论本土化、精巧化。浙江师范大学的胡启慧老师以日本“能动学习”（Active Learning）理论为着力点，梳理了该理论的研究趋势及现实价值，总结了日本课堂转型理论演变的领域、内涵及动力，希望能够为技术支持下的课堂分析提供新的视角，为深化国内课堂转型理论提供借鉴。《新课程评论》杂志的余孟孟主编依循课堂转型的感觉逻辑，清晰地呈现了我国基础教育课堂教学改革的价值追求演进之路。

无论是理论的沉思还是实践的践履，以技术赋能的课堂分析推动新时代课堂研究，都是加快教学转型、实现教育育人目标的应有之义。

（三）加快教学转型

教学转型既是课堂研究的内在要求，又是对时代转型的一种回应。经济合作与发展组织（OECD）在《教育2030：未来的教育与技能》报告中提到，在技术变革时代，课堂教学要重视以探究的方式促进学生的专业化学习，同时要创建以包容性、公平性、互动性、关怀性以及智力成就为特征的课堂教学，重视师生课堂对话，发展学生高阶思维能力等。传统的教学模式已无法适应人的全面发展需要，我们需要转换教学模式来革新教学。课堂分析是实现教学转型不可或缺的一环，加快教学转型也是课堂分析的应然诉求。

教学转型除了需要技术提供支持外，还需要教师的投入。北京大学的汪琼教授探讨了多种人机合作分工模式，从控制、信任、责任的角度讨论了人机合作中教师的工作动机与合作体验问题，据此提出优化自动化教学工具设计的建议。诚然，教学转型让教师面临着巨大的挑战，但也有利于教师的专业发展。华东师范大学课程与教学研究所的刘良华教授以“课堂回音”理论为抓手，鼓励教师由独白教学转向对话教学，继而迈向更具挑战性的即兴教学，增长教学智慧，促进专业发展。

教学转型还有赖于教学空间的转换。教学空间作为教育教学活动的重要场域，除了具有显性的物理空间意義外，还具有隐性的教育意义，尤其是在现代智能化教育模式中，教学空间的育人价值是教学转型的内在驱动力之一。浙江大学的屠莉娅副教授及其团队专注于技术支持下的教学空间的转型研究，研究展示了学科教室、智能教室等六种新型教学空间。形态各异的教学空间蕴含了先进的育人理念，未来将更好地服务于境脉教学、主题教学等。

二、阐说：课堂分析的现实进路

为了实现课堂分析的多重旨趣，专家学者进行了多元路径的探索。在理论与技术的共同作用下，课堂分析呈现创新化、全面化、协同化的发展趋向。在国内外经验的交融共享下，课堂分析研究领域获得了众多突破，取得了一系列成果，但我们仍需追问：技术赋能的课堂分析何以打开课堂黑箱，重构课堂？

（一）开启课堂黑箱的多元路径

在本届论坛上，上海师范大学国际与比较教育研究院的徐瑾劼副教授将研究目光聚焦于视频研究中的课件分析。借助这一崭新的研究视角，她介绍了视频研究中课件评价的方法和技术，以及运用智能技术发展大规模的课件评价，开发新的视频研究工具。这为改进我国本地化课件评价和课堂视频研究提供了重要的指导。当课堂的神秘面纱被揭开后，对于复杂多变的数据，我们应如何组织和分析这些要素以有效改进教学？首都师范大学信息工程学院的孙众教授及其研究团队从课堂教学结构着手，根据教学事件、师生角色、教学法结构序列，建构了一套基于人工智能的课堂教学分析机制。这一研究也阐明了联结课堂观察与课堂分析的重要性。中南民族大学教育学院的余瑶老师专注于数学理解性课堂研究，从分析学生数学理解的五个层级出发，结合教学案例，具体描绘了各个层级的特征，并根据真实课堂情况确定编码原则，将编码绘制成图，再由编码图确定学生数学理解路径，进而分析他们的数学理解活动。

在技术支持下，打开课堂黑箱的方法愈加多元化。但是，我们要在探寻多元方法的过程中始终抱有一种审慎的研究态度，在打开课堂黑箱之前做好充分的准备。

（二）革新课堂教学的经验分享

打开课堂黑箱是为了革新课堂教学。这需要国际经验与本土实践的相互促进，融合共生。

首先，构建完备的教学系统是革新课堂教学的关键思路。美国加州大学伯克利分校的马西娅·林（Marcia Linn）教授以课程整合教学法为理论依据，构建了定制环境的教学系统，既为教师提供了多样化的教学工具，又为学生的复杂科学主题学习提供了自动化的指导。同样关注教学系统创新的还有英国牛津大学的西比尔·埃尔杜兰（Sibel Erduran）教授，她着重介绍了自己实施的三个项目，分别为OARS项目（剑桥科学与宗教科目论证项目，为教师在跨学科参与中提供指导）、FEDORA项目（主要关注面向未来的科学教育，为政策制定者提供决策意见）、SciKids项目（关注低年段教师的教学，同时专注于教师专业发展），通过跨学科合作等方式，试图合力改变科学教育的课堂教学，使之朝着更有效、更专业的方向发展。

其次，教学工具的精妙设计也是革新课堂教学的重要路径。美国哈佛大学教育学院的保拉·乌切利（Paola Uccelli）教授与同事合作研发了一种新的教学工具CALS（Core Academic Language Skills），促进了研究者对语言和读写能力关系的科学理解，并为指导教育干预措施的设计提供了精确的技巧，也为学生提供了更加准确的教学指导。

最后，教学方法的创新也不容忽视。美国哥伦比亚大学的迪安娜·库恩（Deanna Kuhn）教授介绍了其研究团队基于对话的论证方法开展课堂活动，阐发了设计基于对话的论证方法的理论根基、指导原则与步骤。对话教学对于我们而言并不陌生，但它能否真正促进学生学习？深耕对话教学领域的英国剑桥大学的克里丝汀·豪（Christine Howe）教授指出，以对话形式展开的小组合作可以促进学生学习。有效的对话需要满足三个基本条件：第一，创设交流不同观点的课堂环境，包容解决问题的多样方案；第二，学生要为自己的想法提供理由；第三，为了解决问题，学生要对建议和理由进行评估。研究还发现，鼓励学生在合作之后进行分享，可以加固小组合作的积极影响。

（三）驱动教师发展的探寻方案

技术赋能课堂，为教师带来了诸多教学便利，尤其是教学工具的多样化使用，但随之而来的海量信息会对教师专业发展造成阻挠。就课堂教学视频录制这一分析技术而言，虽然录制的形式越来越便捷，视频的数据内容也愈加丰富，但其中的大量信息会影响教师观看视频的专注程度和反思效果。香港大学教育学院的陈高伟副教授提出，可用可视化和学习分析提高视频数据分析的效率。具体地说，以“为了促进师生课堂互动和对话”这一目标为导向，研究者可以专门提取与该目标相关的视频内容，而后进行实验前后的对比分析，就数据结果进行反思。这样一来，教师对课堂教学的反思将会更聚焦，也降低了教师的认知负荷，从而提高视频分析效率，按需驱动教师发展。

促进教师专业发展是许多人工智能领域研究专家的首要关切。上海智能教育研究院的姜飞副研究员及其课题组成员探索完善了大规模课堂教学诊断分析的实施路径，且在合作院校开展了基于切片式教学及课堂教学提问有效性的分析，尝试利用人工智能技术完成与教学相关特征的读取与评估研究，为教师改进教学提供科学有效的建议与指导。教师专业发展将为课堂分析注入新的活力，也将为未来课堂教学改革增添强大的力量。

三、展望：课堂分析的未来图景

在人工智能快速发展的背景下，反思课堂分析应然与实然间的差距，可推动技术不断改进课堂分析。华东师范大学课程与教学研究所的石雨晨副教授从澄清价值理论、揭示课堂真相和化数据为证据三个层面梳理了国际课堂分析需要在未来持续探讨的十大问题。技术支持下的课堂分析，未来是一幅机遇与挑战并存的图景，我们需要在澄明技术伦理价值的前提下，努力实现理论与实践的双轮驱动。

（一）完善技术伦理

人工智能时代，技术已渗透至教育领域的方方面面。技术进入课堂，也牵引出诸多亟待回应的伦理问题。技术走进课堂，對师生来说是不是一种入侵？如何定义“非介入性”？肖思汉副教授认为，非介入性并非仅仅指让诸如摄像头之类的数据采集设备在课堂上“隐身”，研究者们聚焦课堂的“目光”本身可能就是一种“介入”。所以，对这一概念的界定仍需进一步澄清。换言之，只有在厘清概念的前提下，技术伦理才可能逐步落实到实践之中。

明确了技术进入课堂前须符合价值伦理的规范之后，又如何在收集到海量数据之后保障数据的安全？如何保护学生、教师以及课堂的隐私？这也是打开课堂黑箱之后，需要研究者持续保持警惕的伦理问题之一。国内外专家学者已开始关注数据背后的安全与隐私问题，进行研究视频分享时有意识地模糊学生的面部特征，加密学生和教师的个人信息……但这些尝试仍处于起步阶段。石雨晨副教授强调，未来的课堂分析亟须建立一个更加成熟的伦理公约，来规范技术在课堂分析中的应用，以最大限度保护师生的人身安全和隐私安全。这需要社会各界的努力。简言之，未来的课堂分析需要在挖掘技术工具优势及其赋予课堂分析发展潜能的同时，时刻审察常存于现代社会的技术风险与应用时的伦理难题，以伦理价值为基，推动理论实践的创新。

（二）深化理论建构

技术赋能课堂分析，是为了成就更好的课堂，但仅仅依靠技术本身难以回答“何为更好”。因此，除了引进技术，完善技术伦理，我们还需要构建科学的理论框架，以引导专业化的课堂分析。华东师范大学国际课堂分析实验室执行主任杨晓哲副教授指出，运用技术进行课堂分析，需要强有力的理论作为支撑。一方面，理论是搭建数据分析框架的基础，我们要尽可能地保障基础的牢固性；另一方面，我们应承认运用技术分析课堂的局限性，智能机器无法应对复杂多变的课堂，而理论的完善也正是为了不断改进和弥补技术的缺陷。

浙江大学的刘徽副教授立足学习科学理论，提出了新时代素养导向下课堂教学转型的理论构想，认为学生素养的形成依托认知结构的发展，概念的转变是推动认知结构发展的必要条件。因此，概念转变是生成素养的关键，亦是学习科学的应有之义，是大概念教学的理论基础。理论不仅指引未来课堂发展的方向，也能够让技术参与的课堂分析更有抓手。

其实，理论和技术是相互促进的，技术也能为理论的进步提供支持。石雨晨副教授指出，数据不是孤立的，数据的作用并非单一的，除了呈现课堂分析结果，它还能助力我们不断改进理论。未来的研究中，要处理好技术与理论的关系，以及二者与课堂分析的关系，抓住技术带来的机遇，让技术助力理论发展，共同促进课堂进步。

（三）提升实践探索

理论与实践是密不可分的。理论指导实践，实践促进理论反思，完善理论。未来，我们在深化理论建构的同时，也需要在理论的指引下，持续推进中国本土的课堂分析实践。杨晓哲副教授在《中小学智能课堂分析：从1到100》报告中总结了团队的研究成果，包含200万小时的课堂数据、6万节课堂视频数据、100万份教案等涵盖中小学全学科和全学段的课堂多模态数据，实现十多个核心分析技术的突破。这些数字以直观的方式展现了我国学者在课堂分析领域的执着与专业。

面对国外优秀经验，我们要取长补短，强化本土实践，探寻更多的可行路径。在未来的课堂分析研究中，我们需要更深入地加强跨学科合作。在圆桌论坛上，4位专家学者进行了一场计算机学科与教育学学科的跨界对话。姜飞副研究员及其研究团队借助计算机技术，实现了课堂人脸以及身体姿态的数据收集，但也提出了自己以及很多计算机领域专家面临的难题，即无法向一线教师解释这些课堂数据意味着什么，分析这些数据将对教学产生怎样的影响。所以，未来，我们要探索更多将数据转化为证据的路径，依靠这些证据给予教师教学个性化的指导，创新人机结合的教研方式。

总而言之，依靠现有技术，国内外研究者已形成了一些实用性的结论，但未来仍需探索多模态的求证方式對其做进一步的检验，提高课堂数据编码的自动化水平，以发现更多隐藏在课堂现象背后的秘密。课堂现象复杂多变的特性对技术的更新提出更高的要求。如何分析大规模的课堂多模态数据？如何进行多方协同的课堂智能分析？回答这些问题，需要不断强化课堂分析的理论与技术。展望未来，要在技术的辅助下建立知识库，联结中外课堂的智慧，让多彩的中国教育实践发生。

技术让课堂说话。我们不仅要学会聆听课堂，还要积极与课堂互动，对其做出回应。在明确研究伦理的基础上，要运用技术，科学合理地分析课堂，创设有利于学生发展的未来课堂生态。在新时代，课堂分析研究已经获得不少的成就，研究方法逐渐成熟，研究内容日益丰富，但是课堂是复杂的，学生是变化的，课堂分析仍有很长的一段路要走。作为教育研究者，我们要自觉承担起自己的使命，深化理论研究，提升实践探索。

正如华东师范大学课程与教学研究所所长崔允漷教授在总结发言中提到的，从过去的听课、观课到如今的“数课”，即将课堂数据化再将数据证据化的演进，无论是研究方法、研究工具还是研究理论都获得了迅猛的发展。在这一发展趋势下，我们始终要以有效、公平、民主作为价值引领，建构适应未来课堂发展的理论，并将理论运用于现实课堂，共创技术与课堂共融共生的未来。

参考文献

[1] GEE J， GREEN J. Discourse Analysis， Learning， and Social Practice： A Methodological Study [J]. Review of Research in Education， 1998， 23：119-169.

[2] OECD. OECD Future of Education and Skills 2030： OECD Learning Compass 2030[EB/OL].（2020-09-17）[2022-04-10].http：//www.oecd.org/education/2030-project/teaching-and-learning/learning/learning-compass2030/OECD_Learning_Compass_2030_concept_note.pdf.

（作者陈丹琴系华东师范大学课程与教学研究所博士研究生；张烨、庄园系华东师范大学课程与教学研究所硕士研究生）

责任编辑：孙建辉