基于CCITIAS的高一化学实验教学课堂中教师教学行为的个案研究

张华荣，武晓燕，袁东霞，范思然，王永利

(1.河北北方学院 理学院，河北 张家口 075000；2.张家口市第十中学 化学组，河北 张家口 075000；3.张家口市教育科学研究所 课程研发室，河北 张家口 075000)

化学是一门以实验为基础的自然科学，化学教师必须重视化学实验教学。《普通高中化学课程标准(2017年版)》倡导教师开展以化学实验为主的多种探究活动，同时在课程结构中把“化学科学与实验探究”作为主题之一，还在每个主题下明确提出“学生必做实验”[1]，更体现出高中化学实验教学的重要性，尤其是探究性实验教学。但通过对以往课堂的观察发现，目前课堂教学主要是以考试为目的的知识讲授和习题练习，学生核心素养培育缺失。因此，对探究性实验课堂中的教学行为进行研究势在必行。对教师教学行为进行评价和研究能有效地帮助化学教师有意识地发展和控制自己的课堂教学行为，实现个人专业的可持续发展[2]。通过定量化的化学实验教学行为分析和评价能够更加清晰且直观地认识教师化学实验课堂的本质。该文采用CCITIAS编码系统和FIAS语言分析技术，对张家口市优质课中探究实验教学课堂——“碳酸钠与碳酸氢钠的性质”中教师的教学行为进行研究，并根据研究分析结果对高中化学探究性实验教学中教师的教学行为提出改进意见，从而有效促进学生学科核心素养的提高。

一、研究工具及方法

应用FIAS互动分析系统的数据处理方式和CCITIAS的编码量表对课堂中教师的教学行为进行研究。

(一)FIAS互动分析系统

FIAS，即弗兰德斯课堂语言互动分析系统,是被公认的且行之有效的课堂教学行为观察技术[3]，但FIAS系统中存在行为交叉和归类模糊等问题[4]，对于实验操作不能准确归类。同时，由于FIAS提出较早，对多媒体等现代教育技术在课堂中的使用无法进行准确分类，因此，FIAS对于现代课堂的分析缺少准确性。该文借助FIAS系统，将行为编码形成序列对处理所要研究课堂的教学行为，即将行为编码首尾相接，如16,16,8,5,9……组合成(16,16)(16,8)(8,5)(5,9)……最终形成迁移矩阵[5]。

(二)CCITIAS行为编码系统

CCITIAS，即化学课堂以及信息技术的互动分析编码系统[6]，在FIAS基础上，结合现代教育技术和化学学科特点，增加了“多媒体技术”和“化学实验”两类教学行为，并对“教师语言”“学生语言”和“沉寂”3大课堂行为系统进行了细分(表1)，对化学课堂行为的分析更具针对性和科学性。

表1 基于化学课堂的化学课堂及信息技术的互动分析编码系统(CCITIAS)

该文采用的研究方法如下：

(一)观察法

反复观察实验课堂录像资料中师生的教学行为，利用CCITIAS对课堂中的教学行为进行编码并记录，然后通过回看课堂录像校准数据。

(二)统计分析法

利用观察量表，提取课堂中教师教学行为事件，借助Excel软件对课堂中教学行为编码进行统计，将数据整理成直观的柱状图和折线图，根据《化学教育测量与评价》和统计结果分析教师在指导实验过程中的作用以及学生的反应情况并进行评价。

二、案例分析

为了进一步了解张家口市化学教师现有的化学实验教学水平，进而对化学教师的教学行为提出合理化建议，以提高其化学实验教学能力，从而更好地发展学生的核心素养，选取张家口市高一化学实验教学优质课中探究实验教学课堂——“碳酸钠与碳酸氢钠的性质”为研究对象，对其进行系统分析。

通过反复观摩化学实验教学视频，以3秒为单位取样，对该节课中师生的教学行为按照CCITIAS编码系统赋予相应的编码，并依次记录。该节课时长44分58秒，共记录900个编码，形成899个序列对(表2)。

表2 CCITIAS分析迁移矩阵

在迁移矩阵中，第五行第九列中的数字代表序列对(5,9)在整堂课中出现的次数。根据表2中数据对教学行为进行分类统计并制图，具体如下。

(一)“碳酸钠与碳酸氢钠探究实验”课堂行为结构分析

从图1的课堂行为比例图中可以看出，该教师的课堂行为结构基本完整，无个别行为缺失，并且除沉寂行为外，另外4类教学行为所占比例均大于0.1。在整堂课中，所有教学行为所占比例大小关系为：学生语言>教师语言>多媒体技术>化学实验>沉寂。

图1 课堂教学行为比例

在该堂课中，学生语言所占比例略高于教师语言比例，但两者相差不大，说明在该节化学实验教学课中学生与教师的话语权均衡，既体现出化学实验课堂教学中学生的主体地位，又体现出教师在教学行为中的引导作用。从图中还可以看出，多媒体技术的使用在课堂教学行为中所占比例为0.23，结合教学视频可知，该教师在讲解改进探究实验中，多次操控多媒体，说明该教师善于利用现代教育技术，使课堂展示更为直观。这是1节实验探究课，但整堂课的实验所占比例并不高，仅为0.11，根据录像得知，课堂的后半部分重点放在了实验改进上，但学生并没有对改进后的实验进行实际操作，而是由教师直接展示自己的改进成果。在教学设计上，可以先指导学生进行实验改进，再进行实验探究，这样不仅可以提高学生科学探究的能力和创新意识，还能够提高学生的学习积极性。

(二)“碳酸钠与碳酸氢钠探究实验”课堂行为分布概况

该文在进行课堂行为分析时，首先对课堂行为的总体分布进行了简单分析，然后对“教师行为”“学生行为”和“化学实验行为”进行了具体分析。

1.课堂行为总体分布概况

课堂中各类行为所占百分比见图2：

图2 课堂行为百分比柱状图

在该教师的实验课堂中，各类课堂行为出现次数由高到低依次为“16”>“12”>“6”>“9”>“20”>“5”>“10”>“7”=“3”>“4”>“13”>“17”=“18”=“21”>“2”>“19”>“14”>“1”=“8”>“11”=“15”。其中编码16(教师操纵多媒体)、编码12(与同伴讨论)和编码6(讲授)位于前列。从数据可以看出，该教师善于使用多媒体技术，在录像中可以观察到，该教师将一些不便现场演示的装置和实验以多媒体的方式呈现以帮助学生理解，将大篇幅理论知识的实验结果通过多媒体展示更加方便快捷。结合图2和教学录像得知，在该堂课中，教师组织学生进行小组讨论所占比例也较高，这样可以提高学生的小组合作能力，让每个学生都可以表达自己的想法，使学生成为课堂的主人。

2.教师行为分布概况

教师行为包括编码1～8、编码16和编码19，共10种课堂行为类型。各类型出现次数见图3。

图3 教师课堂行为柱状图

从图3可以看出，在教师语言方面，即编码1～8，主要是以讲授为主，提问次数为79次，结合录像可知该教师主要通过提问来增加课堂上师生语言的互动频率，但所提问题大多是封闭性的问题，学生发散思维的形成受到抑制，很少能提出自己的见解和想法。在非语言行为方面，该教师操纵多媒体技术，即编码16的行为出现了180次，其中讲授——操纵多媒体技术即(16，6)和(6，16)共出现46次，占操纵多媒体次数的25.56%，这表明该教师能将多媒体技术与讲授很好地结合运用，可更好地体现出多媒体技术在教学中的作用。教师的演示实验行为次数为8次，在教师行为中占1.71%，这表明该教师在课堂中作演示实验所占时间较少，没有很好地体现出教师的引导作用。

3.学生行为分布情况

学生行为包括编码9～15、编码17、编码18、编码20和编码21，共11种课堂行为类型。各类型出现次数见图4。

图4 学生课堂行为柱状图

从图4可以看出，在学生语言方面，即编码9～12，以与同伴讨论(编号12)和被动应答(编号9)为主。由数据得知，老师留给学生大量时间进行讨论，让学生在同伴间交流想法，可以增强学生和小组的合作意识，同时给予了学生自由发挥的空间，增强学生的学习自主性，但学生讨论的内容老师在课堂中难以掌控。在课堂中，学生的应答方式大多是被动的，主要是为了回答教师提出的封闭性问题，说明该教师不能很好地调动学生的学习主动性，故该教师在教学中应该多给学生一些表达自己想法的机会，让学生积极地参与到课堂教学中。

在非语言行为方面，学生操作实验(编码20)次数为79次，占学生行为次数的18.37%。作为一节实验探究课，实验所占比例并不高。从录像中看出，该教师将学生进行分组，每个小组负责一个探究实验，最后由各小组总结相应实验现象和结论，这种实验方式虽然缩短了授课时间，但学生操作实验时间也相应缩短，同时还不能观察到每一个实验的结果，是不可取的。

4.化学实验行为分布情况

化学实验操作中，3种行为所占比例大小关系为：学生操作实验>实验作用学生>教师演示实验(图5)。从数据可以看出，在实验操作中，学生操作实验所占百分比较大，说明教师非常重视实验过程中学生的主体地位，但教师操作实验百分比较小，教师在整堂实验中基本没有作演示实验，对于缺乏实验经验的学生来讲，这种行为是不可取的。在学生实验操作之前，教师应该对仪器的规范使用进行演示，对实验过程中可能出现的问题给予提示，以避免学生在实验中出现不必要的错误，从而降低实验失败率。

图5 化学实验比例

三、分析与结论

通过采用CCITIAS行为编码系统对张家口市高一化学实验教学优质课“碳酸钠与碳酸氢钠的性质”进行系统分析可知，该教师5大课堂行为基本全面，但在个别行为上时间分配不太合理。完成一节优质高效的化学教学课对教师的要求很高，要求教师能把化学理论知识教学与实验操作有机结合起来，在注重理论知识教学的同时，更要注重培养学生的学科核心素养。

首先，从教师语言方面看，在教学过程中，教师要多提一些开放性的问题，发散学生的思维。在探究实验课堂中，对于学生提出的新想法，要选择性地采纳，这样有利于培养学生主动学习的能力，激发学生的学习动机，使学生体会到学习的快乐，成为课堂的“主人”，进而促进开放式课堂的形成。其次，从学生语言看，学生的回答多以讲义、书本知识和原有记忆为主，不能很好地培养学生利用化学知识分析解决实际问题的能力[7]。在教学设计上，教师应为学生安排合适的沉寂时间，让学生独立思考实验原理、总结实验规律、改进探究实验并去验证结果，使学生学会自主学习。最后，从该节课的重点探究实验来分析，教师指示学生按照讲义分组实验，但因讲义中指定了实验仪器和实验步骤等，这会阻碍学生的创新发展，虽在课程的后半部分组织学生进行了实验改进，但并没有对改进后的实验进行实际操作。改进实验的目的是将实验方案优化，在保证人身安全和能观察到明显实验现象的前提下，为实验者留出设计空间，突出创新意识并培养实践能力。同时，作为一节实验探究课，实验操作行为所占比例较少，并且没有留充足的时间让学生观察实验现象，也没有思考现象产生的原因，这些都是不可取的。在教学设计安排上，教师可以先让学生进行实验改进，再根据设计结果进行实验，增强学生的主体性地位。但也不能忽视教师的指导作用，教师要对学生的设计方案提出合理化建议，培养学生的创新意识和严谨求实的科学态度，增强学生的学习积极性和主动性。

综上所述，一名化学教师在教学过程中，要以合适的时机引入实验教学，在实验过程中注意激发学生的学习兴趣，通过提问启发性问题使学生思维活跃。实验不仅是让学生简单地动手操作，更重要的是通过探究实验和改进实验来培养学生的科学素养和创新意识，提高学生的学科核心素养。高中化学实验的学习可以为学生步入下一个学习阶段打好基础，还会在生活和工作方面对其产生巨大的影响。所以，一名合格的化学教师除了要教会学生化学知识，还要使学生在学习过程中提高自身的综合素质。教师要改进教学方法，提高化学实验教学能力，使课堂教学有效且高效。