本系统基于观察学习理论，遵循多元参与、历时分析、协同知识建构、动态进化与及时反馈原则，构建了包含课堂多维度数据采集、数据多元分析、问题系统构建、自动生成可视化反馈报告、多元主体协同参与五个要素为主体特点的课堂观察多元分析系统。
该系统以促进“上课教师和听课教师双向分析、持续改进”作为核心追求，观察学习的动机过程贯穿课堂观察的全过程，是实现课堂观察活动精准改进的重要组成部分。
4.1 课堂多维度数据采集，多元建构
教学过程是一个融合多维异构数据的场景，而数据采集是数据分析的基础，是确保课堂观察活动结果分析客观性与科学性的关键环节。本系统利用物联网等信息技术，可以常态化、伴随式、轻量级采集教师教学数据、学生学习数据、听课老师反馈数据，同时还能支持已有课堂视频数据的一键导入，全方位，多层次将学校教学数据采集，分析，发挥数据的价值。
4.2 课堂自动切片，数据实时再现
已有研究表明，长期采用基于数据的反馈能够显著提高教师教学质量。而若要达到为教师提供可靠的建设性反馈的目标，则至少需要观察三次课。传统基于视频的课堂分析， 容量巨大，每节课1G～2G，导致二次观看及传播受到很大的限制，甚至导致投入大量资源建设的课程成为“僵尸“内容。同时，课堂中间的关键点也无法快速定位，所以能够有效支撑多次、深度教研活动。
系统基于Ai技术，自动从教学场景、课堂提问、课堂语言三个维度对课堂切片，支持老师快速定位，反复观看教学教研重点，极大提高教研效率及效果。
4.3 问题系统构建，系统动态进化
课堂是一个多维异构数据场，如何找到可识别、可编码，可执行，可复制的数据对象，且该数据还是承载重要课堂教学内容的载体，成为课堂教学动态进化的核心要素。课堂问题毫无疑问成为符合上述诸多要求的对象之一。问题是思维发展的起点，无论是行为主义，认知主义还是建构主义，问题都是各种教学模式的共有特征，是各种教学模式中的特征不变量，都含有对解决问题能力的培养，力图培养出能解决问题的学习者；都认为知识的获取，对于解决问题有着重要的作用。
本分析系统以课堂教学过程中的学生问题为起点，教师问题为引导，学科问题为基础，构建可持续优化，三位一体的问题系统。
- 学生问题为起点
学习者的自主学习起源于其自身的提问，对于学生在课堂中产生的问题，是观察学生思维发展及教师教学能力重要的观察点，本系统首先采集课堂中学生提问的内容，并对这些内容自动识别，区分为五何问题，由此来观察学生思维的种类及深度。进一步的，本系统还可以将学生问题进行识别，标签，区分为15类问题，从而给课堂观察提供宝贵的学生思维发展维度。
- 教师问题为引导
新课改要求培养学生高阶思维能力，在这样的背景下，除了知识的传递，教师如何建立思维培养的能力是核心。思维不是具象的，可复制的，可记忆的学习要素，教师只能通过引导学生思维，构建思维阶梯来实现，为了支持这一需求，本系统首先采集课堂中教师提问的内容，并对这些内容自动识别，区分为五何问题，由此观察老师启发思维的种类。进一步的，还可以利用国内外经典教学模型，例如布鲁姆，4MAT等，从多角度来观察及构建教师的教学特点。
- 课堂追问及问题系统构建
追问是课堂中思维持续发展的驱动力，追问的质量及互动的次数等都是课堂观察领域重要的指标，也是衡量教师及学生思维能力的重要参数。本系统的“互动问题”模块，可以将课堂中的追问环节显化，将一堂课的课堂互动直观、具体的呈现在观察者眼前，为观察者提供宝贵的动态思维过程。
在分别建构了学科问题、教师问题、学科问题以及追问为重点的互动问题后，课堂就已经形成了一个可描述，可保持，可复现的问题系统，将一堂模糊的课堂抽象建构为一个课堂分析模型。该模型不仅从多角度，多层次课堂描述了课堂，还将课堂中重要的知识、能力数据保留，教研组可以同学科老师将问题系统组合，优化，持续发展成为可以提供教学持续发展的策略库。例如，新教师可以从中获得课堂思维教学的阶梯和方法。从而形成学校宝贵的教学问题库。
4.4 课堂多角度可视化分析，质量闭环
系统科学的反馈原理表明，任何系统只有通过信息反馈，才可能实现有效地控制，从而达到预期的目的。课堂观察作为一个特殊的系统，要保证观察目标的有效达成，就必须通过信息反馈，实现对课堂观察过程的改进。为满足教师专业发展需求，本系统设计了便于动态交互的、多角度可视化的反馈报告，并可实现报告的自动生成。该反馈报告包括课堂图谱、课堂结构、课堂互动、思维发展等多个维度。
- 课堂图谱
基于老师课堂语言中的高频词，可以自动构建课堂关键词及图谱，可以分析老师的教学重点是否符合学科重点，老师的语言规范，课堂关键点之间的关联等。
2.课堂结构
基于课堂中老师发言总时长、学生发言总时长、师生互动比等数据，可以分析课堂结构及教学类型，构建Rt-Ch图、ST图、时间线标记分析图、课堂行为曲线图等。
3.师生互动
基于每一时刻课堂师生行为，可以实时动态分析课堂互动，学生（男、女生）活跃程度，学生提问等指标。
4.思维发展及问题系统
以学生问题为起点，教师问题为引导，学科问题为基础，多角度多层次构建基于课堂问题的思维发展模型，助力从思维角度的课堂观察及分析，同时进一步形成学校、学科、老师可持续发展的教学策略库。
4.5 区域协同，多级管理
系统提供SAAS管理平台，支持老师、学校、区教研部门多方多级共同协同，促进教师教研专业发展，具体功能特点如下：
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支持老师、学校、教育局将历史精品视频课上传，系统将视频课自动切片，分析，变为可网络实时在线访问的网页，促进教研在线化，资源在线化；
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教研自己老师拥有自己的课堂分析平台，积累课堂分析内容；
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老师可以对自己的内容形成合集，进行有效的资源管理；
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支持区教育局或教育学院定制专题研究，并邀请区域内的指定老师参加；
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老师可以定向投稿给区平台，形成共建共享共同发展的教研平台。
