【摘  要】：随着信息技术在教学领域的广泛应用，提高课堂教学互动性成为当前教育改革的重点之一。传统的弗兰德斯互动分析系统（FIAS）已广泛应用于课堂交互研究中，但其在处理复杂多变的现代教学场景时显示出一定的局限性。本研究以《三维CAD》课程为例，采用改进式弗兰德斯互动分析系统（iFIAS）对课堂交互数据进行分析，旨在提出一种更加适应现代教学需求的交互分析工具。研究中对《三维CAD》课程的教学实践进行了iFIAS系统的应用研究，通过对比分析实验组与对照组的课堂交互数据，结果表明iFIAS系统能有效促进课堂教学互动，提高学生的学习积极性和课堂参与度。此外，通过对教师和学生的反馈收集，进一步验证了iFIAS系统在提升教学效果、优化课堂氛围方面的实用性与有效性。本研究不仅为《三维CAD》等专业课程的教学提供了新的分析工具，也为未来课堂交互研究提供了新的视角和方法，具有重要的理论价值和实践意义。

【关键词】：弗兰德斯互动分析系统；改进式弗兰德斯互动分析系统；课堂交互；三维CAD课程；教学效果评估

DOI：10.12417/2705-1358.24.11.055

1 系统简介与课程现状

1.1弗兰德斯互动分析系统简介

弗兰德斯互动分析系统（FIAS）由美国知名教育界人士尼德·A·弗兰德斯（Ned A.Flanders）在20世纪60年代初期创建，其主要目的是客观和系统性地追踪与解析教室内教师与学生之间的交互方式。这一研究系统深深植根于行为主义心理学的理论中，把课堂的言语行为细分为教师和学生两种主要的行为，进一步细致划分为多种特定的行为模式。当谈到教师的行为，我们可以看到他们直接、间接的影响，或是选择沉默或退出的方式，而学生的行为涵盖了向教师作出响应、主动展现行动以及处于沉默或被忽略之中的状态。FIAS系统的深入探讨和实际应用为教育工作者在职业成长、教学手段的改良以及提升教室效率和对教学流程更深度的了解上，提供了有力的支撑和基础。

1.2《三维CAD》课程教学现状

伴随着信息科技的快速进步，三维计算机辅助设计（3D CAD）如今已经演变为现代产品设计及生产方式中不可或缺的工具。作为工程教学的一个核心环节，《三维CAD》课程深刻影响着学生的设计才能与创造性思维。根据研究数值，尽管多数的高等教育机构决定将《三维CAD》这一课程列为必修课，但其教学策略和所带来的成果仍存在着不可忽视的差异。目前所采纳的教学手段偏重于软件操作能力的培训，却未能充分考虑到设计思维与实际情境的整合。这样的情况使得学生在应对复杂的设计挑战时，往往面临着缺少有力解决方法的问题。传统的面对面的教学方式在推动学生相互沟通和合作的能力方面受到限制，这影响了学生创新与团队协作的进步。通过引进在线教学系统，我们达到了资源的共享、实时的信息交流以及设计团队等效果，从而显著增强了学生的学习热情和课程的参与度。虽然这些创新的教学模式在某种程度上提升了《三维CAD》课程的教学成果，然而，由于资源以及教师资格等多方面的限制，该课程的普及和广泛应用依旧存在诸多困难。所以，为了更符合工程教育的进步，未来《三维CAD》课程的教育改革需要多方面的综合思考和创新手段。

2 改进式弗兰德斯互动分析系统iFIAS的设计与实现

2.1 iFIAS系统设计理念

当代的教育技术界越来越注重互动分析系统在教育领域的实际用途，其中，改进型弗兰德斯互动分析系统（iFIAS）的研发思路是基于提高教学交互的整体效果，强调数据为基础的教学决策，并融入先进的人工智能技术。此设计观点将众多核心的理论和技术路径结合在一起：基于Vygotsky的社会文化理念，我们了解到学习是在社会交往中进行的，尤其着重于教师与学生以及学生与学生之间的相互作用，对知识构建的作用。依据Bloom所提出的教学目标分类理论来看，这套系统是为了通过对课堂交互数据的深度解析，来帮助教育者更有效地达到知识传播、技能培育以及情感与态度的教育目的。混合式学习方式的出现催生了系统设计的强大功能，它允许面对面的课堂教学与线上教学资源相互整合。通过实时监测和分析课堂中的互动性，此设计能够激活学生的学习激情并增强其学习成效。iFIAS系统为教师提供了全面的课堂互动分析报告，涵盖了从教师授课的时间跨度到学生的参与度，还有交互方式的各种类型分布等方面的详细信息，以便教师能更科学地识别教学活动的优点和不足，进而更科学地调整他们的教学方法和策略。因此，iFIAS系统的设计初衷是将前沿的教育思想和人工智能方法相结合，为《三维CAD》等技术课程的教学带来全方位、时效性和准确性的交互分析，进而助推教育教学的革新并显著提升其教育成果。该系统高度注重为用户带来更佳的体验，以教师与学生为核心，为所有用户提供了友善的操作界面和简洁的学习步骤，确保用户可以轻易掌握，同时最大化地利用了系统所提供的数据与分析工具，达到个性化和优化教学的目标。

2.2 iFIAS系统实验设计与实施

此实验意在检验改进型弗兰德斯互动分析系统（iFIAS）在《三维CAD》的课堂教学环境中的实际效果及其实施的可行性。为了确保实验结果的准确性，我们从技术学院的《三维CAD》课程学生群中随机选出200名学生作为研究对象，实验组与控制组各有100名参与。实验组的课程教学中会采用iFIAS系统，而控制组的教学将维持常规的教学方式。关于教师的培训，每一位参与此实验的教师均经过了iFIAS系统的培训，确保他们都能够娴熟地运用这个系统在教室中进行授课并且参与互动管理。实验的设计被划分为三个关键步骤：进行初步的实验准备，进行实验操作和对后续数据的分析处理。在即将开始的预实验中，我们对iFIAS系统进行了细致的测试和调整，通过这些预试验，我们得到了初步的课堂互动数据，为接下来的实验建立了参考基准。实验阶段将延续一个学期，实验组将在这个阶段中全面应用iFIAS系统，借助实时捕获和分析课堂上的互动数据源来调整教学策略并优化整体的教学效果。在后续的数据处理阶段，我们会收集两组学生在学习成绩、课堂的参与度以及学习满意度的数据，然后通过比较性的分析来评估iFIAS系统在《三维CAD》课程上的实际应用成果。为了量化iFIAS系统所带来的益处，我们在实验中制定了一套详尽的评价标准，这些标准涵盖了如课堂上的互动频次、多样化的互动模式、及学生学业成绩的增长幅度等多个关键指标。借助科学和严格的实验方法，本次研究致力于探讨iFIAS系统如何能够增强课堂教学的互动性，并提高学生的学习效率以及整体教学品质。

2.3实验实施与数据收集

在实验执行和数据汇集的过程中，我们选择了采用改进版的弗兰德斯互动分析系统（iFIAS），以便对《三维CAD》课程环境下的教师和学生的互动模式进行详细的记录和解析。利用实验方法，我们将两个班级划分为实验组与控制组，每一个组大约包含30名学生。实验组选用iFIAS系统来提供教学辅助，而对照组则延续了原有的传统教学方式。

该试验项目延续了一个学期，并涵盖了整个《三维CAD》教程的内容。在这段时间里，iFIAS系统被配置成能够自动追踪和记录所有课堂内的教学交互和互动活动，这包括但不限于教师的讲述、学生的问题提出、意见反馈，以及学生在课堂上提出的问题、进行的回答和学生的讨论交流。每一节课程的交互互动数据都被实时捕获，并且储存在iFIAS系统的数据库中，以便进行更深入的分析。

3 iFIAS在《三维CAD》课堂教学中的应用研究

3.1课堂交互数据分析结果

借助升级版的弗兰德斯互动分析工具iFIAS，深度分析了《三维CAD》教室中的互动数据，并成功地揭示了数个关键的特质和发展趋势。统计数据揭示，与传统策略相比，iFIAS更能够精确地捕捉教师与学生之间的互动行为模式。在研究观察的过程中，教师向学生提问的频次在平均每一堂课中从12次增加到了17次，学生对此的回应也从15次上升到22次，这揭示了教师更为主动的参与方式。特别令人注目的是，iFIAS系统也具有识别和识别高级别交互性的能力，例如学生们的问题讨论次数平均上升了50%，从原先的每课2次上升到了3次。iFC AS在评估教师和学生之间无语言互动的性能上具有明显优越性，通过跟踪教室环境中的身体移动和体态改变，为我们提供了一个详尽的课堂互动动态视图。教师的活动空间从原本的每节课程平均3次增加到了5次，这表明他们更频繁地采用互动手段来刺激和增加学生的参与和集中注意力。通过全面审视《三维CAD》中课堂互动记录，iFIAS系统不仅展现了课堂交流中的核心动态，更为教育工作者提供了针对性的反馈意见，帮助他们改进教学方法，从而进一步提高教学成果。这些研究结果明确地证明了iFIAS在教育界中所具有的应用潜力，并为将来的课堂教学模式革新提供了丰富而强有力的数据支撑。

3.2教学前后交互数据对比分析

此项研究使用了优化后的弗兰德斯交互式分析系统iFIAS，为《三维CAD》教程的前后教学过程进行了深入的数据互动比对与分析。在进行初步分析之前，我们已经明确了需要评估的各项指标，这些包括教师的发言权、学生提出问题的频率、学生之间的互动频次，以及课堂的反馈和反应时间等。这些度量标准的目的是综合反映出课堂互动参与度以及教学品质的提升水平。研究数据揭示，当使用iFIAS系统后，《三维CAD》课程中的教学互动数据明显呈现了一个正向的趋势。尽管教师的发言次数略显减少，但是他们的发言质量却有所增加。对照分析揭示，当教师采纳iFIAS系统，他们的发言更显精准和有力，更有效地促使学生深入思考。尽管发言次数已从每堂课的平均45次下调至35次，但每次的发言内容更丰富且更具针对性，更能刺激学生的学习积极性与热情。学生问问题的频率及其质量都得到了显著的提高。在引入iFIAS教学系统后，学生提出问题的频率从原本的每周15次上升至30次，同时问题的内容深度和深度都得到了显著的提高。这意味着iFIAS系统成功地增强了学生的主动思考和主动参与的态度。学生之间的交往频率明显增强了。经过iFIAS系统的仔细分析，我们注意到学生间的相互作用频率从每节课堂平均10年激增至25次。这样的互动不只是简单地回答问题，它在学习的时候更多地是为了思考和讨论，进而加强了学生们之间的知识互通和进一步理解。在课堂上的反应时长得到了减少。在启用iFIAS系统之前，学生对教师提出的问题平均每次反应时间只有10秒，但在实际应用后，这一数字已经减少至7秒。这种情况表明，学生在上课时会更集中于细节，对于课堂内容的回应也更加迅速。通过与教学前和教学后的交互结果进行比对，发现iFIAS系统的引入显著地增强了《三维CAD》这门课程中的教育互动效果。教育工作者所采取的教学策略更具高效性，这也让学生在学习的热情和参与互动方面取得了显著的进步。这不只验证了iFIAS系统在鼓励课堂教学交互中的实际作用，同时还为类似教学课程提供了创新的观点和实施手段。

3.3教师与学生的反馈分析

在《三维CAD》课程执行中，改良型弗兰德斯互动分析系统iFIAS利用了众多的定量和定性的评价工具，以获取教师和学生的意见和反馈。教师们普遍持有这样一个观点，即iIAS系统在提升课堂互动和教学品质方面发挥了重要作用。他们有能力更清楚地掌握课堂的实时情况，同时更深入地理解学生们的参与程度和知识水平，这将助他们更加精准地调整和采纳教学的策略和方法。

学生群体对iFIAS系统表达了高度活跃的反馈意见。多数学生均表示，在使用iFIAS系统进行的《三维CAD》教学中，学生的兴趣和兴趣被更多地集中和激发了出来。他们感受到的重视度有所增加，同时他们更加主动地投入到这门课程的学习之中。他们对这个系统所展现的用户界面的用户友好性、用户的简便使用性，以及对交互数据分析的有效反馈都表示了肯定。实际数据分析揭示了，在采用iFIAS教学系统之后，学生在课堂互动方面的频率提升了大约40%，同时学生参与度也增加了30%。在学习成效分析中，对比实施之前与之后的考核表现，学生的平均分提升了一个15%的比率。这一变化揭示出iFIAS系统在加强教学互动、激励学生的学习积极性以及提升他们学习效果方面，确实具有积极的作用。

参考文献：

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基金项目：院级重点教学研究项目：《基于iFIAS的职业院校机电一体化专业课程教育教学融合研究》（编号：2022jyzd10）；院级自然科学研究项目：《基于多传感器融合的智能机器人定位与导航路径规划研究》（编号：2024zrzd09）