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初中数学智慧课堂教学行为个案分析

——基于“一师一优课”部级优课课例的观察

一、研究背景与问题提出

有学者国在 2010 年召开了“电子书包与电子课本”标准专题组启动会[1]，并在《教育信息化十年发展规划（2011—2020 年）》明确提出有学者们要“建设智能化教学环境，提供优质

数字教育资源和软件工具，以缩小基础教育数字鸿沟”[2]。随着《中国教育现代化 2035》提出

教育信息化 2.0 行动计划[3]，信息技术在教育教学中得到普遍应用，而平板电脑平板电脑作为

一种交互性良好、具有丰富的多媒体资源和网络资源的平台在教学过程中起着重要的角色。

平板电脑走进校园、打造智慧课堂引起了教育界、出版界、电子设备生产商的广泛关注。平板

电脑逐渐进入教育教学领域，成为教学中有利的媒介，教学内容的呈现方式、教师的教学方式、学生的学习方式和师生互动方式等等都正发生着变革。平台电脑在数学学科得到广泛应用，但是

针对其应用效果，尤其是教学行为方面进行评价的却比较少，因此，本研究期望利用统计分析法

和滞后序列分析法研究在平板电脑支持的初中数学学科教学中师生教学行为分布、互动行为比例、平板电脑在教学中应用的方式与主要功能、行为序列关系等，发现存在的问题并提出改进建议。

经过相关文献研究，确定本研究的主要研究问题有以下三个：

①初中数学学科在平板电脑支持的智慧课堂中师生有哪些教学行为？

②初中数学学科在平板电脑支持的智慧课堂教学中师生教学行为存在怎样的序列关系？

③初中数学学科在平板电脑支持的智慧课堂教学中存在什么问题？如何改进？

二、调研对象的选取与研究数据采集

（一）研究对象的选取

“一师一优课”活动通过每年各县、市、省、部层层筛选，评选出各年级各学科不同教材

版中教师应用信息技术教学最优的部级优课课例[4]。本研究采用抽样调查，选取“一师一优课”部级课例资源中 2016-2017 年度2011 人教版初中数学的课堂实录视频共 534 节，筛

选出课堂中使用平板电脑教学的课例共 7 节课堂实录视频。

（二）调研工具的确立

研究工具是研究中的基石，本研究中的研究工具是基于平板电脑教学行为编码体系。在S-

T 课堂教学分析[5]、弗兰德斯互动分析法（FLAS）[6]、基于信息技术的互动分析系统（ITIAS）[7]、基于教学活动理论的课堂教学行为分析系统（TBAS）[8]、数字化环境下课堂教学互动行

为分析编码体系（OOTIAS）[9]等信息化教学相关的课堂教学行为分析方法与编码基础上梳理

归纳。教学行为本身包含主体、共同体和客体以及工具、规则和分工等多种要素的系统，而且

各个要素之间是互动的。本研究中本研究的编码体系是依据研究目的，确定关注行为主体为教

师与学生两者。ITIAS 编码体系基础上，参考 OOTIAS 中人与技术的互动指标和 TPCIAS 中的

人与设备的互动指标。在此基础上结合平板电脑的特性与教学实践，明确各行为主体的主要教

学行为，如教师有：讲、提问、发布资料、发布测评、布置任务、反馈；学生有回答提问、完成

教学任务、做练习、汇报等。再依据平板教学课例分析得出二级指标，如添加教师基于平板电脑

线上发布资料、测评和教学任务、线上提问等；保留学生使用平板电脑观看资源、搜索资源、

编辑资源、成果展示。最后，关注各教学行为的组织方式或具体的平板支持功能，得出三级指标，如将面向对象分为：面向全体学生、面向部分学生、面向个别学生。基于此结合课堂实录视频初评，

修订了：①借助平台的教学组织活动，为点名、分组、投票；

②将浏览资料、查找资料、加工资料归纳至个别化学习。最后，对编码体系明晰具体解释，形成基于平板电脑教学行为编码体系（如表1），共三级指标，43 个编码。

表 1 基于平板电脑教学行为编码体系

（三）数据采集与分析

数据采集:根据编码体系对课堂中师生行为进行编码，按照时间先后顺序进行排序、整理于 EXCEL 中。并由两位以上的研究者进行视频数据的前期采集和一致性检验。

数据分析:利用 Microsoft Excel、SPSS20.0、GESQ 5.1[10]对采集的数据进行描述性统计、滞后序列[11]等分析。

三、师生教学行为分布特征分析

（一）师生高频、低频行为分析

根据编码所得到 558 条有效行为编码，共计有效时长 19149 秒。对各项行为发生的次数和时长进行统计（表2）并绘成折线-柱状图（图1）。

表 2 总体行为次数和时长统计表

图 1 总体行为次数和时长折线-柱状

图

1、高频行为

由统计结果可知，次数较多和时长较长的行为有讲演（TA）、线下提问（TD）、了解学生学习进度（TF）、个性化学习（SA）、线下交流（SB）。分析得出：①初中数学常态课上，讲问答仍占主导。教师的讲演能够清晰阐释知识点，梳理各知识点的逻辑关联，有助于学生养成数形结合、分类讨论等重要的数学思维。师生问答有助于学生逻辑思维的形成，推动教学进度。②数学课堂上，学习任务成为推动教学的重要环节。学生自主完成学习任务有助于学生及时内化知识，查缺补漏，有针对性地调整学习重心。在学生进行个性化学习时，教师同步了解学生学习进度，及时获取学生信息，分析学生接受程度，有针对性地调整教学重心。

③线下提问（TD）、了解学生学习进展（TF）两种行为的时长占比和次数占比成相反的情况，反映了教师线下与学生互动时间短而频繁；同时也反映了教师能够认真对待学生线上的表现。

2、低频行为

通过分析出现次数最多的行为，可以帮助研究者了解基于平板教学的师生行为倾向，而出

现次数最少的行为也能够反映一些问题。由表 2 可见，线上发布教学资料（TB）、线上提问（TE）、线上交流（SC）行为出现时长与次数较少。分析原因是：①初中数学教师对线上教学资源准备不充分。在准备阶段未充分掌握平板电脑的操作，对平板电脑的功能未全面了解，导致教师在教学设计与备课时未考虑准备电子教学资料，也就未运用平板电脑发布教学资源的机会；②学生开展线上交流具有难度，不具备自主运用平板电脑进行线上交流的能力或学生具备教师未给予学生运用平板电脑进行线上交流的环境或预留时间不足。

（二）教师行为面向对象分析

在细化编码表上看，讲演（TA），线上发布教学资料（TB），线上发布评测资料（TC），线下提问（TD），线上提问（TE），评改学生作业、作品或发言（TG），线上发布教学任务（TI），线下发布教学任务（TJ）八项教师行为中存在教师行为面向对象区别，基于三种面向对象总体情况统计于图 2。

图 2 教师行为面向对象系数与时长柱状-折线图

由图 2 可知，在上述八项教师行为中，教师行为绝大部分面向全体学生，次数是 289 次（占比96.33%）时长是7306 秒（占比98.81%）。仅小部分面向个别学生，次数是11 次（占所有行为比3.67%），时长是 88 秒（1.19%）。无面向部分学生的情况。由此说明，教师大部分行为是面向全体学生，较少数面向个别学生。未充分利用智慧教室的场地（一般以小组的形式就坐）和平板电脑的功能，开展分层教学、引导学生个性化学习，缺乏相应学习梯度设

置，仍习惯于传统教学的面向全体学生的“一刀切”授课模式。结合教师线下提问的次数和时长情况，也说明教师在提问中引导学生进一步思考上有待提高。

（三）师生使用平板电脑行为分析

在基于平板电脑的智慧课堂中，教师是使用平台电脑引导者，学生是平板电脑操作者。分析师生行为可以发现师生使用平板电脑的哪些功能，是否充分运用平板电脑辅助教学。

1、教师使用平板电脑

在编码表上看，讲演（TA）、线上发布教学资料(TB)、线上发布评测资料(TC)、线上提问(TE)、了解学生学习进展(TF)、借助平台的教学组织活动(TH)、线上发布教学任务（TI）六项教师行为存在平板电脑教学应用，对各项行为发生次数和时长进行统计（如图3、图4）。

图 3 教师使用平板电脑教学行为次数柱状图

图 4 教师使用平板电脑教学行为时长折线图

由图 3 与图4 可知，在六项教师使用平板电脑教学行为中，使用次数最多的线上发布教学任务，共计19 次（占比38%）。其次是借助平台了解学生学习进展，共计15 次（占比30%）和线上

发布测评资料，共计10 次（占比20%）。最少的是，线上发布教学资料和线上提问，各1 次（占比2%）。从时长来看，借助平台了解学生学习进展时长最长，共计980 秒（约16.3分钟，占

比58%）。其次是线上发布任务，共计时长519 秒（约8.65 分钟，占比31%）。其余

行为均低于 90 秒（1.5 分钟）。由此说明，教师最先掌握的是借助平板电脑发布教学任务（或测评），并了解学生学习的进展。通过与学生端相连接的教学平台，可以快速发布任务、准确地

获取学生的反馈，清晰地呈现学生的学习进度和完成效果，无需教师进行复杂的操作，直接

能完成发布到学生端并从学生端获取信息的过程，故而教师最先接受并熟练掌握此两项功能，

也因为初中数学课堂具备以习题讲解为主的特色，此两项需求最多。评改学生作业、作品或发言，只有全面全体学生，即教师面对面或利用平板、交互式电子白板批改、点评作品、发言并反

馈等，如面向全体学生统一展示小组或个别学生的作品。在课例《数据的集中趋势》（编号 1E3）中，学生发言后教师面向全体学生表扬与点评，随后借助平台的评价功能，为该同学加分；在

课例《垂直于弦的直径》（编号 2E437）中，教师利用实物投影在大屏幕上展示某学生的解答，

并直接用红笔批注，展示给全体学生；在课例《电话计费问题》（编号 2E351）中，教师在平台上查看学生上传的解答并利用交互式一体机直接批注订正。分析说明，教师倾向于直接口头点评学生的发言或回答，通过实物投影、交互式一体机和教学平台对学生的作答情况直接批改，一般会选择有代表性的作业作品进行展示和点评。未出现批改小组学习成果并进行反馈、批改个别学生的作业并进行反馈的行为，可能是由于课堂时间有限。与之相反，线上发布教学资料和线上提问等教学行为，需要师生进行较为复杂的操作，对师生的技术有一定要求，故而较少出现这些行为。综上分析，在平板电脑的运用中，教师较多使用线上发布任务、了解学生学习进展、线上发布测评，并能熟练掌握操作。但对于线上发布教学资料和线上提问等行为仍较少，初中数学教师对数字教材、在线学习资源的制作和收集、教学平台资料整理与问题发布等操作能力有待提升。说明在初中数学平板电脑应用课堂中，教师更多地是通过在线发布练习题等任务以及测评的方式，对全体学生的学习情况进行整体的把握。

2、学生使用平板电脑

在基于平板电脑的智慧课堂中，平板电脑的数量通常为学生人手一台或小组三人一台，

故而学生在课堂中如何使用平板电脑也是分析的重点。在编码表上看，个性化学习（SA）、线上交流（SC）、汇报学习成果（SD）三项学生行为都存在平板电脑教学应用，对各项行为发生次数和时长进行统计（如图5、图6）。

图 5 学生使用平板行为次数柱状图

图 6 学生使用平板行为时长折线图

由图 5 和图 6 可知，学生使用平板电脑行为中，次数最多时长最长的是完成学习任务或

测评（SA4），次数38 次（73.08%），时长共计2828 秒（72.42%）。在七节课例中均发生了学生完成学习任务或测评，说明初中学生具备一定的平板电脑操作能力，能完成点击、简单选择、

简单书写和上传上交。基于平板或交互式一体机支持汇报学习成果共5 次（占比10.64%），时长共计304 次（占比8.71%）。其余行为都较少出现，如自主查找资料（1 次）、资料加工

（1 次）、浏览其他同学在平台上发布的信息（2 次）。说明学生还未能快速通过平板电脑进行输入操作，如打字等，为节省课堂时间，初中教师未让学生在平台上发表观点，也较少组织学生查找或加工资料。综上分析，初中学生在课堂中仍处于较被动地位，在平板电脑的运用中，学生能掌握简单地能完成点击、简单选择、简单书写和上传上交。但对于输入文字、资料加工（制作思维导图）、回复或点评其他同学的发言等操作需要加强。

四、滞后序列行为分析与课堂教学模式

本研究利用 GSEQ 5.1 对课堂中师生行为编码进行滞后序列分析。首先对师生教学行为所产生序列的频次进行统计，形成如表 3 所示的教学行为转化频次矩阵，表中行代表起始行为，列则表示紧接着该行为之后发生的行为，也就是由行行为跳转到列行为；表中数据代表的是两种行为所形成的行为序列的发生频次。例如，第 1 行第 3 列中的数据 26 表示在讲演

（TA）行为发生后紧接着进行线下提问（TD）这一序列发生的总频次为 26 次。由行为系列频次矩阵可得出发生频次较多的序列有：讲演（TA）→线下交流（SB）（75 次）、线下交流（SB）→讲演（TA）（72 次）、线下提问（TD）→线下交流（SB）（71 次）、线下交流（SB）→线下提问（TD）（47 次）。

表 3 行为序列频次矩阵

根据滞后分析理论，Z-score 值能够识别特定的过渡概率是否显著偏离其预期值，其值大于 1.96 或小于-1.96 时，具有显著性。尤勒 Q 的取值是-1 到+1，其中取值为“-1 到0” 表示负相关，“0 到 +1”表示正相关，0 表示没有关系 [12]。本研究中，认为 Z 分数的取值高于+1.96 并且尤勒 Q 取值至少为+0.30（表示中等程度）时，行为转换存在显著性，负值不在本研究考虑范围内。首先，为了避免由于涉及显著性检验的大量数据导致的 I 型错误，本研究按照Bakeman, Gottman（1997）[13]建议，对频率表进行 Pearson 卡方检验（chi-square），首先证实行与列之间存在显着依赖关系。（χ2=1294.68df=169 p=<0.01）其次，对师生行为进行行为转换频率、调整残差以及尤勒 Q 分析，各种行为之间的转换频率、调整后的残差（Z score）以及尤勒 Q 相关系数，结果如表 4 所示。列表示起始行为，行表示起始行为结束后随即发生的行为，尤勒 Q 的相关系数中“&”表示“undefined”。根据滞后序列分析理论，如果 Z-score>1.96 则表明该行为路径具有显著意义[14]；如果转换频率表中给定的行或列之和小于 5，则系统默认尤勒 Q 的值为“undefined”[15]。

表 4 联合频数（JF）、调整残差(Z)以及尤勒 Q 值(Q)

注：Z>1.96，&表示 undefined，*p<0.05，**p<0.01

为了更直观地呈现教学行为序列，将具有显著意义（Z-score>1.96）以及显示相关性程度（尤勒 Q 值）的行为数据绘制成行为转换图（如图 7 所示）。图中节点表示各种教学行为，连线表示行为与行为之间的连接具有显著意义，箭头代表行为转换的方向。

图 7 行为转换图

（一）自转化路径行为分析

1、汇报学习成果（SD）自循环

从行为转换图（图 7）上可知，汇报学习成果（SD）出现自循环。结合编码数据可得，自循环均为基于平板或交互式一体机支持汇报学习成果（SD1）自循环（如图8）。由此可得，学生在平板电脑支持的课堂中可以一定程度上自主进行学习成果的汇报或展示，无需借助教师操作。学生在任务或测评期间的学习成果可以由学生端的平板电脑上传或发送到教师端，在汇报时学生直接利用一体机或投影到所有学生的平板电脑上进行汇报，真正地让学生成为课堂的主导。

图 8 汇报学习成果（SD）的细化行为序列

2、了解学生学习进展（TF）自循环

从行为转换图（图 7）上可知，了解学生学习进展（TF）出现自循环。结合编码数据可得，发现多种循环情况，如，TF→TF，有TF1→TF2，TF1→TF4，TF1→TF3→TF4，TF2→TF1，TF3→TF1 多种（如图 9）。由此可得，教师在平板电脑支持的课堂中，不再采取单一的方式了解学生学习情况或任务进展，可以利用平板电脑的功能与大数据优势，迅速获取学生的完成进度、学习结果、全体学生的分析统计结果。