智慧教室环境下小学数学教学交互行为特征分析

路 博

（沈阳师范大学，辽宁 沈阳110044）

一、引言

在飞速发展的信息化时代背景下，智慧教室应运而生。黄荣怀提出，智慧教室是一种能优化教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展，具有情景感知和环境管理功能的新型教室[1]。智慧教室可以帮助课堂教学。通过把智慧教室与小学数学结合起来，可以提高数学课堂教学效果。

本研究是对智慧教室环境下小学数学教学交互行为的特征分析，主要是利用视频分析技术对课堂教学过程中的教学行为进行分析，包括分析师生交互行为、生生交互行为、教师与教学媒体交互行为和学生与教学媒体交互行为。本文主要是分析在智慧教室环境下的课堂，对课堂教学过程的时序结构进行分析，分析出每个教学行为的时间占比、覆盖率和行为分布等，并找出其特点与共性，同时提出一些优化智慧教室课堂的建议。

二、理论探究

最早对课堂教学行为进行研究的是弗兰德斯，他提出弗兰德斯交互系统（FIAS）来分析课堂中师生言语互动行为，并对之后教学行为的研究产生重要的影响。而国内根据弗兰德斯的研究，顾小清和王玮提出ITIAS，能够反映出信息技术应用下的课堂教学言语互动的特点[2]。之后金建峰和顾小清在ITIAS 的基础上进行改进，从课堂教学主导权、师生互动行为以及信息技术运用方面进行了量化分析[3]。但这些都是从总体角度来分析的，而很少有从教学过程时序结构的角度来分析。

李龙所提出的教学过程是指学生在教师有目的、有计划的指导下，积极主动地掌握系统的文化科学基础知识和基本技能，发展能力，增强体质，并形成一定的思想品德的师生共同的活动。并且提出了改进后的教学过程时序结构，分别为导入新课、学习新知、巩固练习、评价修正、促进迁移五个环节[4]。

智慧教室是基于物联网、云计算、大数据和泛在网络等，提供个性化师生服务，进行智能管理实现多元化交互的物理环境与虚拟环境相融合的学习环境。具体包含使用固有终端——PC、移动终端——手机、移动终端——平板和自助终端[5]。本研究的视频，选取的是移动终端——平板进行教学的，在这种环境下教师和学生同时拥有平板电脑，教师通过发放习题，学生做题讨论，上前演示等形式进行学习，增加了师生之间和生生之间的交互行为。

三、课堂教学行为观察与编码

（一）研究对象

本研究是选取五节一师一优课中的省级优课视频课例进行整体和对比分析，选取的每个视频的时长都在35-40 分钟之间。所选的教学环境均为智慧教室环境，具体均是采用移动终端——平板来进行教学。所选教学对象均为小学四年级学生。

（二）研究工具选取和方法确定

本研究采用视频分析技术，借助Nvivo11 质性分析软件，这款软件可以随意调控时间，通过调快、调慢和标记时间点进行观看。还可以对每个时间段和视频内容进行记录，通过制定的编码表对内容进行分类和具体描述，从而对课堂教学行为进行深入探究。所以本研究是采取质与量相结合的探究方法，对课堂中的教学行为进行分析，并统计出其分布情况、特点和共性等，最后进行总结。编码表如下表1，借鉴的是2018年陈梦麒研究所使用的编码表[6]，陈梦麒利用此量表对智慧课堂环境下的师生交互行为进行了分析，并成功地分析出了交互行为的特点。此量表的主体是教师和学生，将师生交互和生生交互划到人际交互中，避免了记录分析的复杂化，并添加了智慧课堂中实际出现的生生交互行为；为了课堂的完整性加入了无交互行为。而人技交互是通过对智慧课堂教学录像的观察，反复对教师和学生与媒体之间的交互进行修改，从而形成此量表。所以此量表能够深入应用到本研究的智慧教室环境和交互行为的研究中。

表1 课堂教学交互行为节点分类表

（三）数据采集

在Nvivo 中新建项目，并把所选五个省级优课视频课例加入其中，一边看一边按事件记录教学行为的编码，即事件开始到事件结束为一个时间点记录。在记录基础行为之后在其后面加入视频具体内容的描述，如教师讲授。有一个特殊情况，当人际交互与人技交互重叠时，要将两种不同类型的行为记录到一个时间点当中。

四、数据分析

借助Nvivo11 对五节省优课的节点覆盖率和时间占比进行统计，之后按教学过程五个时序环节进行分别分析，统计出课堂教学实录中教学行为的覆盖率、时间占比和课堂分布情况，最后找出智慧教室环境下的省优课特点，总结出共性。

（一）课堂交互行为节点总覆盖率比较分析

对比分析五节省级优课中的课堂交互行为，包括师生交互行为、生生交互行为、教师与教学媒体交互行为和学生与教学媒体交互行为，其总覆盖率统计如图1所示。

图1 五节课堂教学交互行为覆盖率对比图

从人际交互方面来看，这五节课例中师生交互行为比生生交互行为要多，这表明在省级优课中是由师生交互行为占主导地位，其主要表现在提问与回答、请求与回应、组织管理和评价与反馈。而生生交互行为虽然有，但从行为比率来看很明显没有师生交互行为占的比例多，而其主要体现在学生学习新知识点和做题时候的交流讨论。所以，从这些数据可以看出智慧教室环境还是以师生交互行为为主，生生交互行为为辅的。

从人技交互方面来看，教师与教学媒体的交互和学生与教学媒体的交互之间的总体行为比率差距并不大。但其中有一节课的教师与教学媒体交互行为占的比率较多，而学生与教学媒体交互行为有两节课的比率较多，这表明这几节课堂当中，教师或者学生能够充分利用媒体进行教学或者学习。其他的大部分维持在20%左右，还有一节课的教师与教学媒体交互占的比率较少只有9%，但其学生与教学媒体交互的比率超过了20%，所以此课是以学生使用教学媒体为主的，学生能够主动使用教学媒体进行学习。其中教师与教学媒体交互行为主要表现在教师操纵终端设备进行讲授、演示和放映，学生与教学媒体交互行为主要表现在学生操纵终端设备去练习和展示。基于以上的数据可以发现，在智慧教室环境下，教师还是使用媒体去教，而学生却增加了操纵媒体去学习，这样不仅增加了学生动手实践的能力，还能更好地表达想法。

从总体上能看出智慧教室环境教学的特点，但看不出每个阶段具体有什么内容、有什么特点，所以本研究之后要通过对教学过程五个时序环节进行分析，分析出每个环节的教学行为比率并找出它们的特点，最后总结出共性。通过所选视频发现教学过程时序环节中的巩固练习环节和评价修正环节是同时进行的，是随着不断做题进行评价修正，所以本研究把两个环节合并成一大项进行分析统计。

（二）五个环节的课堂交互行为分布情况

对比分析五节省级优课在教学过程五个环节中的课堂教学行为分布情况，包括导入新课、学习新知、巩固练习与评价反馈和促进迁移。

1.导入新课环节

图2 导入新课环节中教学行为对比

从图2可以看出，在导入新课环节主要是以人际交互和人技交互为主的，而剩下的是无交互行为。可以看出有两节课中没有无交互行为，说明这两节课教师完全通过师生间的交流或者教学媒体来引导启发学生；而生生交互行为只有一节课有，这表明在导入新课环节中大部分都是用师生间的交流或者用媒体来进行引导启发的，而生生之间的交流互动较少。在人技交互方面，由于教学法的不同，导致有的是教师使用媒体进行引导启发，有的是学生使用媒体进行引导启发的。其具体表现为教师使用媒体播放视频或者提出一个问题引发学生思考；学生使用媒体回答或提交问题。但从总体来看，在智慧教室环境下导入新课环节都是需要媒体来进行引导启发的，同时通过教师和学生之间的交流，激发出学生对后续内容的学习兴趣和好奇心。

2.学习新知环节

图3 学习新知环节中教学行为对比

从图3可以看出，学习新知环节主要是以人际交互和人技交互为主的，其中最明显的就是人际交互中的师生交互行为，每一节课都超过了50%的行为比率，其最多的表现为提问与回答，这表明在这个环节中师生交互行为是不可或缺的。而生生交互行为虽然没有师生交互行为要多，但明显较导入环节有所提升，这表明在此阶段学生之间进行了交流合作，在学习新知识时能够通过彼此交流，互相诉说自己的想法，从而得到更多的收获。

在人技交互方面可以看出使用教学媒体行为比率较多，尤其是学生与教学媒体的交互行为，在每一堂课中都占了很高的比率，基本上每节课都会用较多时间让学生使用媒体去学习和解决问题，之后进行交流讨论，最后用媒体把自己的答案展示讲解出来，所以本环节的媒体使用明显增加了学生之间的交互。而教师与教学媒体的交互也是很多，但是有两节课很少，说明这两节课基本上是学生使用媒体进行学习的，而教师使用媒体一般都是在讲授和演示答案。另外，本环节的无交互行为也很少，说明教师对本环节的结构组织是比较好的。

3.巩固练习和评价修正环节

图4 巩固练习与评价修正环节中教学行为对比

从图4可以看出，在巩固练习与评价修正环节还是以人际交互和人技交互为主的，其中人际交互中师生交互行为占的行为比率较多，而生生交互行为较少，这表明此环节主要是通过教师与学生之间的交流来进行，主要表现为提问与回答、请求与回应和评价反馈，通过让学生边做题边讨论，然后教师做出讲解和评价。

人技交互方面占的行为比率非常多，在本环节中学生使用媒体做练习，并运用媒体技术展示自己的学习成果，最后教师进行评价和反馈；而教师使用媒体收集学生上传的学习成果并且演示、讲解、最后做出评价。另外可以看出教师与教学媒体的交互和学生与教学媒体的交互是互补的，基本上不是学生使用媒体的行为比率多就是教师使用媒体的行为比率多。导致其产生的原因可能有两种，一种是学生做完题上交后由教师演示说明，另一种是学生自己上传并演示说明。由此可知，媒体在此环节是非常重要的，对于学生之间的交互和师生之间的交互很有帮助。本环节无交互行为也很少，说明教师对本环节的结构组织比较好。

4.促进迁移环节

图5 促进迁移环节中教学行为对比

从图5可以看出，促进迁移环节是以师生交互、教师与教学媒体交互和无交互行为为主的，其中占最多的是师生交互中的提问与回答。教师通过提问学生有什么收获和感想来巩固之前所学习的知识点，在此环节没有生生之间的交互，只有教师提问，学生回答的形式，说明此环节为最后总结，无需学生之间的沟通交流和使用媒体。人技交互方面，可以看出只有两节课使用媒体较多，还有一节课没有使用到媒体，说明此环节不太需要媒体的帮助来进行，但有了媒体能够更方便地总结学习成果。而此环节无交互行为较多，主要表现在教师的单独讲授更多。

综上所述，这五节省级优课从总体来看是以人际交互和人技交互为主的，而无交互行为较少，说明这几节课的课堂结构组织较好。具体每个环节都有各自的特点，导入新课环节主要以师生交互、教师与教学媒体交互和学生与教学媒体交互为主，在这个环节中利用媒体引导启发学生的兴趣，有利于之后课程的展开，同时增加了师生之间的交互行为。学习新知环节主要以师生交互、生生交互、教师与教学媒体交互和学生与教学媒体交互为主，这个环节主要是通过教学媒体进行的，可以明显发现提高了师生和生生之间的交互行为。巩固练习和评价修正环节主要以师生交互、教师与教学媒体交互和学生与教学媒体交互为主，这个环节师生利用媒体进行学习和评价，增加了师生之间的交互行为。促进迁移环节主要以师生交互和无交互行为进行，通过教师讲授或师生交流来巩固所学的知识，此环节有少部分教师使用媒体进行，也间接增加了师生之间的交互行为。

五、结论与建议

研究发现，在智慧教室环境下的省级优课中师生交互行为最多并且贯穿了始终；生生交互行为多在学习新知环节、巩固练习和评价修正环节；教师与教学媒体的交互行为也贯穿了始终；学生与教学媒体的交互行为多在导入新课、学习新知、巩固练习和评价修正环节中；无交互行为多在促进迁移环节。所以智慧教室环境下的课堂，不仅改善了媒体使用形式单一的问题，还丰富了课堂效果，改变了单向的以教师讲授为主的教学模式，大大增加了师生之间和生生之间的双向交流互动，增加了教学交互，创设了一种师生共同参与的教学情境，充分激发了学生的学习兴趣和积极性，从而有效地提高了教学效果，让课堂也更加丰富多彩。

为了优化智慧教室课堂的教学效果，笔者提出了一些改进建议。第一，在导入新课环节要增加媒体的使用，以提高学生的好奇心。第二，在学习新知、巩固练习和评价修正环节要加强学生与媒体的交互。这样不仅能够增强学生动手实践的能力，还有助于提高师生、生生之间的交流互动，从而有助于改善智慧教室环境下的课堂教学效果。