基于深度學習的課堂教學改革初探

郎紅 張華珍 張孝輝 蒙仕云 李成貴 楊曉蓉 廖華 趙曉敏 陳璟儒

（宜賓市南溪第一中學校課題組，四川 南溪 644100）

2016年3月，AlphaGo以4：1戰勝世界頂尖的職業圍棋手李世石，在網絡上引起轟動。次年5月，在烏鎮圍棋峰會上，AlphaGo的升級版AlphaGo Master 迎戰排名世界第一的棋手柯潔，最終以3：0大獲全勝，登頂人類長期引以為豪的圍棋界。隨著的AlphaGo擊的聲名鵲起，深度學習（Deep Learning）也隨之成為家喻戶曉的最新科技名詞。AlphaGo的是一種人工智能程序，而深度學習則是人工智能的核心?！霸谌斯ぶ悄茴I域，深度學習其實是一種算法思維，其核心是對人腦思維深層次學習的模擬，通過模擬人腦的深層次抽象認知過程，實現計算機對數據的復雜運算和優化?！盵1]

教育領域的深度學習興起20世紀50年代的美國，成長于80、90年代，到了21世紀，深度學習的理念和實踐也在全世界普及開來。目前，深度學習的研究主要集中在一些發達國家和地區，美國執這一領域的牛耳，無論是理論研究還是實踐應用都處于領先地位，緊隨其后的澳大利亞、英國、中國、德國、加拿大等國家，主要集中于高等院校，如麻省理工大學、哈佛大學、格里菲斯大學、莫納什大學、倫敦大學、康納爾大學等。[2]在我國，深度學習的相關研究起步晚，1997年才有關于深度學習的研究引介到國內，而此后幾年基本處于停滯的狀態，直到2004年才有起色。2005年，上海師范大學的黎加厚教授在《促進學生深度學習》一文中率先介紹了國外深度學習的研究成果。黎加厚提出深度學習“意味著理解與批判、聯系與構建、遷移與應用”，認為可以通過“基于問題的學習，任務驅動式學習模式，過程性評價”[3]促進學生深度學習。此后，我國的深度學習研究理論研究走上正軌，涌現出一批相關論著。

相對于像美國、澳大利亞、加拿大等英語國家有著密切的理論研究和實踐應用合作，我國的研究還處于“紙上談兵”的階段，國際合作和應用相對薄弱，真正應用深度學習教學的學校更是寥寥。據香港01報道，“萬鈞教育機構旗下的伯裘書院、匯知中學、賽馬會毅智書院三間中學，將采用著名教育學者富蘭（Micheal Fullen）的‘深度學習’（Deep Learning）教學法，改革教學方式、考核及成績表制度，為亞洲區內首批采用相關教學法的學校。”富蘭的深度學習教學法強調學生親身經歷，主張以“6Cs”融入教學，包括“協作（Collaboration）、溝通（Communication）、創造力（Creativity）、批判思考（Critical Thinking）、品德（Character）及公民素養（Citizenship）”。[4]富蘭的深度學習法在國際上也有重要影響力，目前已獲得10個國家的1000所學校采用。

對于外國先進的教育方法，我們可以借鑒吸收，探索適合本國的深度學習的教學法。今年2月中共中央、國務院印發了《中國教育現代化2035》，提出了推進教育現代化的八大基本理念：“更加注重以德為先，更加注重全面發展，更加注重面向人人，更加注重終身學習，更加注重因材施教，更加注重知行合一，更加注重融合發展，更加注重共建共享。”[5]教育要實現現代化，必須要改革，深度學習的新教育理念可以為教育改革注入一股活力。

一、何謂深度學習

深度學習是相對于淺層學習而提出來的?！皽\層學習關注的是零散的、孤立的、當下所學的知識，且都是具體的事實、信息、細節、概念等結構化的淺層知識；而深度學習則要求學習者建立新舊知識之間的聯系，以掌握隱性知識、復雜概念、深層知識等非結構化知識?！盵6]簡單來講，淺層學習是一種外化的、知其然不知其所以然的學習，深層學習是一種內化、知其然知其所以然的學習。深入學習，“深度”在“深層學習”、“深度理解”“深入參與”三個層面。

深層學習，即在對于課題的學習，能夠運用自己去理解課題中的概念，將知識和經驗關聯起來思考，從而參與其中。淺層學習與此相對，意味著完全去記憶知識，而不求甚解，僅以所教知識再生產為目的。深與淺的區別還在于，學習者在學者過程中是否有自行調整的意識。

深入理解，要求學習者能夠調動自身原有的知識和技能，去學習、思考新的課題。最淺層次的學習是停留在對事實的認識和個別的技能，“遷移可能的概念”則進一步，“遷移可能的概念”、“多種途徑”更進一步，如果能將原理一般化，則能夠將概念內化為自己的認識，從而做到觸類旁通、活學活用。例如一道數學的求速度的題。速度=距離/時間。最簡單只會調動乘除以求結果，進一步則會直到從運用公式從已知兩個量求一個未知量，知道類似速度的概念還有密度等，而將原理一般化后，不僅理解時間距離求距離，數值與數值、單位與單位的計算，對日常生活中的速度、時間、距離也會有新的認識。

深入參與，意味著學習者在學習的過程中投入其中，調動自身內在能動性，作為學習的主體。一節課的時間四五十分鐘，若是僅單方面的接受老師講授，不參與或者淺參與者會感到時間漫長，難以適從；而如果老師講得引人入勝，自己全身心參與則難以感到時間的流逝。如同傳說中愛因斯坦對青年人解釋相對論一樣，同樣坐在火爐旁和坐在心儀的女子旁，同樣的時間，感受的時長是不一樣的。對于學習來講，最低層次是反應，進一步是外化，接著是內化，最后是能發現其中的矛盾之處，能夠活學活用進而創造新知理解，這是一個由淺入深、由外而內的過程。

二、深度學習的策略

深度學習的先行者已經有了深度學習的應用，在美國，有500多所學校參與深度學習的實驗。“澳大利亞墨爾本皇家理工學院采用項目學習的模式來培養學生的創造力和解決問題的能力。芝加哥的Wild-wood IB World Magnet School利用在線思維導圖開展深度學習。還有學校采用數字故事促進深度學習，采用結構化思維方法開展深度學習，通過數字技術支持完成深度學習……”[7]除了這些歐美國家，日本在2014年也加入了深度學習實踐應用研究的行列。據國外的研究表明，“與淺層學習法相比，采用深度學習法的學生在較長時間內記住信息的時間更持久，獲得的分數更高，對學習過程更滿意，能提高批判思維能力并且能更快地整合與表達信息。”[8]在國內，也有具有深度學習理念的教育應用，例如“翻轉課堂、慕課（MOOC）、微課”等。而在深度學習策略上，學者重點關注高等教育類的“學習過程，教學設計和課堂教學”[9]上。深度學習策略，學者們也提了不少，有些甚或已經付諸實踐，但是成體系的、大量的目前還不具備。

要實施深度學習的教學方法，首先要求教師要有深度教學的理念和能力?，F在我們的教育基本上都是傳統教學。這種教學模式之下，有標準的統一教材，教學形式也具有統一的程式，而評價教學的成效的則多是看績效?；旧隙际抢蠋熃淌裁矗瑢W生學什么。加上老師課程教學任務重，非教學活動也多，很難有余力再設計深度學習的教程。學生主體意識不強，學習的動機是為了考上更好的學校，獲得更高的學分，而內在學習的意義感和效能感不強。教師教學設計起初有些動力，久而久之也變得固化單一，缺乏創新。教育領域經常都在講“教學的三維目標”：培養學生的知識與技能，要重視教學的過程與方法，還應傾注情感態度與價值觀。然而，在傳統教學體制之下，基礎教育重視升學，高等教育中教學也不納入教師職稱評價體系，導致教師普遍缺乏動力去設計完成深度教學，教學目標評價流于形式。深度學習正是補傳統教學之弊，且貼合教學目標的途徑。

從深度學習的視點出發，傳統學習的方法必須有所變革。首先是教學觀的轉換，從以老師為主體的“老師怎么教學生怎么學”轉變為以學生為主體的“學生怎么學解決問題的方法”，從重視“教”，轉變為“學”。在這一過程中，教師的作用不是被邊緣化了，而是角色轉變了，作為引導的角色更強了。學生獲得知識的過程一般來說，都是課前預習提出問題，課上老師講授“傳道授業解惑”，課后鞏固實踐與分析。課堂教學作為承上啟下的連接點，發揮著重要作用。教師需要設計促進高階思維的學習目標，設計好提問，激活學生探求學習的興趣，激發學生去積極思考。要引導學生去理解知識的內在含義，而不是僅僅停留在“知道了”的層面。為了促進學生自身深入理解知識，教師可以通過設定課程在單元(題材)水平上適當地設計“課題設定”和“回顧”，學生們可以一邊積極地思考，一邊開展學習。這種教學可以多種形式展開，無論是利用翻轉課堂的模式，還是微課主題講解等，都能實施。重大在于觀念的轉變，教學方式的更新。從而將老師的提問，變成學習者內化知識，發現問題，解決問題。

除了“教”“學”觀的轉換，深度學習也需要學習者的深度參與。學生是學習的主體，需要學有習的自覺，設立學習計劃，也要有與其他學習者對話的能力。換言之，這種學習者深入參與的學習，是一種“主體性的、對話性的學習”。這種已有的知識與新學的知識的對話，學習者相互之間的合作。將有助于學習者獲得伙伴意識，促進交流溝通，培養互幫互助的能力，從而提升自我學習和人際交往的能力。當然，這樣的合作學習也需要一定的條件：要確保有時間能夠交流意見和實驗，需要設定具有創造性要素的課題，學習者要將課題作為自己的分內事，設定可以質疑的“單元主題”等等。

以高中歷史“秦朝中央集權制度的形成”為例。這一節的教學目標是知道秦始皇的來歷、知道郡縣制的建立，了解三公九卿制、了解中國古代的中央集權體制，體會制度建設對國家穩定和統一的意義。秦朝是我國歷史上第一個中央集權的封建王朝，其建立的郡縣制、三公九卿制影響深遠，而開創的皇帝制度更是延續了兩千多年，理解秦朝的政制是有利于理解整個中國古代史的。這是一個值得“深度學習”課題。歷史老師在講這一主題時，可以設置情景問題，“假如你是秦朝的丞相，請結合史實為皇帝設計規劃巡游全國的路線”。問題雖小，但是足以涵蓋教學目標要求。在這問題之下，又可以分為多個小主題：秦朝的丞相如何起草文書？如何領導一套班子為皇帝服務？君臣之間是怎樣的關系？全國大致的交通線（主要指直道和馳道）是如何規劃的？行進的秦朝人、馬的速度、時間是怎樣的？護衛秦始皇的軍隊安排等等，可以延伸出一系列的問題。教師可以適當引導他們分組合作，為其提供資料指南，鼓勵其結合史料大膽聯想和想象。學生可以調動自身的旅游經歷，觀看有關秦朝電視劇、電影的經驗，結合現代領導人視察的場景，去想象自己是秦朝皇帝或是丞相，或是其他人。理清了這一問題，不僅可以完成教學目標，中國古代史也可見一斑。

三、前景與挑戰

國內外的實例表明，深度學習具有廣闊的前景。國外的實踐應用已經先行，國內的理論研究和試點也在推進?，F在，我國面臨的問題是，如何將深度學習融入教育改革中去，如何應用到教學實踐中去。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。深度學習是一種教育理念，也是一種教學方法，要想在我國教育中“登堂入室”，還面臨這不小的挑戰。

目前，我國正在緊鑼密鼓地開展教育改革，無論是教育理論研究還是試點應用，都取得了不小的成效。然而，問題仍然存在，很多理念成為口號，流于形式。教育改革為何難以取得重大突破？中國浦東干部學院副院長鄭金洲教授認為，“教育的自身特性，決定了教育改革難有大作為”。教育自身保守型強，傾向于穩定守成，而非進取更新；自主性差，教育領域受到多方掣肘，難以“自力更生”；自覺性低，“往往習慣于用繼成或既定的方式來支配，路徑依賴特征明顯，較難意識到需要作出改進或變革”[10]。教育決策也受到諸多因素限制，遭遇各方利益者的牽扯。教育研究者并不是決策者，二者雖說都在教育領域，但是常常是自說自話，各自為政。新的教育理念要落實到決策運用層面，仍有不少的障礙，就是到了決策之后，保證執行不走樣也是一個問題。

例如，在電影《死亡詩社》里面，威爾頓預備學校是一所美國頂尖的預報學校，該校以“傳統、榮譽、紀律、優秀”為理念，以沉穩凝重的教學風格和較高的升學率聞名于世。很多家長都將孩子送到這個學校，希望他們能夠考上優秀的大學，出人頭地。至于學生的個性和真正的意愿，那倒是其次。基丁，該校的優秀畢業生、曾執教于倫敦切斯特中學的老師，來到了該校教授英文詩歌。他帶來了與眾不同的教學方法，引導學生去體悟詩歌，而不是照本宣科，鼓勵學生用新的視角看待世界，尋找自身的理想和主體性?；〉慕虒W引起了老牌保守的教員和主任不滿，最后因為學生尼爾受父親逼迫、郁郁自殺后被迫“引咎辭職”。電影雖是藝術，但是也能反映現實?；〉慕虒W方法其實本無過錯，可是其中牽涉校方、家長和學生的利益。學校需要升學率，家長希望孩子出人頭地，學生想要自己的生活，在多方博弈下，學習獲勝，基丁出走。

類似威靈頓預備學校教學風格的，比如我國的衡水中學，軍事化的管理和高升學率。對于應試教育來講，這是非常實用和有效的。是否說在有應試教育之下，推行深度教學就不性了呢？答案是否定的。像美國等英語國家，以前的學校很多是像威爾頓預備學校式的，但是也提出了深度學習的理論和最先應用于教學。這其中，教育的觀念轉變了，評價的機制也發生了變化。深度學習與學校教育是可以相融合的。

美國教育的經驗不一定都適用于我國，畢竟國情不同，但是教育的原理是相通的。在這一方面，我國教育工作者已經做出來一定的成績，但是不能閉門造車，不僅要有學術前沿的自覺，還需要結合國情和教育現狀，與一線教師合作，探索適合中國國情的策略和方法。其次，加強對一線教師的理論培訓也必不可少。雖說深度學習是從重視老師怎么“教”轉變為學生怎樣“學”，老師的引導作用也必不可少。再其次，是作為學習主體的學生。學習不當僅限于課堂之內，信息化時代的網絡環境下，既是誘惑也是便利，很多原先難以獲得知識現在變得觸手可及。學生也需要跳脫固有思維，以更廣闊的視野去看待世界，利用多樣化的工具，學會培養自身的批判性思維和反思學習。

最后，也是最重要的一點，國家政策的支持。沒有國家政策的支持，再好再先進的教育理念和方法都難以真正落地深根。無論是教育制度改革，教材修訂，還是教師職稱評定，無一不受到政策風向的影響。在教育改革緩步推進的當下，如何將深入學習融入政策之中，也是一個現實問題?？尚械霓k法是緩步前進，就像今年推行的垃圾分類。先在一些地區實驗運作，現在也有一些零星的在著手實踐應用的學校，總結其經驗，將實踐成果與理論載相結合，創造適合中國的深度學習策略。加強與采用深度學習的合作對話也是一條不錯的出路。我國深度學習的研究多集中在高等教育，研究機構也多是師范院校。從師范院校著手試點，不僅可以將理論落實而進一步修正理論，還可以從源頭培養把握和踐行深度學習的老師，可謂一舉兩得。

四、結語

人工智能領域的深度學習，像AlphaGo通過大數據和神經算法，從業余水平到戰勝世界第一的棋手，僅僅用了兩年時間，而且新版本更是越來越快，越來越強。深度學習是適合信息化時代的學習方法。在以前或許也有零星的例子，像孔夫子與弟子的問對，“不憤不啟，不悱不發，舉一隅不以三隅反，則不復也”，在德國，大哲學家康德也提出要“敢于應用你的理智，要擺脫自己加之于自己的不成熟狀態”。教育的目的，最終還會為了人，為了啟蒙和培養具有個人主體性的人，深度學習同樣如此。