基于深度學習的教學設計與探索

林曉晨

（上海電機學院 上海 201306）

深度學習的概念來源于人工智能和人工神經網絡等自然科學研究領域，是研究計算機如何模擬人腦進行學習、認知、分析和解決復雜問題。隨著研究和應用的深入和推廣，教育研究者提出教育學領域中的深度學習問題。從學習和理解的深入程度來看，學習過程可以分為“淺層學習”和“深度學習”。2005年，我國著名教育學家黎加厚首次總結得出深度學習是指在學習理解的基礎上，能夠批判性地學習新知識，將新知識融入原有的認知體系中，最后遷移到新的學習和生活情境中，作出分析和解決問題的學習方法。

一、基于深度學習的教學設計

將學習認知的目標分為六個層次：記憶、理解、應用、分析、評價和創造。其中，前兩者屬于低階思維，后四者屬于高階思維，而深度學習本質特征就是高階思維的培養。也就是說，學習不應該只有傳統的記憶和理解，學生不僅僅是被動地接受知識，而是要轉換為主動獲取知識，對新知識進行分析、評價和再創造，形成自己的觀點，開發創新思維，建立高階思維能力。

教學設計是保障良好的教學過程和學習效果的前提條件，需要根據教學對象、教學內容和教學目標，設計行之有效地教學策略和方法。基于深度學習的教學設計是在分析深度學習理論的基礎上，改變現有的灌輸式和被動地教學行為，引導學生采取導向式學習，變被動學習為主動學習，鼓勵學生用批判性思維來學習知識。常用的基于深度學習的教學設計方式包括五種：基于項目的學習、基于問題的學習、基于啟發的學習、基于挑戰的學習和基于探險的學習。

具體來說，基于項目的學習著重于項目導向學習，圍繞一個特定的項目，在實際環境中學習、應用并創新所獲取的知識。基于問題的學習則以真實問題為導向，將尋求問題答案的過程作為學習過程，由分析和解決問題構成學習方法。基于啟發的學習注重激發學生在原有知識的基礎上，調動學習積極性，用誘導啟發的辦法培養學生主動地進行學習、理解和分析。最后兩項基于挑戰的學習和基于探險的學習都側重于跨學科內容且解決實際生活中的問題。兩者的區別是，基于挑戰的學習是利用先進信息技術，力求用本地方案解決全球性的問題，學生不僅是信息的獲取者還是生產者；而基于探險的學習主要是在課外的活動中進行學習，將理論知識用于解決實際生活中的問題，并注重培養學生的協作和領導能力。

二、《智能終端開發》課程的教學設計

《智能終端開發》課程以Android 操作系統為開發平臺，以智能手機、智能穿戴設備、智能電視及無人駕駛汽車等終端設備為載體，編程實現滿足需求的APP 程序，具有項目性強和實踐性強的特點。

優秀的課程和高效的教學都是設計出來的。如何針對課程和學生特點，恰當地設計一門課程或一堂課的教學活動，對教師來說是教好學生的首要技能。教學設計的內容包括分析學習需求，設計學習目標，設計教學方案、內容、策略、技術和方法。《智能終端開發》是面向通信工程大學三年級學生的專業選修課，學生已經給學習過《Java 語言》和《數據結構》課程，具備一定的編程基礎。學生們對手機、電視和穿戴設備等智能終端比較熟悉，因此和其他理論課程相比，本門課程和學生生活聯系緊密。很多學生對本門課程很有興趣，這是有利的一面。但是因為要和實際相結合，所以要考慮很多實際的問題，也為課程設計增添了一些要求。

三、基于項目學習的教學設計

本文以智能手機的音樂播放器小型項目為例，采用基于項目的學習方法來進行教學設計。在教學中，采用項目小組的實驗授課方式，3～4 名學生為一組，協作開發一款APP。具體設計方案如下：

根據基于項目的學習理論，教學設計要素包括以下六個方面：①提出挑戰問題：每個項目都要先進行需求調查，首先明確音樂播放器具有哪些基本功能，再明確每個功能的具體實現方法，整理出代碼大綱；②真實性：學生要解決的問題是具有真實背景的，此項目正是平時學生應用很多的聽歌曲APP，實際需要完成播放歌曲、選取歌曲、快放和慢放等常用功能；③學生的聲音和選擇：學生可以掌控項目的多個方面，自己查找資源、分配各自任務，學生可以根據年輕人的喜好來設計軟件界面和功能等，使得學生具有主人翁感，更加關心項目；④反思：在整個項目完成過程中，學生應該根據調試錯誤、經驗教訓來反思再學習什么，如何學習以及為什么學習；⑤批判和完善：試用APP 功能，并尋求其他同學意見，進行修改，一個完整的APP 是在不斷試用中更新完善；⑥公共產品：這是一個真實產品，還要根據市場定位和面向客戶對象進行測試和修改，鼓勵學生不僅從自己的角度，要從不同類型的客戶角度對軟件進行修改。

另一方面，通過基于項目的學習方式，以小組為一個團隊，共同完成軟件開發，學生可以體會和感受一個實踐項目的開發全流程，會讓學生理解算法、提高編程能力的同時培養團隊協作能力、提升學生實際應用能力，力求將學生帶入深度學習狀態，提高學生的高階思維能力[1-5]。