CSMS給課堂做“磁共振”　大數(shù)據(jù)賦能精準(zhǔn)化教學(xué)

陸素娥　陳燕純　許世紅

摘? ?要：課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)（CSMS）是一款利用人工智能進(jìn)行自動(dòng)評(píng)估的大數(shù)據(jù)分析式教學(xué)評(píng)估工具。利用CSMS開展課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)快捷而完整的課堂整體評(píng)價(jià)，讓教師整體把握課堂；對(duì)課堂中教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體活動(dòng)進(jìn)行真實(shí)而清晰的剖析，優(yōu)化師生互動(dòng)；對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行精準(zhǔn)而有效的分析，促進(jìn)思維激發(fā)。CSMS大數(shù)據(jù)支持下的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，為優(yōu)化課堂開展精準(zhǔn)化教學(xué)，為學(xué)生和教師發(fā)展都提供了更多的可能性。

關(guān)鍵詞：小學(xué)數(shù)學(xué)；課堂教學(xué)評(píng)價(jià)；大數(shù)據(jù)分析；精準(zhǔn)化教學(xué)

中圖分類號(hào)：G623.5? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1009-010X（2023）19/22-0078-05

課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 CSMS）是一種運(yùn)用人工智能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)分的大數(shù)據(jù)課堂測(cè)評(píng)工具，基于CSMS的課堂AI評(píng)價(jià)，猶如給課堂做了個(gè)全身透視的“磁共振”。CSMS利用精確分析技術(shù)，對(duì)課堂教學(xué)中放射能量的兩大主體——教師、學(xué)生進(jìn)行全方位的“掃描”，有效檢測(cè)教師、學(xué)生各自在課堂中的活性中心以及兩者產(chǎn)生的相互作用，能讓教師對(duì)課堂進(jìn)行精準(zhǔn)診斷，促進(jìn)教師積極改進(jìn)教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的優(yōu)化。

本文以教師A執(zhí)教的“速度、時(shí)間與路程”為例加以介紹，該課選自人教版四年級(jí)上冊(cè)第4單元“三位數(shù)乘兩位數(shù)”的第六課時(shí)。本課時(shí)有兩個(gè)教學(xué)要點(diǎn)：一是學(xué)生基于原有感性認(rèn)識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，理解并概括出“速度”的內(nèi)涵；二是學(xué)生通過(guò)解決相關(guān)的行程問(wèn)題，自主探究速度、時(shí)間和路程的關(guān)系，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，并解決生活中的一些實(shí)際問(wèn)題，在此過(guò)程中發(fā)展推理意識(shí)、模型意識(shí)、應(yīng)用意識(shí)。課堂教學(xué)流程見圖1。

一、CSMS通過(guò)快捷的課堂教學(xué)“全掃描”，助力教師把握課堂整體結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的人工課堂教學(xué)行為分析方法受制于主觀局限性，總會(huì)出現(xiàn)局部評(píng)價(jià)放大而整體評(píng)價(jià)不足的問(wèn)題。CSMS根據(jù)課堂音視頻自動(dòng)生成課堂大數(shù)據(jù)分析報(bào)告，既快捷客觀又全面精準(zhǔn)。CSMS給出的AI評(píng)價(jià)，猶如給課堂做個(gè)“全身掃描”，有助于教師清晰了解課堂每一模塊的優(yōu)勢(shì)與不足，并根據(jù)反饋?zhàn)龀隹焖僬{(diào)整，優(yōu)化課堂教學(xué)。

（一）CSMS測(cè)前的個(gè)性化教學(xué)反思

為對(duì)比檢驗(yàn)CSMS課堂教學(xué)評(píng)價(jià)的實(shí)用性，教師A首先在測(cè)評(píng)前進(jìn)行了課例復(fù)盤并反思課堂教學(xué)，主要有三大亮點(diǎn)：1.學(xué)生在課堂上能基于已有經(jīng)驗(yàn)，自主且充分地展開探索，展現(xiàn)了學(xué)習(xí)自信；2.學(xué)生在課堂上經(jīng)歷了數(shù)量關(guān)系提煉、歸納與應(yīng)用的全過(guò)程，獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)；3.課堂落實(shí)了解決問(wèn)題過(guò)程中的兩次轉(zhuǎn)化，一是從實(shí)際情境中抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題；二是將抽象出的數(shù)學(xué)問(wèn)題在實(shí)踐中加以檢驗(yàn)和運(yùn)用，學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向鮮明。

另外有三個(gè)地方可以做得更好：一是關(guān)于“速度”的內(nèi)涵，雖然已讓學(xué)生了解不同交通工具的行駛速度，但還可以把素材價(jià)值擴(kuò)大化；二是關(guān)于學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，適當(dāng)開展合作學(xué)習(xí)；三是關(guān)于學(xué)生主動(dòng)思考，應(yīng)重視給予學(xué)生質(zhì)疑問(wèn)難的機(jī)會(huì)。

（二）CSMS呈現(xiàn)的課例整體評(píng)價(jià)

本課例視頻上傳到CSMS平臺(tái)后，自動(dòng)生成教學(xué)大數(shù)據(jù)分析報(bào)告。報(bào)告分為課堂概要、互動(dòng)交流、思維激發(fā)三大部分，如圖2。課堂整體表現(xiàn)是由9個(gè)指數(shù)構(gòu)成的雷達(dá)圖，其中目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、思維激發(fā)、評(píng)價(jià)反饋、整體發(fā)展、合作交流、學(xué)習(xí)體驗(yàn)這7個(gè)指數(shù)值均接近滿分10分；課堂調(diào)控、目標(biāo)達(dá)成則約8分左右，本節(jié)課總分約95.8分。根據(jù)9個(gè)指數(shù)的具體細(xì)化指標(biāo)，報(bào)告進(jìn)一步指出，本課例展現(xiàn)出學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格的多樣性，教師能兼顧學(xué)生的多種學(xué)習(xí)方式，學(xué)生在課堂中得到充分表達(dá)；教師在本堂課展現(xiàn)擅長(zhǎng)分析抽象，做事有條理，務(wù)實(shí)冷靜的個(gè)性風(fēng)采，在課堂調(diào)控方面，偏向嚴(yán)厲。圖3則呈現(xiàn)的是課堂整體表現(xiàn)下相對(duì)應(yīng)的課堂主要特點(diǎn)。

（三）機(jī)器自動(dòng)化分析的三大突出優(yōu)勢(shì)

一是快捷精準(zhǔn)。從上傳課例視頻到生成完整的大數(shù)據(jù)報(bào)告只需約30分鐘，傳統(tǒng)課堂教學(xué)評(píng)價(jià)無(wú)法比擬。常規(guī)打磨一節(jié)課例，通常要集中開展多次研討，不僅耗時(shí)耗力，每次研討還都受制于評(píng)課者主觀能力與意識(shí)，很難達(dá)成對(duì)課堂全方位的評(píng)價(jià)。教師A研討本課例時(shí)，先是用40分鐘復(fù)盤課例，再結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂組織情況進(jìn)行簡(jiǎn)單反思，總耗時(shí)約2小時(shí)。然后閱讀CSMS大數(shù)據(jù)報(bào)告，立即了解到“課堂調(diào)控”“目標(biāo)達(dá)成”這兩方面存在改進(jìn)空間，真是非常便捷精準(zhǔn)。

二是全面先進(jìn)。CSMS九個(gè)評(píng)分領(lǐng)域涵蓋40 個(gè)細(xì)項(xiàng)指標(biāo)，內(nèi)涵豐富，同時(shí)又聚焦批判思維、交流、合作、創(chuàng)新思維，關(guān)注課堂核心素養(yǎng)培育，其評(píng)價(jià)的全面性和先進(jìn)性有助于教師規(guī)范課堂教學(xué)，明晰課堂改進(jìn)方向，為教師快速提升自己的教學(xué)技能或轉(zhuǎn)變教學(xué)風(fēng)格提供了目標(biāo)與可能性。為了驗(yàn)證CSMS的課堂測(cè)評(píng)功能的性能，教師A上傳了另外3節(jié)課例，以比對(duì)數(shù)據(jù)間的差異。表1是3節(jié)不同課例CSMS 測(cè)評(píng)后生成的“課堂整體表現(xiàn)”對(duì)比圖，其中“課堂調(diào)控”“目標(biāo)達(dá)成”均相對(duì)略低，這為教師A反思改進(jìn)教學(xué)方式方法，有針對(duì)性地優(yōu)化課堂教學(xué)，指明了努力方向。

三是客觀公正。教師A從教23年，已形成較固定的教學(xué)風(fēng)格，在把握教材、組織課堂教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)活動(dòng)等方面經(jīng)驗(yàn)豐富，“課堂整體表現(xiàn)”雷達(dá)圖客觀準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出教師A的教學(xué)水平。本課例中，教師A組織學(xué)生圍繞“速度”“時(shí)間”和“路程”三個(gè)量的定義以及關(guān)系展開3個(gè)層次的構(gòu)建活動(dòng)，教學(xué)過(guò)程師生均在常態(tài)的教學(xué)場(chǎng)景中進(jìn)行，沒(méi)有受到特殊因素影響，學(xué)生緊緊圍繞本節(jié)課的主題開展活動(dòng)。從報(bào)告中“教學(xué)效果序列分析”（圖4）的指標(biāo)“師生發(fā)言度正相關(guān)度”均活躍在0.5～1之間，可以反映學(xué)生參與學(xué)習(xí)的集中度。課堂中教師A仍然是秉承一貫的教學(xué)風(fēng)格，課堂用語(yǔ)語(yǔ)速較快，但會(huì)給予學(xué)生充分的發(fā)言機(jī)會(huì)，重說(shuō)方法明算理。CSMS通過(guò)課堂音頻分析收集大數(shù)據(jù)，客觀記錄每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)學(xué)生“最長(zhǎng)單個(gè)學(xué)生發(fā)言”分別是14.9秒、24.8秒、68.2秒、37.6秒，在報(bào)告中 “課堂特點(diǎn)”部分客觀反饋出教師A的教學(xué)風(fēng)格為偏向嚴(yán)厲，課堂整體呈現(xiàn)理性氛圍，也確實(shí)與客觀事實(shí)相符。

二、CSMS真實(shí)清晰地“局部透射”課堂教學(xué)，助力教師優(yōu)化課堂互動(dòng)

我們只有通過(guò)透視課堂教學(xué)中教師的教與學(xué)生的學(xué)以及師生互動(dòng)的質(zhì)量，才能找到精準(zhǔn)優(yōu)化課堂的根源。這就好比用“磁共振”給身體做個(gè)局部的增強(qiáng)掃描一樣，通過(guò)透射數(shù)據(jù)看體質(zhì)。CSMS突出進(jìn)行了教師、學(xué)生以及師生互動(dòng)的大數(shù)據(jù)分析，從細(xì)節(jié)上幫助教師洞察課堂師生互動(dòng)的成因與成效，設(shè)定更為精準(zhǔn)的優(yōu)化課堂的策略。

（一）CSMS透射“教師怎樣教”

教師是教學(xué)過(guò)程中的組織者，也是課堂教學(xué)的引領(lǐng)者，最重要是整個(gè)課堂的主導(dǎo)者。教師的教學(xué)行為會(huì)直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的師生互動(dòng)方式，衍生課堂學(xué)習(xí)效果。CSMS測(cè)評(píng)教師的教的細(xì)節(jié)指數(shù)包含：教師講話總時(shí)長(zhǎng)、授課語(yǔ)速、語(yǔ)言凝練度、積極話語(yǔ)次數(shù)、情感飽滿度、課堂負(fù)極氛圍、想象力、思維激發(fā)、強(qiáng)化記憶傾向、常用口頭禪、知行教學(xué)風(fēng)格等11個(gè)參數(shù)。教師A了解到關(guān)于教學(xué)藝術(shù)方面，在課例中課堂引導(dǎo)積極樂(lè)觀、語(yǔ)言精煉、語(yǔ)速適宜、富于想象力，在關(guān)注學(xué)生全體方面，能夠均衡照顧到各類不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生。

通過(guò)細(xì)細(xì)解讀CSMS “掃描”下的教師教學(xué)行為的大數(shù)據(jù)，教師A發(fā)現(xiàn)自己在指數(shù)“授課語(yǔ)速”上每分鐘達(dá)到242字，而相關(guān)的“情感飽滿度”卻只有0.19分，比最低標(biāo)準(zhǔn)0.20分還要低，甚至在“課堂負(fù)極氛圍” 數(shù)上分值達(dá)到57分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出參考范圍19～30。對(duì)照指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及復(fù)盤課例，教師A領(lǐng)悟到在本課例的教學(xué)中，教師雖然用激情彭拜的語(yǔ)言組織課堂教學(xué)，但卻忽略了在提問(wèn)后，給學(xué)生及時(shí)評(píng)價(jià)反饋的時(shí)間，特別是鼓勵(lì)和認(rèn)可學(xué)生的語(yǔ)言反饋占比較少，會(huì)讓學(xué)生在課堂中產(chǎn)生壓抑情緒。這啟示著教師A今后應(yīng)在課堂加大激勵(lì)性語(yǔ)言的使用、增加與學(xué)生互動(dòng)等方面做出調(diào)整，提升課堂調(diào)控能力。

（二）CSMS透射“學(xué)生怎樣學(xué)”

學(xué)生是課堂的主體，學(xué)生怎樣學(xué)，決定了他們?cè)谡n堂上學(xué)得怎么樣。CSMS測(cè)評(píng)學(xué)生的課堂反應(yīng)主要從發(fā)言情況、情感體驗(yàn)、知行學(xué)習(xí)風(fēng)格3個(gè)指標(biāo)收集數(shù)據(jù)做出分析。如表3，學(xué)生發(fā)言很活躍，發(fā)言達(dá)到209人次，且時(shí)長(zhǎng)在10～30秒能夠充分表達(dá)觀點(diǎn)的有17次；在情感體驗(yàn)方面，學(xué)生顯示了正極情感。反思本節(jié)課的教學(xué)，聯(lián)系平時(shí)較為嚴(yán)格的教學(xué)風(fēng)格，教師A以后應(yīng)該多營(yíng)造輕松和諧的學(xué)習(xí)氛圍、減少封閉性問(wèn)題、提升問(wèn)題的思維性等方面要作出優(yōu)化，促進(jìn)學(xué)生有質(zhì)量地學(xué)習(xí)。

（三）CSMS透射“師生互動(dòng)”質(zhì)量

課堂上，教師的啟發(fā)性與學(xué)生的話題性保持統(tǒng)一，將體現(xiàn)師生互動(dòng)的一致性、契合性，更能反映教師課堂調(diào)控能力的高低。CSMS測(cè)評(píng)利用弗蘭德斯（FIAS）互動(dòng)分析、“問(wèn)——答——評(píng)”結(jié)構(gòu)（IRE）互動(dòng)分析、教學(xué)活動(dòng)類型（影響S-T模型）分析反饋“師生互動(dòng)”效果。通過(guò)3組數(shù)據(jù)，教師可以分析課堂中師生互動(dòng)的質(zhì)量、互動(dòng)類型等。本課例的弗蘭德斯互動(dòng)分析指標(biāo)中（表4），“啟發(fā)性”“教師正面回應(yīng)學(xué)生”做得非常出色，但“學(xué)生發(fā)問(wèn)”表現(xiàn)最弱，遠(yuǎn)低于常模值，說(shuō)明教師A在激發(fā)學(xué)生主動(dòng)質(zhì)疑問(wèn)難的環(huán)節(jié)有很大的進(jìn)步空間。結(jié)合本課教學(xué)流程，學(xué)生在情境中理解“速度”的內(nèi)涵，并引申另外兩個(gè)量的意義，區(qū)分“速度的長(zhǎng)度”與“路程的長(zhǎng)度”的區(qū)別與聯(lián)系。這一板塊的教學(xué)沒(méi)有很充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的活躍性，在這一環(huán)節(jié)，情境創(chuàng)設(shè)起著很重要的作用，情境素材價(jià)值擴(kuò)大化是教師A要努力的方向。

三、CSMS通過(guò)精準(zhǔn)有效地“深層掃描”課堂教學(xué)，助力教師促進(jìn)思維激發(fā)

如何評(píng)價(jià)課堂中教師激發(fā)學(xué)生思維的質(zhì)量？學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論為CSMS測(cè)評(píng)課堂思維提供了技術(shù)基礎(chǔ)。知行理論通過(guò)教師外在可觀測(cè)的語(yǔ)言刺激（劃分為“四何”，即：若何、是何、為何、如何）來(lái)推測(cè)其對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景輸入、概念輸入、內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)這4種內(nèi)部認(rèn)知過(guò)程關(guān)聯(lián)的知行活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)思維激發(fā)的評(píng)測(cè)。

如表5，本節(jié)課的“是何、若何”占比較高，通過(guò)復(fù)盤發(fā)現(xiàn)，教師A在課堂上通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生理解“速度”和“路程”的概念，這是“是何”；并將概念運(yùn)用到大量的情境與練習(xí)中，這是“若何”“如何”；加大了概念（是何）和現(xiàn)實(shí)（如何）之間的聯(lián)系，導(dǎo)致“是何”類知識(shí)傳遞方式比較大，更多停留在“知”的學(xué)習(xí)層面。根據(jù)知行理論，學(xué)習(xí)是否能夠真正發(fā)生，關(guān)鍵在于“知”能否有效轉(zhuǎn)化為“行”對(duì)應(yīng)的內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)。本課例中“為何”與“如何”相對(duì)略少，即在原理性知識(shí)理解與多種情境中練習(xí)方面略顯不足，這與學(xué)生主動(dòng)發(fā)問(wèn)偏少、教師推動(dòng)有效學(xué)習(xí)程度分值較低、目標(biāo)達(dá)成分值相對(duì)低具有一致性?？陀^數(shù)據(jù)為教師A優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)提出了新的思路，在今后的教學(xué)中可以融入更多真實(shí)情境問(wèn)題，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決情境中的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐欲望，達(dá)成思維激發(fā)的目標(biāo)。

人工智能信息技術(shù)使人們能夠用一個(gè)全新的方法來(lái)洞察課堂教學(xué)，創(chuàng)造出全新的教學(xué)思想和課堂研究方法?；贑SMS大數(shù)據(jù)支持下的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，能如“磁共振”般給課堂做個(gè)便捷、全面、客觀的“大掃描”，這將為優(yōu)化課堂開展精準(zhǔn)化教學(xué)，為學(xué)生和教師發(fā)展都提供了更多的可能性。

參考文獻(xiàn)：

［1］許世紅，劉軍民，王時(shí)舟，等.人工智能視域 下課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)：理論建構(gòu)、模型支撐與技術(shù)實(shí)現(xiàn)［J］.教育測(cè)量與評(píng)價(jià)，2022，（2）：56～65.

［2］許世紅，劉軍民，王時(shí)舟.人工智能視域下課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)：學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型［J］.教育測(cè)量與評(píng)價(jià)，2022，（1）：80～90.

［3］周文超，張? ?寅，彭? ?鋒，等.人工智能視域下課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)：基于CSMS與學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論的課堂轉(zhuǎn)型實(shí)驗(yàn)研究［J］.教育測(cè)量與評(píng)價(jià)，2022，（3）：52～60.

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