基础教育数字化发展研究 | 陆灵明 甘龙华：基于iFIAS的初中生物优质课课堂互动行为研究
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陆灵明,甘龙华.基于iFIAS的初中生物优质课课堂互动行为研究[J].中国教育信息化,2023,29(3):91-98.DOI: 10.3969/j.issn.1673-8454.2023.03.011.
基础教育数字化发展研究
基于iFIAS的初中生物优质课课堂互动行为研究
陆灵明 甘龙华
摘要：信息技术的发展为基于数据驱动的教学提供了良好的基础，教学行为的量化本质是用科学方法观察课堂的研究行为。改进型弗兰德斯互动分析系统是一种信息技术环境下量化课堂的科学观察方法。文章利用该技术支持下的课堂观察和比较分析，以教育部“一师一优课”活动平台上不同优秀等级的四节生物课为例，研究教师的互动结构、互动风格、课堂互动气氛、学生互动行为、课堂提问、技术应用。研究发现，教师言语的比例会影响学生言语的比例，教师的信息技术应用能力还需加强，教师的言语素养也需提高。
关键词：iFIAS；课堂互动行为；初中生物；信息化教学；课堂观察
中图分类号：G434
文献标志码：A
文章编号：1673-8454（2023）03-0091-08
作者简介：陆灵明，玉林师范学院教育科学学院副教授，硕士（广西玉林 537000）；甘龙华，南宁市燕子岭小学教师，本科（广西南宁 530023）
基金项目：2022年广西高等教育本科教学改革工程项目“教育数字化转型背景下师范生数字素养类课程改革与实践”（编号：2022JGB316）
一、引言
国家相关文件提出：要强化课堂主阵地作用，切实提高课堂教学质量，教师要注重启发式、互动式、探究式教学，引导学生主动思考、积极提问、自主探究。[1]教师还应积极对学生学习热情进行激励和反馈。学生是正在发展中的人，良好的反馈和激励能加强学生的学习兴趣和自信心、产生更好的学习效果。近年来，教育部开展了“一师一优课、一课一名师”（以下简称“优课”）活动，积累大量的视频资源。改进型弗兰德斯互动分析系统（improved Flanders Interaction Analysis System，简称iFIAS）用科学的方法将课堂行为量化，可以让我们更为直观地了解师生互动情况，以便提出促进课堂教学成效的建议。
二、弗兰德斯互动分析系统及其改进
弗兰德斯互动分析系统（Flanders Interaction Analysis System，简称FIAS）诞生于20世纪70年代，是一种对课堂视频进行量化的分析工具。弗兰德斯将课堂上教师与学生的行为划分为10类，主要有教师言语、学生言语、课堂沉寂等。[2]2012年，方海光研究团队在前人研究基础上，提出改进型弗兰德斯互动分析系统（iFIAS），并开发了iFIAS应用辅助工具。[3]iFIAS将FIAS的10个编码行为修改为14个，并增加技术使用情况，非常适合于信息时代的课堂教学分析。
三、研究设计
本研究以教育部“优课”平台上四节不同等级“优课”的生物课堂教学为研究对象，如表1所示，用iFIAS进行编码，按3秒的间隔编码进行处理，分别生成4节课的分析矩阵和分析图。具体探究的问题如下：一是不同初中生物教师的言语互动行为有什么特点？①不同初中生物教师的课堂互动风格如何？②不同初中生物教师的课堂提问风格如何？二是初中生物课的学生言语互动有什么特点？①不同课堂学生参与度如何？②不同课堂学生主动性如何？
表1 样本视频的基本信息
下载“优课”平台上的教学视频后，借助现有的iFIAS编码助手，按照3秒的间隔进行打点编码，得到的原始数据存储为Excel文件格式。接着用iFIAS分析助手对数据进行处理，得到各个教学视频的分析矩阵和分析图。
四、基于iFIAS的言语互动分析
（一）迁移矩阵分析
按照iFIAS的处理方式对四节生物课进行量化后，每个教学视频都可得到一个分析矩阵。表2为课例一的迁移矩阵，课例二、三、四迁移矩阵从略。
表2 课例一（A教师）的迁移矩阵
在表2中，虚线环称为应答延伸环，实线环称为提问引导环。对角线上的单元格称为稳态格，表示持续性的行为。观察两个环顶点数字，可得知课例一的学生应答频数大于教师提问引导频次，可以判断该课例为创新性课堂、开放性课堂。按照上述方法，对另外三个课例进行分析，可得到如下结论：课例一的创新性和开放性最高；课例二、课例三均为创新性课堂、开放性课堂，但课例二的创新性和开放性大于课例三，课例四提问引导环频数大于应答延伸环的频数，为讲授性课堂。
（二）课堂互动结构分析
为了更好地还原课堂，本研究将从量化数据（从iFIAS分析助手得到的分析矩阵）、回顾教学视频、动态曲率3个角度，对课堂教学互动结构、互动风格、课堂互动氛围、学生互动行为、课堂提问5个方面开展研究与分析。
课堂教学互动结构可以反映师生双方在课堂中的地位、教师的教学计划和安排。结合编码表划分的维度，以下将从教师言语比例、学生言语比例、沉寂或混乱比例3个方面进行分析。在课堂教学活动中，教师言语行为（编码1至编码7）占据整个教学时段中所有教学行为的比例就是教师言语比例，同理可算出学生言语比例、沉寂与混乱比例。对四节课的四个比例统计如表3所示，其中“常模”为采用弗兰德斯分析工具分析大量课堂得到的数据。[4]
1.教师言语
由表3可以看出，四位教师的教师言语比例有很大的不同。A教师的言语比例最低，为28.78%，说明学生有更多的机会发表看法或参与学习活动；D教师的言语比例最高，为79.35%，说明学生有较少的机会发表看法或参与学习活动。A、B、C三位教师的言语比例均低于常模，D教师的言语比例高于常模。
表3 课堂互动结构统计表
通过回顾课堂实录可以发现，A教师在课堂上以小组成果报告的形式开展教学，让学生在课前亲自使用仪器收集数据、整理与分析数据，在课上分享数据。同时，还设置以小组的形式让学生探索空气检测仪器的使用等活动，让学生参与到教学中，将更多的课堂时间及话语权交给学生，所以A教师的言语比例较低。
B教师在《爱护植被 绿化祖国》课例中，设置小组讨论环节，探讨组内谁的校园环境整理方案较好，分享方案。同时，一些提问和让学生朗读重点内容的方式，使教师言语比例不高。在A教师和B教师的课堂设计中，均有让学生课前准备的环节。A教师让学生到校园中的小树林、草地、篮球场，收集氧气、湿度、二氧化碳的含量数据，B教师的方案是让学生课前去参与增加植被、美化校园的活动，这些都能让学生通过实践参与到教学中，从而积极主动地获取知识，提高对生物课的兴趣，笔者认为这一点是可取的。
C教师在课堂上运用了很多教学资源，如《全球变暖的未来》教学视频，近百年来（近现代）全球气温变化曲线图，以及乱砍乱伐相关图片、水土流失相关图片等，整节课下来教师的指令性言语和讲述性言语较多，给学生安排讨论的时间较少，因此C教师的教师言语比例较高。
D教师也使用了很多教学资源，但D教师重复性言语较多，如在讲解温室效应时，D教师的言语为“接下来我们来看什么是温室效应，什么是温室效应”。同时，D教师较少设置学生自主探究环节，因此D教师的言语比例较高。
2.学生言语
教师言语比例的降低在一定程度上可以激发学生的言语，学生言语比例随之显现出来。四节课中，课例一的学生言语比例最高，课例四的学生言语比例最低。课例一和课例二的学生言语比例均高于常模，课例三和课例四均低于常模，这进一步说明教师C、D在课堂中讲授时间过长，占据大部分课堂时间，结果使学生几乎丧失了发表看法的意愿和机会。回顾课堂实录，也发现课例三和课例四的学生不太活跃，在教师进行提问的环节，没有积极参与。但两位教师都进行了启发，引导学生积极主动学习。
3.课堂沉寂
在课堂沉寂上，只有C教师的沉寂比例较高，且高于常模。四位教师课上沉寂与混乱的原因基本相同，大多是因为教师提问时留给学生过多的思考时间。C教师沉寂比例达到18.15%的原因之一，是提出时言语不够精准，提问的问题有时比较简单，却留下较多时间让学生思考。如在提问全球气温变化明显升温时期和变化总趋势时，留出3分钟的时间让学生思考。这里的升温时期和变化趋势较为明显，留太多时间给学生思考容易让学生分散注意力，不利于教学。
观察四个课例的师生言语比例，可以得知教师言语比例越高，学生言语比例越低。在一定程度上，教师言语越高，学生发表想法的时间越短，这不利于现在我国推崇的“以教师为主导，学生为主体”理念的推广。
（三）教师互动风格倾向分析
教师风格倾向是在长期接触教学活动的过程中逐渐形成的，受多种因素的影响。本研究从教师积极影响与消极影响的比例、教师间接影响与直接影响的比例、教师提问的比例、开放性与封闭性问题的比例等方面进行研究。具体统计如表4所示。
表4 教师互动风格倾向分析统计
1.教师积极影响与消极影响的比例分析
iFIAS的前三个编码分别是教师接受情感、鼓励表扬、采纳意见，这三个编码所在区域的范围是积极至合格，是检验师生氛围是否融洽的一个区域。在表上我们用积极影响来表述。消极影响指的就是教师指令和批评，或维护教师权威。由表格得知，四个课例的教师积极影响与消极影响的比例依次增多，A教师的最低，Ｄ教师的最高。
心理学的“罗森塔尔效应”，简单来说，就是通过一种强烈的心理暗示，能使被期望的人达到期望的目标。当教师对学生寄予某种希望时，就会不知不觉地用赞赏的眼光对待学生，会格外关注学生，给予学生更细致、更好的指导，学生也能从言谈举止方面感受到教师的期待和关注，变得更加自尊、自爱、自信、自强。[5]通过回顾课堂，发现教师A整节课主要是让学生进行小组成果汇报，有较多的指令性言语，让学生上台进行汇报，对学生也进行一些表扬和鼓励，学生较为积极主动，课堂氛围良好。Ｂ教师和Ｄ教师对学生的意见采纳较多，所以积极影响与消极影响的比例较高。Ｃ教师则较少对学生进行表扬鼓励、意见采纳等。
2.教师间接影响与直接影响的比例分析
在iFIAS系统中，教师间接影响与直接影响的比例，和教师积极影响与消极影响的比例相比，多了教师提问和教师讲授的编码。在这里仍是B教师高于其他三位教师，说明Ｂ教师的间接言语比直接言语的比例高。究其根本，B教师在课堂上使用了大量的提问，达到81次，课堂的前半部分由许多封闭性问题和开放性问题进行过渡。同时，B教师注重表扬鼓励和采纳学生意见，如在学生展示校园整改方案时，积极采纳学生意见，重复澄清学生的想法，对其表示肯定，还进行了一定的表扬鼓励。A教师也采纳了较多的学生意见，对学生进行过个别表扬和集体表扬，如“生物兴趣小组的同学真的非常用心，他们连反常的数据都进行了分析”。C、D两位教师的比例稍低，说明这两位教师使用的直接言语较多，而对学生的情感、表扬鼓励等方面的言语较少，较少关注学生的情感。
3.教师提问比例分析
恰当的课堂提问是教学的重要手段，它不但能巩固知识，及时反馈教学信息，而且能激励学生积极参与教学活动，启迪学生思维，发展学生的心智技能和口头表达能力，促进学生认知结构的进一步有机化。在本研究中，封闭性问题主要指教师将回答限定在一个或数个答案的问题，如“森林重要不重要”“温室效应会不会影响我们的生活”等，这种类型的问题限制了学生的思维和意愿。开放性问题则无固定答案，利于学生进行思维发散，提出创新性想法，如“从青少年的角度看，我们应该怎样爱绿护绿呢”。A教师和C教师的开放性问题均高于封闭性问题，表明这两位教师的课堂主要以开放性问题为主，课堂的开放性提问有利于学生进行深度学习。而B、D两位教师的封闭性问题较多，B教师的封闭性问题远多于开放性问题，这不利于学生进行思考。
在提问比例上，四位教师各不相同。针对不同的教学环节和教学内容设计，可以设置不同的提问次数。好的问题是环环相扣的，能够让学生举一反三、闻一知十。将问题简单化，使整个课堂充斥着“对不对”“重要不重要”，则是在扼杀学生的求知欲。[6][7]开放性问题更能启发学生进行深度思考，在提问时使用开放性问题较能让学生畅所欲言、融会贯通。
4.教师言语中受学生驱动的比例分析
通过观察学生主动言语的比例，我们可以判断教师对学生观点的感应程度。四个课例中的教师受学生驱动的言语比例分别为18.18%、49.38%、25.81%、48.78%。教师Ａ在整个教学行为中受学生驱动的占比为28.78%，受学生驱动的教师言语占比为18.18%，说明教师A较为关注学生，针对学生的观点和感情状况能做出较大调整，师生关系较为亲密。教师C受学生驱动的比例较低，可以看出这位教师在课堂上较少受学生情感和观点影响，也没有做出较大调整。而教师B、D能够重视学生的观点和情感，并做出调整。教师言语中受学生驱动的比例越高，说明该教师越能关注学生的观点和感受，师生关系越亲密，这有利于形成良好的课堂氛围和师生关系，促进师生互动。
5.学生主动言语的比例分析
通过计算学生言语中主动言语的占比，我们可以了解学生主动表达的情况。四个课例中的学生主动言语占比分别为83.73%、62.4%、92.16%、44.34%，其中A、C教师的比例较高，表明课例一、三中学生主动说话比被动说话的比重大得多，学生主动回答或表达的机会较多。课例一中，学生主动应答248次，被动应答48次，主动提问1次；课例二中学生主动应答156次，被动应答94次；课例三中学生主动应答47次，被动应答4次；课例四中学生主动应答47次，被动应答59次。课例二、三、四中，学生提问次数均为0。课例一中，A教师设置有小组活动环节，学生与同伴讨论和分享成果、感想的时间较多，使学生的主动性言语比例较高。课例二中的教师也设置有小组讨论环节以及分享成果环节，让学生能表达自己对校园改造的想法，课堂学生积极回应教师，如在讲述各种植被类型时，学生能在教师构建的提问环境下，积极根据所见所想回应教师。C教师在课上设置有较多开放性问题，且提问次数不高，所以学生主动性言语较多，比例较大。D教师课堂上被动应答高于主动应答，这与课堂氛围有关。课例四的课堂上学生没有很积极地回应教师，教师进行提问时产生较多的沉寂时间，这种沉闷的氛围并不利于学生进行积极的思考。
五、基于iFIAS的非言语互动分析
教师活动与学生活动均有言语部分和非言语部分，这里的非言语部分主要指的是技术使用方面和课堂整体情况。下面我们先看四个课例的整体情况。
基于课例一（A教师）的分析，整个课堂的四个维度存在明显的阶段性显示，说明教学活动设计明显。学生言语频数较教师言语高，且明显呈交互波形，表明课堂是由师生共同主导的，且学生主体性显著，课堂主要由学生来展开，学生的言语影响较大。
在信息技术使用方面，A教师的技术使用呈阶段性，在课堂开始时使用较多，回顾课堂实录，发现A教师在该时段播放了一首歌。在约17.5分至22.5分之间，主要由学生讨论传感器的使用，在这里既是学生与同伴进行讨论环节，也是学生使用技术环节，由于学生讨论得比较多，笔者将这一段编码设置为学生与同伴讨论。
有利于教学的沉寂不算太高，结合学生言语曲线来看，说明对于教师的提问，学生能快速反应并做出回答。
整体来看，A教师的信息技术使用程度大于20%，较为明显，学生活动也较为频繁，学生积极参与课堂，能形成良好的课堂氛围。可以说课例一是一节信息技术使用明显、开放、创新的课堂。
基于课例二（B教师）的分析，四个维度的波形较为均衡，师生言语有明显的交互波形，表明这是师生共同主导的课堂。
四个维度的阶段性也比较明显，沉寂时间在课堂的开头和结尾部分比较高，前一段是因为教师提出了开放性问题，留出时间给学生思考，后一段是因为教师让学生进行了课堂练习，留时间让学生完成练习。教师言语和学生言语相差不大，教师和学生彼此影响均衡。在信息技术的使用上，该教师的比例大于20%，课堂技术的使用明显。
总而言之，这是一节信息技术明显均衡影响师生的课堂，师生交互氛围良好。
基于课例三（C教师）的分析，四个维度的阶段性较为明显，教师言语与学生言语的交互波形较少，说明这是由教师主导的课堂，教师影响大于学生的影响。师生之间的互动较少，不能形成良好的互动效果。教师言语显著地高于学生言语，说明这是以教师讲授为主的课堂。技术的折线比率较高，说明信息技术的使用较为频繁。
综上所述，这是以教师讲授为主、技术使用较多的课堂，教师的影响大于学生的影响。
基于课例四（D教师）的分析，四个维度的阶段性较不明显，表明课堂学习活动设计并不明显。教师言语与学生言语的比例相差甚大，且交互波形较少，说明教师的影响大于学生的影响，师生互动氛围不太好。技术使用的频数较为均衡，但偏低，说明这是一节以讲授为主、技术不明显的课堂。
通过表5的技术对比可以发现，只有A教师的学生操纵技术的比例不为0。生物也是一门操作性强的学科，适当地使用技术工具能给学生以更加直观具体的感受。技术应用比例上，C教师的比例最高，B教师的比例最低。回顾课堂实录可以发现，A教师使用了较多的多媒体素材和技术。如在导入部分使用了气温最高实况图、播放了塞罕坝防护林相关音乐视频，学生展示环节用了大量的图表来表现小树林、草地、篮球场的二氧化碳、氧气、湿度、温度等的变化情况。这是一节技术应用明显的课堂，也是一节技术应用丰富的课堂。
表5 技术对比
B教师在课堂上主要使用图片和文章的元素，使用技术的形式比较单一。但B教师在教授植被类型时，能启发学生思考自身所在地区的植被类型，从而联想到校园的植物种类，让学生加深对植被的了解，这是比较好的。
C教师技术应用的比例在四位教师中最高。C教师在导入新课环节使用了气候变化主题的新闻联播视频片段，在课上展示了二氧化碳年度曲线图等，也使用了大量的图文元素，是一节技术较为丰富的课。D教师和B教师相比，多了一些图表的使用，但技术的使用比例不高。
六、启示和建议
通过对比四节不同优秀等级的课程，发现四位教师均存在一些问题，下面对这些问题进行总结并尝试提出优化策略。
（一）降低教师言语，提高学生说话的比例
师生互动，构建一个灵活、多边的课堂，需要师生共同参与。当教师言语过多时，会在一定程度上压制学生主动性说话的意愿和机会。现在提倡以教师为主导、学生为主体的教学，教师应加以引导，让学生去探索答案。可以通过设置开放性问题、小组讨论、共同游戏等环节，并在教学过程中进行良好的、多方位的评价，对学生的意见进行采纳，耐心地启发学生得到答案，激发学生的学习积极性和自主分析思考能力，这将有利于学生去主动学习，形成良好的互动关系。教师的积极反馈是对学生学习的重视和激励，注重表扬鼓励、采纳学生意见、接受学生感情都能促成良好的课堂氛围，促进教学活动的顺利进行。
（二）提高教师的信息技术应用能力
信息技术应用能力是信息化社会教师必备的专业能力。目前，多数教室都配备有现代化教学设备，如电子白板等。在被研究的四个课例中，四位教师使用的技术主要为多媒体PPT，主要通过图片、文字的形式来呈现，信息技术的应用形式较为单一，特别是教师B和教师D。教师A和教师C使用了视频、动画等，很好地实现了人机交互，教师A还使用了传感器，让学生深入地进行学习。当前越来越多的新技术不断研发出来，教师要加强自己的信息技术应用能力，实现以技术辅助教学，利用不同的多媒体呈现方式、形式、时机，营造良好的师生互动课堂氛围。
（三）提高教师的言语素养
伴随着多媒体技术的不断发展，各种教学手段呈现多元化的趋势，但教师言语在其中的地位和发挥的作用都是十分明显的。在教学中，教师的言语是否形象生动，是否具备良好的感染力、震撼力、号召力，影响着教学效果。在课例四中，D教师存在大量的重复性言语，如“热带雨林有什么作用，有什么作用”，这些重复的部分可以说是不必要的。教师言语对学生的影响具有一定的盲目性和权威性，学生一般会认为教师传播的信息是最准确的。教师应提高自己的言语素养，要求用语准确、科学、规范，言语表达要清晰、准确、生动，音量适宜，语速适中，语音语调要有变化，富有强烈的艺术感染力。
参考文献
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Research on Classroom Interaction Behavior of Quality Biology Courses in Junior High School Based on iFIAS
Lingming LU1, Longhua GAN2
（1.School of Education and Science, Yulin Normal University, Yulin 537000, Guangxi;2.Nanning Yanziling Primary School, Nanning 530023, Guangxi）
Abstract:The development of information technology provides a good foundation for data-driven teaching. The quantitative nature of teaching behavior is to observe the classroom research behavior with scientific methods. Improved Flanders Interactive Analysis System is a scientific observation method for quantifying classroom in information technology environment. Based on the classroom observation and comparative analysis supported by the technology, this paper takes four biology classes with different excellent grades on the activity platform of “One Excellent Teacher for One Course” of the Ministry of Education as an example, and studies the teacher’s interaction structure, interaction style, classroom interaction atmosphere, student interaction behavior, classroom questioning and technology application. It is found that the proportion of teachers’ language will affect the proportion of students’ language, teachers’ information technology application ability needs to be strengthened, and teachers’ language literacy also needs to be improved.
Keywords:iFIAS; Classroom interaction; Junior high school biology; Information teaching; Classroom observation
编辑：王天鹏 校对：王晓明
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