楊宏英　羅理廣

在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，積極探索課堂教學(xué)評(píng)測(cè)技術(shù)，通過(guò)人工智能觀察課堂，采集結(jié)構(gòu)化的教學(xué)數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)解釋教學(xué)行為，科學(xué)評(píng)價(jià)教學(xué)的有效性，對(duì)推動(dòng)數(shù)字化課堂發(fā)展，促進(jìn)教學(xué)方式變革，具有重要意義。

一、當(dāng)前課堂教學(xué)困境與變革需求

1.課堂教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)度依賴經(jīng)驗(yàn)判斷

傳統(tǒng)課堂上，很難全方位全要素地關(guān)注到學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、思維發(fā)展及情感體驗(yàn)。對(duì)于執(zhí)教者而言，由于難以準(zhǔn)確地捕捉到學(xué)習(xí)過(guò)程的即時(shí)反饋與個(gè)體差異，只能依據(jù)個(gè)體經(jīng)驗(yàn)調(diào)控課堂；對(duì)于聽(tīng)課者而言，沒(méi)有教學(xué)過(guò)程的信息數(shù)據(jù)，只能通過(guò)人工觀察課堂上師生的外在表現(xiàn)來(lái)判斷教學(xué)效果，難以對(duì)課堂教學(xué)用科學(xué)的數(shù)據(jù)做量化分析，因此，課堂教學(xué)的有效性評(píng)價(jià)過(guò)度依賴經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏可信度。

2.課堂教學(xué)變革需要有效數(shù)據(jù)推動(dòng)

合理的教學(xué)評(píng)價(jià)能為規(guī)范教學(xué)行為、提升課堂教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展賦能。為此，教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)說(shuō)話，通過(guò)體現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的量化數(shù)據(jù)，對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行清晰診斷，對(duì)教學(xué)效果提供科學(xué)分析，對(duì)教學(xué)活動(dòng)給出合理建議，以此推動(dòng)學(xué)教方式變革。

二、運(yùn)用CSMS測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)促進(jìn)教學(xué)方式變革

基于結(jié)構(gòu)多模型聯(lián)合的課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)（CSMS），在“5G+智慧教育”支持下，通過(guò)“無(wú)感式”“伴隨式”數(shù)據(jù)收集，獲得課堂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分布，能自動(dòng)生成思維激發(fā)、教學(xué)風(fēng)格、師生互動(dòng)等專項(xiàng)指數(shù)。以《對(duì)數(shù)函數(shù)》為例，探討人工智能視域下基于大數(shù)據(jù)分析的學(xué)教方式變革策略。

1.由經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

CSMS以“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體、教學(xué)達(dá)成”為主模塊，分別將“教師的目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、課堂反饋、學(xué)生的整體發(fā)展、合作交流、學(xué)習(xí)體驗(yàn)以及學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成”9個(gè)領(lǐng)域細(xì)化出評(píng)價(jià)指標(biāo)，有助于破解傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)度依賴主觀判斷的困境。

教學(xué)中，可根據(jù)數(shù)據(jù)反饋，反思教學(xué)策略所涉及的學(xué)習(xí)材料、教學(xué)節(jié)奏、組織形式、活動(dòng)載體、媒體資源的選擇或應(yīng)用，是否利于深度學(xué)習(xí)，是否讓學(xué)習(xí)者發(fā)生了預(yù)期的成長(zhǎng)，利用智能觀察助力課堂教學(xué)由經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

數(shù)據(jù)顯示，本課例的“合作交流”僅為67%，“目標(biāo)達(dá)成”為74%。因此，一方面需要給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)參與知識(shí)的協(xié)同建構(gòu)，鼓勵(lì)學(xué)生積極與老師對(duì)話、與同伴溝通；另一方面，引入幾何畫(huà)板創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在動(dòng)態(tài)軌跡追蹤中探究對(duì)數(shù)函數(shù)的概念與性質(zhì)，提高學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度。

2.由教師主體轉(zhuǎn)向?qū)W生主體

CSMS將教學(xué)過(guò)程劃分為若干片段，以時(shí)間為橫軸變量，對(duì)教學(xué)效果做序列分析，以課堂教學(xué)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為基本要素，通過(guò)算法勾勒出課堂教學(xué)畫(huà)像。CSMS強(qiáng)調(diào)活動(dòng)是教學(xué)的基本單元，交往是活動(dòng)的基本要素，以“學(xué)生為教學(xué)主體”的評(píng)價(jià)體系，充分體現(xiàn)學(xué)生的中心地位。通過(guò)問(wèn)答評(píng)結(jié)構(gòu)互動(dòng)分析系統(tǒng)，將教師的教與學(xué)生的學(xué)緊密相連，引發(fā)教師重視學(xué)習(xí)過(guò)程中啟發(fā)性話題的設(shè)計(jì)與教學(xué)互動(dòng)話題的穩(wěn)定性。

根據(jù)弗蘭德斯分析模型可以看到，就《對(duì)數(shù)函數(shù)》而言，學(xué)生發(fā)問(wèn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常模，反映了學(xué)生提出問(wèn)題的能力偏弱，學(xué)習(xí)深度不夠，難以洞察問(wèn)題，更無(wú)法提出高質(zhì)量的問(wèn)題。這提醒教師要站在學(xué)生視角，反思教學(xué)活動(dòng)是否合理、教學(xué)過(guò)程是否滿足學(xué)習(xí)需求，教學(xué)設(shè)計(jì)是否以學(xué)情為起點(diǎn)，從只“關(guān)注教”轉(zhuǎn)向“關(guān)注學(xué)”，將“教什么、怎么教、教到什么程度”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)什么、怎么學(xué)、學(xué)到什么程度”，順“學(xué)”而“教”，即站在“生本立場(chǎng)”，重塑教學(xué)視角，促進(jìn)傳統(tǒng)備課思維模式下教師為主體的備課觀的改變：不僅備教師立場(chǎng)的教，更要備學(xué)生立場(chǎng)的學(xué)。

3.由知識(shí)核心轉(zhuǎn)向素養(yǎng)核心

CSMS以知行學(xué)習(xí)發(fā)生理論構(gòu)建“四何”模型，不僅涵蓋知識(shí)的深度學(xué)習(xí)，還包括創(chuàng)造性思維、合作探究以及情感體驗(yàn)，體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向。

由本課例自動(dòng)生成的“四何”分布值可以看到：課堂主要聚焦于“是何”的現(xiàn)實(shí)性風(fēng)格的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)關(guān)注“對(duì)數(shù)函數(shù)的概念輸入——是何”，缺少對(duì)“對(duì)數(shù)函數(shù)的價(jià)值——為何”“怎樣建構(gòu)對(duì)數(shù)函數(shù)的概念——如何”“問(wèn)題解決過(guò)程中如何實(shí)現(xiàn)指數(shù)函數(shù)思維與對(duì)數(shù)函數(shù)思維轉(zhuǎn)換——若何”這三種知識(shí)構(gòu)建方式所承載的“問(wèn)題解決策略與創(chuàng)造性思維”以及“數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模、邏輯推理”核心素養(yǎng)的培育。

教師可參照“四何”分布數(shù)據(jù)，在教學(xué)過(guò)程中增加“為何”“如何”“若何”的教學(xué)信息，兼顧不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生，改變單一概念性知識(shí)為核心的教學(xué)觀，通過(guò)創(chuàng)設(shè)基于學(xué)情的真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)材料進(jìn)行抽象，通過(guò)邏輯推理，建立對(duì)數(shù)函數(shù)模型，幫助學(xué)生獲得洞察問(wèn)題、提出問(wèn)題以及解決問(wèn)題的關(guān)鍵能力，促使課堂教學(xué)從“知識(shí)核心”向“素養(yǎng)核心”轉(zhuǎn)變。

三、反思與啟示

1.關(guān)于目標(biāo)定位

CSMS首個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)是目標(biāo)定位，如果目標(biāo)定位不準(zhǔn)確或過(guò)于籠統(tǒng)寬泛，將直接影響智能觀察數(shù)據(jù)。教學(xué)中可根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)的SMART原則，確保學(xué)習(xí)目標(biāo)清晰明確（Specific）、可測(cè)量（Measurable）、可操作（Achievable）、具有相關(guān)性（Relevant）與時(shí)限性（Time-based），讓CSMS能在課堂第一現(xiàn)場(chǎng)捕獲到充足的目標(biāo)定位數(shù)據(jù)，才能使課堂觀察與測(cè)評(píng)更加精準(zhǔn)有效。本課例的“教學(xué)目標(biāo)定位”得滿分，正是其滿足了SMART原則。

2.關(guān)于以評(píng)促改

核心素養(yǎng)形成于學(xué)習(xí)實(shí)踐，建立在知識(shí)領(lǐng)域、交際領(lǐng)域以及情感領(lǐng)域，因此課堂測(cè)評(píng)不能只測(cè)評(píng)知識(shí)獲取維度，還要測(cè)評(píng)問(wèn)題解決、溝通協(xié)作、情感體驗(yàn)。CSMS把課堂育人的核心要素“興趣激發(fā)、知識(shí)獲得、思維培養(yǎng)、活動(dòng)交往”納入系統(tǒng)自動(dòng)化分析，與通常立足于學(xué)科知識(shí)的邏輯分析形成互補(bǔ)。本課例反映在“四何”測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)分布的不均衡，為實(shí)現(xiàn)以評(píng)促改，深化學(xué)與教方式變革提供了方向。

3.關(guān)于活動(dòng)呈現(xiàn)

CSMS基于師生互動(dòng)的弗蘭德斯模型，給出了課堂活動(dòng)調(diào)控的可視化數(shù)據(jù)。執(zhí)教者可以根據(jù)弗蘭德斯模型優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)的“量、度、法”，以滿足“學(xué)什么、學(xué)到什么程度、怎么學(xué)”的需求。復(fù)盤(pán)本課例數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，執(zhí)教者需要在“怎么學(xué)”上進(jìn)一步探索教學(xué)活動(dòng)的創(chuàng)建，讓學(xué)生“做中學(xué)、悟中學(xué)”。

總之，運(yùn)用CSMS測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)，不只表現(xiàn)在教學(xué)評(píng)價(jià)的形式更為多元、內(nèi)涵更為精準(zhǔn)，還表現(xiàn)在基于數(shù)據(jù)構(gòu)建的課堂教學(xué)畫(huà)像，為促進(jìn)學(xué)教方式的深度變革提供數(shù)據(jù)支持與技術(shù)參考。

注：本專題系廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃“新一代通信與網(wǎng)絡(luò)”重大專項(xiàng)（第七批）項(xiàng)目“5G+智慧教育”（2020B0101130014）、2019年廣東省社會(huì)發(fā)展科技協(xié)同創(chuàng)新體系建設(shè)項(xiàng)目——廣東省教育科技協(xié)同創(chuàng)新中心（2019B110210001）的研究成果。