基于IIS图分析的教案质量评估指标体系的研究——硕士论文

I 基于 IIS 图分析的教案质量评估指标体系的研究 摘 要 教案作为教师教学工作的组成部分，在现代教师的专业发展中起着重要的作用。首 先，现代教学是一个复杂的过程，教案能帮助教师最大程度地把握教学的确定性；其次， 教案不同于课堂临场发挥行为，它更便于教师进行教学反思。但是，通过文献调研，笔 者发现现有教案评估方面的研究并没有切中教案的本质，也没有给出高质量的教案应该 具备的客观特征及其数据依据。 教案的实质是设计态的教学系统，本文从系统论出发，对比现有教学系统分析方法 的优缺点，说明对教案进行 IIS 图分析的必要性；通过前期关于教学系统 IIS 图分析法的 一系列实证研究，说明对教案进行 IIS 图分析的可行性与有效性，从而提出基于教学系统 IIS 图分析法分析教案、构建教案质量评估指标体系的新思路。 1) 制定详尽、准确的教案 IIS 图切分的操作规范 本研究首要解决的问题是如何基于教学系统 IIS 图分析法分析教案，即制定教案 IIS 图分析的操作规范，这是一个从具体到抽象的过程，笔者经过长时间、反复的研究，不 仅从激活量属性上，更从表征形态、信息类型上进行了更详尽、更准确的界定，这是本 研究的一个重要成果。 2) 构建教案评估的特征指标 这更是一个反复迭代的过程。首先，在前期研究的基础上，结合教学系统的要素与 功能特征，从概念层面提出教案的特征指标；其次，通过对教案的 IIS 图分析，从教案的 结构化设计及 IIS 图的标记信息入手，构建教案特征指标的具体量化方式，最终我们确定 了教案评估的 12 个指标。 3) 验证本研究的有效性 有效性的验证包含两个方面：一个是教案 IIS 图切分操作规范的一致性研究；一个是 教案特征指标量化方式的有效性研究。通过一系列的实证分析，我们确定教案 IIS 图切分 规范是有效的，且教案评估的 9 个指标在统计意义上是显著的。 4) 构建教案质量评估的指标体系 对统计意义上显著的 9 个子指标进行主成分分析，结合教案特征指标的具体含义， 遵循简洁的原则，构建一套既简洁又有效的教案质量评估的指标体系，即整图知识点 总激活量、目标知识点激活度(目标知识点平均激活量与 IIS 整图知识点平均激活量的 比值)、学生参与度(目标知识点激活量)、媒体多元性(目标知识点表征形态数均值)、 信息流类型完整性(信息类型数)。 关键词：教案、IIS 图分析、操作规范、指标体系 II Research on Teaching Plan Characteristic Indicator System Based on IIS Map Abstract As a part of the teaching work, teaching plan plays an important role in the modern teachers professional development. Firstly, modern teaching is a complex process and teaching plan can help teachers maximize the certainty of teaching; Secondly, unlike real-time teaching, it is more convenient for teachers to reflect on teaching with the help of teaching plan. However, through literature research, I found the existing studies are untenable. They didnt seize the essence of teaching plan and didnt get the objective characteristics and data basis of teaching plan. In essence, teaching plan is the designed instructional system. By comparing advantages and disadvantages of the existing instructional system analysis, the paper points out the necessity of analyzing the teaching plan based on IIS Map. And, by integrating the previous empirical research on IIS Map, the paper points out the feasibility and validity of analyzing the teaching plan based on IIS Map. Then, the paper puts forward a new idea of building teaching plans characteristic indicator system based on IIS map. 1) Develop detailed and accurate operating specifications of analyzing teaching plan based on IIS map In this study, the primary problem is how to analyze teaching plan based on IIS map, which is a process from concrete to abstract. Considering the features of IIS Map and teaching plan, I develop detailed and accurate operating specifications of analyzing teaching plan based on IIS map, especially about the definition of information representation type and information flow type. This is an important outcome of the study. 2) Construct teaching plans characteristic indicators This is an iterative process. Firstly, based on the previous studies, considering the elements and functional characteristics of the teaching system, I propose five teaching plans characteristic indicators conceptually; secondly, based on the structured design of teaching plan and the tag information of IIS map, I construct teaching plans characteristic indicators quantitatively, namely12 characteristic indicators. 3) Verify the studys validity Validity of the study contains two aspects: the consistency of teaching plans analysis based on IIS map and the validity of teaching plans characteristic indicators. By empirical research, we verify the effectiveness of teaching plans analysis based on IIS map and get 9 significant III indicators. 4) Build teaching plans characteristic indicator system By principal component analysis for the 9 significant indicators, considering the specific meaning of the characteristic indicators and following the simple principle, we build a both simple and effective teaching plans characteristic indicator system, that is,the Total Quantity of Activation(all points),Target Points Degree of Activation,the Degree of Student Engagement(target points Quantity of Activation),the Diversity of the Media (the average of target points representation types),the Integrity of the Information Flow Type (the number of information flow types). KEY WORDS: Teaching Plan, IIS Map, Operating Specifications, Indicator System 1 目目 录录 1研究背景与意义研究背景与意义1 1.1 研究背景1 1.2 研究现状2 1.3 教学系统 IIS 图分析法 4 1.3.1教学系统的概念模型 5 1.3.2IIS 图分析法的相关研究7 1.4 研究意义7 1.4.1理论意义7 1.4.2实践意义8 2研究内容与过程设计研究内容与过程设计.9 2.1 研究目标9 2.2 研究内容9 2.2.1制定详尽、准确的教案 IIS 图分析的操作规范.9 2.2.2构建一套基于 IIS 图分析的教案质量评估指标体系.9 2.3 研究过程设计9 2.3.1文献调研阶段10 2.3.2实证阶段11 3教案质量评估特征指标的构建教案质量评估特征指标的构建13 3.1 总激活量 (TOTAL QUANTITY OF ACTIVATION) 9.13 3.2 目标知识点激活度 TDA（TARGET POINTS DEGREE OF ACTIVATION）14 3.3 学生参与度(THE DEGREE OF STUDENT ENGAGEMENT)15 3.4 媒体多元性(THE DIVERSITY OF THE MEDIA) 17 3.5 信息流类型完整性(THE INTEGRITY OF THE INFORMATION FLOW TYPE).17 3.6 目标-手段一致性(TARGET - MEANS CONSISTENCY) 18 4教案教案 IIS 图分析的操作过程及规范图分析的操作过程及规范21 4.1 IIS 图的绘制.21 4.2 目标知识点的确定22 4.3 信息流的切分23 4.3.1表征形态的识别及歧义处理 23 2 4.3.2信息类型的识别及歧义处理 23 4.3.3典型交互的切分规则 28 4.4 数据分析29 4.5 信度分析30 4.6 案例展示以动能和势能的转化教案 II 为例.30 5有效性的验证有效性的验证37 5.1 信息流切分有效性的验证 37 5.1.1激活量37 5.1.2媒体多元性38 5.1.3信息流类型完整性 40 5.2 特征指标有效性的验证 41 5.2.1总激活量45 5.2.2目标知识点激活度 45 5.2.3学生参与度46 5.2.4媒体多元性47 5.2.5信息流类型完整性 48 6教案质量评估指标体系的构建教案质量评估指标体系的构建50 6.1 整图知识点总激活量51 6.2 目标知识点激活度51 6.3 学生参与度52 6.4 媒体多元性52 6.5 信息流类型完整性52 7总结与展望总结与展望53 参考文献参考文献.54 附录附录.56 附录 1：动能和势能的转化教案 I .56 附录 2：动能和势能的转化教案 II 58 附录 3：染色体变异之染色体结构的变异教案 I61 附录 4：勾股定理的逆定理教案 I .62 致谢致谢.63 1 1研究背景与意义研究背景与意义 1.1研究背景 教案作为教师教学工作的组成部分，在现代教师的专业发展中起着重要的作用。首 先，现代教学是一个复杂的过程，教案能帮助教师最大程度地把握教学的确定性；其次， 教案不同于课堂临场发挥行为，它更便于教师进行教学反思。尽管教案对于教师的工作 如此重要，但是目前我们仍不清楚一份高质量的教案应该具备哪些客观的特征。 我们不能简单地认为课堂教学成功的教案是好教案，即通过评估实际的教学效果来 对教案做出评估。教学过程中掺杂着许多不可预料和不可控制的影响要素和相互作用， 教案实施过程呈现的结果不一定就是教案所蕴含的，这种间接性的评判不足以评估教案 的质量。 我们也不能简单的按照要素主义的逻辑分析教案，即从教案设计的各个阶段要素、 教案编写的结构要素等方面展开评析，要素划分含糊、评价者难以准确把握评价尺度导 致这种分析在客观性和科学性上有很大的缺陷。对于教案这一有组织的、复杂的整体或 系统而言，整体的性质不能近似地看作部分之和，而应从功能分析的角度界定该系统的 各个子系统1。总之，按照原子论“分解”的方式来认识教学系统过于直观、武断，它 分解所形成的系统结构无法解释系统的功能2。 我们更不能简单地认为采用定量的数据处理就能保证教案分析的科学性，教案分析 的科学性在于教案本身，而非数据处理方面。我们的目光应该从教案的外在转向内在， 从教案的实质着手，探索教案的本质属性及其特征指标。 教案，教学方案的简称，是对课堂教学活动的总体规划，是教学设计的产物，其实 质是设计态的教学系统，从教学系统分析的角度来分析教案是其必然的走向。 目前，我们至少可以从两个视角对教学进行细致的分析：一种视角将教学看作是人 类行为系统，分析行为与功能之间的关系；另一种视角将教学看作是具有特定功能的信 息系统，分析信息流与功能之间的关系3。然而前者在编码体系和科学性水平方面具有 明显缺陷，如编码体系纷繁混乱、切分机械随意、结果解释乏力等4，从外显的行为来 认识教育教学过程，忽略了行为背后所依附的知识信息流，无法在教学行为与教学效果 之间建立联系。 杨开城提出的教学系统 IIS 图分析法是以信息系统的视角探索教学分析的典型成果。 他认为教学系统是一个信息系统，是一个教师、学生及具有信息处理能力的媒体这三个 2 信息处理主体之间信息流动的系统5，由此构建了教学分析概念模型，并从信息流的属 性出发考察信息流的某种特征属性与知识点学习效果之间的联系。前期的一系列研究证 明了该方法的科学性、有效性及其在教案分析上的可行性5-9。故笔者将以教学系统 IIS 图分析法为依托，展开教案的 IIS 图分析研究，完善教案 IIS 图分析的操作规范，基于教 案 IIS 图标记信息和教案的结构化设计，构建教案质量评估的特征指标及其量化方法，并 验证其有效性，形成一套基于 IIS 图分析的教案质量评估指标体系，以利于后期教案的反 思性研究。 1.2研究现状 如何评估教案的质量？不少学者对此进行了探讨，笔者大致将其分为以下三种水平。 (1) 定性直观水平 早期教案质量研究主要集中在两个方面，一个是教案的评价模式，另一个是教案的 直观特征指标。 典型的教案评价模式有斯塔弗尔比姆的 CIPP 评价模式和冷志强提出的教案的三段评 价法。斯塔弗尔比姆把评价分为背景评价（Context-evaluation） 、输入评价（Input- evaluation） 、过程评价（Process-evaluation）和成果评价（Product-evaluation）四个主要部 分。其中，背景评价是对方案目标的合理性进行的评价和判断；输入评价是对方案的合 理性、可行性、适用性所进行的评价；过程评价是对方案的实施过程进行形成性评价； 成果评价是对方案实施成果进行的评价10。冷志强提出从方案的试行阶段、方案的执行 阶段、执行方案的相关性和有用性之反馈阶段三个阶段对教案进行评价11。然而，这类 评估模式虽然全面、系统地考察了教案，但只提供了理念观点和总体思路，并没有提出 客观有效的特征指标体系。 后续研究者认为，教案评估的主要内容是提出好教案具备的直观特征，制定教案的 定性指标。如海外学者波新在阐述良好教案需具备的六大要素之后，简要列举了良好教 案的十二项特征：有确定的目的、有适当的指定作业、有良好的总结、顾及学生方面的 个别差异、有重要的讨论问题、有重要的例证、有复习材料、有丰富的教学材料、有引 起学习动机的方法、有考察成绩的方法、每段教学时间大致分配得当、注意教学上的同 化原则使新经验建立在旧经验基础上12；辛朋涛等人则认为，好教案应体现对教学 过程的反思，应具备针对性、创新性和深刻性13；许劲松提出教案的评价标准包括目标 定位的准确性、教学方法的多元性、手段应用的恰当性、程序设计的合理性、课后安排 的拓展性、教案格式的规范性等等14。然而，这些教案的评估指标中，有的无法标志教 案质量，能够标志教案质量的指标含义模糊，具体操作时比较困难，大多只能采用经验 3 性判断，具有较强的主观随意性。 (2) 初步量化水平 为了克服定性评估的缺陷，提供具体的、简易的操作，有的人提出使用量化指标体 系的方法对教案进行评估。如叶澜构建的教案质量评估体系是从“教学目标” “教学内容” “教学过程”三个维度进行的，每个维度下分别对应三个二级指标，每个二级指标分别 对应 1、0.7 和 0.5 三个等级，实现了评估在定性、定量上的结合15。还有一些研究者依 据学科特点，建立了量化的学科教案质量评估指标体系1617，如曹理、崔学荣制定了音 乐教案质量评估指标体系，四个一级评估指标分别是“表述教学目标” 、 “拟定教学策略” 、 “选择教学媒体” 、 “评定教学效果” ，每个一级指标分别对应三四个不等的二级指标，每 个二级指标赋予相应的权重值18。 虽然这种教案质量评估提高了操作的信度，在一定程度上克服了判断的主观随意性， 操作也比较简便，指标体系也越来越详细和完备，但多数指标仍属于模糊概念，评价者 难以准确把握尺度，因此并没有完全摆脱判断的主观随意性。另外，各项指标的有效性 也缺乏验证，尤其是一级、二级指标项以及指标权重的确定，一般由少数“专家”或教 师直接根据经验拟定，这至多反映了一部分群体的价值观，并不一定客观地反映了教案 质量。 (3) 基于定量数据的科学处理水平 针对教案质量评估指标项、评估指标权重确定的不科学、随意性较大的缺陷，研究 者提出了诸多的解决方法，体现了一定的科学处理水平。一些研究者通过比较、问卷调 查、研讨等过程确定评估指标权重19；一些研究者直接建立评价系统的数学模型，如采 用层次分析法确定评估指标权重，采用模糊综合评判法来评估教案质量等级20-22；还有 一些研究者基于教学质量评估的非线性特征，提出利用 BP 神经网络建立教学评估模型23， 或是结合统计方法与 BP 神经网络方法构建教案质量评估指标体系24。然而这些方法的使 用存在一定的瑕疵，如层次分析法中依据什么构造两两比较的矩阵？实际情况往往仍是 依据经验给定比值；又如 BP 算法是通过迭代处理一组训练样本，将每个样本的网络预测 与实际知道的分类标号进行比较学习，但是训练样本评估的实际分类从何而来？这又陷 入了一个循环当中。 总之，在国内，教案评估的研究主要体现在教案评估的内容和手段两方面。从内容 上看，一部分研究者关注教案自身、教案实施、教案教学效果的全程性评估，一部分研 究者关注教案自身、教案教学效果的评估，还有一部分只关注教案自身的评估。诚然， 全程性评估涉及教案的各个方面，但由于实施及其结果的不可预料和不可控制，这种间 接性的评判不能使人信服。从手段上看，从早期的基于经验的定性直观水平到现阶段基 于定量数据的科学处理水平，尤其是对于指标体系的构建，一方面，加强了评价主体的 多元性，包括专家评价、领导评价、同行评价、学生评价和自评等；另一方面，采用一 些数学方法（层析分析法和模糊综合评判法）和神经网络等方法，不断试图提高指标体 4 系的科学性、客观性和合理性。 在国外，教师很少做详细的教案，教育研究者更多关注课堂教学活动，对于教案评 价方面的研究极少涉及25。笔者搜到的一篇国外文献，以探究式教案评估工具的测试为 核心，M.Jenice Goldston 等人不仅开发了一套教案评估量表，还对量表进行测试，进行效 度分析和信度分析，在一定程度上弥补了国内只专注开发量表、追求数据处理的科学性 却没有对量表进行有效性检验的缺失26。 综上所述，到目前为止，教案质量评估的方法问题并没有得到有效地解决。笔者认 为，一种好的教案质量评估方法应该具有以下两个特征。 1) 教案质量评估方法须服务于教学反思 不可否认，教案质量评估体系仍在不断完善，但是这些评估强调选优功能，评估目 的只是为了分出教案的等级或分值。教案，作为教师教学反思的载体，其质量评估应为 教案找寻改进空间，从而改进教案。 2) 教案质量评估的指标特征须是客观有效的 所谓具体的、客观的，是指这些信息不是想法、认识，不带主观性，容易得到大家 的共识，不论是谁，都有相同的结果27。只有这样，对教案的评估才有意义，才能找到 改进教案的具体方法。可是从文献中看出，尽管教案质量评估的内容越来越详细、完备， 但是由于评估指标之间的界限不清晰或是评估内容本身比较含糊，在评估的时候，评估 者难以准确把握尺度，存在一定的主观性。因此，不同的评估者往往会得出不同的评估 结果。 无论是服务于教学反思还是创建客观有效的评估指标，教案质量评估都需要基于系 统化分析操作进行。系统化分析使得反思有了细致的数据依据，也使得指标定量计算有 了数据的基础。 1.3教学系统 IIS 图分析法 教案是对课堂教学活动的总体规划，是教学设计的产物，而教学设计是一个从教学 目标、知识内容、学习者特征等出发构造教学系统的过程，因此，作为教学设计的产物， 教案的实质是设计态的教学系统。那么，教案质量评估其实质就是教学系统的分析和评 估。 教学系统分析，是指以系统论为背景，将教学活动看作一个系统，对这个系统的构 成要素、结构、运行过程进行分析，来揭示这个系统的功能、性质和特征的过程。目前， 我们至少可以从两个视角对教学系统进行分析，一种是将教学系统看作是人类行为系统， 分析师生行为及其之间的关系；另一种是将教学系统看作是具有特定功能的信息系统， 由信息流的局部特征推断教学的整体属性，揭示信息流与教学功能之间的关系3。 5 从行为系统的角度对教学系统进行分析的典型方法有，适于真实课堂或视频的 S-T 分析法、VICS 分类分析法、Flanders 互动分析法等，然而这些分析方法均是以时间间隔 为单位进行数据采集的，且不说这些方法的科学性水平及其实践意义如何，教案是设计 态的教学系统，与实施态不一样的是，它不可能也没有预设具体时间的交互行为，所以 这些方法是不可行的；很多文本分析方法也可以用于教案分析，如内容分析法、话语分 析法、社会网络分析法等，这些方法往往以“意义单元”为切分单位，而“意义单元” 的划分标准模糊，产生的“意义单元”中意义没有具体的依附体，使产生意义组合很容 易出现任意性6；另外，这些方法只是从师生外显的言语行为来认识或描述教学系统， 忽略了行为背后所依附的知识信息流，无法在行为与效果之间建立明确的联系，得出的 结论对教学的指导意义也不大。 随着信息论的广泛应用，越来越多的研究者意识到教育教学与信息存在着实质性的 联系，并认识到教学系统是一个信息系统28-32，但具体的、可操作的方法却少有研究， 教学系统 IIS 图分析法就是这方面探索的成果。该方法关注的是教学系统中教师、学生和 信息媒体这三类信息处理主体输出的教学信息集合 IIS（Instructional Information Set）的标记信息与教学功能之间的关系，试图由这些教学过程中的信息流局部特征推断 教学的整体属性5，已有一系列实证研究验证了该方法的有效性与可行性。 下面对教学系统 IIS 图分析法的相关原理及实证进行详细说明。 1.3.1 教学系统的概念模型 杨开城认为，教学系统是一个信息系统，是一个教师、学生、具有信息处理能力的 媒体这三个信息处理主体之间信息流动的系统，因此，表征教学系统的概念模型必须能 反映教师、学生、信息媒体这三类主体之间信息流动的关系，且能反映这种多主体之间 的信息流动对于社会性知识建构的贡献，可用如图 1 所示的概念模型对教学系统进行建 模3： 学生对信息的处 理IPL 学生对信息的处 理IPL 媒体对信息的处 理IPM 教师对信息的处 理IPT 教学信 息集IIS X1 X2 X3 X4 Y2 Y3 Y4 Y1 环境 环境 环境 环境 图 1 教学系统的概念模型 6 其中，IPT、IPL 和 IPM 分别代表教师、学生、信息媒体这三个信息处理主体对信息 的加工处理，X和Y表示他们信息处理过程的输入和输出。 由三个信息处理主体的信息输出Y的集合，可抽象概括出一个教学信息集 IIS（Instructional Information Set） ，表征了知识的共享性。与信息处理无直接联系的其他 要素则归为教学系统的环境要素，例如学生的先决知识技能、师生关系以及学生的动力 水平等。教学系统概念模型的建立，为教学系统 IIS 图分析法的操作规范奠定了坚实的理 论依据。 1) 编码系统及切分技术 信息流编码的核心任务就是确定信息流的属性，通过研究我们发现信息流属性有很 多，例如时间、贡献者、操作、信息类型、表征形态、语义、对应的知识网络、信息质 量等。目前参与编码的属性有六个：信息贡献者、时间、操作、信息类型、表征形态、 对应的知识网络子图。为了方便研究，我们规定信息流的表征形式为：IPx_n内容注释。 前期研究制定的信息流切分规则如下： IPx_n 取值一旦发生变化，即当信息的贡献者变化时，信息流发生切分。 的取值的层次发生改变时，信息流发生切分。 的取值一旦发生变化，信息流发生切分。 的取值变化并不影响信息流的切分，即表征形态可以并发。 取值一旦变化，信息流发生切分。 2) 激活量 我们依据切分规则把教学视频或教学方案切分成由众多信息项组成的信息序列，然 而通过这种序列结构我们无法看到知识的共享建构过程及其蕴含的教学意义。为此，我 们需要借助一种能清晰地表达这一过程和意义的结构来探求教学系统的本质和规律，这 一结构就是带某种特征属性标记的知识点网络图，即 IIS 图。 目前构造出的用来表征教学系统特征与功能的定量指标是激活量。激活量是由多个 信息流激活所导致的知识点的信息墒的累加和，它反映的是信息流对某一个知识点的激 活水平。前期研究中，根据信息熵理论构造出了单个知识点的激活量计算公式如下： 激活量 QA6= r dDn dF * )2(*log( )2log(* F 表示遗忘系数。心理学最新研究表明人类的短时记忆容量为 433。我们规定当某一 7 知识点与激活这个知识点的前一个信息项之间相隔 4 个信息项以内时，F=1；当相隔 4 个 以上时，F=(k+1)/(2k+1)，其中 k 为这两个信息项之间信息项个数减去 4。 log（d+2）表示激活熵，其中 d 是该知识结点的已知度，即当前已知边的条数。激活 熵的得来是受信息论的最大熵原理启发。对于某些知识点，d 会随着教学的进行而变大， 因此激活熵也会随之增长。 log（n*（D-d+2） ）表示复杂度，其中 n 是该知识结点未知边的种类数，D 则为结点 的总度，即边的总数。一个知识结点未知边的条数或种类数越多，该知识点的复杂度则 越大。 r 表示扩散衰减系数。IIS 图是一个有机整体。当图中某个知识点被直接激活时，其 邻接知识点也被间接激活，这被称为激活量的扩散。扩散的激活量不如直接激活量大， 因此需要一个衰减系数。若此信息项是直接激活，则 r=1；若该结点是经过一次扩散激活， 则 r=1/d；若该结点是经过二次扩散激活，则 r=1/d2。目前只考虑 2 层扩散。 表示一个知识点的激活量是所有信息项对该知识点的激活量的总和。 1.3.2 IIS 图分析法的相关研究 IIS 图分析法从提出到现在，经历了一系列的探索与实证，主要有以下两条脉络： 实施态的教学系统的 IIS 图分析：林凡的研究，取材于自然教学状态下的大学课堂， 通过对教学视频进行 IIS 图分析，初步形成了教学系统 IIS 图分析的理论体系和相关的分 析技术，并探索了激活量和学习效果之间的关系，结果是激活量与学习效果成正相关6； 张宁的研究，取材于人为控制状态下的微格教学，拓展学科范围，通过对教学视频进行 IIS 图分析，继续验证激活量和学习效果之间的关系，结果是激活量与学习效果成正相关， 即激活量越大，学习效果越好7；丁莹的研究，取材于自然状态下的中学课堂，涵盖不 同学科，通过对教学视频进行 IIS 图分析，进一步完善 IIS 图分析的操作规范，促进 IIS 图分析法的成熟，验证激活量和学习效果之间的关系，结果依然是激活量与学习效果成 正相关8。 设计态的教学系统的 IIS 图分析：徐梅的研究，将教学系统 IIS 图分析法引入到教案 分析上，初步形成了教案 IIS 图分析的操作规范，考虑到单个知识点的激活量难以在整体 上说明教案的激活水平，徐梅提出并验证了总激活量（Total Quantity of Activation）这一 特征指标的有效性9。 前期的这一系列研究证明了 IIS 图分析法的科学性、有效性及其在教案分析上的可行 性，在此基础上，笔者试图构建一套基于 IIS 图分析的教案质量评估指标体系，以利于后 期教案的反思性研究。 8 1.4研究意义 1.4.1 理论意义 杨开城提出的以学习活动为中心的教学设计模式包含四个阶段，尝试设计、对方案 的结构化设计、方案的优化设计、方案的缺陷分析，其中前三个阶段已取得阶段性的成 果，并有具体的、可操作的手段，而方案的缺陷分析还正在研究之中。本研究实际上是 教学设计缺陷分析的一部分，通过构建一套教案质量评估的指标体系，为教案的缺陷分 析提供具体的分析视角，完善以学习活动为中心的教学设计理论；另一方面，在徐梅研 究的基础上，进一步完善、细致教案 IIS 图分析的操作规范，促进教案 IIS 图分析的成熟， 进而完善教学系统 IIS 图分析法。 1.4.2 实践意义 一旦教案质量评估的指标体系构建完成，我们就可以通过对教案的 IIS 图分析，获得 教案各个特征指标的量化数据，从而为教案的反思性分析提供数据信息，提高反思的客 观性和有效性；另一方面，目前，教案主要通过教案评估量表展开评估，评估指标项的 含糊不清、评估人员的主观随意、教案自身的文本特性，都无形中加剧了评估任务的艰 巨和繁琐，一个教案自动评估工具亟待开发，而本研究恰可为日后开发教案的 IIS 图自动 评估软件准备理论和技术条件。 9 2 研究内容与过程设计研究内容与过程设计 2.1研究目标 本研究的研究目标是，完善、细致教案 IIS 图分析的操作规范，基于教案 IIS 图标记 信息和教案的结构化设计，构建一套既简洁又有效地教案质量评估的指标体系。 2.2研究内容 2.2.1 制定详尽、准确的教案 IIS 图分析的操作规范 徐梅的研究虽已在实践的过程中制定了教案 IIS 图分析的操作规范，但较为粗糙。教 案的信息流颗粒大，易造成信息流切分时的主观，且本研究需要关注更多的 IIS 图标记信 息（如表征形态、信息类型等） ，所以需要更为准确、更为细致地把握信息流的切分，细 致化、精确化教案 IIS 图分析的操作规范，确保信息流切分的信度。所以，本研究的内容 之一就是总结教案 IIS 图分析的技巧和经验，制定详尽、准确的教案 IIS 图分析的操作规 范。 2.2.2 构建一套基于 IIS 图分析的教案质量评估指标体系 徐梅的研究提出并验证了教案 IIS 图分析的特征指标之总激活量（IIS 整图激活量、 目标知识点总激活量、IIS 整图平均激活量、目标知识点平均激活量）的有效性。本研究 在徐梅研究的基础上，从 IIS 图的标记信息、各个标记信息的综合信息以及教案的结构化 设计等方面，构建教案 IIS 图分析的特征指标及其量化方法，并通过对多组教案样本作 IIS 图分析，获得各个特征指标的量化数据并验证其有效性，剔除不显著的指标，保留显 著的指标并进行主成分分析，从而构建一套既简洁又有效地教案质量评估的指标体系。 2.3研究过程设计 根据研究的目标和研究内容，本研究的研究过程设计如图 2 所示： 文文献献调调研研 实实证证阶阶段段 产产出出 教案评估文献 调研 准备实训 内容及所需资料 对教学方案I与教学方 案进行IIS图分析 进行教学设计实训 ，得到教学方案 招募志愿者，得 到教学方案 I 通过小组讨论了解志愿 者对方案I的修改细节 确保教学方案II得到改 进 验证各个指标 项的有效性 教学系统 分析 教学系统 IIS图分析 信息论发现问题：如何 分析教案，如何 构建评估体系 寻找解决途径： 基于IIS图分析法 分析教案 寻找解决途径：探 索教案评估的特征 指标及量化方法 教学设计 技术理论 教案IIS 图分析的 操作规范 各个指标 项的定性 分析 一套教案 评估指标 体系 信息流切分 的信度检验 N Y 图 2 基于 IIS 图分析的教案质量评估指标体系的研究流程 10 2.3.1 文献调研阶段 评析教案评估的发展历程，对比现有教学系统分析方法的优缺点，说明对教案进行 IIS 图分析的必要性。同时查阅大量与系统方法、信息论、教学系统 IIS 图分析的实证研 究等相关文献，从教案 IIS 图分析入手，抓住其主要属性，然后把这些属性的现象性外观 表现确定为指标。 教案的变化主要是由 IIS 图标记信息以及教案的活动设计引发的。因此，我们将从 IIS 图的标记信息、各个标记信息的综合信息以及教案的结构化设计等方面入手构建特征 指标。在前期研究中，我们构造了知识网络图中单个知识点激活量的计算公式、反映整 个知识网络图的总激活量的计算公式并分别验证了其有效性。在本研究中，我们将试图 从信息流对某个知识点的激活量、各个知识点的表征形态以及信息项序列中各个属性的 信息等出发，探索教案质量评估特征指标及其量化方法。 11 2.3.2 实证阶段 徐梅虽留下教案样本，但由于徐梅的研究只关注激活量这一属性，我们的研究除此 之外，还关注了表征形态、信息类型、贡献者等属性，为了进行这些属性对应的特征指 标的量化方式的有效性验证，我们需要确保方案 II 的这些特征指标值优于方案 I，而这是 徐梅的教案样本所不能保证的。所以，我们仍需开展教学设计实训，在实训中增加教案 在这些特征指标上的优化过程。 通过教学设计实训，收集教案样本，对教案 I、II 进行信息流切分，一方面修正前面 构建的教案质量评估的特征指标（如增删特征指标、改进特征指标的量化方式等） ，另一 方面完善教案 IIS 图分析的操作规范，以确保信息流切分的信度；依据教学系统 IIS 图分 析软件提供的教案信息流的标记信息，获得特征指标的量化数据，从而对教案 I、教案 II 的各个特征指标进行配对 t 检验，验证其有效性；最后通过主成分分析，形成一套既简洁 又有效的教案质量评估指标体系，以利于后期教案的反思性研究。 具体步骤如下： 1)准备实训内容及所需资料 为了保证实训的有效开展，需要准备实训所需的资料，规划实训开展的时间，预定 实训的场所及设备等。 2) 招募志愿者，得到教案 I 制作海报及实训须知，招募志愿者。在实训前，学员须提交一份尝试设计教案。为 了确保教案的改进空间，学员须依据已有的习惯和经验，独立设计教案；为了确保教案 内容设计的稳定性，学员须说明依据的是哪本教材的哪章节内容并认真研读；为了确保 我们对教案内容的准确把握，学员须编写详细的教案，即以 T-S（教师-学生）行为序列 来编写教案，需要注意如下事项： 编写教师行为时，不能简单地用“讲解” 、 “总结” 、 “引导”等孤立行为动词加以 描述，教师提示、引导、复习、讲解、演示、总结、测试、检查等的具体内容需 要详细说明。 编写学生行为时，涉及到对教师的反馈，需要详细写出学生的预期表现，如思考 或讨论的结果、容易出现的问题和错误、总结和收获的具体内容。 同一行的教师行为和学生行为之间是一一对应关系，表示的是师生之间的互动。 如果教案涉及具体事实、故事、案例、问题、现象、任务，请提供它们的详细内 容。 教师所利用的辅助材料，比如表格、ppt 讲稿、图片、网页等，应提供详细内容。 如果不方便放在表格中，请使用单独的附件。 3) 进行教学设计实训，得到教案 II 在实训中，学员通过学习，掌握了教学设计基本原理和相关技术，在教师和助教的 12 帮助下，对教案 I 进行结构化设计和优化改进，得到教案 II。根据教案设计的学科内容， 我们对学员进行了分组。通过小组讨论，确保教案 II 得以改进，而没有改进的教案将不 作为 IIS 图分析样本。因此我们有理由假定，教案 II 优于教案 I。 4) 对教案 I 与教案 II 进行 IIS 图分析 对教案 I、教案 II 进行 IIS 图分析，在这一过程中，积累切分经验，完善教案 IIS 图 分析的操作规范，以确保信息流切分的信度；同时，随着对教案和 IIS 图标记信息的理解 加深，修正前面构建的教案质量评估的特征指标；基于所构建的特征指标的量化方式， 获得定量指标数据；进行信息流切分的信度检验，即两个人参照教案 IIS 图分析的操作规 范背对背切分，通过对两组各个特征指标量化数据的相关性分析来检验切分的有效性； 若切分不可接受，则需进行反思性分析，对教案 I、教案 II 进行 IIS 图再分析，直至切分 可接受。 5) 验证各个特征指标的有效性 通过步骤 2-4，我们已经确定教案 II 优于教案 I 。因此，通过对两组教案进行 IIS 图 分析获得的各个指标项的量化数据应显示，第 2 组的指标数据大于第 1 组的指标数据， 并且具有显著性差异。但是，指标项的量化数据不足以代表指标项所含的全部信息，因 此，需要结合定性分析的方法，分析各个指标项有效或无效的原因，加深对各个指标项 的理解，便于日后对教案进行反思性研究。 6) 构建一套教案质量评估指标体系 各个指标项之间是否独立，是否出现冗余，指标项越多，教案评估的误差就越大。 因此，最后，需要对各个显著的指标项进行主成分分析，构建出一套既简洁又有效的教 案质量评估指标体系。 13 3教案质量评估特征指标的构建教案质量评估特征指标的构建 林凡、张宁、丁莹通过对教学视频进行 IIS 图分析，逐步形成了教学系统 IIS 图分析 的理论体系和相关的分析技术，并验证了知识点的激活量与它的学习效果成正相关6-8。 教案的实质是设计态的教学系统，教学系统 IIS 图分析法理应可以用到教案分析上， 实践也证明了这一点，徐梅的研究验证了教学系统 IIS 图分析法分析教案的可行性9。至 此，我们找到了评估教案质量的新思路，即基于教学系统 IIS 图分析法分析教案，从教案 IIS 图的标记信息（如贡献者、信息类型、表征形态、激活量等属性）以及这些标记信息 的综合信息（如贡献者与激活量的综合信息等）入手，构建教案质量评估的特征指标及 其量化方式。 目前我们尝试提出了以下几个特征指标。 3.1总激活量 (Total Quantity of Activation) 9 激活量是由多个信息流激活所导致的知识点的信息墒的累加和，它反映的是信息流 对某一个知识点的激活水平。前期的一系列研究已经证明了激活量与知识点的学习效果 呈正相关，然而，单个知识点的激活量很难在整体上说明教案的激活水平，因此徐梅提 出了总激活量这一指标，用以反映教案 IIS 图整体激活水平，即教案中教师、学生和信息 媒体这三类主体之间的信息流动对知识点的总体激活水平，并构建了四个子指标，整图 知识点总激活量（TQA1） 、目标知识点总激活量（TQA2） 、整图知识点平均激活量 （MTQA1）和目标知识点平均激活量（MTQA2） ，但考虑到成对教案的内容特征，本研 究只采用了前两个。 (1) 整图知识点总激活量 TQA1 整图知识点总激活量，即教案 IIS 图中所有知识点激活量的总和。它反映的是教案中 教师、学生和信息媒体这三类主体之间的信息流动对所有知识点的总体激活水平。计算 公式如下： N QATQA 1 1 其中，QA 是单个知识点的激活量，N 是 IIS 图知识点个数。 (2) 目标知识点总激活量 TQA2 目标知识点总激活量，即教案 IIS 图中目标知识点激活量的总和。它反映的是教案中 教师、学生和信息媒体这三类主体之间的信息流动对目标知识点的总体激活水平。计算 14 公式如下： TQATQA t N 1 2 其中，QAT 是单个目标知识点的激活量，Nt是 IIS 图目标知识点个数。 在教案的优化过程中，设计者会直接增加目标知识点的讲解/运用/总结，导致目标知 识点激活量的增加；或增加目标知识点的先决知识的讲解/运用/总结，以增强学习者对目 标知识点的理解与有意义连接，导致非目标知识点激活量的增加，最终实现教案内容的 系统性、逻辑性、连贯性。因此，我们假设，优化后的教案在总激活量(整图知识点/目标 知识点)上会有所增加。 然而，该指标存在以下风险： 1)非目标知识点的增加 在教案知识建模和结构化设计的过程中，设计者在原来教案的基础上增加了非目标知 识点及其讲解/运用/总结，这必然会导致整图知识点总激活量的增加，但如果设计者 只是单纯增加知识点内容来优化教案，即整个教案中增加了相当大比例的非目标知识 点及其讲解/运用/总结，就相对削弱了目标知识点所占的比例，毕竟教案的出发点和 归宿是对目标知识点的建构，而非所有知识点的建构。虽然整图知识点总激活量是增 加的，但不一定说明教案已优化。 2)非目标知识点的减少 设计者在知识建