师范生教学技能训练中教案与课堂实录的一致性评价研究

李丽仙，解敏,2*，张辉凤

(1.云南师范大学信息学院，云南昆明 650500；2.云南师范大学民族教育信息化教育部重点实验室，云南昆明 650500)

课堂教学是由一定的环节、既定的程序构成的活动。由于教育教学系统是一个复杂系统，该系统的不确定性使得教育教学过程中充满了大量的不一致。比如，课堂教学过程中学习者的表现是无法准确预设的，因此，教学过程中常常会出现预想不到的问题，而且事先撰写的教案也不可能解决实施过程中所有的突发情况。每当遇到这种情况，师范生在课堂教学中会对教案进行临时调整，解决突发情况[1]。另外，师范生在撰写教案时，也不可能准确预测课堂活动中出现的所有问题，从而导致教案与课堂实录的差异，即不一致。这两者之间的差异可能导致师范生无法达到预期的教学目标，从而影响他们的学习。因此，要正确处理好教学中教案与课堂实录的关系。

目前，许多研究者已经开始探索一致性研究。比如，熊雅雯探索了教学设计与课堂教学一致性的描述性框架[2]，韩琬之探索了教学设计与课堂教学不一致性的归因框架[3]。北京师范大学的杨开城教授和郑兰琴博士探索了检验教学设计与实施过程是否一致的分析框架和计算方法[4]。郑兰琴博士还基于两节小学科学课开展了一致性分析的个案研究[5]。

本研究对师范生教学技能训练的教案与课堂实录的一致性进行研究。以个案研究的方式，考察师范生教学技能训练中教案与课堂实录之间的一致性，探究其不一致的原因，进而作出教学反思，以期为师范生的教学技能训练提供一定的参考。

1 研究过程和研究方法

IIS(Instruction Information Set)图分析法是一种基于信息流的教学分析方法，已成功应用于教案、课堂教学和协作学习活动。现有的研究通过对教案和教学视频的分析，逐步建立了教学系统中IIS 图分析的理论体系和相关技术，并验证了IIS 图分析法的有效性。例如林凡等选择大学本科课程《数据结构》和《教学设计》部分教学内容对IIS 图分析法进行了实证研究，形成了以教案为对象的IIS 图分析操作规范[6]，丁莹以课堂教学实施过程为对象的IIS 图分析操作规范[7]，徐梅验证了教学系统IIS图分析法分析教案的可行性[8]。本研究利用IIS 图分析法对师范生教学技能训练中的两个研究对象进行分析，探究师范生教案与课堂实录之间的一致性。

IIS图的基本分析步骤包括：首先，需要获得师范生教学技能训练的教案或课堂实录视频数据。将课堂实录视频转录为师生交互的文本。其次，对于教师主导的教学过程和学生自主探究的学习过程，绘制出知识建模图。最后，将原始数据切分为信息流序列，为每条信息流进行属性标注[9]。

1.1 IIS图分析之信息流预处理

处理教案和课堂实录数据时，需要将其切分成多条信息流，以便更好地分析教案和课堂实录的一致性。

其中，信息流的预处理操作步骤包括：第一，将在教案中不存在而课堂实录中存在的信息流类型删除，这类指令大多是“管理指令”或者是“其他信息”等；第二，对课堂实录中的信息流进行合并。结合教案与课堂实录的原始数据，考察教案中的信息流转化成了课堂实录中的何种信息流，将这些性质相同或者相似的信息流合并成一条信息流。第三，对教案中的某些信息流进行合并。根据课堂实录的实际情况，将教案中的连续多条性质相同的信息流进行合并。

1.2 IIS图分析之教案与课堂实录一致性分析

判断教案与课堂实录是否具有一致性，需要通过以下三个指标进行判断。

1)信息流序列的一致性

“信息流序列”是指教师的教案是否在真实的课堂教学活动中得到了完整、真实的执行[1]。大多数教案反映的是教师设计教学过程的一种意图，而在实际的教学中，可能会出现多种情况，例如新增信息流、漏掉某些信息流或者某些信息流的顺序颠倒等。因此，需要对教案与课堂实录的信息流序列建立映射关系，以便更直观地考察两者的差异。Dice 系数是一种集合相似度度量函数，计算信息流序列的一致性，可以采用Dice 系数来计算[10]。Dice 系数的计算方法如公式1所示：

其中，A表示教案中形成的信息流序列的数量，B表示课堂实录中生成的信息流序列的数量，A∩B表示教案与课堂实录共有的信息流序列的数量，D表示信息流序列一致性的程度。当D的值位于为0 到0.2 之间，表示一致性程度很低，D值位于为0.2到0.8之间，表示中度一致，D值位于0.8到1之间，表示高度一致[5]。

2)教案与课堂实录中激活目标知识点范围的一致性

这一指标主要考查的是教案与课堂实录中所涉及的知识点范围的一致性。Tversky 相似系数是实践中常用的许多相似系数的概括，可以用Tversky 相似系数分析和比较教案与课堂实录中激活目标知识点范围的一致性[11]。其计算方法如公式2所示：

在公式2中，A表示实际教案中激活的知识点，B表示课堂实录中激活的知识点，f(A∩B)表示教案和课堂教学实录中共同激活的知识点的数量，f(A-B)表示教案中激活而课堂实录中没有激活的知识点的数量，f(B-A)表示课堂实录中激活而教案中没有激活的知识点的数量，T表示一致性的程度。当T值位于0 到0.2之间，表示一致性程度很低，T值位于0.2到0.8之间，表示中度一致，T值位于0.8到1之间，表示高度一致[5]。

3) 教案与课堂实录中目标知识点激活量的一致性

这一指标考查的是教案与课堂实录中所涉及的相同目标知识点及其邻接知识点的激活量是否一致[1]。激活量是由多个信息流的激活引起的知识点信息熵的累积和，反映了信息流对知识点的激活程度[12]。因此，仅仅对激活的知识点的范围进行简单的分析是不够的，还需要进一步地分析来确定激活水平的一致性，即目标知识点激活量的一致性。具体的计算方法如公式3所示：

在这个公式中，M1和M2表示两组样本知识点的平均激活次数，n1和n2表示两组样本知识点的激活次数，s1和s2代表两组样本知识点激活量的标准差。如果A值为0 到0.2，表示高度一致，A值为0.2 到0.8，表示中度一致，A值大于0.8，则表示一致程度低[5]。

1.3 研究对象与研究过程

本研究以云南省某师范院校XX 级XX 专业师范生《教学技能训练与测试》课程为研究对象。主要选取了两名师范生的教案和课堂实录，两名师范生的教案具有一定的差异，其中一份写得过于简洁（记为TS1)，课堂实录中的很多知识点在教案中都没有得到体现；另一份教案写得比较详细（记为TS2)，课堂实录中的知识点与教案的知识点基本一致。选取两个研究对象的目的是比较详案和简案与其对应的课堂实录的一致性程度如何，从而给出一定的教学建议，为师范生的教学技能训练提供一定的指导意义。

本研究的基本过程分为5 个步骤：第一，选择教学主题。本研究选择的主题是两位不同师范生讲授的同一主题“利用图表呈现分析结果”。第二，师范生撰写教案。第三，课堂实录与转码。师范生进行课堂实录教学，通过微格教室的导播系统记录整个教学过程，形成相应的教学视频。之后，将视频转码得到教学实施文本。第四，信息预处理。依据三个一致性指标(D、T、A)的计算方法，编码教案和课堂实录，并进行信息流预处理。第五，计算与分析一致性指标。发现不一致时，对其进行分析，确定产生不一致的原因。

在转码阶段，因为获得到的课堂实录数据是非结构化的，需要经过一系列的处理转换成文本数据后，才可进行文本数据的挖掘。为获得文本数据，本研究采用科大讯飞智能录音笔SR901 从课堂录像中的录音提取文本。然而，原始数据从微格教室中获得，视频数据的精度有一定的损失，分离出的文本数据也可能存在错误，如噪声过大、音频音调过小、师范生语速过快、师范生说话不清晰等问题都可能影响文本数据准确性，所以利用SR901得到的文本还需要人工补全和校准数据。

2 基于IIS图分析法的教案与课堂实录个案研究

2.1 TS1教案与课堂实录的一致性分析

1)信息流序列的一致性

信息流序列在表格中用知识点序列来表示。表1为TS1教案和课堂实录的信息流序列对照表。其中，X表示教案信息，Y表示课堂实录信息。

表1 TS1的信息流序列对照表

从表1中，可以发现，教案中的信息流序列与课堂实录中的信息流序列很不一致。依据公式1，A=5，B=13，A∩B=1，D=0.1，一致性很低。主要原因有：一是教案设计得不详细，二是实际课堂实录中出现了信息流顺序颠倒、漏掉信息流和新增信息流等多种现象。比如，在具体的教学实施过程中提问学生需要用什么处理工具来进行数据可视化，从而引出三个处理工具Excel、Numbers、Python，而这个知识点在“利用图表呈现分析结果”这一节中是很重要的，教学设计方案中却没有体现出来，因而导致了两者之间的不一致。

从表中可以看出，教案所产生的信息流很少，这也反映出该师范生的教学设计技能需要进一步加强；而课堂实录中产生了多条信息流，其中情境信息流与教案中一一对应，说明师范生很注重创设情境以此来激发学生的学习兴趣，也在一定程度上反映出师范生注重导入技能的提升。新增的多条信息流是师范生对知识点进行细致、重复地讲解，体现出师范生注重讲解技能的提升。但是在讲解过程中出现了部分信息流减少、部分信息流顺序颠倒等现象，这说明师范生的讲解技能还有待进一步加强和改进。

2)教案与课堂实录中激活目标知识点范围的一致性

在分析教案与课堂实录中激活目标知识点范围的一致性时，分别梳理出教案和课堂实录中激活的知识点，然后再根据对应的公式计算二者的一致性程度。其中，用特殊符号{}来区分出二者之间的差异。具体如表2所示。

表2 TS1中教案和课堂实录激活知识点范围的一致性对照

教案和课堂实录激活知识点范围的一致性计算结果显示，在TS1中，A=19，B=30，f(A∩B)=15，f(A-B)=4，f(B-A)=15，根据公式2 可得出T=0.61，一致性程度适中。

3) 教案与课堂实录中目标知识点激活量的一致性

表3显示的是教案与课堂实录中目标知识点的激活量。为了计算出二者的一致性程度，还需要计算出各自的均值和标准差，具体如表4所示。

表4 TS1教案和课堂实录中目标知识点的激活量

表4给出了教案和课堂实录中知识点激活量的均值和标准差，可以看出，A值大于0.8，表明TS1的教案和课堂实录知识点激活量的一致性很低。

2.2 TS2教案与课堂实录的一致性分析

1)信息流序列的一致性

TS2中信息流序列的处理过程与TS1一样，表5为TS2 教案与课堂实录对应的信息流序列。其中，X表示教案信息，Y表示课堂实录信息。

表5 TS2的信息流序列对照表

从表中可以看出，两者的信息流序列不一致。根据公式1，A=6，B=15，A∩B=1，D=0.095，一致性很低。其原因主要是师范生在具体的教学实施过程中出现了新增信息流和部分信息流顺序颠倒等现象。

从表5中可以看出，教案所产生的信息流很少，这从侧面也反映出该师范生的教学设计技能需要进一步加强；而课堂实录中产生了多条信息流，说明师范生很注重创设情境以此来激发学生的学习兴趣，也能在一定程度上反映出师范生注重导入技能的提升。新增的多条信息流是师范生对知识点的细致、重复地讲解，体现出师范生注重讲解技能的提升。但是在讲解过程中出现了部分信息流的减少、部分信息流顺序颠倒等现象。例如在教学设计方案中师范生先说明了制作图表的步骤，然后再讲解图表的特点和用途，但是在实际的教学实施过程中却反过来了，这样也导致了二者的不一致。这说明师范生的讲解技能还有待进一步加强和改进。

2)教案与课堂实录中激活目标知识点范围的一致性

TS2教案和课堂实录激活目标知识点范围的一致性对照表如表6 所示，两者的差异用特殊符号{}区分出来。可以看出A=17，B=18，f(A∩B) =15，f(A-B) =2，f(B-A)=5，T=0.81，结果表明TS2 教案和课堂实录激活知识点范围的一致性程度很高。从激活目标知识点范围来看，TS2的一致性要高于TS1。

表6 TS2中教案和课堂实录激活目标知识点范围的一致性对照

3) 教案与课堂实录中目标知识点激活量的一致性

表7 显示的是教案与课堂实录中知识点的激活量。为了计算出二者的一致性程度，还需要计算出各自的均值和标准差，具体如表8所示。

表7 TS2教案与课堂实录中目标知识点的激活量

表8 TS2教案和课堂实录中目标知识点的激活量

表8展现了教案和课堂实录中知识点的激活量的均值和标准差，可以看出，A值为0.03，在0 到0.2 之间，表明TS2教案中知识点的激活量和课堂实录中知识点的激活量一致性很高。

2.3 TS1与TS2的教案与课堂实录一致性比较

表9为研究对象TS1和TS2教案与课堂实录所对应的三个指标的值。

表9 TS1和TS2教案和课堂实录对应指标的值

信息流序列D方面，可以发现两个研究对象的教案与课堂实录中的信息流序列不太一致。TS1的D为0.1，TS2的D为0.095，究其原因，主要是在实际的教学实施过程中出现了新增信息流、信息流序列颠倒等现象。

激活目标知识点的范围T方面，TS1 呈现中度一致，TS2 呈现高度一致。TS2 中的激活目标知识点范围的一致性高于TS1，主要是TS1 在实际的教学过程中新增的知识点较多，这些新增的知识点有利于学生理解，而在教案中没有体现中这些知识点，这也说明了师范生撰写的教案还不够详细，这不利于教学目标的实现。

目标知识点的激活量A方面，TS1的一致性很低，TS2呈现高度一致。这主要是因为TS1中教案中的信息流明显少于课堂实录中的信息流，TS1 的教案过于简洁，而TS2却基本一致。

3 总结与展望

对师范生教学技能训练中两个研究对象的教案与课堂实录的信息流序列、激活目标知识点的范围以及目标知识点的激活量三个指标进行了细致的分析，主要是为了探究二者之间是否一致，如果出现了不一致的现象，找出其中的原因，以期为师范生的教学技能训练提供一定的教学指导建议。

师范生教学技能训练中教案与教学实施产生的不一致主要体现在以下三点。

首先，师范生在实际的教学实施过程中会新增一些教案中没有的信息流，这些信息流能够在一定程度上帮助学生理解本节课的基本知识点。比如教师重复讲授某个知识点、创设问题情境引发学生思考或者回顾先前的知识点等，这样的信息流对学生来说是很有益的。

其次，如果师范生在实际的教学实施过程中漏掉了某些重要的信息流，也就是忘记讲解某些重要的知识点，这种现象导致的结果对学生的学习具体很大的负面影响，不利于师范生达到自己的教学目标。

最后，师范生在实际的教学实施过程中，由于某些因素如课堂中出现了一些突发情况，而导致在讲解中某些信息流的顺序颠倒了，使得教学内容处于一定的混乱之中，从而导致教案与课堂实录的不一致。这种不一致同样对学生的学习具有一定的负面影响，不利于学生系统地去理解和掌握知识点。

本研究虽然分析了两个师范生教学技能训练中的教案与课堂实录之间的一致性，但也存在不足。首先，本研究在数据的处理过程中还缺乏严谨，师范生的教案大多写得比较简略，从而导致在一致性的分析中信息流序列出现大量的不一致。因此，今后需要进一步规范教案模板中的指导性，提供撰写范本，严格把关教案的撰写，使其更加规范、详细，为教学设计的高效实施与一致性的分析提供基础。其次，本研究选取的数据量很少，只分析了两个研究对象，其有效性还需要通过分析更多的数据进一步检验；最后，本研究根据一致性的分析结果来判断师范生的教学技能情况，提供了一致性分析的较为客观的量化数据，若依此进行教学设计实施的质性评价，还需要进一步地研究和验证。