面向现代信息技术的工科课堂师生言语互动行为分析方法

杨志超 张雪昂 肖慧 宫猛

1.东华理工大学地球物理与测控技术学院 江西南昌 330013；2.东华理工大学核科学与工程学院 江西南昌 330013

课堂教学质量的高低是影响大学整体教育质量的重要因素[1]。当前的大学教育中，虽然现代信息技术发展迅速，但课堂上师生之间的言语互动仍然是学习的第一途径，师生良好的言语互动对于提高课堂教学质量具有重要意义[2]。但是，当前高校课堂教师作为主体把握了大部分话语权，学生被动接受仍然是普遍现象[3]。尤其工科专业，师生言语互动受到专业特点限制，简洁、枯燥且缺乏情感沟通，学生不能第一时间掌握教学内容，是提升教学质量的一个瓶颈[4]。

相关研究中，弗兰德斯互动分析系统(Flanders Interaction Analysis System，简称FIAS)是全世界范围内研究课堂师生言语互动行为的最重要的工具，是由美国教育家内德·弗兰德斯于20世纪50年代在大量课堂实验研究的基础上，以师生之间的“言语”为主题创建的课堂互动分析系统[5]。但是，该理论已创始60余年，在当前现代信息技术广泛崛起的时代已表现出一定局限性。因此，顾小清和王炜提出了基于信息技术的互动分析编码系统(ITIAS)，将互动行为细化扩充至18类，并包含了课堂信息技术互动的分析[6]。方海光等对编码系统进行了进一步改进，提出了改进型弗兰德斯互动分析系统iFIAS，并开发了支持工具集[5]。施恒从信息技术、学科特性、翻转课堂三个维度改进了FIAS方法[7]。

本文在上述研究的基础上，通过分析现代信息技术对课堂的影响，研究FIAS方法的限制，提出了面向现代信息技术的工科课堂师生言语互动行为分析方法。

1 现状分析

1.1 现代信息技术下课堂师生言语互动特征

大学课堂中，师生言语互动是教与学的重要方式，是知识传递与内容反馈的有效途径。目前，以信息技术为依托的演示教学、微课、多媒体等相较于传统板书，能使学生快速掌握抽象、复杂的原理[8-10]。针对应用性较强的“单片机原理及应用”课程，移动教学平台、虚拟实验室等技术可以展示复杂实验以及工业现场实例，使学生真正了解测控领域的先进技术，但现代信息技术的应用使课堂中的师生言语互动行为减弱。随着信息技术的进一步发展，以翻转课堂、慕课为代表的混合式教学模式成为当前教学改革的重点方向[11]。线上教学中对于“单片机原理及应用”“自动控制原理”等工科专业课，具有较多的软硬件问答互动、现场操作与实验案例，而线上教学中受困于场地、仪器等因素，无法顺利开展，成为线上教学中的限制。同时，线上教学平台，网络状态各不相同，无法及时了解学生学习状态，教师对于学生知识的掌握程度无法准确把握，也成为线上教学的另外一个重要阻碍。

因此，当前信息技术支撑下的大学工科专业课堂，师生言语互动存在一定程度的减弱，影响了专业教学，亟须改变这种状态，提高大学课堂教学质量。

1.2 弗兰德斯互动分析系统局限性

针对当前课堂的应用及调研反馈，FIAS方法无法适应现代信息技术对工科专业课堂教学的影响。

(1)编码没有以学生为中心。编码中关于教师占7成，但都是知识讲授，缺乏对应用及创新的引导、启发，不适用当代工科教学培养模式。编码中学生只含2成语言，被动和主动说话。但在以学生为中心的现代教学模式中，学生言语行为比例越来越高。因此，目前方法对学生的评价过于单一。

(2)缺乏对信息技术的联系。FIAS研究较早，但随着信息技术的发展，多媒体、互联网、虚拟现实等技术逐渐融入课堂。学生利用教学平台观看复杂工业现场，利用互联网进行开放式讨论，通过VR进行特色环境下的虚拟实验等过程，成为课堂中的重要环节，目前的方法尚缺少对这些行为的有效评价。

(3)实验环节评价不足。测控技术与仪器等工科专业主要培养学生的应用、实践与创新能力。实验作为必不可少的环节至关重要。但FIAS方法涉及的实验评价编码较少，不能体现实验过程中的师生互动以及生生互动。

(4)方法操作复杂。实际记录过程中，针对师生语言的切分的时间频次高，缺乏完整性。同时，在后期归纳、处理和分析中也过于复杂，时效性低。

2 面向现代信息技术的课堂师生言语互动行为编码方法

综合上述方法，对FIAS的编码进行了初步改进，将原有10类编码整合，增、减至15类，其中教师7类，学生7类，沉默1类，增加了学生比例，突出了以学生为课堂中心的要求，改进后的编码如表1所示。

表1 面向现代信息技术的课堂师生言语互动行为编码

(1)教师语言部分：讲授，即课堂上就专业内容及知识进行讲授，提供事实，表达见解，引述权威；提问，即教师就专业对学生提出询问，并期待学生回答；引导与启发，本文新增此编码，即教师与学生言语互动中，间接性提示，引导学生主动思考，启发学生独立解答，并不给予判定；表扬与批评，即师生互动中，对学生的回答或行为给予鼓励或纠正；应答与指导，即回答学生的提问，指导学生完成一系列操作；实践与应用，即课堂上操作硬件、软件进行教学，并开展课堂实验；操纵技术，即利用互联网、多媒体等信息技术，针对特殊环境下的技术开展教学，并进行课堂管理。

(2)学生语言部分：提问，即主动提问，发表对于专业知识的疑点或表达自身不同观点；应答，即被动回答教师提出的问题；同伴讨论，针对开放性问题在同学之间互相讨论，表达自身观点；师生讨论，即与教师就专业问题进行讨论；操作技术，利用现代信息技术，完成对专业知识的学习；实践与应用，即课堂上学生操作硬件、软件或实验；思考与练习，即课堂上学生思考问题或进行随堂练习。

(3)沉默：即无效语言，与专业知识不相关的或意外引发的无序、混乱状态。

3 实施与效果

东华理工大学测控技术与仪器专业注重学生应用性、实践性的培养，本研究选取“单片机原理及应用”课程为对象，基于上文方法研究课堂师生言语互动行为。

(1)首先，设定观察人员比例、位置和采集时间间隔等，结合师生访谈确定参数，按照任务分配开展研究。其次，对采集数据进行录入、归档和整理。最后，对数据进行处理和分析，分析课堂师生互动效果。

(2)本研究整理了每一编码所对应的样本数量。所选课程每次以2节为一个单元，分别为原理及应用。在原理课程中，编码1所占比例较高，平均达到75%以上，编码2、5、8、9等相对较少，不足25%，而其他编码几乎很少出现，说明在接口、总线、汇编语言及存储器等理论知识体系构建过程中，仍然以教师讲授为主。在应用课程中，编码1比例下降，在20%～40%，而编码3、4、5所占比例上升趋势，说明教师在应用单片机技术解决实际问题过程中，准备了大量问题，注重对学生独立思考的启发和引导，同时加强了与学生的情感互动，激励学生的主观能动性。编码6、7同样在应用部分呈现高比例，说明课程增加了实践生产(教学视频)与实验互动，旨在培养学生的实践与创新能力。学生言语编码部分与教师类似。编码8、9在原理和应用部分比例相似，为5%～10%。编码10、11在单片机应用部分比例提升，为5%～10%，对应编码3、5，说明师生之间针对专业问题开展了有效互动，而且教师在开放性问题上留给学生时间进行讨论。编码12与编码7对应、编码13与编码6对应，但比例更高，说明学生在实践操作过程中，需要进一步熟练技术。编码14通常出现在期中、期末总结课上，为30%～40%，说明教师能够以学生为主体进行复习。编码15主要体现在设备故障、学生迟到或其他非课堂行为上，在1%左右。

因此，在“单片机原理及应用”课程中，课堂氛围得到较好提升，师生言语比例恰当，师生之间的有效互动增多。在理论课堂上，师生互动主要体现在提问与回答，同时应用信息技术的比例提高，文字互动也得到有效加强，丰富了专业知识学习过程中学生的参与度。在应用课堂上，学生占据了课堂主体，在软硬件操作、实验中，师生言语互动增强，启发、引导学生独立思考的过程逐步增加，更好地培养了学生的实践与创新能力。

结语

本文对现代信息技术下的工科课堂师生言语互动行为进行了分析，从而使教师更好地掌握课堂总体情况，了解言语风格，增强师生互动，从而提高课堂教学效果，提升教学质量。从当前的研究效果来看，后续的研究中拟引进人工智能(AI)技术，进行语音识别，并根据机器学习算法对行为进行分类，提高记录的准确率和工作效率。同时，将本研究方法推广到其他行为中，从而更全面地对课堂师生互动行为进行分析。