基于TIMSS课堂分析的信息技术学科质量提升对策研究
王蕾
教学现场
课堂教学效益的提升，始终是教师个人发展的重要需求之一，而教师在不断反思教学过程时，可以获取最佳的行为方式。但问题存在于反思的途径，即如何寻找合适的工具，进而提供准确数据，是提升教学质量的关键。
问题分析
教学反思是备课中的重点环节，借助一定的工具，可以反复观察教学细节，将其中有益的环节放大，有憾的部分修正，以达到优化教学过程、提升教学效益的目标。
TIMSS课堂分析的理论溯源与概念界定
TIMSS全称为The Trend of International Mathematics and Science Study，简称TIMSS。它是由国际教育成就评估协会主持，美国波士顿学院TIMSS国际研究中心设计和实施的教育研究项目。2003年，TIMSS更名为“国际数学和科学趋势研究”，并沿用至今。具象在课堂教学中，TIMSS归结为课堂教学录像法，即借助摄录设备将课堂教学的全过程拍摄下来，由教师本人或研究团队对教师的课堂教学行为进行分析，通过对课堂教学视频或微视频的分析，提高教师课堂教学效能。TIMSS是一种分析定量化研究，其编码系统设有二级、三级编码方式，使数据呈现更加细致明确。
信息技术作为一门历史较短的学科，一线教师急需寻求有效的工具，提升自我的教学效益。笔者发现在信息技术课堂教学中，为提高教师的教学效益，可借鉴TIMSS教学录像课编码系统的特色，在iFIAS编码系统的基础上，对TIMSS编码系统进行课程化改进，并将编码系统分为教师语言编码和学生语言编码，对同步互动专递课堂中的教学行为进行探究分析，研究传递课堂中师生言语的特点。
信息技术课堂教学现状与主要问题
从教师教学的角度分析，有以下一些突出的问题：信息技术课时紧张（多数省市每周1课时），课程内容更新速度较快，教师可钻研教材时长不足。在整体课时有限的情况，为了解决以上问题，教师急需适宜的观测工具，通过设定有效的观测点、借助适宜的数据分析，用以提升教学效益。
从学生学习的角度分析，信息技术学习活动多采取知识点局部探究、动态认知过程、作品呈现方式、半开放式作品拓展、脚手架式作业辅助等形式进行。但是在实际的学习过程中，师生自身某些惯性思维和行为方式，会让学习过程陷入例行过程中，缺乏一定的创新思维。
TIMSS课堂分析可以为教师提供良性的反思空间，即借助录制设备和数据源，给教师提供客观的数据和结构化的反思材料，进而采用最为便捷、高效的形式来指导学生的学习。通过符合学情和教学硬件环境的实践操作，让学习效能最大化。在此基础上，教师可以调整教学行为，将教学设计突出思维的开放性和学习过程的动态性，强调通过具有高性价比的手段进行学科教学，摒弃为了体现设计“亮点”而刻意采用的具有较高教学成本或占用较长时间的设计过程。
基于TIMSS课堂分析的教学设计包括两个部分：观察角度的选择和反思教学的运用。教学策略的选择是指对教学过程的合理安排，选择富有建设性的、符合学生学习要求的策略。学习工具的运用是适宜的技术手段和媒体的应用，以符合学生的认知习惯、提升学习力为原则，选择高产出低要求的学习工具和媒体。
TIMSS课堂分析的研究方向
方向一：确定表现性目标
基于TIMSS课堂分析的研究方向之一是确定表现性目标。在常见的课题中，教学目标与教学过程容易偏离，以致产生目标和行为剥离的尴尬状况。教师深陷其中，往往不自知。通过对录制视频观察，将目标进行显性的分析，观察其表现性的实施状况。反思后，进行教学第二环节的重构教学中，教师借助必要的设计方式，将烦琐的过程精简化，将其中过于复杂的部分进行结构化处理，突出重点。
（1）原设计
《走近人工智能》一课是近期的热点内容之一，在诸多的教研课中均有所涉及。在本课的常规教学过程中，教师惯常的做法是：通过实物案例导入课题→学生观看生活中的人工智能应用（如视频、动画等素材）→观察其中的工作方式→揭示课题：认识人工智能+机器学习→介绍相关机器学习的工作原理。自此完成导入与新授部分的教学。然而，观察后发现，超半数学生的作品与主题不符，甚至出现无作品的尴尬情况。
（2）思考焦点
通过基于TIMSS的课堂分析，教师发现过程中的表现性目标偏离：此设计看似从实际出发，结合了学生的生活经验，有一定的认知联动性。但是在授课中不难发现，生活中的人工智能包括声控楼道灯、人体感应楼道灯、智能家电等多种形式，学生往往不能立刻领悟到人工智能和生活实践之间的感性联系，使得认知过程中目标模糊。另外，在传统设计中，教师建立目标、学生达成目标的学习模式，不利于学生进行作品创新，因而深度学习的创新设计理念无法落实。
（3）改進型设计
依据视频分析，教师及时调整教学层次，将表现性目标进行具象化，通过更加贴近生活实际的方式，优化教学过程。教学建议如下：
教师播放生活中的人工智能工具，如小度音响、天猫精灵等，让学生畅谈使用体验。并提问：你还能举出哪些实例？
学生联想到生活中的其他实例。
教师归纳实例中的共同特点，即机器具有一定的自动性。点题“人工智能”，并通过实物提出共性特征有哪些。
生：智能识别、智能转换、有效判断。
师：初步了解AI的工作原理后，今天可以设计什么样的智能作品呢？
（学生小组讨论后，进行汇报）
组1：智能夜灯→提示婴儿已经睡醒，呼唤家长。
组2：智能电话→转换中文英文，达到无障碍通话的目的。
……
教学评析：在该教学过程中，教师将“记住人工智能”的过程，改为通过实践进行物化;“人工智能的深度学习”改为三个基本的功能体，并由学生自主选择体验项目。这样不但能缩短教学时间，还能将教学目标进行表现性的整理，突出其对学习难点的理解程度，获得了教学效益的最大化。
方向二：优化教学过程
基于TIMSS课堂分析的研究方向之二是优化教学过程。教学过程的优化是实现学科核心素养的重要载体，在具体的教学实践中，教师常会在情境的设置和作品的呈现中进退两难。而选择能够涵盖全部的知识点的作品形式，整合零碎的情境过程，可以更为鲜明地突出学习主题。
（1）原设计
《机器人灭火》一课的常规设计中，导入部分一般选择相关视频导入，如教师播放一段消防员灭火的视频，引出本课主题，完成导入环节。新授环节中，教师指出，可以灭火的机械装置为风扇，检测火源的传感器为火焰传感器，再带领学生了解这两部分内容。教学过程乏善可陈，缺乏亮点，平铺直叙，课堂气氛不够活跃。
（2）思考焦点
常规过程中，三个主题看似涵盖了全部的知识点，但缺乏统一的命题。没有共同的情境主题，各个作品之间在制作目标上是割裂的、没有前后关联的。这样的设计形式会导致学生完成三个作品之后，缺乏整体的认知概念，不明白本课的知识主链，所以教学过程更多地流于形式。
（3）改进型设计
通過基于TIMSS的课堂分析，教师发现课堂气氛不够活跃的原因，其中之一是活动主题不符合学生的认知习惯，以致于学生参与不积极。于是二次重构中，教师设置一个游戏“祝你生日快乐”，让学生感受吹蜡烛的方式，引出本课的第一个任务：如何巧用风扇吹灭蜡烛？
游戏导入后，引出舵机功率和程序的话题，带领学生观察真实风扇及舵机的结构，并尝试如何优化及安装。出示第一个任务——搭建与优化，同时给出相应的思考问题，供学生对认知过程进行反思：
问题一：风扇如何能准确地灭火？（思考机械结构的原理）
问题二：灭火需要多长时间？（思考电机驱动的原因）
问题三：舵机的速度和风扇转速之间有什么关联？（为下一轮编程奠定基础）
教学评析：优化后的教学过程强调作品的集成性，通过这三个具体的小主题，让知识点按需分配，在每一个教学过程中具有层次地串联，既避免知识点的遗漏，又能够强化不同知识内容之间的梯度。这样不但能够引发学生的思考，还能够帮助学生最终实现“生日快乐”的大主题，达到了形式与内容的统一。这样的设计过程，贴近生活，又不失情趣，符合儿童的认知习惯。
方向三：关注教学事件
基于TIMSS课堂分析的研究方向之三是关注教学事件。在信息技术学习过程中，教学事件看似偶然，却是决定一节课成败的关键。通过课堂分析，教师可以选择适宜的策略来支撑教学活动。在课堂上，一个有效又简单的事件处理方式，可以降低学习的成本，减轻认知负担，让学生轻松地掌握技巧，并能灵活地进行操作。
（1）原设计
“美化文档”常规设计中，从尚未美化的文档和美化后的文档对比，引出主题，教师讲解插入文档的方法之后，演示如何插入，再让学生通过学案练习，尝试制作小报或其他作品形式，进行技能训练。在教学中，学生出现多种问题：有相当数量的学生完全模仿教师的范本;有学生无意识地进行文档的编辑，却毫无美感;当教师追问学生某一操作的意思或功能时，经常出现学生说不清或者说错的情况。
（2）思考焦点
以上问题是典型的技术控制教学出现的情况，虽然同屏技术能够将细节放大，但是教学事件反射出的是教学过程的矛盾。技能强化导致以偏概全，让局部控制了整体;美化徒有其名，进而影响了学习效率;缺少推进指引，会在实际操作中出现文不符题的情况。以上导致教学过程在此搁置，教师不得不停止任务推进转而处理教学事件。
（3）改进型设计
通过基于TIMSS的课堂分析，教师将教学事件进行分类解析，找到共性的原因做出预设，并实践到教学过程中。建议教学过程如下：
教师带领学生分析：怎样才算是“美化的文档”？为了美化，我们应该如何做？引出文本编辑工具，介绍其工作原理，再通过观察经典作品，找到其共性点，再分析其成功之处，让学生充分感受到“美化”的真实目的。之后进入到试练阶段，学生通过关键点的解析，达到技能掌握的目的。教师适时地组织讨论，让学生加深印象，得到更为丰富的结构化的框架。基本框架如下：
原事件1：学生照搬教师范例。
处理方式：提供经典解析，拓展学生素材供给。
原事件2：学生无意识地“美化”操作。
处理方式：提供步骤图，给学生半成品框架。
原事件3：学生缺乏反思过程。
处理方式：提供多种评价标准，帮助学生反思作品，提高作品质量。
原事件4：学生无法实现某些预计的功能。
处理方式：提供多种已加工的素材，能及时、便捷地加入到文档中去。
……
教学评析：通过对教学事件的关注，其实从学生认知需求的角度，放大了信息技术教学的附加价值，将必要的相似过程进行合并，突出一致性，节约相应的授课时间。增加拓展性的环节，将“作品的改进和反思”作为授课的重点内容，将设计的文档变为真正意义上的“美化文档”。
基于TIMSS课堂分析的前瞻性思考
基于TIMSS的课堂分析是一种“去繁为简”的课堂观察形式，观察的结果是多层次的、多角度的。在观察的过程中，教师能够通过必要的途径，对教学过程进行优化，既能突出整节课的教学优势，也能创设必要的主题氛围，将知识内容进行具体的细化。在实际的教学中，对教学设计反思的方式还有很多，如以减轻认知负担为重点的“学习塔”、以拓展应用途径为目的的“微型讲坛”、以激发有效合作为目的的“学习方阵”等，都能成为提升教学效益的脚手架，为师生搭建适宜的教学过程。
基于TIMSS的课堂分析作为一种有效的课堂观察形式，并非是放之四海而皆准的金规玉律，在具体的教学内容中，应根据教学对象进行针对性的处理，才能达到必要的教学需要。
首先，合理选择适宜的录制平台。常规的基于TIMSS的课堂分析是采用DV等录制设备。随着新技术的更新，微格教室、流媒体在线技术等更为便利的技术已经走进了学校。利用这些有效资源，在当前技术手段较为丰富的情况下，教师不妨多接触一些新鲜的事物，同时也吸取传统方式的优势，用拿来主义的原则对多种手段进行整合，达到最佳途径的目的。例如，在线问卷系统有基于PC终端的、有基于移动终端的，具体的方式和软件要根据教学要求来选择。
其次，尝试多样性的反思形式。本文中涉及的教学过程均由前后两节课的内容组成，在教学中，反思教学绝不仅仅是在两节课中得以完全解决的。优化教学过程没有唯一的答案，教师可以通过多种方式来探寻突破教学重难点的方法，不拘泥于某一种固定的形式。对于不同的知识内容，其选择的教学方式不尽相同，可以有针对性地进行尝试。
最后，观察因生而置。各地区、各学校在教学硬件环境和软件支持方面均有不同，观察要因生而为。教师需要根据生源的情况，选择适应当地需求的形式进行教学观察。尤其是不能给学生造成过重的技术使用负担，应选择易于掌握、直观即时的途径或平台，助力学生学习。例如，同样是编程认知内容，可采用纸质学习单或修改已有程序的方式。殊途同归，需要教师合理选择，提升教学效能。
