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。

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