基于数据采集与分析的课堂互动教学模式研究
魏凯 陈捷 张龙娟
有效的课堂互动是促进学生深入学习、掌握知识的重要一环。笔者针对课堂教学的现状，对学生的课堂互动和参与过程数据展开研究。本研究根据“以教师为主导，以学生为主体”的教学结构模式，从“教”与“学”两个维度，立足于教师和学生双重视角，形成了“课前—课中—课后”纵向维度和“教学活动—学习活动”横向维度的双维度模型设计，并以此设计了实验方案和实验课程，选取实验班开展研究，通过对课堂中师生学习行为数据的采集与统计对课堂教学活动进行分析，以期为教师更好地掌握学生学习情况、改进教学活动设计、提高教学效率提供数据支撑。
● 课堂互动教学模式设计
当前，课堂互动教学模式的研究大体可以归为两类：一类着重关注整个课堂互动教学活动的主要要素，研究各要素之间的相互关系，形成课堂互动教学的结构模式;另一类则从某一层次或视角入手，鉴别课堂师生互动教学过程的关键环节，构建相对完整的描述课堂互动教学过程的操作序列，形成课堂互动教学的过程模式。总之，以上两类研究分别从静态地考察各要素之间关系和动态地分析课堂互动教学过程的操作序列这两个层面展开。然而，课堂互动教学活动呈现复杂而多变的特点，如果割裂动态的课堂互动教学过程和静态的课堂互动教学结构之间的关系，那么对课堂互动教学模式的理解将是不全面的。因此，对各教学要素进行静态设计，并且结合教育数据对教学进行动态分析，是对传统课堂互动模式进行优化的重要途径和方法。根据上述方法，笔者对“教”与“学”过程中的课前、课中及课后的行为进行模型化设计，融入通过平板、电子白板等互动教学设施所进行的动态数据检测、教学质量监控、提供数据分析报告等功能，设计了基于数据采集与分析的课堂互动教学模式（如图1）。
基于数据采集与分析的课堂互动教学模式主要分为两个部分：一是课堂互动教学设计模式;二是课堂互动教学技术设计支持。整个模型主张教学以人为本、教学动态生成、师生对话与互动等，体现信息技术在促进教学开放性、灵活性和适应性等方面的作用。
（1）课堂互动教学设计模式。根据课前、课中以及课后三个阶段，主要从“教”与“学”两个维度，立足于教师和学生双重视角，将整个教学过程进行分解，同时，着重分析和设计教师的教学活动与学生的学习活动之间的互动活动，形成了“课前—课中—课后”纵向维度和“教学活动—学习活动”横向维度的双维度模型设计。整个设计贯彻“以教师为主导，以学生为主体”的学教并重的教学结构，通过关注教学过程中的课堂交互，促进学生自主、合作、探究能力的提高。
（2）课堂互动教学技术设计支持。在课堂教学中，能够及时、准确地获得、分析和处理学生学习情况真实反馈信息的技术，被称为“互动反馈技术”。这种互动反馈技术由两部分构成：一部分是能够接受和发送反馈信息的学生端系统，如遥控器、接收器、智能学习终端（计算机、平板电脑、手机等），相当于互动教学的硬件设备;另一部分是能够实现参与互动、进行反馈信息处理和数据统计与处理的教师端应用平台（教室多媒体计算机、交互大屏/电子白板、软件系统），相当于互动教学软件应用系统。这些信息包括学科教学内容的定位分类信息、内容关联的心智操作定位分类信息，这些定位分类信息，在课前设计阶段体现在交互视频情境设计中、互动反馈教学提问（问题）设计中，即（按点）设计定位信息。这些信息还包括在课堂教学过程中，根据情境视频和提问产生的学生思维参与状况信息，以及学生学习的过程性成果统计信息、学生认识成效等方面的反馈数据报表等。
在整个课堂互动教学中，要着重注意以下三点：①创设教学情境，激发学生兴趣;②以教师为主导，以学生为主体;③平等对话，活跃学习氛围。
● 基于数据采集与分析的课堂交互教学应用案例
本研究以北师大版数学七年级下册第四章第3节第3课时《探索三角形全等条件》的内容重新设计课程开展实验教学研究，通过应用平台对数据进行采集分析。
1.前期分析
在本章节的前两个课时中，学生已经学习了SSS、ASA、AAS三种判定三角形全等的条件，学生对如何探索三角形全等条件有一定认知，本节课可以让学生自主探索判定三角形全等的最后一个条件：SAS。
2.设计与实施过程
（1）教学目标设计。①知识与技能目标：通过组内画图比较，得出SAS的结论，培养思维的全面性;能够利用全等条件判定两个三角形全等并会用数学语言说明理由;②过程与方法目标：体验探究学习的过程，培养协作探究能力;③情感态度与价值观目标：感受数学探究的乐趣和成就感，培养对数学学习的兴趣。
（2）教学设计思路。此前，学生已经用两节课的时间探索了三角形全等的条件，对如何探究、如何画图有了一定的了解，本堂课是探究的最后一节课，为了让学生有更多的主动权，并且培养学生的作图能力，本节课放弃用拼凑的方式探究三角形全等条件，而是对学生提出更高的要求：用尺规作图的方式画出符合条件的三角形，再进行比较。为了提高课堂效率和学生学习积极性，笔者使用信息技术辅助教学，利用全景课堂，分享学生的学习成果，通过课堂检测的大数据分析，迅速掌握学生的学习情况，有针对性地根据学生掌握情况，推送基础题或提高题。
（3）课堂教学流程。本节课的主要教学流程包括以下五个环节：课前检测→探索新知→应用SAS→小结→课堂检测（如下页表1）。
● 教学效果分析
1.学生互动行为分析
互动是课堂教学中必不可少的一部分，通过全景課堂后台对学生课堂互动数据进行采集并加以分析，对分析课堂教学行为有重要意义。表2体现了本节课堂上班级学生课堂互动总量，可以看出，学生在课堂上利用全景课堂互动频繁，且形式多样，其中点赞的数量最多，远远超过其他互动形式。从中可以看出相较于评论，学生在课堂互动中更习惯使用点赞这种浅层次的互动方式。为此，教师应在教学设计或者教学过程中注意鼓励学生多发表评论表达观点，鼓励学生多进行更深层次的交流。
2.学生知识掌握程度分析
及时了解学生对知识点的掌握情况进而调整教学进度可以使教学达到更好的效果。教师可在平台上发布题目，学生作答后平台可迅速收集学生答案，并对客观题的答题结果进行统计，帮助教师及时了解学生对该知识点的掌握情况。以图2所示的客观题为例，学生作答后教师可直接获得统计结果，如表3所示，班级中93.5%的学生答对此题，可见班级中绝大多数学生已经掌握此知识点，针对答错的3位学生，教师可对此题涉及知识点进行简单讲解以帮助学生理解，如学生还存在疑问可在课后进行单独辅导。
通过测试题对学生对本节课知识点的掌握情况进行检测，教师可针对测评结果进行总结性点评，解答学生疑惑，补充课程知识内容。课程讲解结束后测评的统计结果如表4所示，我们可以看到每道题目学生的正确率都接近95%，同时四道题目的平均正确率为94%，错误率仅为6%，由此可见学生已基本掌握本节课知识点并能应用于解答题目。
教育信息化应用融合创新的实现，需要多方面的共同努力。期望“教育信息化”不再只是研究者嘴边的专业名词，而是成为学校里的教学常态，也期望“信息化”不再仅仅是呈现知识的手段，而是注重教学方法，从知识呈现走向互动讨论，通过多种应用融合和创新，真正实现教育的信息化。
