课堂教学研究的录像分析方法 蒋鸣和(上海市教科院现代教育实验室) 1994-1995学年,41个国家(地区)约50万名学生参加了第三次数学和科学教学比较研究项目(Third International Mathematics and Science Study,TIMSS)的测试。在对各国学生学业成就进行比较分析的过程中,面临的一个十分复杂但又不能回避的课题是如何分析教学过程与学业成就的关系?在TIMSS录像研究项目中,美国、德国、日本的研究工作者首次大规模地对这三个国家八年级231节数学课进行了实录,并构建了录像信息分析模式,用于比较研究三个国家课堂教学与学生学习成就的关系。TIMSS应用录像分析方法的数学教学比较研究报告《德国、日本和美国八年级数学教学比较研究项目的方法和发现》(Methods and Findings from an Exploratory Research Project on Eighth-Grade Mathematics Instruction in Germany, Japan, and the United States)于1999年2月在互联网上(http://nces./pubs99/timssvid/)正式发布,立即引起了国际教育界的普遍关注,被誉为是信息技术在教育研究中应用的革命性的突破。 TIMSS录像研究项目的研究程序是﹕ TIMSS录像信息分析模式的核心是建立了基于跨国教学文化比较的课堂教学信息编码系统,课堂教学信息编码由两轮编码组成,第一轮编码是对课的概况编码,第二轮是对课堂谈话进行编码。复杂的课堂教学信息的结构化编码,不仅涉及认知理论、教学理论以及专业课程的知识,还需考虑不同国家教学的文化差异,而编码的过程又由计算机软件支持,TIMSS录像研究确实教学研究信息化领域取得了革命性的突破。 在TIMSS录像研究项目基础上,从1998年开始,由James W. Stigler教授领导的课程实验室又开展了TIMSS-R录像研究项目。第三次数学和科学教学比较研究-重复项目(Third International Mathematics and Science Study-R,TIMSS-R)是在1995年TIMSS项目基础上,于1999年实施的有38个国家(地区)学生参加的数学和科学教育测试项目。TIMSS-R录像研究项目有7个在TIMSS-R项目中学生学业成就较高的国家(地区)参加,分别是澳大利亚、捷克、香港、日本、卢森堡、荷兰和瑞士,加上美国自身,开展跨国别比较研究。录像分析范围由八年级数学教学扩展到数学和科学两个学科,分析样本每个国家和地区为100所学校,每所学校至少提供数学和科学课堂教学录像各一节。TIMSS-R项目扩展了TIMSS录像研究项目的目标,更进一步把项目应用于教师专业发展,开发一种新型的基于录像案例分析的教师培训模式。 应用数字化技术,进一步从案例分析扩展到大型课堂教学录像数据库的研究与管理,是课堂教学录像研究发展的新方向。由美国威斯康辛—麦迪逊大学教育学院教育研究中心牵头的数字化洞察力(Digital insight)项目,有卡内基–梅隆大学、宾夕法尼亚大学以及有关信息技术企业参加,专门开展大型教学录像资源库的分析和管理研究。数字化洞察力(Digital insight)项目采用QSR公司(QSR International Pty Ltd)开发的定量数据分析软件Nvivo以及项目专门开发的为研究用的录像数据编码和分析平台Transana进行课堂教学录像的编码分析,目前正在进行的课堂教学录像研究项目除TIMSS-R项目外还有﹕ 二、课堂教学录像的信息编码方法 对课堂教学录像提供的丰富而又复杂的信息进行结构化处理,即知识的外化,使之产生能用之于分析教学过程的新知识,这一过程称之为课堂教学录像信息编码过程。 课堂教学录像信息编码的两个基本目标一是构建教学质量的概念,这与课程标准直接有关,二是能有效地反映课堂教学的真实情况。因此,信息编码包括两方面的任务,既要对教学的结构,即教师教学设计的内容进行编码,又要对教学过程中实时发生的事件进行编码。TIMSS录像研究项目设计了一种两轮的信息编码方法,第一轮是对课的结构进行编码,第二轮对课堂上师生的谈话进行编码。 从编码内容分析,课堂教学最重要的因素是﹕ 1. 课堂教学录像的第一轮编码﹕课堂教学结构编码 <<返回>> 课堂教学过程的客观描述是进一步进行深层次编码的基础,为此,TIMSS课堂教学录像设计了一种课堂记录表,把课的过程按下列几个维度分类﹕ 课的组织 每卷课堂教学录像带都分为三个部分:课前活动(pre-lesson activities,Pre-LA),正课(lesson)和课后活动(post-lesson activities,Post-LA)。 外界干扰 在教学过程中来自课堂外的干扰(例如课进行中来自学校广播系统的通知)需要在课堂记录表中记录下来。 活动片段 每项班级学习与课堂作业的片段再可进一步细分, TIMSS录像研究根据教育功能定义了4种主要的活动片段,即开始,进行,分享(交流讨论),教师讲解/演示。 课的教学内容 根据分析的需求,课的内容被分为一些类别,以数学教学为例,可为分情境(Situation),任务(Task),原理/性质/定义(Principles, Properties, Definitions),教师的替代解决方法(Teacher Alternative Solution Methods ,TASM),学生提出的解决方法 (Student Generated Solution Methods ,SGSM)等五个类别,各个类别的描述是﹕ 作为第一轮编码的样例,图1显示的是从TIMSS录像样本库中选出的一节日本八年级数学课的课堂记录表。表分为五列,第一列是对每一片段的时间编码,第二列显示由交互组织分类划分的课的片段,第三列是活动分类,第四和第五列显示内容与内容具体阐述的特征描述﹔图2显示的是这节课数学内容编码的片段。 图1 一节日本八年级数学课的课堂记录表 教学手段﹕黑板、计算机 时间 组织 活动 内容特征 内容描述 00:01 课前活动 00:27 课堂作业 (59秒) 课堂作业﹕任务/情境/原理、性质、定义 原理、性质、定义1 (教师在计算机上屏幕上显示一个图形) 在两条平行直线中夹着面积相等的三角形 01:26 课堂作业(2分 39秒) 准备/数学 情景1
(教师在黑板上画一个图形) 找一条直线替代一条分割Eda的土地和Azusa的土地的一条折线 03:34 试想一种能改变土地形状但不改变其面积和方法 04:05 个别形式课堂作业 准备﹕任务/情境/原理、性质、定义 任务1(A) 07:04 团体形式课堂作业 “你可以与Ishikawa先生或与你的伙伴一起讨论、或你独立地思考这个问题,现在谁需要进一步提示请举手,我准备了参考的卡片。” 19:20 课堂作业 分享任务/环境 学生提出不同解法1 学生提出不同解法2 首先作一个三角形,接着作一条平行于三角形底边的直线,使得夹在两条平行直线中的三角形面积均相等。(见图) 我们作一个三角形,再这顶点作平行于三角形底边的直线,因为底边的长度和平行线之间的高均保持不变,因此我们得到新的分割区域面积保持不变,于是得到所求的解。 22:57 个别形式课堂作业 准备﹕物质的/直接的 情景2任务2(A) (板书) 23:25 把它变成一个三角形并保持面积不变。 23:39 个别形式课堂作业 任务/情境/原理、性质、定义 任务2(A) 26:47 小组形式课堂作业 “如果需要提示我可以提供可参考卡片,这将有助于你和同伴的思考”(提示的卡片没全班公开) 46:11 课堂作业 分享任务/环境 学生提出不同解法1 学生提出不同解法2 学生提出不同解法3 学生提出不同解法4 学生提出不同解法5 学生提出不同解法6 学生提出不同解法7 学生提出不同解法8 “我们作一个四边形 ABCD ”[过D点作对角线 AC的一条平行直线并构成一个三角形] [过B点作对角线 AC的一条平行直线并构成一个三角形] [过A作对角线 BD的一条平行直线并构成一个三角形] [过C点作对角线BD的一条平行直线并构成一个三角形] 46:37 课堂作业总结 48:58 49:47 课堂作业 布置回家作业 任务 课堂作业 回家作业情景1 回家作业情景2 五边形 ABCDE. “回家作业是考虑把一个五边形变成一个面积不变的三角形” 资料来源﹕The TIMSS Videotape Classroom Study,见http://nces./pubs99/timssvid 备注﹕ 图2 数字内容编码的样例 (教师在黑板上画一个图形) 找一条直线替代一条分割Eda的土地和Azusa的土地的一条折线 03:34 试想一种能改变土地形状但不改变其面积和方法 首先作一个三角形,接着作一条平行于三角形底边的直线,使得夹在两条平行直线中的三角形面积均相等。(见图) 我们作一个三角形,再这顶点作平行于三角形底边的直线,因为底边的长度和平行线之间的高均保持不变,因此我们得到新的分割区域面积保持不变,于是得到所求的解。 资料来源﹕The TIMSS Videotape Classroom Study,见http://nces./pubs99/timssvid 2. 课堂教学录像的第二轮编码﹕课堂谈话编码 <<返回>> 语言是教师和学生教与学的关键工具之一,因此,关注课堂教学中教师和学生的谈话,将极大地丰富和发展我们对教学过程的分析研究。研究文献表明,实施数学教学改革必须把很大的注意力放在改变课堂教学的语言上。例如,建议教师和学生应当用数学家的语言来的表达解释、证明、推测和阐述。 在课堂中的谈话可分为公共和私人谈话两种,公共谈话定义为每个人都能听到的谈话,私人谈话则仅涉及到教师和个别学生的谈话。在编码中,我们主要关注的是公共谈话。 TIMSS录像研究采用两次编码方法对课堂谈话进行编码,第一次是对谈话片段(utterance)进行编码,所谓谈话片段指的是课堂上服务于单一目标或作用的由句或词构成的谈话﹕第二次是在初次编码基础上进一步对内容作细分编码,增加了谈话启发—响应序列(Elicitation-Response),来刻画师生之间的交流。 (1)第一次编码﹕谈话片段编码 第一次编码是对全体课进行编码,每一课随机选择30个谈话片段。谈活片段编码分为十二种类型,其中教师谈话片段分为6类,学生谈话片段分为5类,另外还有一类是师生间的谈话。这一分类的描述见表1﹕ 表1 课堂谈话片段编码分类 分类目录 谈话者 代码 描述 启发(Elicitation) 教师(T) E 教师的谈话片段期望学生即时做出言辞或非言辞的响应 信息(Information) T I 教师的谈话片段期望给学生提供信息,并不一定需要学生做出响应 指示(Direction) T D 教师的谈话片段期望学生进行精神或实体的活动。如果是期望学生以后进行活动,那么编码应归入信息类,即使谈话的语言形式是指示类的 领会(Uptake) T U 教师对学生的响应做出的评论,例如“正确”、“好”、“不”,或者复述学生的响应。领会是仅仅针对学生响应的,如果评论面向全体学生,应归入信息类 响应(Response) 学生(S) R 学生对教师的启发或指示做出的响应 学生启发(Student Elicitation) S SE 学生的谈话片段,期望教师或其它学生做出响应 学生信息(Student Information) S SI 学生的谈话片段期望给教师或其它学生提供信息,并不一定需要做出响应 学生指示(Student Direction) S SD 学生的谈话片段期望给教师或其它学生做出指示 学生领会(Student Uptake) S SU 学生的谈话片段对教师或其它学生的响应做出的评论 教师响应(Teacher Response) T TR 教师对学生的启发做出的响应 提供答案(Provide Answer) T PA 教师对自己提出的启发提供的答案 其它(Other) T或S O 不能归入上述分类的谈话片段 资料来源﹕The TIMSS Videotape Classroom Study,见http://nces./pubs99/timssvid 谈话片段的启发类别又可进一步细分为五个子类,分别是内容启发、元认知启发、互动启发、评价启发和其它等五个子类,关于启发类编码细分的描述见表2 表2 课堂谈话编码启发类的进一步细分 子类目录 代码 描述 内容启发(Content Elicitation) EC 与数学、数学运算或课本身直接有关的启发 元认知启发(Meta-cognitive Elicitation) EM 这类启发是为确定学生当前的记忆或理解水平而设计的,经常用于评定学生的进步程度或理解水平 交互启发(Interact ional Elicitation) EI 这类启发要求学生在日常活动中校正他的行为、确认他的参与。 评价启发(Evaluation Elicitation) EE 这类启发要求学生(个人或多人)对其它学生的回答做出评论 其它启发(Other Elicitation) EO 不能归入上述分类的启发。 资料来源﹕The TIMSS Videotape Classroom Study,见http://nces./pubs99/timssvid 启发—响应(ER)序列是指一系列师生交流的循环、每一循环从初始的启发开始,通常以最后的领会结束。启发—响应序列可以包括一个启发—响应—领会循环,也可以包括多个循环。说明启发—响应过程的模式框图如图3所示。 图3 启发—响应序列
下面给出一个启发—响应序列的例子﹕ 3.TIMSS-R录像研究的教学分析框架 <<返回>> TIMSS-R录像研究在TIMSS录像研究分析编码体系基础上进一步提出了课堂教学分析的框架,作为编码的理论和方法基础。这一课堂教学分析框架分为六个维度﹕课的目的(Purpose)、课堂常规(Classroom Routines)、参与者的行动(Action of Participants)、课堂谈话(Classroom Talk)、内容(Content)、气氛(Climate)。课堂教学分析框架与TIMSS-R比较研究的国别(这里仅列举五个国家和地区)组合,构成了整个研究的框架(见图4)。 图4 TIMSS-R录像研究的框架 资料来源﹕http://www./research/timssr.html (1) 课的目的 (2) 课堂常规 (3) 参与者的行动 (4) 课堂谈话 (5) 内容 A. 任务(最小单元) 1.个别的任务 2.任务之间的关系(这类关系用不同任务之间差异的辨别来描述,例如情景、主题、表现方式﹝表、图、方程等),问题解决的方式与类型,数/代数表达式等等) B. 讨论主题(大型单元) C. 重点﹕不同的课强调的重点可能不一样,例如有的课强调数学概念的理解,而有的课则关注训练的熟练程度。 (6)气氛 三.课堂教学录像研究的软件工具与平台 <<返回>> 在大型和复杂的课堂教学研究中,录像的手工编码和分析已明显不适应研究需求。开发和传播定量研究工具以支持研究分析工作已成为九十年代发展趋势。研究工作者的需求与现有工具软件的差距在于一是大型数据库的管理,二是为了模拟需要,需要有最佳的空间压缩方法,使之能在最小的储存容量下运行。 由美国威斯康辛—麦迪逊大学教育学院教育研究中心牵头的数字化洞察力(Digital insight)项目开发的Transana平台用于把录像数据转化为文字并进行分析。它提供了一种观察录像的方式,创建文字,并把文字置于录像的框架下。它提供了对研究者需要分析的录像部分进行辨识和组织的工具。同时,它通过给录像标注关键词用以组织和储存大型数字化录像文件。Transana平台可储存8000余节课的数字化录像文件,从理论上讲,截割的录像片断没有数量限制。Transana主页由一个声音的波形发生器、一个视频窗口、一个录像文字记录窗口和一个数据库目录树组成(见图5)。 图5 Transana平台的主页 资料来源﹕What is Transana见http://www2.wcer./Transana/Transana 在分析录像时声音的波形发生器提供了音轨的视觉界面。视频窗口用于播放录像。文字材料窗口是一个文字处理窗口,它允许用户方便地为录像创建文字材料。在插入时间代码后,可以把文字材料与录像的位置连接起来,做到录像回放和文字材料同步播放。 数据树界面是Transana内部数据组织的视觉界面。数据树使大型录像数据库变得便于管理,分析关键词使搜索变得方便,而且也能满足日益复杂的数据挖掘的需要(见下页图6)。 四.结束语 <<返回>> 我国正在大力推进基础教育课程改革,长期以来占统治地位的手工方式的教学个案研究已远远不适应课程改革的需要,应用信息技术开发课堂教学客观分析和测量的新方法,并用之于教学研究和教师的继续教育,对于彻底改变教师教学方式和学生学习方式具有极其重要的意义。课堂教学录像分析方法的推广另一重要意义在于真正把信息技术应用与日常的教育教学结合起来,把信息技术与课程改革有机地结合起来,使新课程在一个比较高的起点上实施。 笔者和他的同事当TIMSS录像研究报告1999年春刚在网上公布的时侯就开始跟踪国际上这一领域研究的动向,并开发了符合中国中小学实际的课堂教学录像分析模式和相应的工具软件,在全国各地百余所中小学开展了基于案例分析的教师教学能力培训,并创建了一个供试验用的录像资料库,受到广大教师的欢迎。撰写本文的目的在于能吸引更多的同行参与研究和实验,使之成为我国基础教育领域信息技术与课程整合发展的一个新方向。 图6 Transana数据库知识树结构 2002年7月 附录﹕TIMSS录像研究编码指标一览表 <<返回>> 教学组织指标 1.课桌排列: 直列,小组,U形,U型列,其他 2.课的基本特征:正课前活动,正课,正课后活动 被外界干扰打段的课 3.正课的组织 (1)班级学习和分别学习(Classwork and Seatwork), (2)活动类别 I.开始(Setting Up) II.进行(Working on) III.分享/共同活动(Sharing) IV.教师讲解/演示(Teacher Talk/Demonstration) V.其他(Other) VI.混合难以分类的(Mixed) 教学过程指标 1.讲解概念和方法 2运用教学材料 3.分别学习(Seatwork)的过程 4.课堂谈话 第一轮编码的类别 启发(elicitation) 第二次编码的类别 1. 内容启发(content elicitations) 2. 对信息和指示的进一步分类(further categorization of information and direction utterances) 文献资料 |
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