基于视频分析的中小学教师信息化教学行为研究

时间：2024-06-19

迟晓健

（浙江师范大学教师教育学院，浙江金华 321000）

在信息化教学全面普及的时代，信息技术在教育领域发挥着重要作用，在外重塑了教育的内容与形式，在内改变着人们的思想观念。我国对信息技术在教育教学发展中的作用极为看重，相关政策频频出台。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020 年）》中就提出了要求教师队伍强化信息技术应用，提高应用信息技术水平的指示。然而我国教育信息化的发展还不够充分，教育部《教育信息化2.0 行动计划》中就指出：我国教师的信息技术应用能力基本已经具备，但信息化教学创新的能力尚且达不到标准。这也向教师群体发出了提升信息化教学能力的号召。已有研究表明人们会通过自己的行动来表明他们的知识和信念，学者们由此对教师课堂行为进行了相关的研究。教师课堂教学行为是一个很复杂的现象，由于多个因素相互关联共同影响教师教学行为，因此具有不稳定性。综上所述，现如今需要学者通过研究的方法去认识教师信息化教学行为，去探究媒体教学环境下教师信息化教学行为的共性和差异。

一、课堂教学行为的研究

20 世纪中期，由于教学改革的推进，课堂教学行为独立门户，开始受到国内外学者的广泛关注。课堂教学行为研究就是在分散又具体的课堂教学行为表现中去探究教学行为的发生和发展规律，对教师和学生的相关行为起借鉴作用[1]。

（一）课堂教学行为的内涵

课堂教学行为狭义上的内涵是指教师的教学行为，广义上的内涵既包括教师的教学行为也包含学生的学习行为，二者相辅相成融为一体。王艳丽学者认为，课堂教学由教师的教和学生的学两部分组成，课堂教学行为可以看成是教与学行为的结合[2]。系统论所包含的比较广泛，认为课堂教学行为应该是一个由行为主体和相关因素所构成的系统。其中，行为主体由教师和学生构成，相关的因素是由行为主体直接或间接产生。本文基于以上研究观点将信息化教学行为定义为，教师在信息化教学环境下的课堂教学过程中使用信息化工具教学所发生的外显化的行为表现。

（二）课堂教学行为的分类与编码

1.课堂教学行为的分类

课堂教学行为的划分依据各分类标准的不同，没有一个统一的标准。一方面，可以依据教学媒介的不同，将教学行为分为言语行为和非言语行为；另一方面，可以依据行为在教学中的地位不同，将教学行为分成主要教学行为和辅助教学行为[3]。此外，依据行为的目标实现情况，也可以将教学行为分为有效行为和无效行为两种[4]。最后，按照行为功能分为十类：陈述、指导、展示、提问、反馈、管理、观察、倾听、反思和评价[5]。

表1 基于信息技术的互动分析编码系统（技术部分）

ITIAS 新增加的关于技术的分类突出了信息技术对课堂教学的作用，但行为类别的划分太过简单，对部分行为有所遗漏，需要对信息技术工具在教学中的具体应用情况进行深入的探讨。

二、基于视频分析的课堂观察法

（一）视频分析的起源与发展

课堂观察方法是一种研究者带有明确研究目的的、凭借自身感官或辅助工具从真实的课堂情境中直接或间接收集资料用于课堂教学行为研究的教育科学研究方法[6]。技术的发展使录像机、计算机等信息技术工具在教学过程的信息记录和分析上发挥着巨大作用。基于视频的课堂教学行为分析方法最初源自课堂观察法，是课堂观察法随着技术发展所产生的一种看似新的实则早就存在的分析方法[7]。

早在20 世纪的TIMSS 项目上，西方国家就大规模地应用视频分析法研究学习与教学之间的关系[8]。20 世纪60 年代，微格教学也通过课堂视频分析法的方式运用于新教师的培训直到今天。二者有共通之处但也不完全相同，微格教学主要应用于职前师范生的教学技能训练，训练的技能是单一的。而基于视频分析的课堂观察法主要应用于职后正式教师专业能力的提高，分析的行为是多样的。

（二）课堂教学视频的获取与分析

1.课堂教学视频的获取

获取课堂教学视频大都分为两种：在线观看方法和录制的方法。在线观看的方法可以实现实时同步记录，而录制的方法比较灵活，可以分为现场录制、远程录制和自动录制。本研究主要采用远程录制，即在教室的固定位置（教室的前面、侧面、后面）安装好带有云台的摄像机，录制者远程控制教室内的摄像机完成拍摄任务。国内刘清堂学者的团队在课堂教学行为的采集过程中使用人工智能的技术，即通过教室里安装的收音器、教师佩戴的麦克风等采集教学中的语音数据，通过教室里各个方位安装的摄像头采集教师、学生应用技术行为的图像数据[9]。

2.课堂教学视频的分析

课堂教学视频的分析是通过技术支持下的分析工具来降低教学分析的应用门槛，这使得大批学者得以进入该研究领域，同时也提高了数据采集与分析的效率。NVivo 作为一款定性分析软件，可以提供导入、编码、群组、查询等强大的功能，便捷地处理数据，迅速地分析数据，常应用于行为研究、内容分析等研究项目上。Transana 的技术较为成熟，该工具基于标注关键词来组织储存内容信息，可以通过关键词快速定位，可以根据分析的需要，组建分析模型进行描述和点评。国内张志祯学者的团队在综合已有视频分析软件的基础上，分析软件功能的利弊并设计开发了一款用于我国中小学一线教师和教研员进行课堂教学视频分析、评价的工具[10]。该视频分析工具分析同一视频可以采用多种不同的分析框架，可以点击分析过的视频片段查看相应细节记录或进行分析修改，也能够自动统计数据，进行数据的自动计算。

由表4方差分析可知,乳酸链球菌素、茶多酚和植酸对细菌总数、pH值的影响均不显著；茶多酚对挥发性盐基氮有显著影响，乳酸链球菌素和植酸对挥发性盐基氮无显著影响。

三、基于视频分析的中小学教师信息化教学行为研究方案

（一）研究对象

在研究对象的选择上，主要选取了浙江省内30 名优秀中小学教师，选择每个教师的一堂课共30 个教学录像作为分析文件。这些教学录像是教师基于真实的教学情境下所进行的一次完整的教学内容记录。研究选择典型的三种信息化教学环境下的教学，包括多媒体教室教学环境、多媒体网络教室教学环境和交互式电子白板教室教学环境。为保证研究在数据量上的一致性，三种环境下的教学视频各选取了10 个。同时为尽量避免教学内容对本研究行为的分析造成的影响，文科选取了语文课，理科选取了信息技术课，教学对象为中小学生，教学时长45 分钟左右。

（二）研究方法

基于课堂教学视频的课堂观察法一般都采取量化研究，基于量化的统计数据虽然是客观直接的，但并不能真实完整地反映课堂中的教学活动，而质性研究可以弥补这一缺陷，丰富教学过程的细节。本研究将定量研究和质性研究结合起来，采用视频分析法，通过行为数据记录和分析，总结研究对象出现的信息化教学行为。根据具体行为表现对课堂中的行为时间覆盖率进行定量统计，探究不同媒体环境下教师行为的差异。

（三）研究工具

本研究中对视频进行分析所采用的工具是北京Noldus 公司开发的The Observer XT 软件。The Observer XT 支持离线和在线视频的分析，植根于手动事件记录支持多种打点编码方案，视频分析编码界面如下图1所示。该工具能够以准确和定量的方式描述行为，数据分析界面如下图2 所示，生成Excel 等脚本记录文档即课堂信息化教学行为观察记录表。

图1 视频分析编码界面

图2 数据分析界面

（四）数据采集

将教学录像导入The Observer XT 软件的项目中，边看教学录像视频边对课堂中的各种教学行为进行判断定义，最后归类形成统一教学行为的编码。基于此，依据确定的行为编码重新打点记录教学行为。

本研究记录数据不同于顾小清学者ITIAS 分析方法中的间断打点法，间断打点法是取三秒为时间间隔，记录这秒发生的行为类型。本文采用交互行为数据统计法，该方法是一种以师生一次交互活动的完整发生作为依据，记录每次具体教学交互行为类型及行为持续时间跨度的方法。其中时间跨度是指该交互行为总的持续时间，最小计时单位到毫秒，图2 中的时间数据也表现了这一特点。

四、基于视频分析的中小学教师信息化教学行为数据分析

基于视频分析的中小学教师信息化教学行为的数据分析采用了个案分析和对比分析，从交互行为时间覆盖率、课堂分布情况等方面进行研究。个案分析通过对三种不同媒体教学环境下的信息化教学行为时间占有比例的多少进行分析，从而确定信息化课堂教学的主要行为。对比分析通过对比三种不同媒体教学环境下信息化教学行为的差异，探究环境的不同对行为造成的影响。

（一）媒体环境下信息化教学行为个案分析

通过对30 个教学视频中教师信息化教学行为的总时长进行整理相加后，形成的媒体环境下信息化教学行为时长图如图3 所示。序号1～15 为文科，16～30 为理科，分布在三种媒体环境中。

图3 信息化教学行为时长图

从图3 可以发现，30 个教学视频中教师信息化教学行为的总时间均超过了10min，总体水平维持在20min 时间线，说明教师在媒体课堂中1/4 以上的时间是使用信息化手段工具进行教学的。其中13 号和18 号课堂使用信息化手段工具进行教学行为总时间将近40min，说明在某一教学媒体环境下，因为某些因素，教师在课堂中几乎完全利用信息化工具进行教学，信息技术在教学中得到充分利用。

为进一步确定信息化课堂教学的主要行为，按照之前确定的教师信息化教学行为编码，以一般教学流程排列教师教学行为，生成信息化教学行为覆盖率统计图如图4 所示。

图4 信息化教学行为覆盖率图

从图4 可以发现，在不同媒体环境下课堂中的信息化教学行为集中体现在技术支持的讲授和技术支持的解决问题行为上，分别是41.25%、27.18%。处于第二阶梯的是技术支持的总结提升和技术支持的展示交流。行为覆盖率最末的是技术支持的导入和技术支持的方法指导行为。课堂管理和调试设备行为几乎很少发生，行为覆盖率很低，说明教师很少重视利用技术进行课堂管理。同时，证明调试设备这种无关行为发生的次数虽然很低但是一定程度上存在。

（二）媒体环境下信息化教学行为对比分析

为了确保行为覆盖率整体结果的准确性，能够反映平均水平，因此，对各个媒体环境下信息化教学行为的总时长求平均值后得到三种典型教学媒体环境下的行为覆盖率对比图，如图5 所示。

图5 三种媒体环境下的行为覆盖率对比图

从图5 观察比较可以发现，教师信息化教学行为在交互式电子白板环境下的行为覆盖率最高，占比明显超过三分之一，说明教师内心更愿意在交互式电子白板的环境下进行信息化教学，这也从一方面解释了学校大规模在教育上运用交互式电子白板的原因。多媒体网络教室环境下教师信息化教学行为覆盖率比多媒体教室环境下教师信息化教学行为覆盖率稍高，占比分别为32%、28%，说明教师信息化教学行为在这两种环境下差别不大。

为进一步分析三种典型教学媒体环境下具体教学行为的差异，对教学媒体环境下的具体行为覆盖率进行对比分析，按照个案分析得到的结论将行为按在总体中占比大小进行重新排列，生成的统计图如表2 所示。

表2 三种媒体环境下的具体行为覆盖率对比

从表2 观察比较可以发现，显著高于其他几种行为的是技术支持的讲授行为和技术支持的解决问题行为，这两种行为的覆盖率在三种教学环境下的数值都较高。这说明无论在什么环境下教师应用信息技术教学都是用于课堂讲授和解决问题。三种教学环境下技术支持的展示交流行为和方法指导行为的覆盖率差异较大，技术支持的总结提升行为覆盖率几乎没有差异，说明不同教学环境对教师展示交流行为和方法指导行为的影响较大，对总结提升行为的影响较小。此外调试设备行为和技术支持的课堂管理行为覆盖率都较低，且只在某个教学环境下出现，说明课堂中教师的无关行为少，行为主要目的是促进学生理解和掌握知识。

对比三种媒体环境下的教学行为覆盖率发现，多媒体教室环境下教师的行为多集中在传授知识和展示交流。多媒体网络教室环境下教师较多地在讲授和解决问题上花费时间。电子白板环境下教师展示交流行为较少，解决问题行为较多，减少了利用技术进行知识传授的时间。