智慧教室環(huán)境下的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)行為研究

劉 ，蘇新冰，杜炫杰

智慧教室環(huán)境下的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)行為研究

（1．華南師范大學(xué) 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510631；2．深圳市福田區(qū)教育科學(xué)研究院附屬小學(xué)，廣東 深圳 518040；3．華南師范大學(xué) 教師發(fā)展中心，廣東 廣州 510631）

依托智慧教室開展智慧教學(xué)研究與實(shí)踐，有助于推動信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)支持下的教學(xué)模式變革和學(xué)習(xí)生態(tài)重構(gòu)．借助特定的視頻觀測工具、課堂教學(xué)行為分析編碼系統(tǒng)以及Nvivo視頻分析軟件，以10個智慧教室環(huán)境下的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)視頻課例為研究對象，從智慧教室功能使用狀況、技術(shù)使用指向和課堂教學(xué)互動3方面進(jìn)行分析．研究結(jié)果顯示，智慧教室的呈現(xiàn)和互動功能應(yīng)用頻繁，資源庫和數(shù)學(xué)功能使用較少；師生多將技術(shù)作為演示、評價工具和展示表達(dá)工具，信息加工和知識建構(gòu)的工具價值未能凸顯；師生行為分別以講授和使用媒體居多，學(xué)生主體性地位得到提升，教學(xué)互動行為更加豐富多樣．

智慧教室；教學(xué)行為；TBAS

依托智慧教室這一典型的智慧學(xué)習(xí)支持環(huán)境，開展智慧教學(xué)創(chuàng)新研究與實(shí)踐，有助于推動信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合和創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)支持下的教學(xué)模式變革和學(xué)習(xí)生態(tài)重構(gòu)．較于黑板加粉筆、投影加幕布的傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境，智慧教室提供交互式電子白板、移動智能終端設(shè)備、互動反饋系統(tǒng)等，為推動信息化教學(xué)、促進(jìn)人際和人機(jī)互動創(chuàng)建了技術(shù)和資源平臺．研究者們認(rèn)為，教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化呈現(xiàn)、學(xué)習(xí)資源的便利性獲取、課堂教學(xué)的深度互動是智慧教室“智慧性”的集中體現(xiàn)[1]；而基于智慧教室的智慧教育應(yīng)以學(xué)生為中心進(jìn)行教學(xué)活動設(shè)計(jì)、對教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)智能化的決策與管理以及沒有時空限制的在線互動教學(xué)[2]．

在現(xiàn)實(shí)的教學(xué)場域中，智慧教室的智慧價值能否體現(xiàn)？教師信息技術(shù)應(yīng)用狀況如何？課堂教學(xué)互動行為有何特點(diǎn)？有研究指出，智慧課堂互動本質(zhì)并沒有超越傳統(tǒng)課堂[3]；學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體的目標(biāo)仍尚未顯現(xiàn)[4]；與傳統(tǒng)的多媒體投影相比，交互式白板并沒有實(shí)現(xiàn)預(yù)期的課堂互動效果[5]；生生、生技互動不足，師生情感互動較少，技術(shù)使用目標(biāo)不明確[6]．也有研究者發(fā)現(xiàn)，與簡易多媒體教學(xué)環(huán)境相比，智慧教室中的教學(xué)互動呈現(xiàn)形式豐富、互動高效的特點(diǎn)，學(xué)生主體性地位提高，情感參與度更高[7]．

為更深入窺探智慧教室環(huán)境下小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)行為現(xiàn)狀，這里將借助特定的視頻觀測工具、課堂教學(xué)行為分析編碼系統(tǒng)以及Nvivo視頻分析軟件，以10個課堂教學(xué)視頻案例為研究對象，從智慧教室功能使用狀況、技術(shù)使用指向和課堂教學(xué)互動3方面進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改善策略，以期助力智慧教室環(huán)境下的小學(xué)數(shù)學(xué)智慧教學(xué)實(shí)踐和理論研究．

1 文獻(xiàn)綜述

1.1 課堂教學(xué)行為研究

教學(xué)行為是一個由行為主體（教師和學(xué)生）以及與行為主體相關(guān)（直接或間接）的因素所構(gòu)成的、在整個教學(xué)過程中所體現(xiàn)出的各種顯性的和隱性的行為的總體[8]．從1896年克瑞茲（H. E. Kratz）開啟教學(xué)行為研究[9]，到目前已經(jīng)經(jīng)歷了“過程—結(jié)果”“認(rèn)知—對話”“情境—生態(tài)”3種范式的更迭發(fā)展，研究焦點(diǎn)也從教師行為與教學(xué)效果間的關(guān)系、教師認(rèn)知對教學(xué)行為的影響拓展至真實(shí)情境中課堂教學(xué)行為的方式和特征研究[10]．隨著信息技術(shù)的發(fā)展，探查課堂教學(xué)行為大數(shù)據(jù)的視角有了新的進(jìn)展，包括對展示講解、合作研究等教學(xué)環(huán)節(jié)中的信息技術(shù)整合行為研究[11]，人機(jī)互動行為分析[12]，基于電子書包的課堂教學(xué)行為研究[13]，多媒體、交互式電子白板、Moodle平臺支持下的課堂教學(xué)行為探究[14]，以及智慧教室環(huán)境下的教學(xué)行為分析[15]．

關(guān)于數(shù)學(xué)課堂教學(xué)，研究者對教學(xué)行為的定位從“有效”[16]邁向“高效”[17]，認(rèn)為科學(xué)性、智慧性與藝術(shù)性是高效教學(xué)行為的顯著特征[18]；研究對象從傳統(tǒng)課堂的復(fù)習(xí)舊知、提出問題、傾聽反饋、講授示范等教學(xué)行為[19]，拓展到智慧課堂的話語互動、技術(shù)使用、學(xué)生參與等[3，6-7]；研究方法運(yùn)用從臨場的訪談、觀察、文本分析和對教學(xué)視頻的編碼、百分比數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)展到專門的教學(xué)行為分析系統(tǒng)和視頻分析軟件支持下的行為研究[20]．綜上，在真實(shí)教學(xué)情境和新興智慧環(huán)境下，研究教師與學(xué)生、技術(shù)、環(huán)境之間的交互作用，是教學(xué)行為研究的核心內(nèi)容．對于智慧教室下的數(shù)學(xué)教學(xué)而言，比較缺乏統(tǒng)整教室功能和技術(shù)使用以及課堂互動多角度分析的綜合研究，這里將在此方面做一嘗試．

1.2 課堂教學(xué)行為分析方法

S—T（student-teacher）課堂教學(xué)分析是較早且較為典型的教學(xué)分析方法，該方法將教學(xué)行為僅分為T行為和S行為，前者包括視覺、聽覺的信息傳遞行為，其它行為則都?xì)w為后者．研究者按某一固定時間間隔劃分視頻，把相應(yīng)時間段的樣本行為進(jìn)行歸類，得到S—T時序列統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和S—T曲線；然后計(jì)算教師行為占有率和師生行為轉(zhuǎn)化率，據(jù)此判斷該課程的教學(xué)模式[12]．S—T課堂教學(xué)分析法分類方法簡單，但未能描述具體行為，較難對復(fù)雜行為進(jìn)行深入分析．

應(yīng)用較為成熟的課堂教學(xué)行為量化分析系統(tǒng)是美國學(xué)者弗蘭德斯（Flanders）的互動分析系統(tǒng)FIAS（the Flanders interaction analysis system），他認(rèn)為課堂教學(xué)中最主要的信息就是師生語言，并將師生言語互動分為教師言語、學(xué)生言語和沉寂3個維度及10個類別．FIAS系統(tǒng)包括一套教學(xué)行為編碼表，一套用于判斷和記錄編碼的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，以及一個用來顯示和分析數(shù)據(jù)的互動分析矩陣[21]．FIAS對課堂語言的分析診斷非常全面，但分析對象集中在教師語言，忽略學(xué)生行為；無法反映信息技術(shù)與師生交互作用．

顧小清等人針對FIAS的不足，增加學(xué)生言語類別，對“沉寂”和教師提問行為加以細(xì)分，并增設(shè)“技術(shù)”維度，最終形成ITIAS（information technology-based interactive analysis system）[21]，其可方便、客觀地對課堂教學(xué)展開深入分析．由于對師生操作何種技術(shù)以及如何操作并無具體界定，使得無法運(yùn)用ITIAS完善地分析出信息技術(shù)環(huán)境中人機(jī)互動行為．據(jù)此，穆肅等人從教學(xué)活動的視角分析信息化教學(xué)環(huán)境中的課堂教學(xué)行為，形成基于教學(xué)活動的課堂教學(xué)行為分析系統(tǒng)TBAS（teaching behavior analysis system）[22]．TBAS優(yōu)點(diǎn)在于特別關(guān)注信息化教與學(xué)，增加師生應(yīng)用常見信息技術(shù)的行為內(nèi)容，同時細(xì)分了學(xué)生活動維度，減少了將有意義教學(xué)行為歸類到“沉寂”中的可能性．

綜上，鑒于TBAS對信息技術(shù)和學(xué)生活動的分類更細(xì)致，更適合于智慧教室環(huán)境下的課堂教學(xué)行為分析，這里將采用TBAS作為分析課堂教學(xué)互動情況的系統(tǒng)方法．

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 研究對象

在“一師一優(yōu)課”國家教育資源公共服務(wù)平臺中選擇10個智慧教室環(huán)境下的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)視頻案例（部級優(yōu)課）作為分析對象（如表1所示），并通過錄屏的方式將所選取的視頻課例記錄下來．視頻課例主要使用的是人教版和北師大版教材，課型包括新授課、討論課、練習(xí)課等，所屬地域有北京、上海、湖北、廣東等不同地區(qū)．

表1 視頻課例具體情況

2.2 研究工具

Nvivo軟件是QSR公司開發(fā)的主要用于記錄和分析訪談稿的質(zhì)性資料分析軟件，2012年，金文論證了Nvivo應(yīng)用于課堂視頻分析的可行性[23]．Nvivo支持多種文件的導(dǎo)入和分析，可以對視頻內(nèi)容進(jìn)行固定時間的切分，研究者根據(jù)自身需要設(shè)計(jì)對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編碼體系，并對切分后的視頻片段編碼節(jié)點(diǎn)．主要借助Nvivo進(jìn)行視頻的時間分割、編碼記錄，以及對編碼數(shù)量的統(tǒng)計(jì)．

2.3 研究內(nèi)容及觀測方法

TBAS中對技術(shù)的觀測目標(biāo)僅涉及傳統(tǒng)媒體演示、計(jì)算機(jī)多媒體演示、設(shè)備基本操控、觀看媒體演示和學(xué)生使用媒體．為更好地揭示智慧教室環(huán)境下信息技術(shù)與教學(xué)融合的狀態(tài)，除運(yùn)用TBAS對課堂教學(xué)互動行為進(jìn)行分析外，還將選擇合適的編碼技術(shù)來觀測智慧教室功能使用狀況和技術(shù)使用指向，以期彌補(bǔ)TBAS中技術(shù)類目內(nèi)容不充分的問題．

2.3.1 功能使用狀況觀測技術(shù)

智慧教室主要擁有內(nèi)容呈現(xiàn)、資源庫和交互等功能，還輔以支持?jǐn)?shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)的數(shù)學(xué)功能．呈現(xiàn)功能包括基于交互式電子白板的編輯、書寫、PPT呈現(xiàn)、投影、時鐘計(jì)時器、放大鏡等；互動功能有拍照上傳、投票、搶答、隨機(jī)提問、資源推送、作業(yè)推送、作業(yè)統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)評價等；資源庫則包含內(nèi)置資源、外部資源、再生資源和第三方軟件等．?dāng)?shù)學(xué)功能是指系統(tǒng)提供的繪圖工具（圓規(guī)、直尺等）、可編輯的平面圖形、三維立體圖形、函數(shù)繪圖等數(shù)學(xué)特有工具[7]．瀏覽10個視頻后，對某些功能進(jìn)行歸并和刪減，形成“智慧教室功能使用分類表”（見附錄1）．在視頻分析過程中，按照表中記錄方法，運(yùn)用Nvivo加以編碼統(tǒng)計(jì)．

2.3.2 技術(shù)使用指向觀測技術(shù)

技術(shù)使用指向是指教學(xué)媒體在課堂教學(xué)中的應(yīng)用角色，比如教師借助動畫展現(xiàn)三角形平移或旋轉(zhuǎn)的過程，那么技術(shù)就是作為教師的演示工具；又如，學(xué)生在平板上完成練習(xí)，技術(shù)則是作為評價工具．金仙芝借鑒余勝泉[24]和陳玲[25]的研究成果，構(gòu)建了技術(shù)使用指向觀測維度表[12]，該觀測表針對新授課，清晰地展現(xiàn)每個教學(xué)環(huán)節(jié)中教師、學(xué)生和技術(shù)之間的交互狀況．鑒于課型種類較多，故將此觀測工具加以簡化，形成適合研究的“技術(shù)使用指向觀測工具”（見附錄2）．在具體分析過程中，結(jié)合Nvivo加以編碼統(tǒng)計(jì)，結(jié)果能夠詳實(shí)地呈現(xiàn)技術(shù)在人機(jī)互動中的實(shí)際作用．

2.3.3 課堂教學(xué)互動觀測技術(shù)

對于教師和學(xué)生的互動行為，使用TBAS分析系統(tǒng)加以編碼統(tǒng)計(jì)．TBAS包括兩部分：一套描述課堂互動行為的編碼系統(tǒng)（見附錄3），其包括教師行為、學(xué)生行為和無意義行為3個大類，被細(xì)分出的15小類教學(xué)行為，以及編碼和行為描述；一套用以計(jì)算各類教學(xué)活動所占比率的計(jì)算公式（見附錄4），如教師活動率、學(xué)生活動率、教師媒體操作率、教師提問率等．

2.4 數(shù)據(jù)采集

10個視頻按1—10號編號，教學(xué)視頻的編碼過程主要在Nvivo中完成．首先，將視頻導(dǎo)入Nvivo，利用Nvivo對視頻進(jìn)行30秒的分割，即每30秒取一次樣本．然后，觀看每個視頻片段，對照附錄1、2、3，詳實(shí)記錄下每類行為．最后，在Nvivo中導(dǎo)出記錄結(jié)果，加以匯總統(tǒng)計(jì)．

3 功能使用狀況的分析結(jié)果

利用附錄1對10節(jié)視頻課例進(jìn)行編碼之后，得到小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中智慧教室各個功能的使用狀況（如表2所示）．從整體上看，10節(jié)視頻課例應(yīng)用智慧教室特有功能的頻次為197．其中，呈現(xiàn)功能占據(jù)主要部分，達(dá)到133次，遠(yuǎn)高于其它幾類功能；資源庫功能使用頻次最少，僅有4次．從課型上看，新授課的技術(shù)使用一般，多用于呈現(xiàn)和評價；討論課的技術(shù)應(yīng)用很少，偶爾會用呈現(xiàn)和互動功能，教師發(fā)送學(xué)習(xí)材料供學(xué)生操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，如4號課例，使用的材料是撲克牌和紙杯吸管；練習(xí)課使用技術(shù)頻次最多，較多運(yùn)用呈現(xiàn)和互動功能，其它功能也有積極嘗試．從內(nèi)容上看，較于數(shù)與代數(shù)教學(xué)，圖形與幾何教學(xué)更傾向于應(yīng)用技術(shù)，主要集中在呈現(xiàn)和數(shù)學(xué)功能方面．

表2 智慧教室功能使用情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.1 呈現(xiàn)功能應(yīng)用頻繁 缺乏深度挖掘

智慧教室的呈現(xiàn)功能主要包括編輯與書寫、上傳與顯示、推送與顯示．在“編輯與書寫”方面，教師主要借助交互工具直接在電子雙板上對學(xué)生的回答進(jìn)行記錄和批注．由于電子雙板具有智能性，教師可以整合其中的資源，從而提高教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)的便利性和觀賞性．例如，在“長方形和正方形的周長”這節(jié)課中，教師直接在白板上的長方形旁邊記錄學(xué)生計(jì)算結(jié)果，省去畫圖步驟．“上傳與顯示”主要指學(xué)生通過輸入或拍照方式，將作業(yè)或作品從個人平板上傳到教師平板或電子白板的過程．其優(yōu)點(diǎn)在于既能幫助教師較為輕松地收集材料，也能替代多媒體教室中的實(shí)物投影功能．此外，教師還可以結(jié)合電子白板的編輯與書寫功能，對學(xué)生上傳的照片進(jìn)行注釋、批改等操作，但在所選課例中，較少教師能將二者結(jié)合．“推送與顯示”是指資源可以在個人移動終端間互相推送．比如，教師可將練習(xí)和學(xué)習(xí)資源推送至學(xué)生個人平板，學(xué)生也可以在自己的平板上自主地選擇自己感興趣的模塊學(xué)習(xí)，并分享給同伴．但是，絕大多數(shù)課例都顯示學(xué)生是在被動地接受教師傳送的資料．

3.2 互動功能運(yùn)用熟練 凸顯反饋功用

互動功能是智慧教室的一大亮點(diǎn)．“隨機(jī)提問”有助于集中學(xué)生的注意力，且更具有公平性．“投票和搶答”則是將主動權(quán)交到學(xué)生手中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性．如表1所示，有3個課例同時使用這兩項(xiàng)功能，一個課例運(yùn)用“投票或搶答”的頻次達(dá)到9次，可見幾位教師已經(jīng)能夠非常熟練地使用兩項(xiàng)功能．在這4個課例中，研究者觀察到學(xué)生參與度很高，學(xué)習(xí)熱情高漲，積極與教師進(jìn)行互動．但是，隨機(jī)提問和投票搶答僅是教學(xué)的輔助手段，理應(yīng)把握好度的問題，以免陷入“嘩眾取寵”的誤區(qū)．即時反饋系統(tǒng)也是智慧教室與普通教室的一大區(qū)別，可以智能化地對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理分析，為教師決策提供科學(xué)依據(jù)．有7個課例運(yùn)用“統(tǒng)計(jì)與評價”，占互動功能整體使用頻次的60%．課例中，教師對學(xué)生的練習(xí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和反饋，實(shí)時監(jiān)測完成進(jìn)度和正確率，了解到學(xué)生的知識掌握程度，進(jìn)一步開展更有針對性教學(xué)．

3.3 資源庫功能使用較少 價值未能體現(xiàn)

在資源庫方面，教師更傾向于利用課前準(zhǔn)備好的資源進(jìn)行教學(xué)．僅在3個課例中，教師讓學(xué)生使用平板進(jìn)行網(wǎng)上搜索，然后將網(wǎng)上資源分享給同伴，并納入教學(xué)內(nèi)容．學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)或第三方軟件等資源庫進(jìn)行學(xué)習(xí)的優(yōu)勢在于，通過知識儲存量巨大的資源庫，學(xué)生可以自主地探尋疑難問題的答案，提高學(xué)習(xí)自主性和探究性．然而由于資源繁多，學(xué)生搜索內(nèi)容的針對性和準(zhǔn)確性可能下降，耗時更長．故而，此部分教學(xué)應(yīng)該預(yù)留充分時間，例如提前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，同時教師應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生提高信息的篩選與甄別能力．

3.4 數(shù)學(xué)功能運(yùn)用合理 尚未普遍采用

幾何畫板、超級畫板等數(shù)學(xué)教學(xué)軟件工具已經(jīng)相當(dāng)成熟，智慧教室自帶的“數(shù)學(xué)功能”僅體現(xiàn)在繪制圖形上，其對于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)具有一定價值．在幾何教學(xué)中，借助電子白板快速繪制所需圖形，能提高繪圖準(zhǔn)確性、節(jié)約繪圖時間．例如，5號課例中的學(xué)生對圖象進(jìn)行編輯，探索平移和旋轉(zhuǎn)對圖象帶來何種變化；在8號課例中，教師通過繪制并拆分五角星的各條邊，讓學(xué)生體會計(jì)算周長的過程．合理地運(yùn)用繪制圖形這一功能，有利于發(fā)展學(xué)生的空間觀念，培養(yǎng)幾何直觀．而高效準(zhǔn)確地繪圖對于教師來說也是一種臨場能力的考驗(yàn)．

總體而言，對于智慧教室的各種功能，教師基本都有所了解并能夠?qū)嵺`運(yùn)用．呈現(xiàn)功能運(yùn)用頻次最高、熟練度最強(qiáng)，但主要用于對傳統(tǒng)多媒體教室的各種展示功能的替代，多為單向上傳和推送，交互性不強(qiáng)．互動功能確實(shí)活躍了教學(xué)氣氛，為教師提供教學(xué)決策依據(jù)，對調(diào)整教學(xué)活動具有一定現(xiàn)實(shí)意義．教師對呈現(xiàn)與互動功能應(yīng)用較為熟練，但均停留在表層，教育價值挖掘不夠深入．資源庫和數(shù)學(xué)功能的運(yùn)用則是淺嘗輒止，一定程度上受教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度安排的影響．

4 技術(shù)使用指向的分析結(jié)果

運(yùn)用Nvivo將視頻進(jìn)行30秒的分割，40分鐘的視頻課例被分為80個視頻片段．在觀看視頻片段時，一方面按照附錄2判斷在該時間片段中技術(shù)被當(dāng)作何種工具使用，并記錄編碼，對10節(jié)課例全部編碼后得到技術(shù)指向統(tǒng)計(jì)結(jié)果（如表3所示）；另一方面統(tǒng)計(jì)每種技術(shù)使用指向的應(yīng)用課例個數(shù)（如表4所示）．

表3 技術(shù)使用指向統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表4 技術(shù)使用情況整體統(tǒng)計(jì)

4.1 教師的技術(shù)使用指向：多將技術(shù)作為演示工具

如表3所示，教師傾向于將技術(shù)作為演示工具（T1），10個課例100%都采用該指向，且總編碼數(shù)達(dá)到198次，說明平均每節(jié)課中教師將技術(shù)作為演示工具的時間約為10分鐘．教師一般借助PPT，以動畫、圖片和文本等素材形式直接呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容．例如，在“旋轉(zhuǎn)”課例中，教師演示各類風(fēng)車旋轉(zhuǎn)的動畫，讓學(xué)生觀察并討論旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)設(shè)的目標(biāo)．

6個視頻課例中的教師都善于利用教學(xué)評價工具，一方面借助智慧課堂系統(tǒng)推送提前準(zhǔn)備的測試題，并通過交互技術(shù)評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；另一方面通過系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，更好地把握學(xué)生知識掌握程度，為進(jìn)一步開展更有針對性的教學(xué)提供依據(jù)．

將技術(shù)作為信息記錄和整理，創(chuàng)作與表達(dá)以及教學(xué)管理工具的課例分別為4個．教師進(jìn)行信息記錄和整理時，都是借助交互工具在電子白板上直接對學(xué)生的回答或者系統(tǒng)自帶數(shù)學(xué)資源進(jìn)行記錄和批注，例如在“長方形和正方形的周長”課中，教師直接調(diào)出一個長方形，并在旁邊記錄學(xué)生計(jì)算的邊長，節(jié)省了畫圖時間．當(dāng)技術(shù)充當(dāng)創(chuàng)作和表達(dá)工具時，教師多是通過電子白板或者實(shí)物投影儀展示學(xué)生作品或練習(xí)；該技術(shù)使用指向在涉及練習(xí)與糾錯教學(xué)的課上使用率更高．雖然有4位教師用到教學(xué)管理工具，但編碼次數(shù)都很低，有的通過控制學(xué)生平板，設(shè)置搶答系統(tǒng)；有的及時鎖屏，防止學(xué)生分散注意力．

3位教師各有一次利用技術(shù)為學(xué)生提供資源環(huán)境的行為，均出現(xiàn)在布置作業(yè)環(huán)節(jié)，目的在于豐富學(xué)生的知識來源，拓充學(xué)生視野．僅有兩節(jié)課將技術(shù)作為知識構(gòu)建工具，一個是用于學(xué)生知識探究，另一個是用于體現(xiàn)幾何直觀，如用白板展現(xiàn)平移過程，讓學(xué)生掌握化不規(guī)則圖形為規(guī)則圖形來求周長的方法．教師對學(xué)生進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)的課例只有一個，事實(shí)上這完全符合教學(xué)實(shí)際．絕大部分教師在課前都會選用易于學(xué)習(xí)的操作系統(tǒng)，調(diào)試好技術(shù)設(shè)備，并對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，降低學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷，保證教學(xué)效率．

4.2 學(xué)生的技術(shù)使用指向：主要借助技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)作與表達(dá)

每一個課例中，學(xué)生都會將技術(shù)作為創(chuàng)作與表達(dá)工具，原因在于教師們非常注重讓學(xué)生借助技術(shù)表達(dá)自身想法，故而會安排較多讓學(xué)生個人或者小組上臺進(jìn)行展示作品的教學(xué)活動．智慧教室的技術(shù)具有新穎性和交互性，能夠更好地滿足學(xué)生的表達(dá)興致．

將技術(shù)作為學(xué)生學(xué)習(xí)評價工具的課例占80%，與教師傾向于利用技術(shù)評價學(xué)生相一致．特別地，練習(xí)課上學(xué)生常利用電子書包系統(tǒng)進(jìn)行練習(xí)，并能即時獲知練習(xí)完成度和正確率．利用自評工具，學(xué)生能更清晰地了解自己的知識水平，對待練習(xí)的態(tài)度相較于傳統(tǒng)教室顯得更加認(rèn)真．

在6個課例中，教師發(fā)送視頻等學(xué)習(xí)資料給學(xué)生，學(xué)生利用技術(shù)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)．在智慧教室環(huán)境下，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果取決于教師推送的學(xué)習(xí)資源的品質(zhì)以及教師啟導(dǎo)能力．僅有3個課例的技術(shù)使用呈現(xiàn)協(xié)作學(xué)習(xí)指向，即教師設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)并推送學(xué)習(xí)資料包至學(xué)生的平板電腦，學(xué)生根據(jù)教師提供的支架和指令進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)．智慧環(huán)境下，高質(zhì)量的學(xué)習(xí)任務(wù)和腳手架以及學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)學(xué)生共享協(xié)商目的的關(guān)鍵因素．

從整體上看，教師和學(xué)生對于技術(shù)的使用方式較為豐富．首先是教師經(jīng)常將技術(shù)作為演示工具，以方便教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)；其次是利用技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行評價，較已有研究[5]，電子白板等技術(shù)達(dá)到課堂互動的預(yù)期效果．而學(xué)生受教師指令影響，常常借助技術(shù)創(chuàng)作作品、展示作業(yè)和自我評價．

5 課堂教學(xué)互動的分析結(jié)果

借助TBAS課堂教學(xué)行為編碼表，對10個課例進(jìn)行編碼，獲得教師行為、學(xué)生行為、無意義行為3類15種教學(xué)行為的具體發(fā)生頻次（如表5所示）．另外，按照TBAS分析公式，計(jì)算出教師活動率、學(xué)生活動率等14個相關(guān)變量值（如表6和表7所示）．對于所有課堂互動行為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，下文主要從師生行為分布情況、師生互動行為以及媒體在教學(xué)中的應(yīng)用3個方面進(jìn)行歸納總結(jié)．

表5 TBAS編碼統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表6 TBAS變量匯總（1）

表7 TBAS變量匯總表（2）

（1）師生行為分別以講授以及使用媒體和應(yīng)答居多，學(xué)生活動率明顯高于教師活動率．

如表5所示，從整體上而言，10個課例并不存在無助于教學(xué)的沉靜或混亂的無意義行為．而教師行為以講授、提問為主，反饋、指示和計(jì)算機(jī)多媒體演示為輔，沒有傳統(tǒng)媒體演示（不包括板書）和對課堂的監(jiān)督控制行為．學(xué)生行為中使用媒體和應(yīng)答居多，與同伴討論或做練習(xí)的行為次之，主動提問和觀看媒體演示（僅包括音頻、視頻和動畫等，不包括一般文本素材）的行為最少．

由表6可見，僅有一個課例的教師活動率略高于學(xué)生活動率，這反映智慧課堂教學(xué)大多以學(xué)生為主體，教師起主導(dǎo)作用．特別地，9號課例的學(xué)生活動率高達(dá)83.54%，該節(jié)課雖然是新授課，但是在整節(jié)課中教師將課堂交給學(xué)生，學(xué)生借助曾經(jīng)學(xué)過的拼圖知識自主探索新知．3號和5號是練習(xí)課，自主練習(xí)、小組談?wù)摵妥髌氛故菊紦?jù)大部分課堂，學(xué)生活動率也相對較高．

（2）學(xué)生主體地位提升，教師多對學(xué)生做直接語言影響，學(xué)生主動提問率較低．

將表6和表7中教師語言間接影響與直接影響比例，教師語言率、提問率和反饋率以及學(xué)生語言率、主動提問率和討論率用直觀統(tǒng)計(jì)圖展示（如圖1和圖2所示），從中可以看出師生課堂互動行為情況．其中，TL大于1的有1號、2號和4號3個課例，這些課的教師傾向通過提問、反饋的語言行為間接地影響學(xué)生；而學(xué)生語言率都處于較高比例，說明教師不會對課堂做直接的語言控制．其余7個課例的教師則更傾向于對學(xué)生作講授、指示這類有直接指向的語言行為，TL比例均小于1．此外，學(xué)生語言率基本在20%以上，與教師語言率相當(dāng)，說明學(xué)生在課堂中擁有一定的話語權(quán)．但是，學(xué)生主動提問率偏低，有4個樣本為0，說明學(xué)生的互動和思考主要還是受教師引導(dǎo)．對于主動提問率較高的2、4、6、8號課例，教師的反饋率或?qū)W生討論率相較平均值更高，說明學(xué)生提出的問題通過教師反饋或?qū)W生討論能夠得到有效解決．

總的來說，教師在課堂中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，語言和行為上多對學(xué)生做直接影響，學(xué)生之間有一定互動討論，主體地位得到應(yīng)有的體現(xiàn)．

（3）人際、人機(jī)間互動行為豐富且深入，學(xué)生技術(shù)使用率普遍高于教師操作率．

圖1 師生互動中教師行為變量

圖2 師生互動中學(xué)生行為變量

智慧教室環(huán)境有助于實(shí)現(xiàn)人際、人機(jī)（教師—顯示設(shè)備；教師—平板電腦；學(xué)生—顯示設(shè)備；學(xué)生—平板電腦）以及基于中介的（教師—顯示設(shè)備—學(xué)生；教師—平板電腦—學(xué)生；學(xué)生—平板電腦—學(xué)生）多維度互動，即時反饋系統(tǒng)更是實(shí)現(xiàn)了交互的實(shí)時性．學(xué)生的媒體使用率（如圖3）都較為可觀，有3個課例達(dá)到38%以上，成為課堂媒體使用的主體．通過對這3個課例分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生或者通過操縱媒體直觀地感受幾何圖形的變換和組合，或者通過電子雙板展示說明出自己的作品，動手探究實(shí)踐的教學(xué)活動相對豐富．而在其它課例中，學(xué)生主要通過使用多媒體完成相關(guān)練習(xí)或展示答案．教師運(yùn)用媒體技術(shù)主要是為輔助講授或指示，幾乎所有課例的教師媒體操作率都低于學(xué)生使用率，這是由于教師播放課件的行為無處不在，在編碼時并未對此一般性行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致教師使用媒體行為的比率偏低．

圖3 媒體應(yīng)用率

與已有研究相比[3-4，6]，智慧課堂教學(xué)互動超越傳統(tǒng)課堂，技術(shù)應(yīng)用增加了人際和人機(jī)互動的形式和頻率，學(xué)生主體地位得到實(shí)現(xiàn)，教師主導(dǎo)作用并未淡化，智慧教室技術(shù)應(yīng)用指向明確，在一定程度上促進(jìn)師生、生生之間有效交互行為的發(fā)生．

6 研究結(jié)論與啟示

通過對智慧教室環(huán)境下數(shù)學(xué)視頻課例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這一研究獲得數(shù)學(xué)智慧課堂中技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀和師生行為特征，具體體現(xiàn)在：

第一，在智慧教室功能使用方面，教師能夠嫻熟地操作智慧教室中編輯與書寫、上傳與顯示、推送與顯示等呈現(xiàn)功能，以及隨機(jī)提問、投票和搶答、統(tǒng)計(jì)與評價等互動工具．

第二，在技術(shù)使用指向方面，教師善于將技術(shù)作為演示工具直接傳遞教學(xué)內(nèi)容，或作為評價工具檢驗(yàn)學(xué)生知識掌握情況；學(xué)生傾向于借助技術(shù)進(jìn)行作品創(chuàng)作與展示表達(dá)．

第三，在課堂教學(xué)互動方面，不存在無意義行為，教師行為以講授和提問居多，故而多對學(xué)生做直接言語控制；學(xué)生活動率明顯提高，說明其主體地位得到重視，但是主動提問率較低．

上述結(jié)論為開展智慧環(huán)境下數(shù)學(xué)教學(xué)的理論研究工作和推進(jìn)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)深度融合的實(shí)踐探索提供一定參考，同時也帶來如下啟示．

6.1 應(yīng)將智慧教室資源庫和數(shù)學(xué)功能有效地運(yùn)用于數(shù)學(xué)教學(xué)

智慧教室的呈現(xiàn)和互動等基礎(chǔ)功能有助于豐富教學(xué)信息的表征方式，優(yōu)化教師的教學(xué)程序，但是在體現(xiàn)數(shù)學(xué)演繹推理過程和形象直觀感知方面，無法取代諸如板書、實(shí)物展示等傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)方法功用．資源庫功能尚未得到普遍應(yīng)用，教師可以結(jié)合學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容，嘗試課前和課后推送優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課中讓學(xué)生在協(xié)作探究環(huán)節(jié)融入資源庫應(yīng)用和資源共享活動．在幾何教學(xué)中，除了能夠使用繪制圖形功能，還可以考慮如何將數(shù)學(xué)功能與數(shù)學(xué)軟件、教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合，更好地開發(fā)幾何教學(xué)設(shè)計(jì)．

6.2 應(yīng)將技術(shù)作為信息加工和知識建構(gòu)工具與數(shù)學(xué)教學(xué)深度融合

教師們能夠利用演示技術(shù)展示教學(xué)內(nèi)容或資源，呈現(xiàn)學(xué)生練習(xí)作品；能夠借助智慧教室的評價功能對學(xué)生進(jìn)行及時的學(xué)情診斷，依據(jù)即時反饋調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我反思與評價．信息技術(shù)一定程度上助力教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)的突破，而作為信息加工和知識建構(gòu)工具的價值并未得到很好地挖掘．事實(shí)上，例如幾何知識學(xué)習(xí)，技術(shù)能更好地體現(xiàn)數(shù)學(xué)表象分解與組合的加工過程，幫助學(xué)生形成數(shù)學(xué)形象思維；又如學(xué)生利用平板及工具型教學(xué)軟件探究某種數(shù)學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律或者知識生成過程，從而建構(gòu)起對數(shù)學(xué)的認(rèn)知．當(dāng)深層次技術(shù)功能與教學(xué)融合，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式就會發(fā)生本質(zhì)意義上的變革，技術(shù)的協(xié)作學(xué)習(xí)、交互練習(xí)和評價的工具性價值就會凸顯．

6.3 應(yīng)借助智慧教室環(huán)境提升學(xué)生主體地位和豐富互動行為形式

在智慧教室環(huán)境下，學(xué)生的主體地位明顯提高，學(xué)生語言率和討論率增加，教師直接講授的比例降低，轉(zhuǎn)為提問和指示的言語方式．雖然在數(shù)學(xué)概念、命題和推理等常規(guī)教學(xué)中，技術(shù)無法完全支持?jǐn)?shù)學(xué)邏輯思維的展現(xiàn)過程，數(shù)學(xué)知識的構(gòu)建離不開師生之間人人對話．但是，技術(shù)的使用一定程度上豐富了互動形式，除師生、生生互動之外，還有教師與技術(shù)、學(xué)生與技術(shù)的互動和以技術(shù)為媒介的師生互動．高效互動有助于學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)，在參與就是能力的隱喻下，學(xué)生知能和情感能夠獲得進(jìn)一步發(fā)展．

6.4 應(yīng)提升數(shù)學(xué)教師信息化教學(xué)能力以適應(yīng)智慧教學(xué)的發(fā)展需求

數(shù)字時代的卓越教師應(yīng)具備高超的信息化教學(xué)能力已成為學(xué)界共識．調(diào)查結(jié)果顯示，教師能夠熟練地操作智慧教室的軟硬件設(shè)備，具備良好的基礎(chǔ)技術(shù)素養(yǎng)；能夠在教學(xué)設(shè)計(jì)中融入一些技術(shù)元素，有效實(shí)現(xiàn)推送、評價、反饋等交互行為．但是教師并未能運(yùn)用常見的信息化教學(xué)模式完成過程設(shè)計(jì)，為學(xué)生認(rèn)知活動和知識建構(gòu)提供更有價值的支持工具．教師應(yīng)深入理解信息技術(shù)在協(xié)作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等方面的積極作用，創(chuàng)設(shè)智慧教學(xué)情境，做好信息化教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，運(yùn)用技術(shù)資源支持不同環(huán)節(jié)的教學(xué)，突破教學(xué)重難點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展．

附錄1：智慧教室功能使用分類表

附錄2：技術(shù)使用指向觀測維度表

附錄3：TBAS的課堂教學(xué)行為分類及編碼表

注：限于篇幅，“教學(xué)行為”的具體描述不在此贅述，詳見參考文[23]．

附錄4：TBAS的分析公式及含義表

注：限于篇幅，“變量”的計(jì)算公式不在此贅述，詳見參考文獻(xiàn)[23]．

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An Investigation of Mathematics Teaching Behaviors in a Smart Classroom

LIU Zhe1, SU Xin-bing2, DU Xuan-jie3

(1. School of Mathematics Science, South China of Normal University, Guangdong Guangzhou 510631, China;2. The Affiliated Elementary School of SFAES, Guangdong Shenzhen 518040, China;3. Center for Faculty Development, South China of Normal University, Guangdong Guangzhou 510631, China)

Relying on smart classrooms to carry out the research and practice of smart teaching would contribute to a deep integration of ICT and instruction, which would produce a revolution in the instructional practice and a reconstruction of the learning environment using new technology. Specific video observation tools, a coding system of teaching behavior, and NVivo software were used to analyze ten mathematics lessons in a smart classroom of an elementary school, focusing on the functions of the smart classroom, the technologies, and the behaviors of the teaching interaction. The results show that: The presentation and interaction functions of the smart classroom were frequently used, but the database and the functions for mathematics learning were rarely used. Teachers and students only used it as tools of presentation, evaluation, and expression, but the instrumental value of information processing and knowledge construction was not highlighted; the media was used by teachers and students, which suggests that the subjectivity of the students was improved and the behavior of teaching interaction became varied.

smart classroom; teaching behavior; TBAS

2020–03–10

2018年度教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目——設(shè)計(jì)思維視域下面向職前教師信息化教學(xué)能力發(fā)展的教學(xué)改革研究（18YJC880060）；2019年度廣東省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目——智慧教室支持教師教育“設(shè)計(jì)類”課程混合學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新的行動研究

劉喆（1980—），女，安徽蚌埠人，副研究員，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事課程與教學(xué)論、教師教育、信息化教學(xué)等研究．

G622

A

1004–9894（2020）04–0044–08

劉喆，蘇新冰，杜炫杰．智慧教室環(huán)境下的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)行為研究[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2020，29（4）：44-51．

[責(zé)任編校：周學(xué)智、陳漢君]