在線同伴提問策略對深度學(xué)習(xí)能力的影響研究
——以云計算課程為例

范慜慜，劉 丹

（遼寧師范大學(xué)計算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116081）

0 引言

隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的發(fā)展，人才結(jié)構(gòu)性過剩與短缺并存，高精尖人才、復(fù)合型人才嚴(yán)重短缺等問題逐漸凸顯，社會和國家對高校提出了更高的人才培養(yǎng)要求。李志河等發(fā)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)有助于提高學(xué)生高階思維能力，有助于培養(yǎng)21 世紀(jì)緊缺的創(chuàng)新型人才；劉紅晶等發(fā)現(xiàn)SPOC 助學(xué)群組能夠有效組織深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)共同體對知識的深度理解，提高問題解決等高階思維能力。

計算機(jī)學(xué)科具有實用性和通用性強(qiáng)、多學(xué)科融合等特點，隨著計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化課堂教學(xué)創(chuàng)新及學(xué)習(xí)方式變革停留在碎片化、標(biāo)簽化和模式化層次上，整體上缺乏深層特征。高校計算機(jī)課程教學(xué)策略需要加大改革力度，以適應(yīng)我國現(xiàn)代課堂教學(xué)改革要求，改變“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展滯留在“知識傳遞”范式的局面，幫助學(xué)生形成積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度并掌握深度學(xué)習(xí)能力。

1 相關(guān)研究

1.1 同伴提問與提出問題能力

同伴提問相關(guān)研究，源自于學(xué)習(xí)策略對學(xué)習(xí)共同體及其學(xué)習(xí)結(jié)果影響的研究，鄭蘭琴等發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中的同伴互助手段主要集中在分享信息、解釋信息和提出問題3個方面，并且提出問題在科學(xué)探究中占據(jù)主導(dǎo)地位，因此培養(yǎng)學(xué)生提出問題能力是提高學(xué)生科學(xué)探究能力的重要內(nèi)容。不同研究者對提出問題能力的結(jié)構(gòu)劃分不同，經(jīng)歸納梳理后發(fā)現(xiàn)學(xué)生提出問題能力主要包括：問題意識、形成問題能力和表述問題能力。在線環(huán)境中，學(xué)生面對同伴的大量提問，需要掌握辨別問題優(yōu)劣的能力，能夠判斷哪些問題更值得探索，因此評價問題能力也是提出問題能力的一個重要維度。

綜合以上研究，本文確定了提出問題能力的4個維度：問題意識、形成問題能力、表達(dá)問題能力和評價問題能力。問題意識指學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中，經(jīng)常意識到一些難以解決的實際或理論問題，并產(chǎn)生一種懷疑、困惑、探究的心理狀態(tài)；形成問題能力指學(xué)生處于問題情境中，將問題意識轉(zhuǎn)化為問題能力，具有相關(guān)性、靈活性、探究性、批判性和創(chuàng)新性等特征；表達(dá)問題能力指學(xué)生用簡潔的語言將產(chǎn)生的疑惑明確地表達(dá)出來，讓他人理解、體會和掌握的能力；評價問題能力指學(xué)生按照目標(biāo)多元、方式多樣的原則，結(jié)合自身經(jīng)驗構(gòu)建評價體系，對自己或他人提出的問題進(jìn)行全方面多層次評價的能力。

1.2 深度學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)能力

深度學(xué)習(xí)最早由Ference Marton &Roger Saljo 提出，也被譯為深層學(xué)習(xí)或深層次學(xué)習(xí)。黎加厚教授認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)指學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上，批判地學(xué)習(xí)新思想和事實，并將其融入原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系，并將已有知識遷移到新的情境中，作出決策和解決問題的學(xué)習(xí)。隨著研究的不斷深入，深層次學(xué)習(xí)的界定出現(xiàn)了學(xué)習(xí)方式說、學(xué)習(xí)途徑說、學(xué)習(xí)目標(biāo)說、學(xué)習(xí)過程說、能力說5 種不同的觀點。就深度學(xué)習(xí)達(dá)到的能力取向而言，杜娟等認(rèn)為深層次學(xué)習(xí)具有注重批判理解、強(qiáng)調(diào)信息整合、促進(jìn)知識建構(gòu)、能夠遷移運(yùn)用、面向問題解決5個基本特征；張浩等認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生主動建構(gòu)、深化理解深層知識并遷移運(yùn)用，進(jìn)而實現(xiàn)問題解決能力、批判性思維、創(chuàng)造性思維、元認(rèn)知能力等高階能力發(fā)展。

綜合以上研究，本文確定了深度學(xué)習(xí)能力的6個維度：遷移學(xué)習(xí)能力、批判性思維、問題解決能力、溝通協(xié)作能力、創(chuàng)造性思維和元認(rèn)知能力。遷移學(xué)習(xí)能力指學(xué)生能夠深入理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，不僅能在相似情境中解決問題，也能在新情境中分析判斷并將知識與技能遷移運(yùn)用的能力；批判性思維指學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行批判性學(xué)習(xí)，能夠辯證地看待新知識并深入思考，加深對深層知識和復(fù)雜概念的理解；問題解決能力指學(xué)生通過學(xué)習(xí)相關(guān)知識、應(yīng)用技術(shù)與工具發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力；溝通協(xié)作能力指學(xué)生進(jìn)行小組協(xié)作學(xué)習(xí)時，清晰地組織思路和語言，與同伴有效溝通的能力；創(chuàng)造性思維指學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，闡述、分析和評價自己的想法，并從他人的想法中得到啟發(fā)，再反饋到自己創(chuàng)新過程中的能力；元認(rèn)知能力指學(xué)生掌握自身心理狀態(tài)、能力、任務(wù)目標(biāo)、認(rèn)知策略等，同時對自身各種認(rèn)知活動的計劃、監(jiān)控和調(diào)節(jié)能力。

2 面向深度學(xué)習(xí)的同伴提問策略設(shè)計

2.1 研究環(huán)境

課程場所為“超星學(xué)習(xí)通”平臺，依托云計算課程，課前教師將學(xué)習(xí)資源上傳到學(xué)習(xí)通平臺。采用A∕B 組對照的方法，即單因素被試間設(shè)計，將遼寧師范大學(xué)計算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院88 名在校本科生隨機(jī)分為實驗組44 人和對照組44 人。實驗組采用同伴提問策略進(jìn)行在線課程學(xué)習(xí)，對照組則采用傳統(tǒng)在線學(xué)習(xí)策略進(jìn)行學(xué)習(xí)，所有班級均為統(tǒng)一教師授課，共計16 周。

2.2 評價量表

（1）大學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力調(diào)查問卷。在楊寧編制的問卷基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)修改，形成大學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力調(diào)查問卷，該問卷共有32個題項，包括遷移學(xué)習(xí)能力（5 題）、批判性思維（5 題）、問題解決能力（6 題）、溝通協(xié)作能力（6題）、創(chuàng)造性思維（5 題）和元認(rèn)知能力（5 題），問卷采用Likert 5 點計分（1“完全不符合”～5“完全符合”）。問卷總信度系數(shù)為0.955，使用KMO 系數(shù)進(jìn)行效度檢驗，KMO 值為0.779，問卷整體的信效度較好。

（2）大學(xué)生提出問題能力PTA 量表。PTA（Primary Trait Analysis）即“基本要素特征分析法”，由美國教師沃爾弗德和安迪生等共同研究出的一種對學(xué)生開放性任務(wù)的評價標(biāo)準(zhǔn)，其評價模式對科學(xué)探究能力、提出問題能力等難以量化的能力評價提供了一個客觀、可操作性強(qiáng)的工具。本研究的PTA 分析維度為“問題意識”“形成問題能力”“表達(dá)問題能力”和“評價問題能力”4個維度，使用層次分析法確定各項指標(biāo)權(quán)重。最終得到大學(xué)生提出問題能力PTA 指標(biāo)權(quán)重評價量表，如表1 所示。

2.3 面向深度學(xué)習(xí)的同伴提問策略教學(xué)設(shè)計

實驗組課程全程采用5E 教學(xué)模式進(jìn)行在線授課，5E教學(xué)模式是一種建構(gòu)主義教學(xué)模式，由美國的生物學(xué)課程研究會（Biological Sciences Curriculum Study，BSCS）在Atkin-Karplus 學(xué)習(xí)環(huán)的基礎(chǔ)上提出，包含參與（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、精致（Elaborate）和評價（Evaluate）5個環(huán)節(jié)。深度學(xué)習(xí)也是一種典型的建構(gòu)性學(xué)習(xí)，重視學(xué)生對知識主動建構(gòu)的過程。借助5E 教學(xué)模式實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，以學(xué)生提出問題為起點，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主動性與積極性。學(xué)生借助教師和同伴的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式獲得知識，同時提升深度學(xué)習(xí)能力（見圖1）。

Table 1 PTA index weight evaluation scale for college students’ability to ask questions表1 大學(xué)生提出問題能力PTA 指標(biāo)權(quán)重評價量表

本文以“云安全”一課為例，介紹基于5E 教學(xué)模式的同伴提問策略在云計算課程中的實施過程。

（1）參與：學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的初步體驗環(huán)節(jié)。“云安全”是繼“云計算”“云存儲”之后出現(xiàn)的“云”技術(shù)的重要應(yīng)用，已經(jīng)在反病毒軟件中取得了廣泛應(yīng)用。課前教師通過快問快答的方式，了解學(xué)生對云安全概念的掌握情況，將云安全內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容融入到問題情景中，促進(jìn)學(xué)生思考，引發(fā)發(fā)生新舊知識的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生主動提出問題，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為深度學(xué)習(xí)提供學(xué)習(xí)動力。

（2）探究：學(xué)生解決同伴提問的環(huán)節(jié)。學(xué)生在超星學(xué)習(xí)通討論平臺提出問題后，其他同學(xué)可以獨(dú)立探索，也可共同探究問題答案。以云安全關(guān)鍵技術(shù)為例，學(xué)生提出“云安全的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？”，同伴回復(fù)“虛擬化安全、數(shù)據(jù)安全、身份認(rèn)真和訪問管理、加密與解密、容災(zāi)與恢復(fù)、用戶隔離等”，其他同學(xué)可以對自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行深入探究，例如“不同層次采用隔離機(jī)制是否相同？每個層級之間的隔離機(jī)制有什么區(qū)別？”，也可以對現(xiàn)有答案進(jìn)行補(bǔ)充，例如“除樓上的答案，還包括訪問控制、網(wǎng)絡(luò)安全、安全審計技術(shù)”。教師在此階段扮演顧問的角色，提供間接指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生共同協(xié)作。此環(huán)節(jié)是學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵階段，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力與批判性思維。

（3）解釋：深度學(xué)習(xí)中生成新知識的環(huán)節(jié)。學(xué)生在討論區(qū)對問題展開充分的解釋與探究，合理質(zhì)疑同伴觀點，例如“樓上同學(xué)說NIST 標(biāo)準(zhǔn)適用于樓主提問的情境嗎？”。教師在所有學(xué)生解答結(jié)束后，統(tǒng)一規(guī)范講解云安全的內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并著重講解學(xué)生存在理解偏差的知識。此環(huán)節(jié)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力與批判性思維。

（4）精致：深度學(xué)習(xí)中遷移運(yùn)用新知識的環(huán)節(jié)。教師在學(xué)生提出問題的基礎(chǔ)上，挖掘問題的深層次知識，例如“除已經(jīng)提到的阿里云，云安全的典型案例還有哪些？”。教師采用小組探究形式，引導(dǎo)學(xué)生在新的問題情境下探究新知識，學(xué)生在查找云安全典型案例的過程中，利用所學(xué)知識回答，也可隨時在討論區(qū)提出新的疑問，例如“Amazon與阿里云的安全措施有什么異同點？”，幫助學(xué)生不斷內(nèi)化新知識，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。此環(huán)節(jié)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、遷移學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新性思維。

（5）評價：以過程性評價為主。深度學(xué)習(xí)的評價方式以教師評價為主，同時輔之以學(xué)生自評和同伴互評，對學(xué)習(xí)過程及結(jié)果進(jìn)行綜合考察。學(xué)生利用“同伴提問評價量表”對同伴提出的問題與解釋進(jìn)行打分，并且撰寫反思報告，對自己的認(rèn)知加工過程進(jìn)行自我評價，并及時調(diào)整認(rèn)知策略，此環(huán)節(jié)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力。

Fig.1 Peer questioning strategy teaching design based on 5E teaching mode圖1 基于5E 教學(xué)模式的同伴提問策略教學(xué)設(shè)計

3 結(jié)果統(tǒng)計與分析

3.1 差異性分析

研究采用單因素方差分析對兩個實驗組的深度學(xué)習(xí)能力進(jìn)行分析，結(jié)果如表2 所示。分析發(fā)現(xiàn)，使用實驗組學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力明顯優(yōu)于對照組學(xué)生，單因素方法分析結(jié)果p<0.05，表明兩個實驗組學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力差異顯著，即基于同伴提問策略是影響大學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力的主要因素。

Table 2 One-way analysis of variance results of deep learning ability of the two experimental groups表2 兩個實驗組深度學(xué)習(xí)能力的單因素方差分析結(jié)果

3.2 回歸分析

采用相關(guān)性分析對同伴提問能力與深度學(xué)習(xí)能力的關(guān)系進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，提出問題能力的4個維度與深度學(xué)習(xí)能力各維度均存在顯著相關(guān)性。根據(jù)這一結(jié)論進(jìn)行回歸分析，將提出問題能力的4個維度代入回歸分析模型，參考溫忠麟等提出的中介效應(yīng)和調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗方法，鑒定回歸分析中提出問題能力的4個子維度對深度學(xué)習(xí)能力的影響類型，相關(guān)變量進(jìn)入回歸分析后，如果回歸系數(shù)變?yōu)椴伙@著，則相關(guān)變量起到完全中介作用；如果回歸系數(shù)依然顯著且正負(fù)方向未變，則相關(guān)變量起到部分中介作用；如果回歸系數(shù)發(fā)生正負(fù)方向改變，則相關(guān)變量起到調(diào)節(jié)作用。經(jīng)過回歸分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)果如表3 所示，問題意識、形成問題能力和表達(dá)問題能力起部分中介作用，評價問題能力起到調(diào)節(jié)作用。

Table 3 Regression analysis results of the ability to ask questions on the ability of deep learning表3 提出問題能力對深度學(xué)習(xí)能力的回歸分析結(jié)果

4 學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)能力提升策略

4.1 創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)

問題是基于5E 教學(xué)模式的深度學(xué)習(xí)的起點，“問題”應(yīng)來源于生活或接近真實生活，當(dāng)問題所含的知識量少于教學(xué)內(nèi)容時，難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，并且學(xué)生的能力得不到提升，當(dāng)問題所含的知識量超出教學(xué)內(nèi)容時，會打擊學(xué)生的自信心，導(dǎo)致學(xué)生失去對深度學(xué)習(xí)的興趣。由此可見，問題的設(shè)計會影響深度學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，教師應(yīng)合理創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動機(jī)。

4.2 以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)

基于5E 教學(xué)模式的深度學(xué)習(xí)以“學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”，教師要營造良好的教學(xué)氛圍，喚起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生自主探究。同時，教師應(yīng)及時轉(zhuǎn)變角色，在參與階段教師是整個學(xué)習(xí)過程的設(shè)計者和組織者，在探究、解釋、精致階段教師轉(zhuǎn)變成學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程的幫助者和監(jiān)督者，學(xué)生討論過程中的引導(dǎo)者和鼓勵者，在評價階段承擔(dān)評價者和總結(jié)者的角色。

4.3 借助教學(xué)支架，實現(xiàn)模仿學(xué)習(xí)

維果斯基發(fā)現(xiàn)，當(dāng)解決問題或執(zhí)行任務(wù)時，學(xué)生從同伴的互動中所取得的成就遠(yuǎn)大于他們獨(dú)立完成的成就。借助同伴和提問支架，學(xué)生模仿同伴提問思路和問題解決方法，并得到足夠強(qiáng)化。在模仿學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅僅是對同伴行為進(jìn)行簡單復(fù)制，而是對自身認(rèn)知過程進(jìn)行重新調(diào)節(jié)，促進(jìn)其溝通協(xié)作、解決問題能力的發(fā)展，使學(xué)生逐步掌握深度學(xué)習(xí)能力。

4.4 細(xì)化評價標(biāo)準(zhǔn)，實行多元評價

現(xiàn)有研究中的同伴提問評價標(biāo)準(zhǔn)過于寬泛，教師應(yīng)結(jié)合相應(yīng)課程的特點，鼓勵學(xué)生主動參與制定和實施細(xì)化的評價標(biāo)準(zhǔn)，借此培養(yǎng)學(xué)生自評、自改的能力，激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的興趣與積極性。同時，實行過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合、同伴互評和學(xué)生自評相結(jié)合等多元評價方式，關(guān)注學(xué)生的主體地位，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，綜合評價學(xué)生的問題意識以及形成、表達(dá)和評價問題等能力，便于教師進(jìn)行針對性強(qiáng)的單項能力練習(xí)，從而全面提升深度學(xué)習(xí)能力。

5 結(jié)語

本文在云計算課程中實施基于5E 教學(xué)模式的在線同伴提問策略，取得了較好的教學(xué)效果，以同伴提問為起點，以培養(yǎng)深度學(xué)習(xí)能力為主線貫穿整個教學(xué)過程，調(diào)動了學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生的計算思維和編程能力。在計算機(jī)課程中融入同伴提問策略，可作為計算機(jī)教學(xué)改革的著力點，也可為計算機(jī)人才培養(yǎng)提供參考。發(fā)揮人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建以面向真實、個性、深度體驗為特征的新型課堂，為學(xué)生提供深度學(xué)習(xí)體驗，培養(yǎng)大批“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的創(chuàng)新人才。