基于深度學習的課堂教學活動設計改革和實踐

管衛兵 汪振華 張飲江 王凱 沈盎綠 張爽

[摘 要] 隨著學習科學的創新以及信息技術與課程的不斷融合發展，面向深度學習的教學設計已經成為教育中需要重點思考的問題。如何通過課堂教學活動的設計讓學生輕易地實現參與式且較有深度的學習課程是關鍵。課程分為三個教學階段：教師主講、理論學習和學生實踐學習三個部分。課程通過分組教學，分章節制訂教學單元，分配不同小組的學習任務。其中理論部分教學課件是由同學們互相提問實現的，課件制作內容需根據其余組的同學提問進行回答制作。提問在教師提供的電子課件、教材章節及相關參考資料預習基礎上實現的。實踐部分以案例教學為主，每位學生完成指定章節不同主題的大作業。通過這種課程組織形式，可以有效地實現班級同學全員參與的深度學習，充分激發所有同學的課程參與度，實現深度學習的目標。

[關鍵詞] 恢復生態學;深度學習;教學方法

[基金項目] 上海海洋大學教學研究項目（2018;2019）

[作者簡介] 管衛兵（1972—），男，江蘇淮安人，博士，上海海洋大學海洋生態與環境學院副教授，主要從事資源生態學教學與研究;

汪振華（1980—），浙江淳安人，上海海洋大學海洋生態與環境學院講師;張飲江（1961—），男，上海人，教授，碩士生導師，上海水產大學水域環境生態工程研究中心副主任、環境與生態系副主任。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0226-04? ? [收稿日期] 2019-10-12

當前大學課堂教學中雖然采用了多種研究型或創新型教學方式，但依然存在教學效果難以有效突破的瓶頸問題，以教師為中心、學生主動性不夠還是當前教育的常態。這是我們探討深度學習的課堂組織方式的主要動機。在這種狀況下，如缺乏有效的課外學習，就難以保證課堂教學的實效性。大學教學質量高低的關鍵在課堂教學活動的組織好壞，在有限的課堂時間不嘗試促進學生主動學習的教學設計，有違信息時代發展趨勢。雖然信息時代所有課程資源（包括相關視頻及慕課形式的教學材料）都可提前給學生自學，但是如何讓學生真正有效參與學習呢？如果課件或網絡慕課課程只是事實的堆積，無論是分科還是綜合課程，學生的學習都會流于表面。如課件內容只是簡單的符號堆積，再全面的、系統的知識傳授都不利于學生發展[1]。如何激發學生的學習興趣，真正做到學以致用，使之度過一個有意義的大學生活，是我們需要重點思考的問題。課堂教學效率提升是當前高等教學改革的重要內容，深度學習則是提高學習效果和效率的主要途徑[2]。要突破這種困境，需要在場域規則優化、師生平等對話、學習習慣形塑等方面對高校課堂教學進行革新，以激發學生深度學習的興趣，促進我國高校雙創人才培養目標的實現[3]。

一、深度學習理論發展情況

隨著學習科學的創新以及信息技術與課程的不斷融合發展，面向深度學習的教學設計已經成為教育中需要重點思考的問題。很多研究表明，課程的活動類型和教學事件之間存在著一定內部聯系，課程中的學習活動設計可以為學生的深度學習提供支持，并為現有開放學習環境下課堂教學的設計和實施提供有效參考[4]。

“深度學習”是當前非常熱門的教育詞匯，近年刊文較多[5]。深度學習緣起于人工智能中多層神經網絡的機器學習方法，進而引申至教育學領域成為近來提倡的深度學習[6]。教育領域的深度學習其主要目標是培養和提升學生高層次的思維與問題解決能力。深度學習雖然是一個新的提法，但其代表的教育思想以及相關的學習策略是根植于近一個世紀來的認知、學習和教育研究的理論與實驗結果的。深度學習采用批判性思維，運用多種不同的學習方式或策略對信息進行加工，從而建立新舊知識之間的聯系，最終構建自己的知識體系，并應用于實際環境中解決現實世界中發生的問題;通過這個學習過程，最終實現學習目標的成功達成及思維能力提升，實現深度學習。深度學習的產生與發展有著悠久的思想淵源和豐厚的理論基礎[7-8]。

深度學習研究報道非常多，相關高等教育中開展實踐也有不少，有的將慕課與翻轉課堂有機融合進行深度學習場域的研究。與翻轉課堂的融合是指將慕課資源進行處理后融入翻轉課堂教學全過程，主要是為翻轉課堂提供課程相關資源[9-10 ]。深度學習理論強調學習者對于知識、理論等接受要具有批判性和積極主動性，重在培養學習者的學習積極主動性。深度學習理論指導下的翻轉課堂教學模式對于學習者的學習主動性以及批判性思維的培養更加有力[ 11 ]。

二、深度教學課堂教學組織活動的理論設計

深度學習并不能自然發生，需要激發條件，主要的先決條件是教師的自覺引導。此外，第一，學生學習的課程材料或單元，需要經過教師的設計，設計成有利于理解的結構化的材料;第二，教學過程必須有預先設計的教學方案，要在有限的課堂時空下，有計劃、有序地實現豐富而復雜的教學目的[ 12 ]。

如何通過課堂教學活動的設計讓學生輕松地實現參與式且較有深度的學習課程呢？課程分為三部分教學階段，第一階段老師主講，一是介紹課堂教學內容和學生學習組織形式，二是該課程相關學科領域的發展現狀及存在的問題;學生參與講授部分分為深度學習的理論教學階段和實踐應用教學階段。

（一）深度學習的理論部分教學

理論部分教學主要內容是以理論章節為主要的學習單元。每個單元學習過程中，由一個小組負責指定一個章節的課件制作，但是這個課件內容是在回答其他組所有同學的提問基礎上進行制作的。其他組同學根據老師所提供的PPT及其他材料（參考文獻、視頻材料等）和相關教材章節的內容提前預習，在預習的基礎上，然后按順序提問。課堂上呈現的是其中一組回答其他組員的提問形式。設計中要求所提問題不能重復，由此便激發了學生提前提問學習策略。這種形式提高了學生主動學習的程度，也促使所有同學參與到深度思考環節。所有提出的問題，由課程小組進行歸納并制成課件集中解答。這樣，課堂教學時，課程小組負責講解時就會實現全員互動，而教師也全程參與其中，對學生提問和解答環節中出現的不合理問題提出建議和觀點，并列舉實際案例或拓展討論的話題，促使學生更為全面深入地掌握相關問題。

（二）深度學習的實踐部分教學

按章節為每位同學分配一個研究方向的討論題或案例主題（全部以組為單位，分配不同題目），以大作業形式，進行匯報。課堂時間如不夠，則可在輔導課堂中延續;以組為單位集中匯報，課上其他組提問，并由其他組現場按照優良中三個等級評價匯報組的表現。

三、深度教學課堂教學活動設計要點

通過創新課堂教學形式的調整，形成全員參與的深度學習新模式，并進行相應的學習效果評價。深度學習的核心特征是培養高層次的思維能力。以此為教學目標，要求在課堂教學時間內，讓學生盡可能地掌握課程的知識體系及內容，在后期的案例學習中也采用案例或大作業形式，進行多次實際運用。

（一）框架式的內容體系構建

課程要有反映最新學科知識領域發展的教材或相關教學資料，不能僅參考指定的教科書，要重新組織編寫反映最新學科前沿的材料，從而豐富相關教學內容。這要求教師對該學科的國內外發展動向，尤其理論教學部分要求閱讀相關文獻，了解國際科研動向，這是做好新的課程教學體系的基礎;最好參考國際知名院校類似課程的教學大綱進行優化。也可以參考其他教學平臺MOOC或課件;同時按教學章節將這些材料中擇優選擇。課堂講授重點不需要面面俱到，而應是根據建構主義理論，協助學生構建自己有關該課程的框架式知識體系，并對相關核心問題，進行較為深度的引申。課程分為理論部分和實踐兩個部分，理論部分要緊隨世界最新相關課程理論進展，實踐部分要和國家或國際相關產業真正結合（表1），這要求教師要有較高的科研經歷，尤其是應用推廣的實踐經歷。按章節設計一個完整的學習過程是符合教學專家提倡的大單元課程設計[ 13 ]。

（二）情境化的問題創設

提出問題有時比解決問題更重要。之前傳統的課程教學往往以教師為主導設計各種討論題，但多年教學實踐證明效果并不好，主要是教師自己設計的問題常不具有開放性，很多題目還限定在老師的科研思維中，學生難以回答。學生根據所學材料，提出適合自己水平和認知習慣的問題是更佳的選擇。深度學習的課程組織是通過讓負責小組外的其他成員對相關章節內容進行問題提問，從而得到基于同學原有知識認識水平的問題，這些問題往往沒有限制，新意十足，也有助于了解同學自學的程度和效果。在學科構成中大觀念可代表學科核心概念，對于這些大觀念的理解，及應用這些大觀念解決現實問題時，就體現了學科課程的教學目標;若使學生理解與運用大觀念，教師需要創設并組織相應學習活動。這些大觀念或情境化問題是我們深度學習課程組織的重要參考框架[ 14 ]。

（三）深度學習課程匯報和討論

負責小組進行相關問題現場匯報，練習表達能力。同時和相關提問同學進行互動，由于其他小組所有同學了解全部課程材料及大部分問題也會參與討論。老師在此中進行這些互動的協調工作，同時負責對相關問題做進一步拓展或部分案例展示。

（四）教師課堂評價

課程進行中，要通過小組長對相關教學和學習過程及時進行記錄。對于同學們的每個大單元的提問以及相應的課程回答，都要及時進行總結和歸納。對于表現較好的小組或同學要及時進行表揚。對課程組織學習中存在的問題，要及時進行調整。比如，在班級選課較多、所提問題過多情況下，則選擇剔除不相關問題或選擇優秀問題，安排作答，從而壓縮課堂匯報時間。老師的及時評價有助于表現優秀的同學將成為其他后續同學學習的榜樣，有利于后期課堂學習任務更好、更準確完成。隨著課程的進行，課堂學習任務的布置和完成將越來越好，成功實現同學們自主的深度學習的目標。

四、結語

課程主要采用學習評價與反饋的方式，強化學生學習的第一性思維。第一性思維是認知科學的核心，有利于真正的切實有效抓住學科或問題的本質，是大學課程教學培養目標的一個重要內容。通過新的深度學習組織形式進行專業課程的理論和實踐環節的學習，檢驗教學活動設計的改革（課堂導學，問題提出和解答，課堂研討），教學完成后進行相關教學評價，以檢測相關教學效果。深度學習有利于培養學生真正的批判性思維，實現“知行合一”這一科學認知的基本過程。

這個看似非常簡單的過程，其實可以輕松實現群組的互動學習，所有成員和老師都形成互動。小組就是一個關鍵的協同學習社區，是實現真正的深度學習的紐帶和中樞。提問問題（知識點）為代表的核心概念是網絡，理論部分更偏于理論的提升，有利于同學的思辨;應用部分的章節，涉及區域更廣泛，有利于深入了解該學科實際應用的方法和效果，最終，理論和實踐部分形成一個整體，實現深度學習的目標。

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Reform and Practice of Classroom Teaching Activity Design Based on Deep Learning

GUAN Wei-bing，WANG Zhen-hua，ZHANG Yin-jiang，WANG Kai，SHEN Ang-lü，ZHANG Shuang

（College of Marine Ecology and Environment，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：With the innovation of learning science and the continuous integration of information technology and curriculum，instructional design for deep learning has become a key issue in education.How to make it easy for students to achieve participatory and in-depth learning through the design of classroom teaching activities is the key.In this study，the course is divided into three teaching stages：teacher lecture，theoretical learning and student practical learning.The course is carried out with group teaching，allocating teaching unit according different chapters and assigning learning tasks to different groups.Among them，the theoretical part of the teaching courseware is provided by the students asking each other questions.The content of the courseware needs to be produced according to the questions of the remaining groups of students.Questioning is based on the preview of electronic courseware，textbook chapters and related reference materials provided by the teacher.The practical part is mainly based on case teaching，and each student completes a large assignment in a specific chapter with different topics.Through this form of curriculum organization，it is possible to effectively achieve deep learning with full participation of classmates，fully stimulate all students' participating in the curriculum，and achieve the goal of deep learning.

Key words：restoration ecology;deep learning;teaching method