[發(fā)明專利]課堂教學事件分析方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010899537.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112069970B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫眾;施智平;駱力明;呂愷悅;溫興森;許飛云
• 申請（專利權(quán)）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06V10/82
• 分類號: G06V10/82;G06V20/40;G06V40/20;G06V10/764;G06V10/774;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06Q10/06;G06Q50/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發(fā)明公開了一種課堂教學事件分析方法及裝置，其中，該方法包括：通過多源數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)分析和特征匹配，形成教學事件識別規(guī)則集，通過規(guī)則集進行不同教學事件的識別，并歸類為不同教學階段；生成不同教學階段里的教學法結(jié)構(gòu)排序；通過時間取樣對不同教學階段里的言語和行為交互進行編碼；根據(jù)教育學理論，基于證據(jù)對分析結(jié)果進行解讀；根據(jù)解讀結(jié)果，通過人機協(xié)同生成優(yōu)化課堂教學改進機制。該方法提出一種新型的基于自然語言理解和計算機視覺技術(shù)的教學事件分析法，以達到省時省力、簡便高效，并且更聚焦于課堂教學意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種課堂教學事件分析方法及裝置。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的量化取徑課堂教學分析中，最耗時的部分就是人工編碼。并且以“時間取樣法”為主的分析技術(shù)，會導致的割裂教學情境、分析繁瑣低效、人力成本投入過高等困境。因此如何利用新技術(shù)，對事件進行高效而標準化的編碼，是人工智能可以發(fā)揮作用的階段。

課堂教學分析可以分為量化取徑、質(zhì)性取徑和專業(yè)成長取徑。其中量化取徑分析技術(shù)的演化進程，與技術(shù)發(fā)展最為相關(guān)，先后產(chǎn)生了以錄像帶分析為基礎(chǔ)的S-T師生行為分析法、弗蘭德斯言語交互分析法FIAS。量化取徑課堂分析的共性之一，就是時間取樣。

S-T分析法是根據(jù)時間進程，對一節(jié)課中師生全部的行為表現(xiàn)取樣編碼。該分析法是以課堂教學視頻為數(shù)據(jù)源，以15秒或者30秒為采樣間隔，記錄采樣點所在時刻的師生行為，使用橫軸為T，縱軸為S，長度與課堂教學用時相同的S-T記錄卡，根據(jù)記錄的采樣點行為數(shù)據(jù)順序，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)線段，繪制出S-T曲線圖。但是，在采樣的過程中可能會同時出現(xiàn)S行為和T行為，這就不可避免地妨礙了教育信息的處理。并且S-T分析法只涉及到師生行為分析，未考慮課堂教學過程中的言語交互。

弗蘭德斯言語互動分析編碼系統(tǒng)(Flanders Interaction Analysis System，簡稱FIAS)是根據(jù)時間進程，對一節(jié)課中師生全部的言語交互取樣分析。FIAS把師生言語分為教師說話、學生說話、無人說/混亂三大類，教師說話再分為直接影響和間接影響的說話兩類7種編碼，學生說話分為被動說話和主動說法2種編碼，加上沉默/混亂情況，共10種言語編碼。FIAS以3秒為采樣間隔，對課堂教學視頻的言語按照時間順序逐一編碼，連成序列，用以分析出不同的課堂教學結(jié)構(gòu)、模式和風格。但是，忽略了在課堂教學中信息技術(shù)這一要素，并且每隔30秒鐘取樣、編碼操作起來是很困難的。

以時間取樣法為主進行課堂教學分析的缺點是缺少數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與意義理解的聯(lián)系，手工分析費時低效，并且需要完全依賴于有經(jīng)驗的研究人員等。

第一、缺少數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與意義理解的聯(lián)系

已有的時間取樣法分析，是把整節(jié)課看為一個分析對象，把每類言語或行為交互出現(xiàn)的次數(shù)和時長，平均放到整節(jié)課時里加以統(tǒng)計，使得每個有意義的言語交互或行為交互，攤派到全部教學時間里，不易建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與意義理解的聯(lián)系，也不易幫助教師從更深層次理解學習者認知加工過程對應(yīng)的活動安排，并加以改進。

第二、手工分析費時低效

以一節(jié)40分鐘的課為例，S-T法按15秒來切割動作，F(xiàn)IAS按3秒來切割言語，會產(chǎn)生160個或800個編碼，均需要專業(yè)人員反復確認后才能完成。每隔30秒鐘的取樣、編碼操作起來是很困難的，這也是由人類專家手工完成。

第三、完全依賴于有經(jīng)驗的研究人員

課堂教學分析工作，必須由經(jīng)過專業(yè)訓練的人員進行分析，而且每個案例至少要由兩名研究人員完成。單位案例人工分析成本高、研究樣本容量有限，分析較為費時低效。因此時間取樣法為主的課堂教學分析技術(shù)，對于專業(yè)人員的依賴性較高，很難形成規(guī)模化、快速的批量分析，難以滿足課堂分析的大量需求等。

總的來說，時間取樣法還處于手工編碼、工具統(tǒng)計的技術(shù)路線中，在研究思路和效率方面，均未能取得突破性進展。

發(fā)明內(nèi)容