【优秀硕士博士论文】基于iis图分析的教案质量评估指标体系的研究

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RESEARCHONTEACHINGPLANCHARACTERISTICINDICATORSYSTEMBASEDONIISMAPABSTRACTASAPARTOFTHETEACHINGWORK,TEACHINGPLANPLAYSANIMPORTANTROLEINTHEMODERNTEACHERSPROFESSIONALDEVELOPMENTFIRSTLY,MODERNTEACHINGISACOMPLEXPROCESSANDTEACHINGPLANCANHELPTEACHERSMAXIMIZETHECERTAINTYOFTEACHINGSECONDLY,UNLIKEREALTIMETEACHING,ITISMORECONVENIENTFORTEACHERSTOREFLECTONTEACHINGWITHTHEHELPOFTEACHINGPLANHOWEVER,THROUGHLITERATURERESEARCH,IFOUNDTHEEXISTINGSTUDIESAREUNTENABLETHEYDIDNTSEIZETHEESSENCEOFTEACHINGPLANANDDIDNTGETTHEOBJECTIVECHARACTERISTICSANDDATABASISOFTEACHINGPLANINESSENCE,TEACHINGPLANISTHEDESIGNEDINSTRUCTIONALSYSTEMBYCOMPARINGADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFTHEEXISTINGINSTRUCTIONALSYSTEMANALYSIS,THEPAPERPOINTSOUTTHENECESSITYOFANALYZINGTHETEACHINGPLANBASEDONIISMAPAND,BYINTEGRATINGTHEPREVIOUSEMPIRICALRESEARCHONIISMAP,THEPAPERPOINTSOUTTHEFEASIBILITYANDVALIDITYOFANALYZINGTHETEACHINGPLANBASEDONIISMAPTHEN,THEPAPERPUTSFORWARDANEWIDEAOFBUILDINGTEACHINGPLANSCHARACTERISTICINDICATORSYSTEMBASEDONIISMAP1DEVELOPDETAILEDANDACCURATEOPERATINGSPECIFICATIONSOFANALYZINGTEACHINGPLANBASEDONIISMAPINTHISSTUDY,THEPRIMARYPROBLEMISHOWTOANALYZETEACHINGPLANBASEDONIISMAP,WHICHISAPROCESSFROMCONCRETETOABSTRACTCONSIDERINGTHEFEATURESOFIISMAPANDTEACHINGPLAN,IDEVELOPDETAILEDANDACCURATEOPERATINGSPECIFICATIONSOFANALYZINGTEACHINGPLANBASEDONIISMAP,ESPECIALLYABOUTTHEDEFINITIONOFINFORMATIONREPRESENTATIONTYPEANDINFORMATIONFLOWTYPETHISISANIMPORTANTOUTCOMEOFTHESTUDY2CONSTRUCTTEACHINGPLANSCHARACTERISTICINDICATORSTHISISANITERATIVEPROCESSFIRSTLY,BASEDONTHEPREVIOUSSTUDIES,CONSIDERINGTHEELEMENTSANDFUNCTIONALCHARACTERISTICSOFTHETEACHINGSYSTEM,IPROPOSEFIVETEACHINGPLANSCHARACTERISTICINDICATORSCONCEPTUALLYSECONDLY,BASEDONTHESTRUCTUREDDESIGNOFTEACHINGPLANANDTHETAGINFORMATIONOFIISMAP,ICONSTRUCTTEACHINGPLANSCHARACTERISTICINDICATORSQUANTITATIVELY,NAMELY12CHARACTERISTICINDICATORS3VERIFYTHESTUDYSVALIDITYVALIDITYOFTHESTUDYCONTAINSTWOASPECTSTHECONSISTENCYOFTEACHINGPLANSANALYSISBASEDONIISMAPANDTHEVALIDITYOFTEACHINGPLANSCHARACTERISTICINDICATORSBYEMPIRICALRESEARCH,WEVERIFYTHEEFFECTIVENESSOFTEACHINGPLANSANALYSISBASEDONIISMAPANDGET9SIGNIFICANTINDICATORS4BUILDTEACHINGPLANSCHARACTERISTICINDICATORSYSTEMBYPRINCIPALCOMPONENTANALYSISFORTHE9SIGNIFICANTINDICATORS,CONSIDERINGTHESPECIFICMEANINGOFTHECHARACTERISTICINDICATORSANDFOLLOWINGTHESIMPLEPRINCIPLE,WEBUILDABOTHSIMPLEANDEFFECTIVETEACHINGPLANSCHARACTERISTICINDICATORSYSTEM,THATIS,THETOTALQUANTITYOFACTIVATIONALLPOINTS,TARGETPOINTSDEGREEOFACTIVATION,THEDEGREEOFSTUDENTENGAGEMENTTARGETPOINTSQUANTITYOFACTIVATION,THEDIVERSITYOFTHEMEDIATHEAVERAGEOFTARGETPOINTSREPRESENTATIONTYPES,THEINTEGRITYOFTHEINFORMATIONFLOWTYPETHENUMBEROFINFORMATIONFLOWTYPESKEYWORDSTEACHINGPLAN,IISMAP,OPERATINGSPECIFICATIONS,INDICATORSYSTEM目录1研究背景与意义111研究背景112研究现状213教学系统IIS图分析法4131教学系统的概念模型5132IIS图分析法的相关研究714研究意义7141理论意义7142实践意义82研究内容与过程设计921研究目标922研究内容9221制定详尽、准确的教案IIS图分析的操作规范9222构建一套基于IIS图分析的教案质量评估指标体系923研究过程设计9231文献调研阶段10232实证阶段113教案质量评估特征指标的构建1331总激活量TOTALQUANTITYOFACTIVATION91332目标知识点激活度TDA（TARGETPOINTSDEGREEOFACTIVATION）1433学生参与度THEDEGREEOFSTUDENTENGAGEMENT1534媒体多元性THEDIVERSITYOFTHEMEDIA1735信息流类型完整性THEINTEGRITYOFTHEINFORMATIONFLOWTYPE1736目标手段一致性TARGETMEANSCONSISTENCY184教案IIS图分析的操作过程及规范2141IIS图的绘制2142目标知识点的确定2243信息流的切分23431表征形态的识别及歧义处理23432信息类型的识别及歧义处理23433典型交互的切分规则2844数据分析2945信度分析3046案例展示以动能和势能的转化教案II为例305有效性的验证3751信息流切分有效性的验证37511激活量37512媒体多元性38513信息流类型完整性4052特征指标有效性的验证41521总激活量45522目标知识点激活度45523学生参与度46524媒体多元性47525信息流类型完整性486教案质量评估指标体系的构建5061整图知识点总激活量5162目标知识点激活度5163学生参与度5264媒体多元性5265信息流类型完整性527总结与展望53参考文献54附录56附录1动能和势能的转化教案I56附录2动能和势能的转化教案II58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I62致谢631研究背景与意义11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59。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。12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（CONTEXTEVALUATION）、输入评价（INPUTEVALUATION）、过程评价（PROCESSEVALUATION）和成果评价（PRODUCTEVALUATION）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、07和05三个等级，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2022；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，MJENICEGOLDSTON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。13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。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ST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2832，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（INSTRUCTIONALINFORMATIONSET）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。131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。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IISX1X2X3X4Y2Y3Y4Y1环境环境环境环境图1教学系统的概念模型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（INSTRUCTIONALINFORMATIONSET），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QA6RDDNF2LOGF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，F1；当相隔4个以上时，FK1/2K1，其中K为这两个信息项之间信息项个数减去4。LOG（D2）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（DD2）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R1；若该结点是经过一次扩散激活，则R1/D；若该结点是经过二次扩散激活，则R1/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。132IIS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（TOTALQUANTITYOFACTIVATION）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。14研究意义141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。142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。2研究内容与过程设计21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。22研究内容221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。222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。23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所示文献调研实证阶段产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NY图2基于IIS图分析的教案质量评估指标体系的研究流程231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。232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TS（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24，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。3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68。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。31总激活量TOTALQUANTITYOFACTIVATION9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NQAT1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。计算公式如下TQATTN12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模的过程中，发现原来教案中出现了不必要的知识点而将其删除，可能会导致整图知识点总激活量的减少，而这不一定说明教案未优化。3教案的详略一般而言，教案I是设计着尝试设计的教案，尽管要求设计者设计一份详细的教案，但不能保证其详细，而教案II是设计者经过实训、反复迭代设计的结果，详细程度高，会导致总激活量整图知识点/目标知识点的增加，但不一定说明教案已优化。32目标知识点激活度TDA（TARGETPOINTSDEGREEOFACTIVATION）为了规避总激活量整图知识点/目标知识点存在的风险，笔者提出了目标知识点激活度，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激活程度，并构建了两个子指标，目标知识点激活度TDA1、目标知识点激活度TDA2。1目标知识点激活度TDA1目标知识点激活度TDA1，即教案IIS图中目标知识点总激活量与IIS整图知识点总激活量的比值，它反映的是教案中教师、学目标知识点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激活程度。计算公式如下12TQAD其中，TQA2是教案IIS图中目标知识点激活量总和，TQA1是教案IIS图中所有知识点激活量总和。2目标知识点激活度TDA2目标知识点激活度TDA2，即教案IIS图中目标知识点平均激活量与IIS整图平均激活量的比值，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平均激活程度。计算公式如下计算公式如下NTQADT12其中，TQA2是教案IIS图中目标知识点激活量总和，NT是IIS图中目标知识点个数，TQA1是教案IIS图中所有知识点激活量总和，N是IIS图知识点个数。笔者提出的目标知识点激活度这一指标，既考虑了目标知识点个数及其总激活量，又考虑了IIS整图知识点个数及其总激活量，在一定程度上规避着教案知识点个数、教案详略所带来的影响，反映了教案中教师、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激活程度。在教案的优化过程中，无论是增删目标知识点及其讲解/运用/总结，还是增删非目标知识点及其讲解/运用/总结，教案设计的出发点和最终归宿是其教学目标，因此，我们假设，优化后的教案在目标知识点激活度上会有所增加。33学生参与度THEDEGREEOFSTUDENTENGAGEMENT建构主义认为，学习是一种意义的主动建构过程，无论是皮亚杰的同化顺应说，还是维果斯基的社会文化说，学习都离不开学习者的参与、学习者的自我建构。教学系统的总体功能是通过教师的有效干预来帮助学生完成对知识、技能和价值观的自我建构。因此，我们提出学生参与度作为评估教案质量的一个特征指标，并构建了四个子指标，学生参与的整图知识点总激活量LTQA1、学生参与的目标知识点总激活量LTQA2、学生参与的整图知识点激活度LTDA1、学生参与的目标知识点激活度LTDA2。1学生参与的整图知识点总激活量LTQA1学生参与的整图知识点激活量，即教案IIS图中学生参与的整图知识点激活量的总和。它反映的是教案中学生参与的信息流动对所有知识点的总体激活水平。计算公式如下NLQALT1其中，LQA是学生参与的单个知识点的激活量，N是IIS图知识点个数。2学生参与的目标知识点总激活量LTQA2学生参与的目标知识点激活量，即教案IIS图中学生参与的目标知识点激活量的总和。它反映的是教案中学生参与的信息流动对目标知识点的总体激活水平。计算公式如下TLQALTQATN12其中，LQAT是学生参与的单个目标知识点的激活量，NT是IIS图目标知识点个数。3学生参与的整图知识点激活度LTDA1学生参与的整图知识点激活度，即教案IIS图中学生参与的所有知识点总激活量与教案IIS图中教师、学生、媒体这三类主体参与的所有知识点总激活量的比值，它反映的是教案中学生参与的信息流动对所有知识点的激活程度。计算公式如下1TQALD其中，LTQA1是教案IIS图中学生参与的所有知识点激活量的总和，TQA1是教案IIS图中教师、学生、媒体这三类主体参与的所有知识点激活量的总和，即整图知识点总激活量。4学生参与的目标知识点激活度LTDA2学生参与的目标知识点激活度，即教案IIS图中学生参与的目标知识点总激活量与教案IIS图中教师、学生、媒体这三类主体参与的目标知识点总激活量的比值，它反映的是教案中学生参与的信息流动对目标知识点的激活程度。计算公式如下2TQALD其中，LTQA2是教案IIS图中学生参与的目标知识点激活量的总和，TQA2是教案IIS图中教师、学生、媒体这三类主体参与的目标知识点激活量的总和，即目标知识点总激活量。在教案的优化过程中，设计者往往通