基于大数据对STEAM教育进行师生互动研究

摘要：本文立足于信息技术环境下新型师生互动关系的研究，通过对STEAM教育模式下的课堂教学进行基于大数据的观察，然后依据课堂教学大数据，采用“师生行为分析方法”对STEAM课堂中的师生互动行为进行研究，并得出了两个相关结论。

关键词：大数据观察；STEAM教育；师生互动

中图分类号：G434 文献标识码：B 论文编号：1674-2117（2017）06-0075-03

● STEAM教育中师生互动关系的大数据观察

STEAM教育，即将“科学、技术、工程、艺术、数学”多个要素整合而成的一种新课程形态，把学习学科知识变成一个探究世界的系统过程。现代信息技术环境的变化促使教育关系发生变化，STEAM教育应运而生。

新教育模式的出现，首先带来的是师生关系和生生关系的发展变化，因此，我们可以基于大数据对STEAM教育进行师生互动关系研究。在本文中，笔者使用了四种师生行为分析方法。

● 《搭支架》一课的要点简述

1.基本内容及要求

《搭支架》是苏教版小学科学五年级下册第二单元第2课的教学内容，教学要求是：①指导学生通过自己动手实验与研究，发现支架的结构不同，变形的程度也不同。②知道三角形结构最不易变形。③通过搭建稳固支架的活动，培养学生的动手能力和创造性思维。④培养学生的探究精神和与人合作的能力。按照本课的教学要求，这是一个STEAM教育的典型课例。

2.STEAM教学流程所具有的优势

在STEAM教育模式下《搭支架》一课与常规科学课相比有明显的不同：①一般的科学课往往是针对科学概念进行教学，探究环节中也有实践操作的部分，但不如《搭支架》一课的实践操作所占的比重大。②常规的科学概念教学往往针对一个概念展开教学活动，而《搭支架》一课中，学生要想搭好支架所应用的绝对不只是一个科学概念，而是科学概念的综合应用，相比之下，学习效率更高。③所谓多种概念的综合运用，即“搭支架”不仅要比怎么才能搭得高，甚至还可能包括工程与技术方面的一些知识。

● 《搭支架》一课的师生互动大数据分析

1.利用“S-T分析方法”[1]进行分析

S-T分析方法适用于对教学过程及其活动进行分析，包括定量处理和定性评价。在这种方法中，对教师T行为和学生S行为进行两个维度的编码分析，减少了模糊性，提高了客观性和可靠性。S-T法通过计算教师行为占有率Rt和师生行为转换率Ch，将师生互动行为模式分为练习型、混合型、教授型和对话型四类，并能够诊断课堂教学中的师生互动模式等问题。

在图1中，S-T曲线斜率接近于S轴，曲线中含有两段较长的竖直线，说明学生行为占据主体地位，教师为学生安排了充裕的自主学习活动时间。在图2中，可以看出这节课是混合型模式，圆点位于中间区域左侧偏上位置，师生行为转换率为0.30，说明在为学生安排充分的自主学习活动的同时，教师通过对话对学生的学习进行了干预，这充分体现了教师的主导作用。

2.利用“有效性提问”进行分析

記号体系有效性提问分析法[2]是对课堂中教师提出的问题和采用的提问策略进行记录与分析的一种聚焦式课堂观察方法。“有效性提问”包含了教师提问问题类型、挑选学生回答问题方式和学生回答问题类型等方面的师生互动行为的观察。通过对教师的有效性提问的分析，可以分析研究师生互动的组织策略、师生互动质量等方面的内容。

（1）“教师提问问题类型”的分析

从“教师提问问题类型”的数据分析中可知，这节课的常规性提问与记忆性提问占比较低，而推理性提问和创造性提问所占的比例较高，都高于常模。这和在科学课中注重培养学生推理性思维和开放创造性思维的教学目标是一致的，特别是创造性问题远高于常模近十个百分点，更说明了这节课师生互动行为与STEAM教育注重培养开发学生创造力的要求相符。但这节课中批判性提问数据为零，在师生互动中，教师没有实现批判性思维的训练。从这点上来讲，本节课没有达到STEAM教育对学生批判性思维训练的要求。

（2）“教师挑选学生回答方式”的分析

从“教师挑选学生回答方式”的数据分析中可知，教师请未举手学生回答的比例高于常模近两倍，说明教师在STEAM教育的科学课堂中关注学生均衡学习，能够采用多种策略选择学生回答问题，鼓励绝大多数学生参与到科学探究实践中来，这就大大提升了师生互动的效力。

（3）“学生回答方式”的分析

从“学生回答方式”的数据分析中可知，学生“讨论后汇报”的数据远高于常模，因这节课采用了小组合作学习的方式，且组织了多次的小组学习活动（与S-T图中的几段竖直线相对应）。课堂中采用小组合作学习的方法，不仅体现了教师教学策略方法的选择符合STEAM教育的协作性的核心特征，而且丰富了课堂互动，增强了生生之间的协作探究程度。

（4）“学生回答问题的类型”的分析

在“学生的回答问题类型”数据分析中，有两个数据值得我们关注：一是学生的“推理性回答”的比例高于常模，说明学生的科学思维得到了充分锻炼；二是学生在“创造评价性回答”方面的比例高于常模将近20%，说明STEAM教育在鼓励学生创新、培养学生创造力方面具有独特的优势。

3.利用“四何问题”进行分析

记号体系四何问题分析法[3]是对课堂中教师所提问题按照“是何”“为何”“如何”和“若何”四种类型来划分并作观察记录，然后进行分析的一种聚焦式课堂观察方法。四种问题类型分别对应着陈述性知识、原理性知识、过程性知识和创造性知识的学习，通过对四何问题的分析可以反映出教师在师生互动中的知识结构设计与问题组织的问题。

如下页图3所示，“是何”问题比例低于常模，“为何问题”的比例远高于常模，“如何问题”的比例接近常模，而“若何问题”未涉及。这说明教师在师生互动中注重原理性知识和过程性知识的学习，这与STEAM教育的理念相符合，但是缺少若何类问题，反映了这节课缺少知识迁移创造的学习活动的组织安排。这个现象说明，除了教师的经验外，可能与STEAM教育的时间长短有关。这一数据提示我们，教师进行STEAM教育要给学生预留下充裕的动手实践的时间，时间若不足，将会严重影响STEAM科学探究实践的效果。

4.利用师生“对话深度”进行分析

记号体系对话深度分析法[4]是对课堂中师生对话的深度进行记录与分析的一种聚焦式课堂观察方法。对话深度可以用于分析研究师生对话过程中的策略应用和机智应对。

如图4所示，对话深度仅达到深度二，且深度二的比例低于常模。这一方面提示教师进行STEAM教育要注意与学生进行高阶互动，不能仅停留于浅层对话；另一方面也说明了STEAM教育对于师生的互动要求是比较高的，学生的动手实践课是比较难上的一种课型，加之小学生年龄较小，因而教师可能较难推进师生之间的深层次对话，进而导致对话深度的层次较低。或许，也有可能是为了给学生留下更多的实践时间，迫使师生互动时，指令必须简洁明了，故而导致对话深度的降低。

● 结束语

通过数据分析，筆者发现：①课堂教学中应当充分发挥学生的学习主体地位，合理安排学生在课堂中的自主学习活动时间，同时发挥教师的主导作用，积极对学生的学习进行干预。②丰富课堂互动形式，将师生对话与小组合作学习活动相融合，加强课堂学习的协作性和探究深度。③合理适度地增加推理性问题、创造性和批判性以及与之相对应的为何问题、如何问题和若何问题的数量和比例，以增强师生对话的开放性和创造性，提高对学生高阶思维的训练，提升师生互动的质量。④在师生互动中，关注均衡学习，采用多种对话策略进行调节管理，为学生搭建与认知能力相配的问题阶梯，从而实现有效互动干预。

参考文献：

[1]王陆，张敏霞.教学反思方法与技术[M].北京：北京师范大学出版社，2012：80-86.

[2]王陆，林司南.案例分析：《台球桌上的数学》[J].中国电化教育，2004（9）：53-55.

[3][4]杨卉，冯涛.教师网络研修活动设计方法与技术[M].北京：北京师范大学出版社，2012：90-94.

作者简介：陈俊强（1975—），小学高级教师，现任厦门市思明区观音山音乐学校副校长，厦门市专家型教师，厦门市思明区陈俊强名师发展工作室负责人。