教學行為數(shù)據(jù)與翻轉(zhuǎn)教學
張奕華
政治大學教育行政與政策研究所教授兼所長
許正妹
中國科技大學視覺傳達設計系助理教授
吳權(quán)威
臺灣科技領導與教學科技發(fā)展協(xié)會榮譽理事長
緒言
2007 年起源于美國的翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom）是一種新的教學模式， 此教學模式會先由學生在家中看教師或其他人準備的課程內(nèi)容，到學校時，學生和教師一起完成作業(yè)，并且進行問題及討論。由于學生及教師的角色對調(diào)，學生在家學習，在學校完成作業(yè)的方式也和傳統(tǒng)教學不同（維基百科，2018）。進入數(shù)位化時代，傳統(tǒng)課堂上有限的教學時間、教材容量，學生學習與教師教學方式已不符時代學習須求，因此，身負教育責任的教師不能再以“過去”所學來教導“現(xiàn)代”學生去適應“未來”生活（吳耀明，2010）。然而，伴隨著新興科技（emerging technologies）的日新月異，數(shù)位原民（digital-native）世代的學生們，正要求教育人員必須與時俱進，提升教師信息素養(yǎng)，以培育學生們在此日益科技化的先進時代中，能夠迎接成功的未來（Brooks-Young, 2006）。新興科技正在改變我們的教育，在不斷發(fā)展與創(chuàng)新的科技形式中，象是擴增實境、3D 打印、云端運算、線上社交網(wǎng)絡、軟性顯示器、生物識別技術、多點觸摸熒幕、游戲式學習等正應用于現(xiàn)在與未來的教室中（Hongkiat, 2017）。上述科技元素所組成的多元型態(tài)的未來教室，正影響世界各國的教師與學生及學校使用科技的型態(tài)，也影響國內(nèi)的教學現(xiàn)場的創(chuàng)新與改變。因此，教師要創(chuàng)新教學，就從現(xiàn)在開始；專業(yè)的教師要以“創(chuàng)新”教學模式來教導“現(xiàn)代”學生，去適應“未來”生活；教師要避免落后于這個時代，為現(xiàn)在及未來做好創(chuàng)新教學的準備。教學現(xiàn)場的創(chuàng)新與改變除了受到日益多元的創(chuàng)新科技影響之外，隨著信息技術與網(wǎng)絡科技的爆炸性發(fā)展，數(shù)據(jù)的累積與解析越來越受重視。大數(shù)據(jù)又稱“巨量數(shù)據(jù)”，現(xiàn)在舉凡天文學、大氣學、醫(yī)疔、社群網(wǎng)絡、警政治安、交通路況、電子商務等，都有借由數(shù)據(jù)的分析來提高作業(yè)性能或開發(fā)商機 （維基百科，2017）?，F(xiàn)在教育界也搭上了這一個大數(shù)據(jù)的潮流，從教學中生成的大數(shù)據(jù)來促進教師專業(yè)成長。以美國 2016 年國家教育科技計畫（ National Education Technology Plan）為例，就包含了類似 AltSchool 的概念：用非侵入性、及時、隱含在日?；顒拥姆绞剿鸭瘜W生學習數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)已改變了金融、健康、消費科技、零售商和專業(yè)運動等等，跟隨其他行業(yè)的腳步，大數(shù)據(jù)也為教育界帶來系統(tǒng)性的改變（教育部電子報，2016）。面對十二年國教新課綱，教師如何利用教學行為數(shù)據(jù)來翻轉(zhuǎn)教與學，進而提升教師專業(yè)發(fā)展，值得教師進一步思考。
教學行為數(shù)據(jù)采收與分析
(一) 美國“華盛頓數(shù)據(jù)品質(zhì)運動”
美國“華盛頓數(shù)據(jù)品質(zhì)運動”（the Washington-based Data Quality Campaign, 以下簡稱 DQC）對教師專業(yè)發(fā)展提出了提升教師數(shù)據(jù)智慧的要求；2014年美國有19 個州將數(shù)據(jù)智慧納入了教師資格認證的要求（Herold,2014；引自王萍，2015）。上述 DQC 自 2005 年開始實施，主要目的是鼓勵和支持美國各州政策制定者改善收集、取得和使用高品質(zhì)教育數(shù)據(jù)；DQC也提出十項“各州行動策略”（10 state Actions），以協(xié)助各州確保使用縱貫性數(shù)據(jù)系統(tǒng)（longitudinal data systems）以持續(xù)改善教育，其中一項即是專業(yè)發(fā)展：運行政策和提升實務包含專業(yè)發(fā)展和認證，以確保教育人員了解是適切的取得、分析和使用數(shù)據(jù)（Wikipedia, 2017）。綜上所述，收集、分析與使用教育數(shù)據(jù)，是改善教育品質(zhì)的方式，也是教師專業(yè)發(fā)展的必備能力，以期改善教與學。
(二) 教學數(shù)據(jù)決策與個人化學習
108 課綱與九年一貫課綱最大的不同是，希望學生從每人學習都一樣，變成按學生差異給予不同教育（彭漣漪，2017）；對應到教室教學現(xiàn)場，教師須按照學生差異給予不同教學。透過數(shù)據(jù)，學習是個人化、持續(xù)于教室外，更具擁有感及精熟化（見圖 1）。但關鍵的問題是教與學的“數(shù)據(jù)”如何“取得或采收”？教師又如何采收即時的數(shù)據(jù)進行教學決策、進行差異化教學？學生又將如何在課程進行中，表示難易程度？課程結(jié)束后如何進行復習？更重要的是教師在教學結(jié)束之后，如何依據(jù)教學行為數(shù)據(jù)，精進教學專業(yè)發(fā)展？ |
|---|
| 數(shù)據(jù)源：Data Quality Campaign （2017）. 圖 1 數(shù)據(jù)與個人化學習 |
(三) 蘇格拉底（Sokrates）數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)
蘇格拉底分析系統(tǒng)的“課堂教學行為數(shù)據(jù)采收”架構(gòu)如圖2所示。蘇格拉底分析系統(tǒng)可以自動收集相關教學行為并進行數(shù)據(jù)分析。這些數(shù)據(jù)如下：1.主動趨勢數(shù)據(jù)：顯示這堂課的師生交互情況，是由教師主導或以學生主導為主。2.有效交互數(shù)據(jù)：顯示這堂課的有效交互頻率，計算師生、生生間交互行為數(shù)據(jù)后，生成有效交互點數(shù)，包含全班與各小組交互點數(shù)。3.工具使用數(shù)據(jù)：顯示這堂課的智慧教室工具使用情況，呈現(xiàn)工具使用頻次統(tǒng)計、時間比率，以及各項工具使用時，所引發(fā)的交互強度。4.方法應用數(shù)據(jù)：顯示這堂課的方法應用趨向，系統(tǒng)根據(jù)教學片段，分析教學行為數(shù)據(jù)后，呈現(xiàn)課堂中教學方法應用的特征。5.提問標記數(shù)據(jù)：顯示這堂課中，專家使用蘇格拉底議課介面認可的有效提問標記，以補充、或修正 AI 的不足。6.回應標記數(shù)據(jù)：顯示這堂課中，專家使用蘇格拉底議課介面認可的有效回應標記，以補充、或修正 AI 的不足。教師在課堂中的教學行為會透過 HiTeach 交互教學系統(tǒng)自動記錄，并自動上傳至云端平臺，接著教學行為大數(shù)據(jù)云服務就會自動生成“教學行為數(shù)據(jù)分析報告”（見圖 3）。 |
|---|
| 圖 2 課堂教學行為數(shù)據(jù)“采收”架構(gòu) |
蘇格拉底分析系統(tǒng)能協(xié)助專家與聽課教師們，以更科學的、有效的方式進行議課（張奕華、吳權(quán)威，2017）。在蘇格拉底分析系統(tǒng)采收的大量教與學大數(shù)據(jù)，透過客觀的數(shù)據(jù)分析，加上教學專家的專業(yè)知識，就能即時對教師的教學模式、教學方法等面向進行指導建議，讓以往教研時對教師評價的主觀因素影響減少， 其即時性更是大幅提高對教師專業(yè)指導的效率。教師可透過每堂課后所產(chǎn)出的教學行為數(shù)據(jù)分析報告比對自己的教學設計，即能精進自己的教學內(nèi)容，確認自己的教學可達到教學目標，這就是教師自主專業(yè)成長的自主模式。透過數(shù)據(jù)化分析，對于教師發(fā)展以學生為中心的課堂教學會有幫助；同時，透過蘇格拉底分析統(tǒng)計之教學行為數(shù)據(jù)分析，教學中教師所使用的教學方法能統(tǒng)計且數(shù)據(jù)化，對于教師找出最能提升教學成效有所幫助。更重要的是，課堂中教師與學生之間的提問與回應都能有效記錄，對于改善師生之間的交互有所幫助。 |
|---|
| 圖 3 教學行為數(shù)據(jù)分析報告 數(shù)據(jù)源：張奕華、吳權(quán)威（2017）。 |
結(jié)語
過去專家們透過入班觀察，拍攝影片，透過自行設計的表格與協(xié)定來記錄老師們的教學內(nèi)容，再將這些內(nèi)容帶回實驗室分析。近年來由于科技的進步，專家們也開始透過科技，試圖以更有效率的方式來記錄與分析老師們的上課內(nèi)容。相較于較為傳統(tǒng)的教學分析如 FIAS 交互分析系統(tǒng)（Flanders, 1970）、S-T 分析（藤田廣一、吉本英夫，1980）、座位表觀察記錄 （Seating Chart Observation Records）（Gall & Acheson, 1980），近代教學分析應用如“靠譜 COP”（Communities of Practice, COP）（王陸，2012）、師生教師交互（Teacher-Student Classroom Interactions）（Hershkovitz, Merceron, & Shamaly, 2015）、穿戴式傳感器（Wearable Sensors） （Prieto, Sharma, Dillenbourg, & Jesus,2016）等，提供記號體系的分析方法等。
然而，上述分析系統(tǒng)能協(xié)助精進教學，但是限制大、困難多，包含人力成本過高，部分系統(tǒng)需要安排多名人力在教學現(xiàn)場進行記錄，盡管紀錄方式已經(jīng)從紙筆轉(zhuǎn)向電腦輔助輸入，但人力成本仍相當高，分析結(jié)果不易理解，須倚賴專家解釋。數(shù)據(jù)來源間接，有些系統(tǒng)創(chuàng)建于網(wǎng)絡教學平臺上，采集到的數(shù)據(jù)是學生的學習結(jié)果，或是僅限于師生的口語交互，而非老師上課的第一手數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集不易，需額外設備，部分系統(tǒng)需要老師或是專家配戴或攜帶額外設備。拜科技之日益推陳出新，“人工智慧”致力于機器智慧化的發(fā)展，而“智慧化”是指該機器在所屬環(huán)境中能夠?qū)υ摍C器所面臨的狀況作正確處置并對未來事件有進一步的預測與準備的能力（Nilsson,2009）。透過智慧化的教學數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將能改善上述限制與困難，以采集教師行為數(shù)據(jù)、分析教學行為特征與收錄議課紀錄。在“蘇格拉底分析系統(tǒng)”的輔助之下，可以采集教師教學行為特征，透過“蘇格拉底分析系統(tǒng)”采集課堂中的教學消息并進行數(shù)據(jù)分析，教師不僅可以翻轉(zhuǎn)教學，更有助于提升教師專業(yè)能力，進而實踐適性揚才的智慧教育。 參考文獻
- 王陸（2012）。教師線上實踐社區(qū)COP的績效評估方法與技術。中國電化教育，1，61-72。
- 王萍（2015）。大數(shù)據(jù)時代提升教師數(shù)據(jù)智慧研究。開放教育研究，3，30-39。
- 吳耀明（2010）。未來學校理想教育發(fā)展趨勢：以焦點訪談分析為例之建構(gòu)。臺中敎育大學，24（2），1-21。
- 教育部電子報 （2016）。大數(shù)據(jù)分析的未來 ： K-12教育 。取自
http://epaper.edu.tw/mobile/windows.aspx?windows_sn=17977 - 林佳賢、陳昱儒（2014），〈青少年華語學習者線上交互策略研究〉，第13屆臺華會年會暨國際學術研討會論文集，163頁。
- 張奕華、吳權(quán)威（2017）。大數(shù)據(jù)趨勢下的教師專業(yè)發(fā)展平臺：“醍摩豆智慧型議課廳”之發(fā)展與應用。輯于中華民國學校建筑研究學會主編，學校建筑與課程發(fā)展（168-181頁）。臺北市：中華民國學校建筑研究學會。
- 維基百科（2017） 。巨量數(shù)據(jù)。 取自
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E6%95%B8%E6%93%9A - 維基百科（2018）。翻轉(zhuǎn)課堂。 取自
https://zh.wikipedia.org/wiki/翻轉(zhuǎn)課堂 - 藤田廣一、吉本英夫 （1980）。Binary表示による教師教育のための授業(yè)分析－S-T授業(yè)分析－。日本教育工學雑志，5（3），119-128。
- Brooks-Young, S.(2006). Critical technology issues for school leaders. Thousand Oaks, CA: Corwin.
- Data Quality Campaign (2017). You Need Data to Personalize Learning. Retrieved from https://2pido73em67o3eytaq1cp8au-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/20 17/08/DQC-You-Need-Data-to-Personalize-Learning.pdf
