基于3C-FIAS分析系统的中学化学课堂互动研究

张玮 季春阳

摘要：以5节“元素及化合物知识”主题的优秀展示课视频为研究对象，运用3C-FIAS分析系统对课堂教学语言和行为进行编码，从课堂语言结构、行为动态和师生情感氛围这三个维度进行分析。通过分析优秀化学教师进行元素及化合物知识教学时的语言特征和可能存在的不足之处，为构建高效的化学课堂提供意见和建议。

关键词：化学课堂;教学行为;课堂互动;3C-FIAS

文章编号：1008-0546（2021）03-0019-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.004

一、研究问题的提出

化学课堂是进行化学教育教学的重要场所，课堂中师生的互动行为不仅是重要的教学现象，同时也是影响教学质量的重要因素，一方面，进行课堂互动研究有利于教师优化课堂教学，提高教学效果;另一方面，分析自己的课堂互动行为可以帮助教师确认其教学风格，从而进一步优化并提升他们的教学行为，实现个人的专业化发展。因此，研究化学课堂教学行为，有利于提高化学课堂教学质量，也有利于促进化学教师专业化发展[1]。

二、研究方案

1.研究对象

为了更为精准地体现出“元素及化合物知识”主题的优质课的特性，该文选取的研究对象是来自于2018年“中国化学会第十三届全国基础教育化学新课程实施成果交流大会”的三节优秀展示课和2017年“中国化学会第十二届全国基础教育化学新课程实施成果交流大会”的两节优秀展示课，具体研究对象见表1。

2.研究方法

弗兰德斯课堂语言互动分析系统（Flanders Inter-action Analysis System，简称为HAS）是当前应用较为广泛的，且最为有效的师生教学互动行为观察系统。弗兰德斯分析法将课堂教学过程中的师生言语互动情况分为十类，并对其进行了编码。其中教师语言包括讲授、指令、提问、鼓励表扬等七类。而学生语言包括被动回答和主动发言两种。尽管弗兰德斯分析法是对课堂语言进行量化分析的重要分析方法，但对于化学这种以实验为基础的学科而言，弗兰德斯互动分析法没有办法体现出实验在化学课堂中的运用。因而，为了更好地探究中学化学教师在课堂中的言语互动情况，一些研究人员将弗兰德斯互动分析法进行了加工和改良，提出了基于现代化学课堂的教学行为分析系统（HAS Based On Contemporary Chemistry Class，简称3C-FIAS）。

与原有的HAS相比，3C-FIAS的大部分编码与原有编码相同，但其增加了技术和实验两个模块，将教师与学生行为分为16类，更加贴合中学化学课堂的教学实际。3C-FIAS化学课堂教学行为编码表见表2。

3.研究过程

3C-FIAS的数据采集方式与原有的HAS相同。HAS采用时间抽样的方式进行编码，要求观察者每3秒用代码的形式记录下发生在该时间内的课堂言语行为，每个数字代表一种教学互动行为。一节40分钟左右的课，大概会产生800左右个编码记录。将这些数字一一记录下来之后，填写在编码表上，每一个数字分别与前一个和后一个数字组成一个“序对”。若有N个代码，就可以组成（N-1）个“序对”。将全部“序对”进行计数，组成HAS迁移矩阵。矩阵的每一个单元格中的数据表示互动行为在整节课中出现的频次[2]。通过迁移矩阵当中的数据进行处理即可掌握优质课教师的课堂言语类型，课堂结构以及课堂情感氛围。

4.参照常模

该文参照的3C-FIAS常模源于叶静等人发表的论文《化学优质课3C-FIAS常模的建立研究》。该论文以2010-2015年期间的90节全国化学优质课为样本，该样本对不同学习阶段、不同课型、不同教学内容的课均有涉及，且不同类型优质课的样本数量足够大[3]。因而该样本具有一定的参考价值。

三、研究数据及分析

1.比率分析

所谓比率分析，即依据相关的公式计算出16种课堂师生行为出现的频率，通过比较不同行为所占百分比的大小，可以获得所研究课堂的互动行为特点。对此前所获得的5份矩阵分析图进行比率分析，并将所得数据与常模进行对照，所得教学行为比率分析表见表3。

上述5节优质课中，多数教师言语比率明显高于学生语言比率，同时学生主动讲话的比率全部为零，说明在现代化学课堂中教师依旧占据课堂的主导地位。但与常模数据相比，多数教师言语比率低于常模，学生语言比率高于常模，且在一部分课堂中教师活动比率低于学生活动比率，这是由于元素及化合物这一部分的知识内容相对繁琐，教师通过鼓励学生积极地参与到课堂教学中的这种方式，让学生主动建构起知识网络，以便于学生能够较好地理解和掌握这一部分的内容。这种举动在一定程度上体现出了学生在学习过程中的主体地位。

作為一门以实验为基础的学科，在课堂上展示相应化学实验或是利用多媒体等技术辅助教学都有助于提高化学课堂的教学效果。在以上五节优质课中，有四位教师采取了课堂实验这一教学方式，体现出了对实验教学的重视。其中Y老师，D老师和S老师的实验比率与常模相近，在课堂中都选择了学生实验的教学方式，不仅让学生亲自动手感受物质的变化与奇妙，更加深了他们对所学知识的理解。D老师通过向学生展示在药店中购买的补铁剂实物及其研磨过后配制的溶液，引出了后面对二价及三价铁离子进行定性检验的试验，学生在多次实验中掌握铁元素的转换及鉴定的相关内容;实验比率和学生操作实验比率最高的是S老师的优质课，学生通过安全的实验证实了84消毒液与洁厕灵混合会生成有毒的氯气，根据现象和所给材料自主写出了相应的化学方程式，将化学学科与生活实际联系在了一起;Z老师则是通过教师演示实验的教学方式，展示了一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮的过程。

在上述5节优质课中，教师使用技术的比率显著相低于其他教师行为的比率，但有3位教师使用的技术比率高于常模，且多位教师在引课或是进行元素及化合物知识讲授时选择播放相关视频来辅助教学，激发学生的学习兴趣。5位教师中只有G老师采用了学生操作技术的教学手段，该教师为使学生更好掌握氮及其化合物之间的转化关系，邀请学生根据所给材料在黑板上画出了物质类别一化合价二维图，调动了学生的积极性。

2.课堂教学行为动态分析

为了更直观的表现出课堂上师生行为随时间的变化情况，所有教师行为视为教师言语，所有学生行为视为学生言语，将编码11，13归结为教师语言，编码12，14，15和16归结为学生语言，以时间为横坐标，以每分钟内师生语言的比率为纵坐标[4]，绘制5张师生行为动态特征曲线。以S老师的优质课为例，其行为动态特征曲线如图1所示。

其他四位老师的行为动态特征曲线与S老师相似，教师行为与学生行为显示出对称的状态。在特征曲线中，表示教师行为的实线和表示学生的虚线每相交一次就代表了师生之间的一次互动，5节优质课的特征曲线都呈现出了交互良好的状态，几乎每次教师行为比率高峰后都出现了学生行为比率的小高峰，说明在化学课堂上学生能够做到注意聆听，并对教师的行为做出积极回应，同时教师也能及时给予学生反馈和引导。

3.师生情感氛围分析

教学的过程是师生双向互动的过程，良好的课堂情感氛围能够有效地调动和维持学生的主动性，学生积极的态度同时也能给予教师良好的反馈，因而师生之间的情感氛围也是教学过程的重要因素。

（1）积极整合格比率与缺陷格比率分析

所谓积极整合格是指在3C-FIAS矩阵分析表中，第1-3列和第1-3行相交的区域，它表现了教师在课堂上持续表扬学生，接纳学生情感接受学生意见或是在这几个行为之间转换的行为[5]。积极整合格比率越高，表示课堂氛围越融洽。而缺陷整合格是在3C-HAS矩阵分析表中第7-8行与6-7列相交的区域，表示了教师批评和指挥的行为以及教师对课堂活动的控制。缺陷格比率越高，课堂的活跃程度越低。

五节优质课的积极整合格比率与缺陷格比率见表4，除Y老师略低于常模之外，其他四位教师的积极整合格比率均大于常模，且D老师的积极整合格比率最高。结合课堂教学实录发现D老师通过创设问题情境，提出了“为什么随着过氧化氢的逐滴加入，溶液先变红色，后逐渐褪色？是过氧化氢的滴入影响了三价铁离子或者硫氰根离子的存在吗？”等问题，鼓励学生根据所学知识设计实验方案，并通过实验探究得出结论。在整个过程中，D老师提问和采纳意见的语言较多，并且能够及时的给予学生肯定和表扬，因而对课堂情感氛围产生了较为积极的影响。

五位教师的缺陷格比率虽略大于常模，但均没有超过0.5%，且5位教师的课堂中均未出现批评的行为。因而5节优质课都呈现出了良好的课堂情感氛围，师生交流融洽。

（2）稳态格比率分析

稳态格呈现师生持续地进行某种行为活动，表示师生之间的互动处于稳定状态[6]。五节优质课的稳态格比率见表5，五节元素及其化合物知识优质课的稳态格比率主要出现在60%至70%之间，说明师生交流情况较为稳定。

表5中（4，4），（5，5），（8，8）和（15，15）是课堂中较为常见的四种行为，其中：

（4，4）表示的是教师提问的过程;（8，8）表示的是学生回应教师而做出的反应，主要包括学生回答教师的提问。教师连续提问的比率明显低于教师提问的比率，说明在课堂中教师所采用的提问方式呈现出简短和碎片化的特点。（8，8）比率较高，说明教师能够给予学生充分的时间表达自己的想法，其中G老师的课堂中学生持续回答教师提问的时间最长，原因是G老师设置了较多开放性的问题，例如“你是否支持重雾霾天气下汽車限行？”“运用物质类别一化合价二维图，说明汽车尾气是如何转化成雾霾中物质的？”，以及“请运用物质类别—化合价二维图中氮及其化合物之间的转化关系论证‘汽车限行能够减少空气污染这一观点是否成立。”针对这些问题，学生在课堂上各抒己见，能够用较长时间的语言表达说明自己的观点和思路，使得课堂气氛更为活跃。

（5，5）表示的是教师就内容或步骤提供事实或见解，表达教师自己的观念，提出教师自己的解释，或引述某位权威者的看法的过程[7]。在五节示范课中，（5，5）占有的比率相对较高且主要出现在学生活动之后，表现为教师对知识点进行的讲解，说明和归纳。

（15，15）表示的是“有益沉寂”的过程，即学生思考问题或是做课堂练习的过程。5节展示课中，有益沉寂的比率都较少，一方面可以说明学生思维活跃，基础知识掌握较好，能够马上根据教师的行为做出反应;另一方面也说明了教师留给学生自主思考或练习的时间较少。真正的教学并非一味地追求频繁互动，让学生解题、探究甚至安静思考有时也是十分必要的。

四、研究结论及建议

1.研究结论

通过3C-FIAS互动分析法对5节元素及化合物知识主题的优质展示课进行在课堂语言结构，行为动态和课堂情感氛围方面的分析后，发现元素及化合物知识主题的优质课程呈现以下的整体特征：

（1）课堂依旧以教师讲授为主要形式，但相对于常模而言，元素及化合物知识主题的优质课明显体现出了对学生活动的重视，多数教师通过设置学生自主探究环节增强学生的参与感，凸显学生的主体地位。

（2）在授课过程中教师常用多媒体展示生活中含有该元素的物品来创设问题情境，不仅能激发学生的学习兴趣，同时也能够加强化学学科与生产生活之间的联系。多数教师采用了学生实验的教学方式，选择用现象明显且安全简便的无机化学实验来加深学生对所学内容的理解和记忆。

（3）师生互动情况良好，能够形成融洽的课堂氛围，师生交流情况较为稳定。5位教师的课堂教学语言以直接语言为主，也会用提问、采纳学生意见等语言对课堂进行间接控制。教师能够及时的给予学生肯定和表扬，出现的消极强化，主要是指导学生阅读材料，观看多媒体，进行实验等提示性的语言。

当然，这5节优质展示课的互动也存在着一些问题。例如，没有学生主动开启对话表达自己的想法，学生语言仍然以应答语言为主，因此学生的学习自主权仍然需要培养和加强。此外，个别教师的提问过于碎片化，且留给学生深入思考的时间较少。

2.研究建议

针对以上5节元素及化合物知识主题优质展示课的特点，提出以下教学建议：

（1）为了更好地突出学生的主体地位，课堂教学中应适当增加编码12（学生操作技术）和编码13（学生操作实验），充分调动学生学习的积极性，让他们真正成为课堂的主人。

（2）如果课堂中能够出现多种提问模式，多设计一些开放性问题，可以更好地锻炼学生思维，有益于培养学生的想象力和思维能力。教师提问的问题要清晰明确，并留给学生充足的思考时间，尽量减少过于密集的碎片化提问。

（3）教师可以根据课堂的实际情况，多增加编码①（接纳学生情感语言）、②（鼓励或表扬语言）的出现次数，鼓励学生主动表达自己的观点，促进编码9（学生主动讲话）的出现，充分给予学生自信，活跃课堂气氛，从而达到更好的教学效果。

参考文献

[1]盖立春.复杂性科学视野下的化学课堂“教学行为组合”研究[D].长春：东北师范大学，2011

[2]徐敏.基于3C-FIAS互动分析系统的中学化学课堂师生言语互动行为研究[D].上海：上海师范大学，2019

[3][5]叶静，韦存容，马宏佳.化学优质课3C-FIAS常模的建立研究[J].化学教育（中英文），2019，40（11）：53-58

[4]陈慧茄，颜桂场，郑柳萍.基于3C-FIAS的优秀化学教师课堂教学语言分析——以“从铝土矿到铝合金”为例[J].化学教育（中英文），2018，39（17）：26-31

[6]陈凯，邱吉宇，林佳依.优质复习课的课堂互动研究——以“氧化还原反应”主题为例[J].化学教学，2019（9）：44-49

[7]高瑛，林康立，马宏佳.研究现代化学课堂教学行为的量化工具—3C-FIAS[J].北学教育，2016，37（5）：18-24

*本文系哈尔滨师范大学深化教育教学综合改革项目（X2015-2-004）阶段性研究成果。

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