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

周文超 張 寅 彭 鋒 陳翠丹 吳穎民 劉軍民

教師是課堂轉(zhuǎn)型的核心要素，開(kāi)展課堂轉(zhuǎn)型研究是一線教師激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主探究、主動(dòng)發(fā)展的必由之路。在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，人們生活日益忙碌，專(zhuān)家與同伴的幫助越來(lái)越稀缺，而教師研究課堂教學(xué)需要耗費(fèi)大量的精力，也需要智力、專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)上的支持，以及與其他同伴心靈思想層面的交流，但這些需求常常難以得到回應(yīng)和滿(mǎn)足。采用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)開(kāi)展的課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)，可以為教師研究課堂提供良好的技術(shù)手段，幫助他們更科學(xué)地評(píng)價(jià)課堂教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)并診斷課堂教學(xué)問(wèn)題。

本文選擇廣州中學(xué)4 位不同發(fā)展階段教師連續(xù)3 天的11 節(jié)高中數(shù)學(xué)課堂為觀察對(duì)象，從以下兩個(gè)角度進(jìn)行課堂轉(zhuǎn)型實(shí)驗(yàn)研究：第一，運(yùn)用基于結(jié)構(gòu)多模型聯(lián)合的課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)（the classroom structurebased multimodel-supported scoring system，CSMS）[1]重點(diǎn)分析教師主導(dǎo)作用在激發(fā)學(xué)生好奇心、培養(yǎng)學(xué)生思維、增加師生交流互動(dòng)等方面的作用及表現(xiàn)，了解學(xué)生主體地位的實(shí)現(xiàn)情況；第二，基于CSMS 提供的外顯數(shù)據(jù)明確課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向，再運(yùn)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論[2]指導(dǎo)教師深化課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生思維，實(shí)現(xiàn)師生深層互動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)本位能動(dòng)學(xué)習(xí)的課堂轉(zhuǎn)型提供思路與技術(shù)指導(dǎo)。

一、研究對(duì)象、研究工具與理論

1.研究對(duì)象

在創(chuàng)新和知識(shí)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，社會(huì)面臨商業(yè)、政治、科學(xué)、技術(shù)、健康和環(huán)境等眾多復(fù)雜挑戰(zhàn)[3]，要應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，教育必須以跨學(xué)科、多維度、高階性的綜合能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以批判思維、交流、合作、創(chuàng)新思維(critical thinking，communication，collaboration，creativity，即4C 技能) 為核心[4]，這是世界各國(guó)的教育共識(shí)[5]。

由于每節(jié)課堂時(shí)間有限，本實(shí)驗(yàn)將教師培育學(xué)生的4C 技能作為研究重點(diǎn)，于2022 年4 月6 ～8 日，以廣州中學(xué)4 名高中數(shù)學(xué)教師連續(xù)3天的常規(guī)課堂為例，采集了11 節(jié)課堂教學(xué)有效音頻，按照“測(cè)評(píng)、研討，再測(cè)評(píng)、再研討，進(jìn)一步測(cè)評(píng)、總結(jié)”的流程開(kāi)展課堂轉(zhuǎn)型實(shí)驗(yàn)研究。

本研究要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)：第一，幫助教師自主運(yùn)用CSMS 和學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論這兩種工具，了解自身在課堂中有效實(shí)現(xiàn)師生深層互動(dòng)以及平衡多種思維的情況，逐步推動(dòng)學(xué)生合作與交流能力、批判思維與創(chuàng)新思維的養(yǎng)成?？紤]到本次實(shí)驗(yàn)研究重點(diǎn)在于觀察教師是否能自主運(yùn)用CSMS和學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論進(jìn)行課堂轉(zhuǎn)型，因此需要排除教師抵觸情緒等不可控因素的影響。基于自愿原則，本研究選擇的4 名教師處于職業(yè)發(fā)展的不同階段，他們均具備積極進(jìn)取的特質(zhì)。第二，觀察CSMS 的適用條件、展示CSMS 測(cè)評(píng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度、了解教師能否理解與運(yùn)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論、檢驗(yàn)這些工具在推動(dòng)課堂轉(zhuǎn)型上的有效性等，為優(yōu)化CSMS 和學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論提供依據(jù)。

2.研究工具與理論

（1）CSMS

隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，借由課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)，教師在常態(tài)化、標(biāo)準(zhǔn)化的課堂教學(xué)測(cè)評(píng)中可以養(yǎng)成及時(shí)反饋能力。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，它從教師主導(dǎo)、學(xué)生主體兩個(gè)角度，將課堂分為目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、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)和目標(biāo)達(dá)成9 個(gè)評(píng)分領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)9 個(gè)指數(shù)，每個(gè)指數(shù)由3～6 個(gè)不等的細(xì)項(xiàng)指標(biāo)合成，共計(jì)40 個(gè)細(xì)項(xiàng)指標(biāo)。[1]CSMS 關(guān)注的核心是4C 技能，因此，本研究基于課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的角度，將CSMS 中40個(gè)細(xì)項(xiàng)指標(biāo)分為思維激發(fā)、交流互動(dòng)兩大類(lèi)。采集的11 節(jié)課堂教學(xué)有效音頻文件均上傳至CSMS人工智能實(shí)現(xiàn)技術(shù)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CSMS 平臺(tái)），由其自動(dòng)生成相應(yīng)指數(shù)值與指標(biāo)值。

（2）學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論

學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論從中國(guó)知行哲學(xué)、知行辯證法、大腦信息自由能理論等出發(fā)，提出了推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)生的條件與路徑、學(xué)習(xí)風(fēng)格、有效教學(xué)方法。[2]學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論為CSMS 在思維激發(fā)的課堂測(cè)評(píng)方面提供技術(shù)分析支撐，該理論還包含深刻指引學(xué)習(xí)發(fā)生的方法論，具備獨(dú)自應(yīng)用指導(dǎo)課堂實(shí)踐的可能性。

二、研究過(guò)程

1.CSMS 助力教師自主優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)

（1）課堂音頻數(shù)據(jù)采集與反饋

本研究中，4 名教師自行對(duì)課堂錄音并上傳至CSMS 平臺(tái)。CSMS 平臺(tái)針對(duì)每節(jié)課反饋一份課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)分析報(bào)告，教師可以先通過(guò)9 個(gè)指數(shù)了解整堂課的實(shí)施情況，再通過(guò)每個(gè)指數(shù)對(duì)應(yīng)指標(biāo)的相關(guān)細(xì)項(xiàng)尋找進(jìn)一步的優(yōu)化點(diǎn)。

教師的課堂主導(dǎo)包括多種角色，如主動(dòng)施教者，活動(dòng)組織、指導(dǎo)與監(jiān)控者，學(xué)生學(xué)習(xí)的幫助、促進(jìn)者，良好情操培育者，等等。為此，CSMS提煉的教師主導(dǎo)中的課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、評(píng)價(jià)反饋等指數(shù)得分既反映教師自身的專(zhuān)業(yè)水平，也與學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)息息相關(guān)，會(huì)直接影響學(xué)生主體中整體發(fā)展、合作交流、學(xué)習(xí)體驗(yàn)、目標(biāo)達(dá)成這4 個(gè)指數(shù)的得分情況?？梢钥闯?，CSMS 中9 個(gè)指數(shù)相互關(guān)聯(lián)，而非彼此獨(dú)立。型，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，A、B、C 這3 位教師均是新授課；第3 個(gè)字符1，2，3 分別代表第1 天、第2 天、第3 天。

（2）CSMS 的準(zhǔn)確度與靈敏度

連續(xù)3 日的課堂觀察與課后研討實(shí)驗(yàn)研究顯示，CSMS 較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)了教師激發(fā)學(xué)生思維以及師生互動(dòng)狀況，也較為靈敏地反映了教師為教學(xué)改進(jìn)做出的一系列努力。

【案例1】剛剛站上講臺(tái)的新手教師（1～5年教齡）

A 是大學(xué)畢業(yè)剛?cè)肼毜诙甑男率纸處煛教師對(duì)CSMS 的學(xué)習(xí)十分重視，積極努力地踐行課堂轉(zhuǎn)型。如表1，課例AX1、AX2、AX3 的合作交流指數(shù)值均在95 分以上，說(shuō)明學(xué)生在這3節(jié)課上的合作交流表現(xiàn)良好；在目標(biāo)達(dá)成指數(shù)方面，課例AX1 為68 分，課例AX2 升到86.3 分，課例AX3 繼續(xù)升至91 分，CSMS 客觀描繪了A教師付出努力并得到學(xué)生積極回應(yīng)的真實(shí)情況。但課例AX1、AX2、AX3 的課堂藝術(shù)指數(shù)值均低于80 分，明顯弱于其他教師，這為A 教師優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)指明了今后的努力方向。

表1 高中數(shù)學(xué)11 節(jié)常規(guī)課堂CSMS 指數(shù)一覽

【案例2】站穩(wěn)講臺(tái)的青年教師（6 ～10 年教齡）

B 是在本校工作8 年多、富有朝氣活力的青年教師。表1 中，課例BX1、BX3 的課堂藝術(shù)指數(shù)值均高于90 分，說(shuō)明B 教師的師生關(guān)系融洽，教學(xué)用語(yǔ)精煉、語(yǔ)速適宜，富有想象力和個(gè)人魅力，專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)高，甚受學(xué)生喜愛(ài)。但B 教師經(jīng)歷了專(zhuān)業(yè)發(fā)展激情期后，正面臨職業(yè)生涯的最初高原期，他對(duì)如何創(chuàng)新改進(jìn)自己的教學(xué)、形成獨(dú)特教學(xué)風(fēng)格有一些困惑，在課堂上，他會(huì)自主進(jìn)行多種教學(xué)方式的比較與研究，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)反饋也出現(xiàn)了一些猶疑，具體體現(xiàn)為：課例BX1、BX3 的課堂調(diào)控指數(shù)值均低于80 分、評(píng)價(jià)反饋指數(shù)均低于70 分，這兩個(gè)指數(shù)表現(xiàn)欠佳，說(shuō)明學(xué)生有效學(xué)習(xí)效率不高，導(dǎo)致目標(biāo)達(dá)成指數(shù)表現(xiàn)不太理想（分別為56.2 分、66.4 分）。借由CSMS指數(shù)評(píng)價(jià)者可以客觀發(fā)現(xiàn)教師的教學(xué)癥結(jié)，有利于教師及時(shí)進(jìn)行課堂教學(xué)改進(jìn)。

【案例3】占領(lǐng)講臺(tái)的成熟教師（11～17 年教齡）

C 教師從事數(shù)學(xué)教學(xué)工作十多年，經(jīng)驗(yàn)豐富、能力成熟，形成了幽默風(fēng)趣的教學(xué)風(fēng)格。但C 教師坦露自己日復(fù)一日地從事繁重、重復(fù)的課堂教學(xué)任務(wù)，容易陷入慣性與惰性。具體表現(xiàn)為：C教師在開(kāi)始本研究第一堂課CX1 時(shí)，課堂藝術(shù)大失水準(zhǔn)（僅69 分），評(píng)價(jià)反饋也做得差強(qiáng)人意（僅70 分），教師自我感覺(jué)更是不佳。經(jīng)過(guò)反思，C 教師很快調(diào)整狀態(tài)，課例CX2、CX3 的課堂藝術(shù)重返高水平（97 分），在課堂上用富有生活氣息的問(wèn)題代替例題串起教與學(xué)的活動(dòng)，且充分運(yùn)用平板電腦加強(qiáng)師生互動(dòng)（由于本階段CSMS 未將平板互動(dòng)納入自動(dòng)分析，故課例CX2的評(píng)價(jià)反饋指數(shù)出現(xiàn)異常低值；課例CX3 中C教師將平板互動(dòng)同步用語(yǔ)音呈現(xiàn)，故評(píng)價(jià)反饋指數(shù)升至95 分），師生的教與學(xué)漸入佳境，學(xué)生精神面貌煥然一新。CSMS 指數(shù)準(zhǔn)確地反映了C教師個(gè)人努力所導(dǎo)致的教學(xué)變化。

【案例4】超越講臺(tái)的優(yōu)秀教師（18 年以上教齡）

D 教師從事數(shù)學(xué)教學(xué)工作超過(guò)18 年，是省級(jí)理科教學(xué)名師、市級(jí)學(xué)科帶頭人，教學(xué)風(fēng)格獨(dú)特、教育思想日臻完善，也是多數(shù)教師學(xué)習(xí)和研究的對(duì)象。CSMS 測(cè)評(píng)結(jié)果顯示，D 教師的課堂藝術(shù)指數(shù)一直穩(wěn)居高分（97 分）。在3 天的測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)研究中，D 教師分別設(shè)計(jì)了專(zhuān)題練習(xí)課、專(zhuān)題復(fù)習(xí)課、研究性學(xué)習(xí)課，主動(dòng)探索不同課型下人工智能大數(shù)據(jù)的測(cè)評(píng)特點(diǎn)，對(duì)自己的課堂教學(xué)從不同角度進(jìn)行機(jī)器診斷、專(zhuān)家診斷、自我診斷等，體現(xiàn)出敢于進(jìn)行課堂轉(zhuǎn)變的探索精神。根據(jù)D 教師的探索經(jīng)驗(yàn)，專(zhuān)家一致認(rèn)為，CSMS 需要針對(duì)不同課型分類(lèi)做進(jìn)一步研究，建立更精細(xì)的常模。

2.運(yùn)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論激發(fā)學(xué)生的深層思維、促進(jìn)師生的深層互動(dòng)

在CSMS 助力教師自主優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的實(shí)踐過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論既可以為CSMS 激發(fā)學(xué)生思維的課堂測(cè)評(píng)提供技術(shù)支撐，也可以解決高指數(shù)課堂存在的師生交互流于表面的問(wèn)題，還可以為未達(dá)到高指數(shù)的課堂從優(yōu)化語(yǔ)言技巧的角度指導(dǎo)教師深化交流互動(dòng)。鑒于C 教師具備良好的教學(xué)藝術(shù)和完備的學(xué)科知識(shí)體系，下文選擇C 教師的課例來(lái)驗(yàn)證學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論是可以推動(dòng)課堂轉(zhuǎn)型的。

（1）學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論在實(shí)踐應(yīng)用中的簡(jiǎn)化

在課堂實(shí)驗(yàn)中筆者發(fā)現(xiàn)，許多一線教師不太理解學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論的內(nèi)涵。為了幫助一線教師運(yùn)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論指導(dǎo)課堂教學(xué)實(shí)踐，本研究在不改變?cè)摾碚搩?nèi)涵的前提下做簡(jiǎn)化處理，以提升該理論的易理解性和可應(yīng)用性。

一是課堂教學(xué)效果需要重點(diǎn)關(guān)注“行”層面認(rèn)知活動(dòng)的有效發(fā)生。學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論將教師外在可觀測(cè)的語(yǔ)言刺激（劃分為“四何”，即：若何、是何、為何、如何）分別與場(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)程對(duì)應(yīng)的知行活動(dòng)關(guān)聯(lián)[2]，為CSMS 觀測(cè)課堂思維激發(fā)特征奠定了基礎(chǔ)。需要注意的是，教師課堂講解的“四何”語(yǔ)言刺激，并不必然導(dǎo)致學(xué)生內(nèi)部認(rèn)知過(guò)程發(fā)生相應(yīng)真實(shí)的知行活動(dòng)，即“四何”語(yǔ)言刺激對(duì)于學(xué)生內(nèi)部認(rèn)知過(guò)程發(fā)生相應(yīng)真實(shí)的知行活動(dòng)不是充分條件，而是必要條件。因此，CSMS 按照學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論分析課堂語(yǔ)言刺激模式，所給出的與“四何”相關(guān)的各種細(xì)項(xiàng)指標(biāo)值，反映的是學(xué)生內(nèi)部認(rèn)知過(guò)程所對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)發(fā)生的必要條件，這也是課堂CSMS 指數(shù)高并不等于優(yōu)質(zhì)課的原因。

對(duì)4 種內(nèi)部認(rèn)知過(guò)程做進(jìn)一步分析可以看出：屬于“知”層面認(rèn)知過(guò)程的場(chǎng)景輸入、概念輸入，不涉及降低大腦信息自由能，大腦負(fù)擔(dān)相對(duì)較輕，故語(yǔ)言刺激容易引發(fā)相應(yīng)的內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)；屬于“行”層面認(rèn)知過(guò)程的內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)，涉及降低大腦信息自由能，大腦負(fù)擔(dān)相對(duì)較重，故語(yǔ)言刺激不容易引發(fā)相應(yīng)的內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)，而內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)這兩個(gè)內(nèi)部認(rèn)知過(guò)程是學(xué)習(xí)能否有效發(fā)生的關(guān)鍵。因此，建議教師在使用CSMS 課堂大數(shù)據(jù)報(bào)告時(shí)，更多關(guān)注內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)這兩個(gè)認(rèn)知活動(dòng)的發(fā)生情況。

二是用“解釋欲”“行動(dòng)欲”形象描繪學(xué)習(xí)發(fā)生“行”層面的認(rèn)知活動(dòng)。根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論，學(xué)習(xí)是否能夠真正發(fā)生，關(guān)鍵在于“行”層面的內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)這兩個(gè)內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)。[2]CSMS 可以分析產(chǎn)生相應(yīng)內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)的對(duì)應(yīng)語(yǔ)言刺激，即使不能直接分析內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)等內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)，依然可以為教師優(yōu)化課堂提供指引。但在學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論的應(yīng)用過(guò)程中，有教師提出一個(gè)重要問(wèn)題：“在教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)或在課堂上，如何應(yīng)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論識(shí)別學(xué)生是否會(huì)產(chǎn)生或產(chǎn)生了內(nèi)化建構(gòu)、思想練習(xí)這兩種認(rèn)知活動(dòng)呢？”

本研究發(fā)現(xiàn)，把內(nèi)化建構(gòu)這個(gè)內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)的描述簡(jiǎn)化為學(xué)生的“解釋欲”、把思想練習(xí)這個(gè)內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)的描述簡(jiǎn)化為學(xué)生的“實(shí)踐欲”，對(duì)加快、加深學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論的應(yīng)用能夠起到積極作用。如圖1 所示：學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型增加了由“四何”構(gòu)成的外部語(yǔ)言刺激層；在內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)中，學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型仍沿用場(chǎng)景、概念描述“知”層面的特征，但用“解釋欲”和“實(shí)踐欲”形象描述“行”層面的特征。簡(jiǎn)化后的學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論，清晰表明了外部語(yǔ)言刺激與內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)或課堂執(zhí)教的場(chǎng)景創(chuàng)設(shè)、概念傳遞等環(huán)節(jié)中，可以運(yùn)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論，直觀覺(jué)察自身是否激發(fā)了學(xué)生的“解釋欲”或“實(shí)踐欲”。

圖1 簡(jiǎn)化版的學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型示意圖

（2）應(yīng)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論的教學(xué)案例：同樣素材、不同效果

CX2 課例“全概率公式”雖受到專(zhuān)家好評(píng)和學(xué)生歡迎，但若能運(yùn)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論做進(jìn)一步深化，其課堂在思維激發(fā)、交流互動(dòng)方面可呈現(xiàn)更佳的樣態(tài)。如圖2，CSMS 大數(shù)據(jù)指數(shù)顯示，C 教師的課堂在思維激發(fā)、評(píng)價(jià)反饋、目標(biāo)達(dá)成這3 個(gè)方面需要優(yōu)化。造成這3 個(gè)方面表現(xiàn)欠佳的根源均指向教師未能真正激發(fā)學(xué)生的“解釋欲”，即學(xué)生參與課堂互動(dòng)的興致未被充分調(diào)動(dòng)，最終影響評(píng)價(jià)反饋和目標(biāo)達(dá)成這兩項(xiàng)指標(biāo)。

圖2 CX2 課例CSMS 大數(shù)據(jù)指數(shù)雷達(dá)圖

①CX2 課例簡(jiǎn)析

CX2 課例的教學(xué)活動(dòng)主要分為4 個(gè)階段：一是創(chuàng)設(shè)疫情防控與疫苗接種場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出全概率公式；二是結(jié)合具體事例解釋全概率公式；三是創(chuàng)設(shè)日常生活飲食習(xí)慣、學(xué)習(xí)成績(jī)預(yù)測(cè)等場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生抽象出概率的數(shù)學(xué)表達(dá)并計(jì)算；四是師生對(duì)各種場(chǎng)景的計(jì)算方法進(jìn)行總結(jié)。根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論，這4 個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)的是：從場(chǎng)景到具體概念、從具體概念到一般概念、用一般概念解決實(shí)際問(wèn)題（實(shí)踐欲）、再?gòu)木唧w與一般概念升至概念體系的教學(xué)過(guò)程。表2 顯示的是C 教師在課堂上推動(dòng)學(xué)習(xí)發(fā)生的4 種方式分布情況，其中方式③“用概念激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐欲”的占比高達(dá)50%，對(duì)應(yīng)的是課堂教學(xué)的第3 個(gè)環(huán)節(jié)。課堂觀察顯示，學(xué)生的確在用全概率公式預(yù)測(cè)飲食選擇、學(xué)業(yè)考試成績(jī)等方面有所實(shí)踐，課堂氣氛活躍，但整節(jié)課學(xué)生未被有效激發(fā)出“解釋欲”，教師未能有效激發(fā)學(xué)生深入思考為什么可以用全概率公式預(yù)測(cè)疫情走向、疫苗接種與病毒感染等問(wèn)題。這說(shuō)明C 教師在引導(dǎo)學(xué)生解釋世界方面存在短板，可以斷定該教師推動(dòng)學(xué)生有效學(xué)習(xí)不足，因此該節(jié)課的目標(biāo)達(dá)成指標(biāo)值較低。

表2 CX2 課例中的4 種學(xué)習(xí)發(fā)生方式

②CX2 課例的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論，研究小組利用同樣的教學(xué)素材，提出一個(gè)全新的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。新的課堂設(shè)計(jì)的4 個(gè)階段活動(dòng)如下：一是創(chuàng)設(shè)飛機(jī)事故場(chǎng)景，用“汽車(chē)和飛機(jī)哪個(gè)更安全？”引導(dǎo)學(xué)生猜想，用場(chǎng)景激發(fā)“解釋欲”，令學(xué)生產(chǎn)生“驚奇”；二是引導(dǎo)學(xué)生提出安全評(píng)價(jià)理論，得出全概率公式，從概念出發(fā)激發(fā)“解釋欲”；三是創(chuàng)設(shè)日常生活飲食習(xí)慣、學(xué)習(xí)成績(jī)預(yù)測(cè)等場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生思考例題的應(yīng)用并計(jì)算，用概念激發(fā)“實(shí)踐欲”；四是用場(chǎng)景和問(wèn)題“面對(duì)上海疫情，我們?cè)撛趺崔k？開(kāi)放還是封閉？”，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用公式解決問(wèn)題，這是從場(chǎng)景激發(fā)學(xué)生的“實(shí)踐欲”。優(yōu)化后的課堂設(shè)計(jì)，遵循了學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論倡導(dǎo)的認(rèn)識(shí)螺旋式上升的規(guī)律，即按照①場(chǎng)景激發(fā)解釋欲、②概念激發(fā)解釋欲、③概念激發(fā)實(shí)踐欲、④場(chǎng)景激發(fā)實(shí)踐欲的順序展開(kāi)課堂教與學(xué)的活動(dòng)。評(píng)課教師一致認(rèn)同，優(yōu)化后的課堂設(shè)計(jì)會(huì)取得更好的教學(xué)效果。

③優(yōu)化后的CX3 課例實(shí)效

在CX2 課例優(yōu)化設(shè)計(jì)的啟發(fā)下，C 教師在CX3 課堂中加大了對(duì)激發(fā)學(xué)生“解釋欲”的關(guān)注，學(xué)生深度參與課堂的程度得到大幅提升。CSMS大數(shù)據(jù)報(bào)告也靈敏地反映出教師C 的努力，CX3課例在思維激發(fā)、評(píng)價(jià)反饋兩個(gè)指標(biāo)上的分?jǐn)?shù)均顯著提升，如圖3 所示。另外，CX3 課例的目標(biāo)達(dá)成指數(shù)依然較低，這是因?yàn)镃 教師在長(zhǎng)期教學(xué)中形成了過(guò)于側(cè)重講述概念的習(xí)慣，未能充分滿(mǎn)足各類(lèi)學(xué)習(xí)方式學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，這也為教師C指出了未來(lái)的優(yōu)化方向。

圖3 CX3 課例CSMS 大數(shù)據(jù)指數(shù)雷達(dá)圖

在3 天的大數(shù)據(jù)課堂測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)研究中，筆者根據(jù)教師反饋簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論，以便教師掌握理解和應(yīng)用。教師們以簡(jiǎn)化版學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論為指導(dǎo)，努力激發(fā)學(xué)生的有效內(nèi)在認(rèn)知活動(dòng)，促進(jìn)課堂從淺層向深層思維與互動(dòng)轉(zhuǎn)變，取得了明顯效果。學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論指導(dǎo)下的課堂教學(xué)實(shí)踐不僅改善了學(xué)生思維激發(fā)情況，對(duì)課堂師生的互動(dòng)交流也有積極促進(jìn)作用，這是因?yàn)榻處熣{(diào)動(dòng)了學(xué)生的“解釋欲”和“實(shí)踐欲”，學(xué)生參與課堂的熱情和興趣得到了增強(qiáng)，最終反映為合作交流和評(píng)價(jià)反饋等指數(shù)的相應(yīng)提升。

綜合以上研究，筆者認(rèn)為，應(yīng)用學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論有五大訣竅：一是要想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生的“解釋欲”“實(shí)踐欲”，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的積極性；二是要努力創(chuàng)造“驚奇”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)自然發(fā)生；三是要增強(qiáng)場(chǎng)景創(chuàng)設(shè)、概念引入的目的性，明確指向誘導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生“解釋欲”“實(shí)踐欲”；四是須結(jié)合學(xué)科知識(shí)邏輯綜合制定優(yōu)化方案；五是課堂設(shè)計(jì)若要引發(fā)高水平的學(xué)習(xí)發(fā)生，必須遵循表2 中的學(xué)生發(fā)生的4 種方式組織教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)符合螺旋式上升規(guī)律。

三、研究總結(jié)

1.CSMS 關(guān)注并突顯學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

CSMS 課堂大數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)聚焦的是每個(gè)學(xué)生都應(yīng)具備的4C 技能和學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂上的培育過(guò)程，具體表現(xiàn)為思維激發(fā)、交流互動(dòng)、興趣培養(yǎng)和知識(shí)習(xí)得這4 個(gè)核心要素。[1]在課堂大數(shù)據(jù)測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)研究中，CSMS 評(píng)測(cè)結(jié)果與4 位高中數(shù)學(xué)教師課堂在思維激發(fā)、交流互動(dòng)、興趣培養(yǎng)和知識(shí)習(xí)得等方面的實(shí)際情況高度吻合。CSMS從框架設(shè)計(jì)到實(shí)際應(yīng)用，有助于測(cè)評(píng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和4C 技能，這也符合發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)目標(biāo)。

2.CSMS 用于快速指示教學(xué)優(yōu)化方向，學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論用于深化思維與互動(dòng)

實(shí)驗(yàn)研究表明，CSMS 課堂大數(shù)據(jù)報(bào)告可以幫助青年教師快速了解課堂教學(xué)優(yōu)缺點(diǎn)、明晰優(yōu)化方向，對(duì)青年教師洞察課堂教學(xué)規(guī)律有巨大價(jià)值；對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富教師，他們一旦確定需要達(dá)成的課堂目標(biāo)，就會(huì)取得很好的教學(xué)效果，此時(shí)的CSMS 大數(shù)據(jù)報(bào)告更多地是提醒教師不忘教育初心，對(duì)待每一堂課保持新鮮度。CSMS 就像伴隨教師成長(zhǎng)的一位智能助手，助力教師自我監(jiān)控、自我反思、自我改進(jìn)。但將CSMS 用于課堂教學(xué)考核，則會(huì)遭到教師抵觸，反而不利于教師職業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。CSMS 評(píng)測(cè)課堂的數(shù)據(jù)來(lái)源于課堂師生語(yǔ)言、課堂行為等外顯數(shù)據(jù)，它可以為教師優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)指引方向，是一種很好的輔助工具，但是根據(jù)這些外顯數(shù)據(jù)并不能直接判斷學(xué)生大腦內(nèi)部認(rèn)知活動(dòng)的情況，而學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論則是教師將課堂推向深層思維、激發(fā)深層交流互動(dòng)的合適工具，兩者應(yīng)該結(jié)合使用。

3.CSMS 自動(dòng)生成的結(jié)果更加客觀、公正，可有效降低教師自我診斷時(shí)的防御心理

本研究發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)家和同伴評(píng)價(jià)的弊端有：易放大局部因素、易于疲勞、主觀性強(qiáng)、評(píng)價(jià)碎片化等。借助課堂錄音等來(lái)完成的、由機(jī)器自動(dòng)生成的測(cè)評(píng)更加穩(wěn)定、客觀，可以為專(zhuān)家、教師的課堂質(zhì)性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持與依據(jù)。教師使用CSMS 進(jìn)行自我診斷時(shí)，伴隨式的數(shù)據(jù)采集不干涉教師正常的課堂教學(xué)，能夠自然真實(shí)地呈現(xiàn)課堂情況。人工智能的介入保證了課堂測(cè)評(píng)的完整性、標(biāo)準(zhǔn)化、快捷性、私密性，有效降低了教師對(duì)課堂測(cè)評(píng)的防御心理以及專(zhuān)家聽(tīng)評(píng)課的緊張情緒，有利于教師迅速把握課堂特征變化，這是CSMS 獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值和普及價(jià)值，也使得CSMS可以成為教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展的好助手。

四、啟示與建議

1.注意CSMS 的使用邊界，利用低指數(shù)進(jìn)行課堂優(yōu)化

課堂師生語(yǔ)言數(shù)據(jù)是CSMS 分析最重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，會(huì)影響學(xué)生思維激發(fā)、師生交流互動(dòng)等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此，CSMS 適用于分析語(yǔ)言豐富的課堂類(lèi)型。在以操作類(lèi)型、練習(xí)類(lèi)型為主導(dǎo)的課堂中，因?yàn)椴杉坏阶銐虻恼Z(yǔ)言信息，其他視頻信息涉及的課堂活動(dòng)遠(yuǎn)達(dá)不到課堂分析要求的效度，所以機(jī)器分析存在局限性，CSMS 作為人工智能分析的評(píng)價(jià)系統(tǒng)也受此制約。

CSMS 是一個(gè)課堂教學(xué)的洞察工具，用于幫助教師有意識(shí)地發(fā)現(xiàn)、分析、優(yōu)化教學(xué)方式方法。本實(shí)驗(yàn)研究表明，教師在掌握CSMS 的使用方法后，借由CSMS 課堂大數(shù)據(jù)指數(shù)可以較快提升自己的教學(xué)技能并達(dá)到較理想的狀態(tài)。當(dāng)CSMS 某個(gè)指數(shù)或相關(guān)的細(xì)項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)低分時(shí)，意味著對(duì)應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)需要改進(jìn)，低指數(shù)一定程度上能夠靈敏地指向課堂有待改進(jìn)和優(yōu)化的方向。但課堂觀察也發(fā)現(xiàn)，部分高指數(shù)課堂仍存在學(xué)生思維激發(fā)、交流互動(dòng)流于表面的現(xiàn)象，也就是說(shuō)，獲得CSMS 高指數(shù)的課堂不一定就是好課堂。

2.CSMS 應(yīng)逐步按課類(lèi)、課型建立常模，有針對(duì)性地助力教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展

本研究涉及的11 節(jié)課有4 種類(lèi)型，每一種類(lèi)型的課堂，有其內(nèi)在不同的要求。目前CSMS尚未建立針對(duì)每種課堂類(lèi)型的優(yōu)秀課堂特征模型，導(dǎo)致不同課型之間的測(cè)評(píng)未能充分揭示課堂教學(xué)的真實(shí)情況。對(duì)課堂進(jìn)行分型研究，建立每種類(lèi)型課堂的常模和優(yōu)秀課堂特征，可以為教師提供有針對(duì)性的課堂優(yōu)化方向。

課堂教學(xué)測(cè)評(píng)的最終目標(biāo)是幫助教師優(yōu)化課堂教學(xué)，助力教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展。CSMS 評(píng)價(jià)框架以及學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性和理論性，因此教師并不容易掌握CSMS 分析測(cè)評(píng)指標(biāo)維度的準(zhǔn)確內(nèi)涵，更不容易制定合適的優(yōu)化策略。若能配合CSMS 的測(cè)評(píng)結(jié)果，提供有針對(duì)性的優(yōu)秀示范課例或課例片段，可以幫助教師迅速直觀地理解并應(yīng)用到教學(xué)實(shí)際中。