面向海量视频的课堂教学技能分析技术研究

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海量视频资源为用户提供了丰富的素材,大量用户在观看视频后进行评价,这些评价数据的使用和挖掘能够为视频的标签化和检索提供帮助。随着信息时代的到来,海量优质课堂教学视频为课堂教学技能训练提供了丰富的资源;然而,课堂教学技能训练对课堂教学视频资源中知识的需求是特定的,为了发现具备某些特定知识的视频资源,需要学习者大量地浏览,或者需要研究者大量地标注视频资源。目前,教学视频应用主要以教学案例的形式出现互联网,或是针对教学过程分析的需要而实施的视频标注,但这并不能很好地支持课堂教学技能训练的需求。   基于此,本文试图探索一种基于教学技能的教学视频标注手段,利用大规模用户的评价信息实现对教学视频的标注、分类,实施课堂教学技能的分析,进而满足课堂教学技能训练领域的视频使用需求。基于该核心命题,本文研究成果分为三个部分:   研究一:构建课堂教学技能层次模型。通过文献研究、问卷调查和课堂实录分析,对课堂教学技能的组成结构进行分析。研究得出:①课堂教学技能具有层次性,包含两个方面:一方面是指教学技能内涵的层次性,包括要素层、技能层和任务层;另一方面是指教学技能水平的层次性,包括一般教学技能、基本教学技能和综合教学技能。②一般教学技能包括认知和教学行为两个方面,可以划分为认知、有声语言行为、体态语言行为和非语言行为四个维度。③课堂基本教学技能并不是由单一的教学程序项构成的,而是由多个要素相互渗透、相互作用的结果,根据文献研究归纳构成四个维度的多个教学程序项。   研究二:基于课堂教学技能层次模型,设计课堂基本教学技能评价指标、评价步骤以及评分计算方法等。研究得出:①给出提问、讲解和沟通等课堂基本教学技能的评价指标,通过问卷调查,确定四个维度在技能评价中的相对权重(即四个维度判断矩阵最大特征值的特征向量)。②依据程序性知识评价的步骤,阐述了课堂基本教学技能评价的操作过程。③在课堂基本教学技能评价过程中,依据教学程序项的选择、操作熟练程度和应用效果三个方面,确定课堂教学程序项的评分计算方法。   研究三:构建课堂基本教学技能综合评分算法。基于课堂教学程序项的评分信息和评价者信息,结合证据理论和层次分析方法(APH),构建课堂基本教学技能综合评分算法。综合评分算法分为四个步骤:第一,定义教学程序项的五个评分等级的基本信任分配函数;第二,合成四评价维度下五个评分等级的信任函数值;第三,计算四个评价维度的综合评分;第四,加权计算课堂基本教学技能的综合评分。   基于以上研究,设计开发课堂教学技能评价分析系统,并通过实验研究,检验课堂教学技能评价分析系统的有效性。首先,开展分析系统应用调查研究,涉及调查对象36人,数学、语文共19门优秀课堂教学视频。其次,基于教学程序项评价信息的收集,对评价在视频检索、课堂教学技能分析和评价群体分析中的应用进行实验研究。最后,通过问卷对用户的满意度进行调查,并进一步分析用户需求。   本文研究的创新点在于:①构建课堂教学技能的层次模型,对模型的层次性、四个维度和多个教学程序项进行分析;②基于课堂教学技能层次模型的分析,借鉴程序性知识的评价步骤,从课堂教学技能的四个维度、多个教学程序项评价课堂基本教学技能,提出课堂基本教学技能的评价指标、评价步骤和评分原则;③结合证据理论和APH方法的优势,构建课堂基本教学技能综合评分算法,为计算课堂基本教学技能综合评分提供新思路。
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