于NGSS科学测评框架开发“五学课堂分析模型-生物学版”的研究

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一、研究背景

自2023年起,我开始接触联课AI智能分析平台。团队负责人张燕老师则在王天荣老师核心团队的引领下,已开展两年多的相关研究与应用。初期,我们借助该平台采集日常课堂视频,以支持教学评价与循证改进。

实践中我们发现,联课AI平台虽具备通用性评价功能,但缺乏学科针对性,难以体现生物学特有的教学深度,例如在《蛋白质是重要的大分子》一课中,不同教师所采用的概念模型建构路径存在差异,而平台数据未能充分反映生物学探究的科学性与建模能力。

基于此,我们提出核心问题:如何依托课堂AI分析形成更具学科特性的评价体系,使数据既能体现优质课的共性,又能彰显生物学科特质。

研究时间线

开始研究
2021年
张燕老师团队
平台接触
2023年
作者开始参与

二、研究目标与实践路径

围绕上述目标,团队致力于推动课堂教学数据的学科化改进。以蛋白质教学为例,通过对比两次授课中学生言语活动占比的变化,可直观反映磨课成效。在研究所指导下,我们进一步聚焦于”五学课堂分析模型”(主动、多样、深度、高效、互动),依托人工分析提炼学科化指标,为平台提供经验数据,以契合生物学核心素养发展要求。

“五学课堂分析模型”构成

主动学
多样学
深度学
高效学
互动学

重点开展以下三项工作:

  1. 撰写中学生物学”五学”人工评价参考指标,在既有框架中融入生物学核心素养;
  2. 由三位一线核心教师参照指标,对三十节生物课程进行人工评价与课堂表现记录;
  3. 通过数据统计与量化分析,确保评分者间信度良好,经集体讨论修订指标,最终形成评价反馈数据。

该方法体现编码归类与主题提炼的研究思路,兼具量化稳健性。

研究数据概览

3
一线教师
30
生物课程
18
二级指标

三、阶段成果与未来方向

我们基于通用”五学”分级界定表(含五个一级指标),结合学科特点进一步细化出18个二级指标,形成生物学评价指标体系。以”主动学”为例,除通用观测指标外,学科化评价聚焦于实验探究参与度、科学问题驱动力及策略调整能力三个维度,显著增强分析的学科适配性。

生物学评价指标体系

5个
一级指标
18个
二级指标
示例:主动学维度
  • 实验探究参与度
  • 科学问题驱动力
  • 策略调整能力

当前仍存在分级科学性不足的问题。由于国内尚缺乏课堂行为与学科核心素养关联的系统研究,团队在陈博士建议下引入NGSS框架,参考其”三维整合”理念(学科核心概念、科学与工程实践、跨学科概念),尤其关注八大科学与工程实践模块(如模型建构),以完善分级体系。

NGSS框架引入

三维整合理念:
学科核心概念 科学与工程实践 跨学科概念
八大科学与工程实践模块:
包括模型建构等8个核心实践领域

我们已尝试将该思路应用于生物学模型评价,例如在新增的生态板块中,以能量金字塔为例,提供科学解释与工程设计双维度共六个二级指标,实现核心概念与行为分层的紧密结合。未来将进一步依托NGSS,聚焦生物学特有模型类型(物理模型、概念模型、数学模型与计算机模拟模型),建立通用分类与评价标准,推动AI分析与学科评价的深度融合。

生物学模型类型分类

物理模型
概念模型
数学模型
计算机模拟模型

以上为团队阶段性探索汇报,敬请各位专家与领导批评指正。