S-T教学分析工具的研发及应用

2011-10-25曹鸿霞章光琼

湖北开放大学学报 2011年2期

关键词：工具模块教学模式

曹鸿霞，章光琼

（1.襄樊广播电视大学，湖北襄樊 441021；2.华中师范大学出版社，湖北武汉 430079）

S-T教学分析工具的研发及应用

1曹鸿霞，2章光琼

（1.襄樊广播电视大学，湖北襄樊 441021；2.华中师范大学出版社，湖北武汉 430079）

课堂教学效果评估已成为教学评估中热点问题之一。S-T分析方法就是一种量化教学过程的教学评估方法，本文通过对S-T原理的分析，基于Java平台设计S-T教学分析工具，该工具有数据管理和生成图标两个模块，将大量需要手动操作的环节变为自动过程，并自动生成S-T图和Rt-Ch图,以直观的形式表现教学性格和教学模式；通过S-T教学分析工具的教学应用证明该工具在教学评价与分析具有一定的实效性。

S-T教学分析工具；Java；S-T图；Rt-Ch图；教学应用

如何支持教师进行案例研习和反思就成了摆在我们面前的一个难题，为了有效的记录、分析、研究教学过程，并实现教学过程的评价和完善，我们有必要对教学过程的分析方法进行深入探讨。S-T分析方法就是一种以图形的方法表示教学过程，能够直观表现教学性格的教学分析方法，它可用于对教学过程及其分析进行定量的处理和评价，判断课堂教学性格，能够获取具有共识的、客观的信息，有利于教师把握、完善教学，逐步实现自身的专业发展。

当前，已经有一些研究者使用VB、VC语言编制了相应的教学分析软件，这有利于教师自身对课堂教学进行更为客观、快捷的分析与反思。但 VB只是一个基于 Windows的解决方案，通过VB编制的应用程序只能在VB平台下建立，只能运行于Windows下，而Java平台是一个成熟的、跨平台的解决方案，它可运行在Windows、MacOS Linux、Solaris甚至是OS/390等多个操作系统下。基于Java平台的优越性及S-T分析法的可操作性，本文主要研究怎么通过使用Java编写S-T教学分析软件。

一、S-T教学分析法

通过对S-T分析法全面分析和研究后，我们发现可将大量需要手动操作的环节变为自动过程，将定量分析的数据处理自动化，并且在分析结果的显示中加入各种图表使之一目了然，为教师提供一个集成的工具，降低在进行S-T分析用的时间，提高效率。为了方便设计S-T教学分析工具，我们将S-T分析法归纳为以下几个步骤：

步骤一，对教师课堂行为进行数据采集。我们把教师行为分为T行为和S行为， T行为是指教师视觉的、听觉的信息传递行为，如教师的讲话、板书、演示等行为；S行为指 T行为以外的所有行为，如学生的发言、思考、计算和记笔记等。这种较少的分类方法，大大减少了教学过程中行为分类记述的模糊性，具有较高的客观性和可操作性。听课或观摩教学录像时，以一定的时间间隔，对案例进行采样，并根据样本点的行为类别，以相应的符号S或T（或S用0表示，T用1表示，反之亦可）记录，构成S-T时序数据。采样的时间间隔可以根据教学过程的长短，自行设定，一般45分钟的教学过程采样间隔设定为30秒。

步骤二，S-T分析。用Rt表示教学过程中的T行为占有率，则Rt=NT /N，其中，NT表示教学过程教师的T行为数，N为教学过程行为采样数。用Ch表示教学过程中的行为转化率，它为T行为与S行为的相互转化次数与总的行为采样数之比。我们把相同行为的连续称为连，用g表示，则Ch=(g-1)/N。

例如，教学过程中采样的样本数据序列为：

通过对S-T数据进行统计处理:

有N=10，NT =5，Ns=5。T行为占有率Rt为：Rt= NT /N=5/10=50%。该数据中有7个连，如上序列所标示，则g=7，Ch=（g-1）/N=6/10=60%；

步骤三，绘制S-T图和Rt-Ch图。S-T曲线是根据数据中的S、T行为的时间顺序来绘制的。如该时间段是学生行为则纵向画一格，教师行为则横向画一格形成S-T图；将计算出的Rt和Ch值描绘在横轴为Rt，纵轴为Ch的平面上就可得到Rt-Ch图。如上例中的S-T图和Rt-Ch图见图1和图2。

图1 S-T图

图2 Rt-Ch图

步骤四，教学模式判断。在Rt-Ch图中，横轴Rt表示了教师的讲授和演示，纵轴的Ch表示了教学中的对话性，当我们考察了这两个时间轴的关联后，可以将教学分为四种不同的教学模式：练习型、讲授型、对话型、混合型。图2中的Rt-Ch图中给出了四种模式在Rt-Ch图中的位置。表1中给出了教学模式及其对应的标准条件。从图2中可直观看出上例中的教学模式为对话型。

二、S-T分析工具系统设计及实现

表1 四种教学模式

通过以上全面的S-T分析方法的研究和分析之后，我们认为系统应具有支持批量数据的导入、批量数据的处理的功能，还应有自动生成S-T图、Rt-Ch图和判断教学模式的功能。

1.系统总体设计

根据教师在用S-T分析的方法来评估教学的工作中

涉及的到的一系列的数据信息及流程，我们将系统功能规划为数据管理模块、图标生成模块和帮助三大模块，数据管理模块的功能是将采集到的数据导入程序，因为Excel表的广泛使用及实际应用的需要，数据导入可通过Excel表导入或在程序中直接录入两种方法，所以我们将数据管理模块分为输入数据、读取数据、保存数据、删除数据四个模块。输入数据的功能是在程序界面中直接录入数据；读取数据部分的功能是实现从指定的路径下读取Excel文件，显示在程序的主界面中；保存数据实现的功能是将显示面板中看到的数据保存到指定的文件里面；删除数据的功能是删除错误的数据。系统结构图和程序流程图分别见图3、图4。

2.开发技术概述

本程序在 windows XP 环境下开发和设计，采用的是JDK Version 1.5开发工具包。

Swing是目前Java中不可缺少的窗口工具组，它是一组可订制的图形组件，可以在运行时指定这些组件的外观风格，还可以很容易地扩充或者修改这些组件来控制它们的外观和行为。Swing和AWT配合，可以写出功能强大的应用程序。Swing组件大部分都是由纯 Java程序写成（只有JFrame、JDialog、JWindow、JApplet不是），因此，我们可以使用Swing编写出跨平台的桌面程序。

与Excel电子表格交互，有两套比较有影响API可供使用，POI和JExcelAPI。POI是Apache Jakarta的免费开发电子项目，它提供了一组操纵Windows文档的Java API，以便于用户使用纯Java处理微软的OLE2复合文档。POI使用HSSF（Horrible Spread Sheet Format）读写xls文件，目前支持Excel97， Excel 2000。HSSF为读取操作提供了两类API：usermodel和eventusermodel，即“用户模型”和“事件-用户模型”。 Usermodel可以创建、读取、写入、修改 Excel文件，eventusermodel则只提供读取Excel处理，不过操作效率很高。主要有 org.apache.poi.hssf.usermodel和org.apache.poi.hssf.eventusermodel包实现（在 HSSF的早期版本中，org.apache.poi.hssf.eventusermodel属于eventmodel包）。

可用 HSSF的 usermodel读取方法：首先创建一个InputStream，然后创建一个HSSFWorkbook:

InputStream myxls = new FileInputStream (”workbook. xls”);

HSSFWorkbook wb = new HSSFWorkbook(myxls);

在 Java中绘图用到 Java的 Jpanel容器，创建一个Dw.java文件来实现图形的绘制。在这个文件中定义一个paintComponent(Graphics g)方法来绘图。

系统要判断出分析的案例是属于哪一种教学模型，将相对应的教学模型的字体将设置为红色以区别于其他教学模型。

三、S-T教学分析工具应用与分析

笔者所在学校每年都有教师听课、评课活动，以前评价教学时，往往有很多主观的因素。每个人总是会用自己的观点对教学进行评价，对于完善教学只能是提出一些感想性的意见，很难起到一些实际的作用。今年，我们对每节课进行了数据采样（采样间隔为30秒），然后利用S-T教学分析软件进行定量的处理和定性的评价。评课时，我们先让授课教师讲解教学设计思路，然后观看课堂录像及S-T教学分析工具运行结果，授课、听课教师一起分析课堂教学的教学性格和授课类型，比较教学设计和教学实践间差别，诊断存在的问题。利用S-T教学分析工具后，较于以前开展的听课、评课活动有了实质性的进展。下面我们提取其中一节高等数学课的作为案例。通过软件运行，分析结果如图5。

图5 图形分析结果

本节课教师设计的思路以学生练习为主的教学模式：复习旧课设置情境引入新课，讲解后让学生练习，反馈，再练习，再反馈，层层深入，达到举一反三的目的。听了授课教师的教学设计后，大家一起观看课堂录像和S-T教学工具显示的分析结果，在听取了听课教师的评价和建议后，这位教师清楚地认识到自己的教学实践和教学设计间的差距，本来的教学设计是以学生练习为主，但是实际上S-T教学分析工具分析结果却显示尽管这节课师生有一定互动（Ch为0.24），但是仍属于讲授型，仍然存在着过多的教师行为。

该工具生成的图表和手工绘制的图表对数据的处理具有一致性，是可以广泛的应用于实践的教学评价之中。S-T教学分析工具对数据处理的速度相对于人工有质的提高，可以说是实现了设计的目标。