借课堂大数据审视课堂教学中的问题设计

林慧娜

摘   要：对大数据背景下生物课堂教师的教学行为进行探讨，提出课堂教学中针对课堂教学行为的研究结论：对课堂教学行为的数据分析，能够帮助教师发现和解决课堂教学问题，优化教师的课堂问题设计，促进师生之间的深度对话，实现学生高阶思维的培养。

关键词：课堂大数据;问题设计;高阶思维

2014年教育部印发了《关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》，提出各学段学生要发展核心素养，明确学生应具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。其中“科学精神”下的“理性思维”“批判质疑”“勇于探究”，“学会学习”下的“勤于反思”，“实践创新”下的“问题解决”“技术应用” 都要求培养学生的高层次综合思维，即培养学生的高阶思维。可见，以学生的高阶思维能力为发展目标来设计问题尤为重要。

2019年笔者参加了由首都师范大学王陆教授率领的教师“厦门市思明区基于教育大数据教学研究项目”研修活动。该项目从教学模式、有效性提问、教师回应、四何问题、对话深度几个维度收集课堂观察数据，以期通过课堂观察数据发现课堂教学行为的内在规律，从而揭示教学行为的意义。本文对笔者所执教的初中生物“植株的生长”一课进行数据分析，审视教师在教学中的问题设计是否合理，是否有助学生高阶思维的发展，从而针对性地提出改进策略。

1  课程简介

“植株的生长”一课是《生物》人教版七年级上册第二章第二节的内容。植株的生长现象在自然界中很常见，但由于根在地下生长，肉眼看不见，无法感知，而茎的生长又需要一个过程，因此学生不理解“幼根的生长”“芽的发育”的抽象过程。本堂课为学生创设了真实情境，通过展示各种植株幼苗实物引导学生观察，调动学生生活经验引入新课。课堂上教师组织学生围绕着“根尖的生长，枝条的发育”等进行实验设计并进行小组讨论交流，帮助学生建构知识，内化知识;在教学中教师通过设计层层递进的问题启发学生思维，培养学生对知识的迁移运用，并设置一定比例的开放性问题，这些都意在培养学生的高阶思维。在教学中教师除了引导学生进行实物观察外，还充分借助电子交互白板、视频，化解重难点，帮助学生达成学习目标。“植株的生长”一课教学过程与问题设计见表1。

2  基于课堂观察数据的问题设计分析

2.1  课堂观察数据及获取方法

教师课堂的教学行为蕴含和反映教师具有的实践性知识（隐形特征）。课堂行为数据指的是通过对教师的课堂行为按照某种维度进行观察，获取行为发生的频次，转换为数据，再按照一定的数学方式对数据进行处理后所得的数据[ 1 ]。本文采用记号体系分析方法对课堂教学进行观察记录并做诊断分析，它也叫项目清单分析。一般预先列出一些需要观察且有可能发生的行为，观察者在每一种要观察的行为发生时做个记号，核查所要观察的行为有无发生[ 2 ]。在分析诊断各维度的数据时要建立联系，从而更全面地佐证课堂教学行为[ 3 ]。

2.2   问题的设计分析

培养学习者高阶思维的问题设计，应该要由易到难、由浅到深、层层递进，体现一定的开放性和层次性。通过对课例“植株的生长”中教师的提问和学生的回答，进行课堂观察和数据采集，获得了问题类型、学生回答方式和回答类型数据，如图1至图4所示。下面借助大数据从问题设计的开放性和层次性进行分析。

（1）问题设计的开放性分析

课堂问题设计的类型，按布鲁姆教育目标分类法可以分为记忆性问题、推理性问题、创造性问题和批判性问题，其中的记忆性和推理性问题属于低阶问题，而创造性和批判性问题属于高阶问题。而麦卡锡博士提出4MAT教学设计系统，将问题分为是何问题、为何问题、如何问题和若何问题四种类型[ 4 ]。其中，是何与为何问题面向低阶思维，如何和若何问题面向高阶思维。

如图1、图2所示，本堂课中的问题设计以记忆性、推理性和四何问题为主，高阶问题低于全国常模数据;从图4中看出学生的回答也以推理性问题为主，说明教师对学生推理思考的训练是到位的，但教师在提问中更多侧重于事实的理解与掌握。根据图3学生回答方式进行数据分析可以看出，教师用50%齐答方式管理对话，反映教师课堂提出大部分问题较为浅显，容易回答，这也与图4中学生“超过90%是认知记忆性回答和推理性回答”的数据相呼应。在课堂中教师注重问题设计的开放性，鼓励学生尝试提出问题、解决问题，培养学生问题意识和问题解决能力，如“在科学家统计的这组数据（黑麦根毛数量和表面积）中，同学们能提出什么问题？如何解决你们的问题？”教师还注重培养学生的创造性思维和批判性思维，如“如何设计实验验证根尖是幼根生长最快的部位？”“如何设计实验证明无机盐对植物生长的重要性？”“我们可以无限量的施肥吗？”同时教师注重培养学生对知识的迁移、运用和评价能力，如“为什么准备移栽的茄子幼苗和黄瓜幼苗，根部总是带有一个土团？”“植物为什么需要打吊针呢？”这些高阶问题的设计说明教师关注到了学生高阶思维的培养，但从图3学生回答的类型来看，学生的创造性评价回答比例低于全国常模，这也说明了高阶问题的设计与实施有较大的偏差。回顾本堂课教学过程，教师在提出高阶问题后留给学生的时间很有限，未能让学生进行自主思考、讨论，小组间也没有进行交流汇报，这与没有采集到学生讨论后汇报的数据相吻合（见图3）。

因此，本堂课的问题设计有一定的开放性和批判性，指向了学生高阶思维的培养，有利于学生核心素養的培育，然而在提出开放性问题时留给学生思考、讨论、汇报的时间不足，未能进行更为深入的思考与讨论，导致学习效果大打折扣。

（2）问题设计的层次性分析

师生的对话深度能够反映问题设计的层次性，关注的是教师问题之间的逻辑关系和师生之间互动交流的深度。从图5中看出，本堂课师生对话主要集中在对话深度一、深度二，其中，对话深度三和深度四的比例高于全国常模，这与图1、图2的问题设计主要是低阶问题相一致。课堂中教师围绕高阶问题“如果让你们设计实验验证根毛区是吸水的主要部位，首先要设计什么？”展开追问，形成深度四的对话：①如何设计对照实验？②实验中判断根毛区是吸水的主要部位，要观察什么？③按照我们的理论推断，哪一边的水位下降比较快？在探讨试管中棉花作用时，师生的对话也达到深度四：①两根试管中用什么来封闭？②为什么用棉花来封闭？③为什么不能让水蒸发？④变量是哪两个？从图3、图4看出，师生对话虽然达到深度四，但学生的齐答、自由答比例偏高，创造性回答比例也偏低，这与课堂中教师没有留给学生充分思考、探究的行为是一致的。

从以上的分析可以看出，教师问题的设计有一定的层次性，并达到了一定的对话深度，这与高阶思维的发展是吻合的;但教师问题总量偏多、杂乱，在琐碎的简单问题上花费了较多时间，使得学生探究时间不足，缺少了生生互动，失去了教师进一步引导和追问的机会，不利于学生从低阶认知目标逐渐上升至高阶认知目标。

3  基于大数据的反思与改进

数据的分析诊断促进教师对课堂进行反思：如何设计高阶问题，并留给学生充分的时间进行探究，让学生高阶思维能力的培养得到有效落实？回顾本堂课的教学过程，教师虽然注重对学生高阶思维的培养，但从数据中看出实施的效果尚存不足，需要从以下方面进行改进。

3.1  改进问题设计

教师要降低问题总量，同时要优化低阶问题和高阶问题的组合使用，尽量减少零散细小的简单问题，避免“满堂问”。教师可以适当增加高阶问题的比例，如在提问探究根毛区作用的环节，在探讨试管中棉花的作用时虽然师生间的对话达到深度四，但都停留在一问一答的浅层次对话，我们可以这样重新设计问题：“为了控制单一变量根毛，同学们要怎么设计实验？”留给学生自主思考、讨论交流的时间。在此基础上，预设学生的答案可能会有“可以试管中塞上棉花”“可以在水上面滴加油滴”，教师可以进一步追问“哪种方法好？为什么？还有其他方法吗？”这样的问题有一定的开放性，又体现创造性和批判性，可以促进学生深入思考，促进学生高阶思维的发展。

3.2  改进课堂活动设计

本堂课设计了三个具有开放性的探究活动：如何设计实验验证根尖是幼根生长最快的部位？如何证明成熟区是吸水的主要部位？如何验证无机盐对植物的生长的重要性？三次活动留给学生的探究时间都不足，我们可以采用帮、扶、形式展开。第一次活动可由教师主导、提供支架帮助学生完成探究活动;第二次活动应该增加学生探究时间、加强讨论交流，可以组织学生借助导学案完成实验探究，提高学生的自主性;第三次活动则可以在前两次活动的基础上完全放手让学生小组自主讨论完成。在这个过程中教师要做好小组讨论的组织和管理，这样递进的活动设计符合学生的认知规律，层层深入，加深学生对重难点的深入理解，培养了学生的探究能力以及迁移运用能力，促进学生高阶思维的发展。

4  结语

它山之石可以攻玉。在课堂观察数据的助力下，教师对课堂教学行为的反思有更清晰的依据， 从而“碰撞”出更明确的改进方向。相信长此以往，教师定能更好地完善课堂问题的设计，以此促进学生高阶思维的培养，使学生的生物学科核心素养能真正落到实处。

参考文献：

[1] 王春阳，王后雄.指向核心素養的高价思维研究[J].教学与管理，2021（2）：1-5.

[2] 王陆，张敏霞.课堂观察方法与技术[M].北京：北京师范大学出版社，2002：80～92.

[3] 王迎.借课堂观察数据审视教学对话的有效性——以一堂复习课为例[J].语文建设，2017（4）：22～25.

[4] 刘建琦，肖明.课堂问题设计中的教学行为大数据因素[J].中国现代教育装备， 2019（12）：16～19.