教学过程信息分析方法对教学的优化 刘 革 （河南大学教育科学学院，河南开封４７５０００） 摘要：以教学的设计一教学实施一教学的评价为主线，将《教育信息处理》课程中涉及的教学过程信息分析的主要 方法：目标分析法、学生应答曲线分析法、ｓ—Ｐ分析法和ＩＲＳ分析法应用到教学过程的信息分析中，为教师实践教学中 的信息处理提供指导分析研究中的不足并提出了改进方向。 关键词：教育信息处理；Ｓ－Ｐ分析；目标矩阵 中图分类号：Ｇ４３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７８ｏｏ（２０１３）１０．００２５—０３ Ｏ引言 教育信息处理是以信息科学的思想与理论，技术与方法对 教学过程进行研究、分析的一门综合性的新兴学科。教育信息 处理的研究和应用，不仅能有效促进教育学的发展，还对教育信 息化、教育现代化和创新人才的培养具有重要的意义。教育信 息处理的处理对象是教育中的信息。教育信息的量度水平低、 循环过程。 １教学过程的信息分析方法对教学优化 笔者以一般课堂的线性教学过程为基础，进行方法的嵌 入分析。以一线教师的实际教学过程为基础设计，便于一线 教师的理解和实施。本研究的主体部分可分为教学前的教材 分析、教学中的实施中测试分析、教学后测试信息的ｓ—Ｐ分析 和ＩＲＳ分析和教学反思的Ｓ—Ｔ分析和学生个体的分析，基本 数据小样本、注重个体数据分析和模糊性的特点使教育信息的 处理有很大的困难。目前实际教学过程中的信息处理大多是依 靠教师的经验进行，缺乏合理的理论支持和科学的方法手段。 框架可如图１所示。分别对每个模块涉及的方法，方法应用 的原因、方法的具体步骤或者过程进行说明，为教师实践活动 做出指导。 教育信息处理的科学化、标准化，是教学过程中需要改进 的主要方面，也是教育信息化的基本要求。教学信息处理所处 理的对象仅涉及教学活动中的有关信息。教育信息处理课程中 可应用于教学的内容和方法主要有：目标分析法、平均信息熵应 用法、学生应答系统会学生集团应答系统、Ｓ－Ｐ分析法和ＩＲＳ分 析等。教育信息处理在教学中的应用是将这些方法应用到教学 过程中。教学活动中的基本周期是设计一展开一评价一设计的 图１教学过程的信息分析方法的教学优化 课程了，建议将课程目标放在生活中的茶为主，课题应改为《饮 茶与生活》；②因为课程主题为生活中的茶，所以要删除第一章： 茶道和第七章：紫砂风情。 有的视频打不开，还有链接视频的网址打开后，会有不雅广告，因 此全部删除了视频材料；课程内容也发现有错漏的地方。经过测 试开课，完善好课程内容和解决好技术问题后，正式顺利网上开 课了。今后网络课程培训越来越普遍，对于网络课程的要求也越 ５网上测试、正式开课阶段 课程做好以后，有选择地找部分教师上网学习，测试网上学 习效果，教师学习的主要任务是给课程提出意见，有技术方面的 来越高，还要更好地完善好《饮茶与生活》网络课程，向魔术师的 目标迈进。 参考文献： ［１］余新．教师培训师专业［Ｍ］．北京：教育科学出版社，２０１２． （责任编辑：伍瑛瑛） 问题，也有课程内容方面的问题。例如技术方面的问题：有的学 员没有参加测试却有分数，有的学员参加测试了却没有显示分数； 收稿日期：２０１３—０９－１３ 作者简介：刘革（１９９０一），女，河南南阳人，河南大学教育科学学院硕士研究生，研究方向为教育信息化、虚拟现实与教育游戏、信息技术教育。 ： ：王星 塑！： 兰旦２坚兰量±２：鏊童堡 兰曼－ １．１教学设计中的教材分析 般题量较少，针对性强，信息量较少，教师可自行完成，不需重新 设计。需要注意的是，题目的设计对于测试的影响也是非常大， 教师教学最基本的材料就是教材，教材也是一种教学系统。 为达到一定的教学目标，该系统包含有各种要素，且各要素之间 具有一种上、下级的层级关系，称为学习的层级关系，也称为要 素问的形成关系，它表示了一种要素的学习是以另一种要素的 学习为前提、为基础的。要素间的层级关系决定了教材结构的 层级关系。教材分析就是对于给定的教材，教师在教学中，应通 过教材内容的分析，找出构成教材的要素及相互间的层级关系 （形成关系）的操作。 教学的教材分析主要发生在教学活动开展前，其中常用 题目的设计要充分利用信息熵的概念，使题目的信息熵尽量大。 １．２．２教学活动中期的测试分析 教学活动中期测试目的主要是，根据教学活动中学生在某 一新概念理解程度的测试情况决定下一阶段的教学如何进行。 这一阶段的测试要求时间较短、反馈快速。教学活动中学生集 团应答分析的方法正好适应这一需求。学生集团应答分析是指 课堂教学中，作为一个学生集团的全班学生对教师给定课题或 测试的应答分析。学生的应答分析的过程主要的过程是：教师 的是目标矩阵法。目标矩阵法相对来说比较简单，便于手工 操作，是协助教师做好教材分析的重要方法。主要是想找出 教材中学习目标的低级目标，然后进行目标矩阵的排序、清空， 找出目标间的形成关系图。操作简单，结果采用可视化的形 成关系罔来展现，为教师清晰的展现教材中要素的关系，便于 教师对教学的先后顺序进行设计和调整，对教师的教材分析 提供了有效的分析方法。目前除目标矩阵之外还有基于图论 的ＩＳＭ法是一种复杂的定性系统，这里不再说明。 １．２教学实施中的测试分析 在教学的过程中存在各种各样的信息，其中学生的反馈信 息是实时传递的，对学生反馈的数据进行实时统计和分析，就可 以在课堂中实时收集数据、反馈数据方法的应用，改变传统教育 中信息反馈慢等问题，具有重要的实践意义，也是实现教育教学 改革的重要措施。教学活动中涉及到测试信息的几个方面，教 学活动中前一阶段的测试、教学活动中的测试和教学活动后期 的测试。信息熵是对信息系统中信息量的量度。信息熵是信息 理论中的一个基本概念，教育系统是一种信息系统。教育信息 熵的计算是教育信息处理的一项 要内容。信息熵如何计算 呢？信息熵Ｈ为： Ｈ＝一ＰｉＬｏｇ２Ｐｉ； 其中， 为信息系统中状态 出现的概率。信息熵表示了 系统的不确定程度，它可用于对信息系统中信息量大小进行计 算。在一个具体的测试题目中，选择一个选项的信息熵就是指 选择这个选项所包含的信息量的大小。对于一个题目而言，单 一选项的信息熵的计算的意义不大，整个题目设置之后的平均 信息熵相对较有意义。一般来说，在选项相同的题目选择中，哪 个题目的平均信息熵越大，哪个题目更好；不同选项的题目中， 平均信息熵的大小与选项的数目成正比。 教师教学活动中的题目都是教师设计的，如何使题目更有 效，在类型的题目中选择那个更好，更能反映学生的能力，这就 要求题目具有的平均信息熵大。教学活动中的测试根据测试目 的的不同，适用的教学处理方法也不相同。 １．２．１教学活动前一阶段分析 教学活动中前一阶段的的主要目的，是对学生前提知识的 测试或者是对学生上节课掌握程度的测试，这一阶段的测试一 ＿兰曼： 王差 塑 兰旦 量ｉ ：鍪童鎏 给予课题、学生根据课题进行反应，老师扑捉学生的反应信息并 适当的做出反应。在应答曲线的应用中主要有以下的三个方面： （１）根据学生应答中的学生最早应答的时刻和提示课题或 者问题的时刻的差值，即无应答时间来确定应答的时间（截止应 答的时间与最早应答时间的差值）的长短，一般在小学教学中的 应答时间视是无应答时间的１．５—２．５倍，中学教育中，应答时间 是无应答时间的２．５—３．５倍。这是应答系统最为常用的应用也 是最简单的应用，教师用一个表盘就可以完成操作。在此应用 中要注意，应答开始时间的记录要除去特殊学生的影响，即程度 特别好和特别差的学生的应答时间无效性，这样收集到的数据 才是能代表整体学生的平均水平。 （２）根据学生应答曲线确定课题的难度和教师是否要给予 指导或提示。此外，应答“时间一得分”分析分析学生的思维特 征…。两方面的应用相对复杂，这里不详细说明。在系统的设计 中如果将新的应答器应用其中，会提高数据收集的时间和效率， 目前应答器应用较好的一次实例是迟泽准老师的在北京大学的 一次讲座 。 （３）学生应答系统不仅可以应用于教学的中期，还可以应用 于教学过程的各个时期。在教学引入阶段，学生应答系统可以 清点学生的出席情况，也可以对前提知识的调查。展开阶段，学 生应答系统可以进行信息的传递，将学生的基本状态传递给老 师，调查可以与老师的讲授同步进行。结束阶段，学生应答系统 根据教学目标的要求，对学生的学习结果进行调查和评价。在 实际的应用中要注意曲线的识别、应答时间和无应答时间的控 制、注意正答率与应答率的关系和应答器的反复触动等问题。 １．２．３教学活动后期的测试分析 教学活动后期测试的主要目的是测量学生对于课堂内容的 掌握程度，一般题目的设置相对较多，数据分析较为复杂，无法 快速的反应学生的信息。《教育信息处理》中的Ｓ－Ｐ表分析和 项目关联结构分析（ＩＲＳ）可以为教师的分析活动的进行提供支 持。Ｓ－Ｐ表分析是通过某种测试，测试的结构是由１（正答）、０ （误答）组成的得分矩阵。Ｓ－Ｐ表法将１和０按正答率的顺序排 成一栏表，对学生和问题的特征进行分析。项目关联结构分析 （ＩＲＳ分析）是基于测试信息得分的一栏表，以图论的方法表示 项目间的顺序关系，对其进行结构分析的方法。 Ｓ－Ｐ表分析中有两个主要的数据：差异系数和注意系数。 差异系数是用于表示学生差异系数是ｓ—Ｐ表分析中反映ｓ曲 线与Ｐ曲线之间不一致程度的一个重要指标，它反映出学生回 答情况与问题难度之间的均匀吻合程度。公式为：差异系数＝ Ｓ曲线与Ｐ曲线之间的面积／Ｓ－Ｐ表的面积，Ｓ曲线与Ｐ曲线之 间的面积又称为两线的离差。 。Ｓ－Ｐ表中差异系数和注意系数 的综合应用可帮助教师检验试题设计是否明确、恰当，某位学生 或者某个试题是否应该引起注意。以此为数据基础，教师对学 生和问题进行有效的判断和解释。ｓ—Ｐ问题是对单个问题的解 释，对问题间关系的分析通常使用ＩＲＳ分析。 ＩＲＳ分析通常是以图来表示问题的关联结构。ＩＲＳ分析可以 ｓ—Ｐ表的分析为基础，也可以在数据的原始数据表上进行，较为 灵活。ＩＲＳ分析操作起来比较麻烦，为了简化其操作各位学者专 家也作出了很多尝试。目前的ＩＲＳ分析应用较简单操作的是一 种简单的Ｅｘｃｅｌ实现方法 ，操作简便，可以为教师提供有效的支持。 １．３教学评价的Ｓ－Ｔ分析 教师是课程的实施者，教师在课程实施前会对课程教学和 教法进行设计，但在实施过程中会有偏差。微格教学系统对于 教师的评价主要是通过录像回放进行，数据不易统计。《教育信 息处理》中的Ｓ－Ｔ分析法即ｓｔｕｄｅｎｔ－ｔｅａｃｈｅｒ分析法，主要用于对 教学过程的定量分析。它将教学结果以图形表示，教师可以采 用可视化的方法对教学加以研讨，是一种有效地定量分析方法。 Ｓ－Ｔ分析以时间为主线，以一定的时间为单位（一般以５ｓ为准） 进行为记录，记录这一时刻是教师的行为则记录为Ｔ，使学生的 行为则记录为Ｓ。建立行为一时间坐标系完成教学分析记录卡。 在行为时间的记录的基础上统计教师在活动过程中的行为占有 率和行为转换率。 Ｓ－Ｔ分析法中，教师行为占有率Ｒｔ值和行为转换率Ｃｈ值 两个重要的参数来进行分析。一是Ｒｃ值。如果教学过程中行 为采样总数为Ｎ，而教师行为采样数为Ｎｔ。教师行为占有率为 Ｒｔ＝Ｎｔ／Ｎ，０＜Ｒｔ＜１，Ｒｔ值越高，表明课堂中教师活动越多。二是 Ｃｈ值，表示行为转换率，即教师行为与学生行为间的转换次数 与行为采样总数的比率，Ｃｈ＝（ｇ－１）／Ｎ，其中，ｇ表示数据中相同 行为连续的次数。０＜Ｃｈ＜１，Ｃｈ值越高，说明课堂中师生的对 话与互动越多。如一课堂实例中Ｒｔ＝０．６９，Ｃｈ＝（２３６—１）／６２６＝０．３６， 由Ｒｔ和Ｃｈ值可以得到Ｒｔ—Ｃｈ，如图２所示。 标准条件 教学模式 标准条件 练习型 ＲＫ＝Ｏ．３ 讲授型 Ｒｔ＞＝Ｏ．７ 对话型 Ｃｈ＞：Ｏ．４ 混合型 ０＿３＜Ｒｔ＜Ｏ．７．Ｃｈ＜０．４ 图２ Ｒｔ—Ｃｈ图其标准条件 方法是将Ｒｔ和Ｃｈ值描绘在横轴和纵轴上，将得到一个对 应点。依据相关标准，将教学划分为４种教学模式：练习型、讲 授型、对话型和｝昆合型，此次课例的教学模式属于混合型。混合 型即探究型学习模式。Ｓ－Ｔ分析是教师进行教学自我评价的重 要方法，也可以作为教师教学活动还在那我程度的指标，特别有 助于实习教师的自我反思。 ２研究的不足和改进 ２．１ Ｓ－Ｔ分析的数据的记录精度和复杂度有待提高 在ｓ—Ｔ分析应用过程中的主要问题是记录数据的精度，精 度越高，数据的分析越有效。且教师完成教学分析卡的过程较 为繁琐复杂，如果可以将Ｓ—Ｔ分析有语音系统和计算机系统结 合起来的话将给为有效。由于教师的主要行为是语言，可以采 用语音识别系统自动设置系统识别教师的语言为Ｔ行为，其与 的所有行为均记为Ｓ，如果Ｔ为教师的行为，该时刻的计算机自 动记录数据１，否则为０，后期的操作均有计算机后期完成，只在 界面显示统计的结果用可视化的图标呈现。 ２．２整个过程的自动化优化设计有待进一步研究 《教育信息处理》的方法在教学应用相对较少，大部分由于 方法应用较为复杂，教师不愿使用。对各种方法进行自动优化 设计，降低使用的难度。教师的使用率将提高，教育信息处理方 法的自动优化设计对教育信息化的发展将具有重要的意义。 ２．３应完善教育信息处理的计算机支持系统 目前教育信息处理的方法有少部分计算比较复杂，如教材 分析和Ｓ—Ｐ分析等，有专门的学者和专家对其进行研究，如钟 志强对ＩＳＭ分析的优化 ；黄焱对于Ｓ—Ｐ分析的处理 和秦伟等 对于ＩＲＳ分析的Ｅｘｃｅｌ实现 等。教育信息处理的计算机支持系 统的研究将提高教师处理教育信息的速度和准确度，但目前还 没有对于整个教学中教育信息处理计算机支持系统的研究。 参考文献 ［１］傅德荣，章慧敏．教育信息处理［Ｍ］．北京：北京师范大学出版社。２００１． ［２］迟泽准．核从技术到艺术：是技术推动艺术，还是文化选择技术？［ＥＢ／ ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｖ．ｙｏｕｋｕ．ｃｏｍ／ｖｓｈｏｗ／ｉｄ——ＸＮＴｇ４ＭＤＥｗＮｊＹ０．ｈｔｍｌ？ ｆ＝１９４９８ １９７．２０１３—０８—３ １． ［３］张晓明．Ｓ－Ｐ表分析中差异系数计算的算法优４￣－［Ｊ］．电脑与电信，２００７ （１）． ［４］秦伟，莫永华，洪雪琼．ＩＲＳ分析法中项目顺序系数的计算机优化算法 及实现［Ｊ］．铜仁学院学报，２０１０（５）． ［５］张飞，刘雁，黄成云．基于ｓ—Ｔ分析法的教学过程对比分析［Ｊ］．中国 教育信息化，２０１２（１１）． ［６］傅德荣，章慧敏．教育信息处理［Ｍ］．北京：北京师范大学出版社，２００１． ［７］钟志强，解释结构模型算法实现研究［Ｊ］．电脑学习，２００９（１）． ［８］黄焱．Ｓ—Ｐ分析法在计算机基础教学中的应用［Ｊ］．玉溪师范学院学 报。２００８（８）． （责任编辑：王国胜） ２０１３年第１０期（下半月）软件导刊．教育技术２７＿
