○于春梅

在教育教學(xué)領(lǐng)域，課堂評價是一項(xiàng)關(guān)鍵活動，通過觀察、記錄等工具和手段，對課堂過程進(jìn)行客觀評價，評判其價值和效果。通過課堂評價，可以對課堂教學(xué)的科學(xué)性、有效性和質(zhì)量進(jìn)行綜合評判，對教學(xué)改進(jìn)有極大幫助。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)評價主要通過人工觀察記錄、問卷調(diào)查等方式進(jìn)行，主觀性較強(qiáng)，容易陷入經(jīng)驗(yàn)主義。在分析過程中，傳統(tǒng)方式往往難以結(jié)合理論進(jìn)行，容易缺乏針對性，難以對評估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行客觀定量的評判［1］。隨著信息技術(shù)的深入發(fā)展，各行各業(yè)都進(jìn)入了信息化和智能化時代。得益于一系列智能工具的應(yīng)用，行業(yè)發(fā)展和決策也趨于智能化，信息化和人工智能正在以高效、科學(xué)和精準(zhǔn)等特性，為行業(yè)發(fā)展提供支撐。在這一大環(huán)境下，課堂評價也逐漸趨于信息化與智能化。特別是數(shù)字化課堂的推進(jìn)，使得利用音視頻和教育教學(xué)設(shè)備進(jìn)行過程數(shù)據(jù)獲取成為可能，觀察和記錄的手段更加自動化、智能化，同時借助人工智能技術(shù)，結(jié)合教育理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利用人工智能進(jìn)行課堂教學(xué)智慧評價。該方式能夠有效克服傳統(tǒng)課堂評價的諸多問題［2］。

一、人工智能背景下課堂智慧評價的理論基礎(chǔ)

在課堂教學(xué)評價的相關(guān)技術(shù)理論方面，目前有主導(dǎo)主體理論和第三代活動理論等。這里對本次研究的理論基礎(chǔ)進(jìn)行論述。

（一）主導(dǎo)主體教學(xué)結(jié)構(gòu)理論

主導(dǎo)主體教學(xué)理論是王策三先生在20世紀(jì)80年代提出的學(xué)說。該學(xué)說對教學(xué)活動進(jìn)行了“主體”和“主導(dǎo)”兩個概念的區(qū)分，并對其聯(lián)系進(jìn)行了研究。該理論認(rèn)為，學(xué)生是教育教學(xué)的主體，通過教育教學(xué)活動，能夠?qū)ι硇陌l(fā)展進(jìn)行促進(jìn)。而教師在教育教學(xué)過程中處于主導(dǎo)作用，通過設(shè)計(jì)、引導(dǎo)和傳授，對主體進(jìn)行影響，并實(shí)現(xiàn)特定的教學(xué)目標(biāo)。

盡管當(dāng)前信息技術(shù)高速發(fā)展，智慧課堂中增加了諸多教學(xué)行為的執(zhí)行方，例如微課、智能課件甚至智能教學(xué)設(shè)備，然而無論哪種教學(xué)工具或者智慧化教學(xué)執(zhí)行者，都無法替代教師對于學(xué)生在情感、人格方面的引導(dǎo)。因此無論實(shí)踐哪種教學(xué)模式，運(yùn)用哪種教學(xué)工具，都不能忽視教師在這一過程中的重要性［2］。

何克抗先生進(jìn)一步將該理論進(jìn)行了擴(kuò)充，形成了主導(dǎo)教學(xué)結(jié)構(gòu)理論。這一體系中，教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)媒體是核心要素。教師在其中依然占據(jù)主導(dǎo)地位，不僅需要承擔(dān)教學(xué)的實(shí)施工作，還要承擔(dān)教學(xué)的組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督工作。通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)活動，幫助學(xué)生參與學(xué)習(xí)，并通過教學(xué)活動組織，在知識培育的同時，進(jìn)行情感和人格的培育。本次研究就是基于這一理論進(jìn)行的［3］。

（二）第三代活動理論

活動理論的研究內(nèi)容和研究范圍就是活動本身，而這也恰恰是研究人類活動的核心依據(jù)。隨著心理學(xué)研究的深入，活動理論不斷發(fā)展和完善。目前的第三代活動理論是恩格斯·托姆提出的。他將活動拆分為主體、客體、共同體、工具、規(guī)則、分工這幾個核心元素。在這一過程中，元素間因生產(chǎn)、分配、消耗、交流等活動產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的關(guān)系［4］。

自第三代活動理論形成以來，學(xué)者們逐步將這一理論應(yīng)用到教育教研活動中來，并通過對教學(xué)主體、客體、工具、規(guī)則等的構(gòu)建，將可以促進(jìn)學(xué)習(xí)有效性、增加學(xué)習(xí)意義的行為進(jìn)行了總結(jié)。

基于這一理論，本次研究同樣將教學(xué)活動視作課堂的組成要素，教師通過設(shè)置一定的情境，讓學(xué)生參與到其中，并體會到知識和經(jīng)驗(yàn)的積累和再運(yùn)用，并通過學(xué)習(xí)活動獲得新的知識積累。同時，該理論中的客體（即教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)）的范疇較廣，且維度較高，目前機(jī)器學(xué)習(xí)難以應(yīng)對，因此此次研究不考慮這部分內(nèi)容［5］。

二、課堂智慧評價體系的基礎(chǔ)構(gòu)建

（一）課堂智慧評價框架構(gòu)建與評價指標(biāo)選取

首先對課堂智慧評價框架進(jìn)行構(gòu)建。將整個課堂教學(xué)活動進(jìn)行分解，從組織調(diào)控、認(rèn)知思維、情感交融和目標(biāo)達(dá)成四個維度進(jìn)行教學(xué)結(jié)構(gòu)的分解，整理出關(guān)于教學(xué)活動的9個核心評價指標(biāo)。

1.教師主導(dǎo)在目標(biāo)定位方面的量化指標(biāo)：

課程對知識點(diǎn)覆蓋率；

知識面開闊程度；

課堂總體信息量。

2.教師主導(dǎo)在課堂藝術(shù)方面的量化指標(biāo)：

教師教學(xué)過程中情感的豐富程度；

教師教學(xué)過程中積極話語的出現(xiàn)頻次；

教師的語言表達(dá)精練度；

教師課程過程中語速。

3.教師主導(dǎo)在課堂調(diào)控方面的量化指標(biāo)：

教師對學(xué)生反饋的正面回應(yīng)頻比例；

教師灌輸和提問的比例；

話題穩(wěn)定性；

教師引導(dǎo)并鼓勵學(xué)生思維延展的情況；

教師對于學(xué)生語言或結(jié)論的引述情況。

4.教師主導(dǎo)在思維激發(fā)方面的量化指標(biāo)：

教師對學(xué)生思維均衡性的應(yīng)對情形；

思維清晰度；

教師在課程中鼓勵和壓制的比例；

教師對于學(xué)生的正面回應(yīng)的次數(shù)；

教師對想象力的激發(fā)情形；

教師在追問追答過程中的評價。

5.教師主導(dǎo)在評價反饋方面的量化指標(biāo)：

教師對于學(xué)生的鼓勵比例；

學(xué)生主動參與發(fā)言的次數(shù)；

教師表現(xiàn)出積極情感的次數(shù)；

教師對評價和提問的總量。

6.學(xué)生主體在整體發(fā)展方面的量化指標(biāo)：

課程設(shè)計(jì)的四維均衡度；

學(xué)生在課程中接收到的左右腦激發(fā)平衡度；

課程教學(xué)內(nèi)容的易理解性；

學(xué)生參與聯(lián)系的時長。

7.學(xué)生主體在整體發(fā)展方面的量化指標(biāo)：

教師對學(xué)生參與度的鼓勵程度；

教師維護(hù)權(quán)威的次數(shù)；

教師與學(xué)生的互動情況；

教師提問和評價的總量。

8.學(xué)生主體在整體發(fā)展方面的量化指標(biāo)：

學(xué)生發(fā)言的總?cè)舜危?/p>

學(xué)生表達(dá)的完整程度；

學(xué)生積極性；

學(xué)生穩(wěn)定狀態(tài)占比。

9.教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的量化指標(biāo)：

學(xué)生對知識點(diǎn)的響應(yīng)情況；

學(xué)生對不同授課風(fēng)格的反映；

教師對有效學(xué)習(xí)狀態(tài)的推動作用；

教師發(fā)言的相關(guān)度。

（二）智慧評價模型支撐

1.師生教學(xué)思維過程分析模型。教學(xué)思維過程分析模型可表現(xiàn)為圖1。在課堂教學(xué)中，教學(xué)和認(rèn)知構(gòu)建的過程按照順序不斷循環(huán)，并呈現(xiàn)螺旋式上升的態(tài)勢。從教學(xué)的角度來看，若學(xué)習(xí)風(fēng)格中的現(xiàn)實(shí)型、能動型、感悟型、哲理型均能在課堂中予以體現(xiàn)，那么學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位就得到了很好的體現(xiàn)［6］。

圖1 學(xué)習(xí)的行知模型

2.師生教學(xué)互動過程分析模型。FIAS（弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)）對教學(xué)過程的語言互動性進(jìn)行評估。這一評估過程中，主要關(guān)注7類與教師語言相關(guān)的因素，2類與學(xué)生語言相關(guān)的因素，以及描述課堂狀態(tài)的混亂和安靜標(biāo)識。這10種行為因素可以對應(yīng)10種行為編碼，并根據(jù)算法生成如圖2所示的 7 種指標(biāo)［7］。

圖2 FIAS指標(biāo)與參照常模

同時，本次研究引入IRE結(jié)構(gòu)模式，即問答和評論結(jié)構(gòu)模式。該模式主要反饋課堂上問答與教師評論的情形。IRE具體可分為簡單型、學(xué)生思考討論回答型、連續(xù)追問型以及其他無法歸類的組合型。為進(jìn)一步對課堂中教師發(fā)問的情形進(jìn)行分類，這里將教師的發(fā)問情形進(jìn)行分類，可分為開放性問題和封閉性問題。前者包括what if（即假設(shè)如果…那么會怎樣），how（即如何…），why（即為何…）。而后者包括what（即是什么）和other（即其他）。此外，為對點(diǎn)評情況進(jìn)行評價，這里引入正向評價（+）、負(fù)面評價（-）以及引述（～）三種指標(biāo)。基于上述指標(biāo)構(gòu)建的人工智能分析模型，能夠有效辨別教師在教學(xué)過程中語言方面的深度、廣度以及積極性。

此外，本次研究引入S-T模型，用于對師生的對話過程進(jìn)行客觀評價，主要對教師的對話行為占比和師生轉(zhuǎn)換次數(shù)占比進(jìn)行分析。根據(jù)這兩個維度可最終將課堂歸類為講授、練習(xí)、對話、混合四種類型。

3.知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)及其他細(xì)節(jié)分析。在知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)性的分析方面，可選擇知識圖譜方式進(jìn)行研究。通過對課堂分時的主題知識圖譜進(jìn)行構(gòu)建，并與總體的知識圖譜進(jìn)行比對，可以實(shí)現(xiàn)一種基于關(guān)鍵詞的課堂活動主題路線。通過該方式，可對教師在課堂中授課的主題進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，特別針對授課主題中知識點(diǎn)的覆蓋情況、授課主題與目標(biāo)知識圖譜的差異、授課主題與學(xué)生課堂實(shí)時反饋的關(guān)聯(lián)度等進(jìn)行分析，從而客觀反饋課堂教學(xué)任務(wù)目標(biāo)的達(dá)成、課堂知識覆蓋面、課堂發(fā)言和對話與主題的關(guān)聯(lián)度以及學(xué)生對于知識點(diǎn)的響應(yīng)情況等［8］。

由于課堂本身十分復(fù)雜，上述評價模型盡管能夠覆蓋大部分課堂要素，然而在教學(xué)評價過程中也應(yīng)當(dāng)盡可能擴(kuò)大考察的面，例如前文提到的語速、情感、語言的簡潔性等。因此在實(shí)際的評價模型構(gòu)建過程中，也應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的分析模型對上述細(xì)節(jié)因素進(jìn)行考察。

（三）課堂教學(xué)智慧評價的技術(shù)方案

1.智慧評價系統(tǒng)總體集成思路。前文提出了一系列模型，包括面向師生教學(xué)思維過程分析的可量化的行知模型、面向師生教學(xué)互動過程分析的FIAS（弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)）、RE結(jié)構(gòu)模式（即問答和評論結(jié)構(gòu)模式）以及S-T模型。同時也提出可對課堂過程中教師和學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)情形利用知識圖譜進(jìn)行解決，并應(yīng)當(dāng)綜合考慮課堂的其他細(xì)節(jié)要素，例如語速、情感等。可以看到，對于課堂教學(xué)進(jìn)行評價，只有將評價的指標(biāo)池進(jìn)行擴(kuò)大，并綜合利用各類方法，才能夠最終獲得客觀真實(shí)的評價結(jié)論。

基于這一思路，本次評價模型利用多模型聯(lián)合的思路，對本次所研究的課堂教學(xué)智慧評價模型進(jìn)行構(gòu)建，通過不同的評價模塊對前文所述的可量化指標(biāo)進(jìn)行評估，并運(yùn)用人工智能技術(shù)對各個指標(biāo)進(jìn)行評估構(gòu)建，最終獲得綜合性的評價意見。

2.評價模型的計(jì)分方法。模型的計(jì)分方式實(shí)質(zhì)上是技術(shù)難度最低的部分，然而如何通過合理的賦值、量化對課堂教學(xué)活動的綜合質(zhì)量進(jìn)行判斷，實(shí)質(zhì)上完全依賴對教學(xué)特征的提取，包括優(yōu)秀課堂的特征、教師優(yōu)秀表現(xiàn)的特征、學(xué)生優(yōu)秀反饋的特征、內(nèi)容貼合度的特征等。盡管這些通過現(xiàn)有的教學(xué)理論研究與實(shí)證可以直接確定，然而在具體算法構(gòu)建過程中依然需要針對實(shí)際模型進(jìn)行邏輯構(gòu)建［9］。

隨著計(jì)算機(jī)與信息網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，當(dāng)前學(xué)生在教學(xué)資源獲取方面可以獲得極大的豐富。這也就使得教師并不是唯一獲取知識的渠道。在當(dāng)下，教師和學(xué)生可以獲得同樣豐富的資源，因此教學(xué)的內(nèi)容就不單單是內(nèi)容提供，而是核心知識構(gòu)建和素養(yǎng)培育?；谶@一思路，本次研究應(yīng)當(dāng)以鼓勵互動、鼓勵課堂自由民主氛圍、鼓勵多種思維平衡作為評分原則。

三、人工智能背景下課堂智慧評價的優(yōu)化研究

在課堂智慧評價體系構(gòu)建的基礎(chǔ)體系建設(shè)完成后，根據(jù)評估原則、評估模型和評估指標(biāo)的構(gòu)建過程來總結(jié)，提出了技術(shù)角度層面的優(yōu)化措施，形成了本章節(jié)的基本探討，從優(yōu)化的角度來看，根據(jù)研究所構(gòu)建系統(tǒng)的模塊分布來展開優(yōu)化措施。目前來看，課堂智慧評價系統(tǒng)主要分為課堂教學(xué)信息輸入模塊、評價輸出模塊，以及面向各量化指標(biāo)的人工智能評價模塊。其中，輸入的課堂信息主要分為兩部分。首先是主要信息，其中包含課堂的全程語音、視頻、教學(xué)資料、課件、信息系統(tǒng)及軟件數(shù)據(jù)等。這些信息是構(gòu)成課堂的核心元素，也是直接決定課堂教學(xué)評價結(jié)果的數(shù)據(jù)。其次是次要信息，包括與課堂相關(guān)的間接數(shù)據(jù)，例如課堂的整體環(huán)境、成員紀(jì)律、出勤情況等。其中，主要信息是本次研究的關(guān)注重點(diǎn)，諸多量化也主要圍繞主要信息展開［9］。這也決定了評價體系的優(yōu)化過程也將要配合這些內(nèi)容展開來作為主要方向。

（一）模型融合優(yōu)化的可行性分析

對前文提到的包括面向師生教學(xué)思維過程分析的可量化的行知模型、面向師生教學(xué)互動過程分析的FIAS（弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)）、RE結(jié)構(gòu)模式（即問答和評論結(jié)構(gòu)模式）以及S-T模型等，這些模型實(shí)質(zhì)上存在巨大的輸入輸出差異。這些模型是否有融合的可能性，是首先要評估的問題。通過對上述模型進(jìn)行分析可以看出，上述模型都對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提出了訴求，要求輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)整齊和一致。從形式上來看，輸入的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以通過時間線、角色和內(nèi)容三個不同的維度進(jìn)行描述。對于具體的領(lǐng)域模型而言，時間線即事件發(fā)生的時間，角色即事件的觸發(fā)方（即老師或者學(xué)生），而內(nèi)容則表示當(dāng)前主體的行為舉措或相關(guān)信息。這里需要對內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展，將內(nèi)容區(qū)分為行為和信息，前者描述行為人的動作，后者則主要用于記錄文本信息。通過這種歸一化操作，上述模型的輸入結(jié)構(gòu)可統(tǒng)一定義為：行為、文本以及可用于處理的結(jié)構(gòu)化結(jié)果?；谶@樣的歸一化規(guī)則，上述所有的分析模型可共用同一套結(jié)構(gòu)化模型，通過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的不同，可根據(jù)各模型自定義的邏輯輸出相應(yīng)的指標(biāo)［10］。

目前的人工智能模型可基于各類語料庫進(jìn)行規(guī)則訓(xùn)練，特別是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的引入可以很好應(yīng)對上述模型的構(gòu)建。從技術(shù)角度而言，模型融合和模型構(gòu)建具備技術(shù)可行性，滿足課堂評價系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需求。因此，根據(jù)可行性分析來看，進(jìn)行模型融合，將會更加有效地推動課堂智慧評價的整體覆蓋。

（二）基礎(chǔ)信息的評價輸出自動化

對課堂教學(xué)而言，語言信息是整個教學(xué)過程中表達(dá)和內(nèi)容承載的核心，也是課堂評價最重要的因素。在諸多語言信息的獲取方式中，利用錄音對語言信息進(jìn)行記錄和獲取是最為便利的。其次是視頻信息，視頻信息的獲取要求課堂具備相應(yīng)的硬件設(shè)備，還要求教師在過程中能夠熟練操作錄播設(shè)備，控制錄播環(huán)境。再次是教學(xué)所用到的多媒體和課程軟件數(shù)據(jù)，這對于系統(tǒng)的操作和數(shù)據(jù)提取有了更高的要求。為進(jìn)一步降低智慧評價的應(yīng)用門檻，提升其適用性，本次選擇利用語音信息作為基礎(chǔ)信息的輸入形式，通過教學(xué)思維過程分析、交流互動過程分析、知識點(diǎn)及周邊細(xì)節(jié)分析等，實(shí)現(xiàn)量化指標(biāo)的評分與評價。

（三）構(gòu)建可持續(xù)擴(kuò)展的技術(shù)框架

系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上將語音、視頻和教學(xué)過程系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)納入了一套完整的分析模型，并通過歸一化，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)利用TR結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以提升對不同數(shù)據(jù)源信息的兼容。基于這一套技術(shù)體系，未來加入新的評估數(shù)據(jù)源，整套框架不需要進(jìn)行變更，只需要對數(shù)據(jù)源進(jìn)行歸一化即可集成進(jìn)入當(dāng)前框架。語音數(shù)據(jù)能夠?qū)λ械哪Ｐ瓦M(jìn)行覆蓋，支持度最為廣泛。而其他數(shù)據(jù)則有一定的應(yīng)用條件，同時覆蓋率不夠高，因此通常只能用于輔助信息。在教學(xué)分析多模型處理階段，分析的支撐細(xì)項(xiàng)主要由想象力、語速、課堂情感、語言的精練性等主觀指標(biāo)組成［10］。

上述技術(shù)框架利用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)將多個模型進(jìn)行了融合，同時構(gòu)建了映射到文本和行為的方法，使得通過自身具備較強(qiáng)的可擴(kuò)展性。此外，不同模型的融合使得評價的可信度更高，評價的客觀性更強(qiáng)，這也是課堂智慧評價的發(fā)展要求之一。

四、課堂智慧評價的實(shí)施體系

在建立了課堂智慧評價體系后，在實(shí)踐教學(xué)中需要完善的就是引入課堂智慧評價。在具體的實(shí)施工作中，應(yīng)該從以下幾個方面著手展開。

基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境的構(gòu)建。在人工智能背景下的課堂智慧評價體系應(yīng)用，對于基礎(chǔ)設(shè)備的要求更高，因此在考慮到技術(shù)體系的落實(shí)之中，更需要對課堂基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施的構(gòu)建，包括如校園網(wǎng)絡(luò)、多媒體設(shè)施等多個環(huán)節(jié)的落實(shí)，通過這部分內(nèi)容可以推動課堂智慧評價的真正應(yīng)用。

教師團(tuán)隊(duì)理念的更新。從課堂智慧評價的體系分析，其應(yīng)用層面將會和當(dāng)前主流的教育模式有所不同，因此在應(yīng)用中，更新教師團(tuán)隊(duì)的應(yīng)用理念，同樣是實(shí)現(xiàn)智慧評價體系應(yīng)用的關(guān)鍵，推動理念建設(shè)，建立課堂智慧評價的應(yīng)用人力資源環(huán)境，將同樣是課堂智慧評價進(jìn)入體系的關(guān)鍵。

完善的反饋制度。這部分反饋制度所針對的是課堂智慧評價的應(yīng)用，建立更加完善的反饋制度，在智慧評價應(yīng)用后進(jìn)行整體的反饋評價，為后續(xù)的應(yīng)用提供更加完整的建議，也會確保智慧評價體系的有效落實(shí)。

本文利用智能模型構(gòu)造了一套面向課堂教育核心要素分析的智慧評價系統(tǒng)，從興趣激發(fā)、知識獲得、思維培養(yǎng)、活動交往等角度構(gòu)建了評估和量化體系，并選擇了包括面向師生教學(xué)思維過程分析的可量化的行知模型、面向師生教學(xué)互動過程分析的FIAS（弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)）、RE結(jié)構(gòu)模式（即問答和評論結(jié)構(gòu)模式）、S-T模型以及知識圖譜等模型和技術(shù)，對綜合性評估系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建。特別是，此次構(gòu)建的技術(shù)框架具備較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，其結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換方法能夠廣泛支持各類數(shù)據(jù)源。智能化評估模型的應(yīng)用，使得課堂評價可以大規(guī)模批量進(jìn)行，使得課堂評價可以成為一項(xiàng)常態(tài)化工作，用以指導(dǎo)教育教學(xué)方式方法的升級和進(jìn)步，進(jìn)一步促進(jìn)課堂從知識課堂轉(zhuǎn)向核心素養(yǎng)課堂。