基于深度學習理論的高中信息技術課程智慧教學實踐探究

沈婭芳 喻文紅

摘要：智慧教學是近年來興起并正蓬勃發展的現代教學模式，通過借助大數據、云計算等新興技術搭建起智慧學習環境，輔助學生完成對知識的整合建構、內化和遷移，最終促進學生核心素養的長足發展。該文基于深度學習理論及智慧教學實踐和觀摩，設計“3+1”智慧教學活動并將其應用于高中信息技術課程實踐，依托“暢言”智慧教學平臺和智學網平臺，以數據驅動的方式精準實施以學定教，實現智慧預習、智慧教學、智慧提升及智慧評價的教學流程，促進學生深度學習的發生。

關鍵詞：深度學習;智慧教學;數據驅動

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）14-0122-03

隨著全球“互聯網+”時代的到來，5G、大數據、人工智能等新型技術的迅速發展和各行業的廣泛應用，IT技術在學校教育教學領域正逐步從早期的輔助手段向與學科教學的深度融合發展，智慧教學在此背景下孕育而生。國家督學現代教育專家成尚榮教授曾指出：課堂教學改革，從知識走向智慧，從培養“知識人”轉為培養“智慧者”[1]。深度學習旨在推動以學生為中心，以學生核心素養培養為目標。“轉識成智”正是智慧教學和深度學習共同的價值追求，借助智慧教學，從而構建技術與知識的深度融合，為深度學習助力賦能，是學生全面發展和教師專業成長的需要，是時代的呼喚，也是深度課改的重要使命[2]。

1 深度學習的內涵與特征

所謂深度學習，是相對于淺層學習而言的，是一種學習狀態，主要表現為學生在學習過程中能夠積極參與知識的建構和整合，實現對知識的深層理解和遷移應用，并在這個過程中獲得高階思維的發展[3]。上海師范大學黎加厚教授認為：深度學習，是在理解學習的基礎上，學習者能夠批判性地學習新知識，并將它們內化到原有的認知結構之中，在眾多知識網絡間進行聯結，并將已有的知識遷移應用到新的情境中，從而解決問題的學習[4]。簡言之，深度學習需具備：批判理解、信息整合、主動建構、遷移應用、問題解決等特征。就信息技術而言，深度學習需要學生的高認知、高投入和高產出，從而理解學科核心大概念、促進信息意識，計算思維，數字化學習與創新，信息社會責任四個維度核心素養的養成。

2 智慧教學的特征與優勢

智慧教學以促進學生核心素養發展為目標，通過構建“云、臺、端”整體架構，創設網絡化、數據化、交互化、智能化的教學環境。以基礎設施智能化、教育管理精細化、教學推送個性化為重點，進行動態的學習數據分析，以實現立體化交流互動、智能化資源推送，即時化評價反饋，構建大數據時代的信息化課堂教學新模式。其內涵包含以下三個層面：第一，在實現條件層面，智慧教學的實施需要新興IT的支持。打造課堂物理環境的智能化，如云計算、大數據等互聯網技術，或 PAD 移動終端技術;第二，在作用對象層面，主要是學習者學習方式在智慧教學中發生了變革。對比于傳統課堂而言，智慧教學中更注重學習者的自主性、多元性和高效深度的學習，這也是智慧教學的核心所在;第三，在達成目的層面，智慧教學最終目的是轉識成智，培養出能夠智慧性學習的人[5]。

3 高中信息技術智慧教學實踐探究

在深度學習理論的支撐下，綜合考慮教學資源、教學環境和技術策略支持等因素，以智慧化為核心，設計了以促進深度學習為目的，由課前智慧預習、課中智慧教學、課后智慧提升及全程智慧評價構成的“3+1”智慧教學模式，如圖1所示。

此模式為學生提供了混合學習環境和教學資源：一是現實教學環境和虛擬教學環境的混合;二是依托暢言智慧教學和智學網實現線上學習和線下學習的混合;三是根據課程內容特點的不同將資源組合成適合學生的教學資源。依托智慧教學的大數據技術，分析判斷學生學習行為和習慣，幫助教師實現精準教學。各個教學階段緊密結合，使學生將所學知識逐步深層內化，達到較高的目標層次，實現深度學習。

3.1 課前智慧預習，啟發深度學習

達成深度學習的智慧教學的第一個階段是智慧預習，包括教師制作發布課前學習資源、學生自主預習、發布預習測試題、討論交流及預習成效研判五個環節。

課前預習的資源形式和獲取途徑豐富多樣。教師可以根據需要在互聯網上檢索、篩選、再加工，也可以教師自主創建、編輯，將多種媒體資源整合為一個完整的課前預習資源包，推送給學生。如在上《數據管理與大數據》這節內容時，可先將收集好的視頻《了解云存儲》和《大數據在疫情防控的應用》推送給學生，并設計好觀看視頻時需要思考的問題：生活中哪些行為用到了云存儲功能？一個人所持有的手機號的漫游記錄是否構成大數據？如何平衡大數據合理應用和數據信息泄露兩者的關系？

學生獲得教師發布的預習資源后，可利用移動終端隨時隨地進行碎片化、泛在化學習，并在規定的時間內完成自主預習。教師通過PC端或移動終端的暢言課堂來查看學生預習的人員數量，每位學生的預習時長，學生點擊的課件數量和學生反饋意見等來綜合研判學生預習的質量。

為檢測預習效果，進一步提升學生的預習質量，教師可針對預習內容在相應的時間發布預習測試題，并設置截止提交時間。上述《數據管理與大數據》教師推送的資源學生預習后可讓他們完成相應的測試，提交后教師就可以了解學生當前對于大數據與數據安全方面的知識概況。

討論交流環節，學生根據教師指定的分組，可在群組對預習內容進行自由發言交流。這種線上交流，線下自主的預習模式，能照顧學生的多元化發展，有助于學生深入思考，促進深度學習，討論內容也可作為教師后續教學的參考依據。

教師對預習成效的研判主要來源于學生預習的反饋：一是基于移動終端技術與大數據統計技術，獲取學生預習的人員數量、時長、反饋意見;二是教師發布預習測試題后學生答題完成情況、分值的分布情況、每道題的正確率等，如圖2所示;三是討論交流中學生提出的問題和疑點。通過這些反饋，教師能夠較為精準地對教學內容的重點與難點進行把握，最終更好地實現以學定教。

3.2 課中智慧教學，引導深度學習

智慧教學提供了線上互動與線下講解有效結合的一種混合型的智慧環境，各個教學活動的設計，其目標需由低向高層層遞進，以引導學生的深度學習。我們將教學流程分為以下四個環節：創設情境發現問題、多維立體互動教學、隨堂訓練精準講解、解決問題總結評價。

3.2.1 創設情境發現問題

情境創設的目的，既是激發學生的學習興趣和探究欲望，更重要的是發現問題，培養學生的問題意識，開展以問題研究為導向的項目式學習。如在學到Python隨機數模塊這一內容，可直接借助智慧教學中的隨機點名功能來創設情境，激發學生的學習熱情，進而提出問題：隨機是怎么實現的？引入項目：設計一個“猜數字游戲”，由計算機隨機生成一個[1，100]的整數，玩家輸入猜想的數字，如果不對，提示太大或太小的信息，如果相等，反饋答案正確。這類情境創設引入的項目來源于生活又可應用于生活，有效加強學生對生活實踐的感悟。

3.2.2 多維立體互動教學

情境創設后，在新課教學環節，圍繞主題展開多維立體互動式教學。以“猜數字游戲”項目設計方案為例。

①學生的互動。就此項目設計展開組內討論交流，整理好本組方案。通過學生間質疑釋疑，相互啟發，相互補充，在互動的基礎上形成組內的共識，產生1+1>2的效果，認為要實現程序功能關鍵需解決以下幾個問題：如何實現隨機[1，100]整數？需要引入Python什么模塊？用到哪些內建函數？如何記錄玩家輸入的答案？如何反饋判斷結果給玩家？如何輸出提示信息和結束游戲？要用到什么控制結構？如何實現多次猜測直到猜中為止？用什么控制結構實現？抽象建模后在紙上試寫代碼實現算法，再拍照上傳，相互借鑒討論改進。生生互動從形式上鼓勵了學生進行交流與協作，將課堂最大的話語權交還給學生。

②組與組互動。通過平臺技術，可將本組優秀的學習成果拍照上傳分享在公共平臺上，教師進行投影，實現知識的共享，智慧的共享，或選小組代表依次就本組的設計方案進行發言。通過組間互動，學生有機會進行共同探究，共同提高，可能會產生新的思想新的方法，使原有的方案更加完善更加優化。如“猜數游戲”項目組間互動過程中，就有學生提出給游戲新增一個判斷對錯后反饋給用戶的一個表揚或鼓勵的評價，使程序更人性化更接近用戶的需求。在此過程中，教師的職責并非給學生現成的答案，而是觀察、引導小組之間的深入探討，關注各組的疑點，挖掘各組思維的亮點，實時收集學生的過程性數據，預設師生互動的生成。

③師生互動。小組活動結束后，教師需針對出現的疑難點問題給予精講點撥、拓展提升，小組巡視過程中發現的思維亮點及時給予肯定和分享。重難點知識的講解過程可啟用AI錄課將其錄成微課，以便后續學生復習鞏固。在教學互動過程中，可依據智慧教學提供的互動模塊，如拍照上傳、截屏推送、教師傳屏等功能實現立體化的交流互動;也可啟用平臺提供的隨機點名、搶答、小組PK等多種具有一定趣味性、競爭性和挑戰性的課堂活動。這種需要人人參與思考又能即時反饋信息給予激勵評價的活動，使學生處于適當的緊迫感狀態，可持續調動學生學習的專注力和參與課堂的熱情。借助技術平臺，實現多維立體互動式教學，保證學生的高參與度與專注度，有效避免思維惰性，使思維從被動走向積極主動。

3.2.3 隨堂訓練精準講解

課中隨堂練這一環節主要是對所學知識的及時運用，是對知識理解的深入與鞏固，有助于學生了解自己的掌握情況，同時也為教師的后續教學提供教學參考，以便更精準地以學定教。一般教師可在備課階段結合內容和學生情況分層設計練習，推送給學生。教師根據課堂協作探究和基于大數據分析統計的隨堂測試反饋信息，如圖3所示，能夠直觀且精準地對之前訓練的效果進行快速判斷，精準把脈學生的動態學情，實時地調整課堂教學的方向，在預設的基礎上，動態生成。也可以直觀地通過個別學生的數據，迅速高效地分析出某一個學生在課堂教學中的短板與優勢，以便更好地對一些臨界生在教學活動中的狀況進行把握。

3.2.4 解決問題總結評價

這一環節是教師對本節教學活動的一個總結與評價。教師可以大數據分析為依據，將數據分析結果直接投影在教室公共屏幕上，這些數據可以直觀地反映出班級整體的概況，也可以反映出每個學生的具體學情。例如在科大訊飛智學網的學情分析平臺上，通過對本節課隨堂訓練結果的記錄，可以查看到學情概況，顯示最高分、最低分、平均分、平均用時、優良合等成績分布，也可以查看到每個學生的訓練時間，每個知識點的掌握程度等信息。因此，在解決課堂情境問題的基礎上，教師需要關注每個學生在教學過程中的動態數據，學生除了接收教師的信息之外，也可以對本節課自身的數據分析加以補充，長遠來看，能為學生建立一個更加精準且科學的數據庫。

3.3 課后智慧提升，推進深度學習

智慧提升是把所學知識向技能轉換的關鍵階段，鞏固學生的問題分析能力和提升模仿能力，促進知識的建構和遷移應用，進一步推進學生的深度學習。

3.3.1 個性化作業推送

課后智慧提升階段，作業的形式可以多樣，除常規的適量統一作業外，更需要必要的個性化作業輔助。個性化作業的輔導需要結合大數據的分析，教師可以高效便捷地為不同層次的學生量身定制適合其學情的個性化作業，做到現代版的“因材施教”。在作業內容選擇上，基于數據庫與教學資源庫通過云計算技術的互相聯結，更加精準，自動生成的對應學生薄弱知識點的智能匹配習題，切實使內容與學生之間能夠無縫對接，教師對這份自動生成的作業，基于實際情況再進行個別的調整，能夠較為精準地針對學生薄弱的知識點進行針對性鞏固，以避免“題海戰術”的低效狀況，實現提質減負，提質增效。作業推送方式如圖4所示，學生提交后，根據答題對錯情況從題庫中選取與錯題相似但又有區分度的題目再次作答，若答對，再推送下一類型或更高難度的題目。

3.3.2 課后云課堂搭建

在智慧教學中的云教育主要體現為依托云計算技術，以建造云教學平臺，輔助教學實踐而展開。這一技術在智慧教學中的運用，為教學活動開拓了第二課堂，可以使教學活動能夠更好地在課后進行延續，使學生課后鞏固的形式更加多樣化[6]。教師可以錄制微課進行個性化的課后鞏固。同時基于智慧教學的交互系統，可以分層或是單獨將微課進行推送，這種微課的形式精準對癥。統一布置的作業，根據作業情況，針對有共性的問題，教師可錄制微課，推送給全班同學。

3.3.3 學生立體化反饋

智慧教學中，學生可以接收線上線下的立體式反饋，這種多形式反饋有助于學生在反饋中更清晰地自我認知。首先，在智慧教學中，課前、課中及課后三個環節，學生的作業都是在網絡平臺中進行提交，學生擁有屬于自己的錯題本與學習檔案，從反饋層面加強了學生課后鞏固的精準度。其次，智慧教學根據學生興趣偏好以及鞏固后的數據分析，能夠生成一份課后報告，基于這份報告學生自己也能精確地為自己的學習狀況進行診斷，使得學生的課后鞏固能夠多維立體化呈現。最后，依托于大數據計算技術，通過學情記錄與分析，系統會自動呈現需重點關注的典型學生，如圖5所示，教師可以據此精準把握學情，更好地做出教學管理決策。

3.4 全程智慧評價，助力深度學習

教學評價，在整個教與學過程中起到重要的反饋作用，為后續如何改進和完善教學系統提供支持。智慧教學采取動態、伴隨式學習評價，其評價貫穿課前、課中及課后全程。注重評價的主體多元化，內容多維化，方式多樣化。其中，學生作為主體參加評價的部分也是學生深度學習的強化過程，學生自評的同時自我反思，評價過程中學生對所學知識技能做出價值判斷，所學知識也進一步深層內化，如表1所示。

智慧評價中依托智慧教學工具暢言課堂，采集學生學習過程中的學習軌跡、作業完成度等相關數據，結合外部因素進一步模塊化分析，亦可形成可視化的分析報告，實現對學生的全面評價，深度評價學生的學習效果。

4 結束語

智慧教學為師生構建了一個交互聯動又虛實融合的智慧教學環境，隨著技術與教學的不斷深度融合，智慧教學將逐步走向常態化應用，為教學賦能。對教師而言，可以更靈活地開展教學活動，最大限度地拓寬學生的學習空間、提升學習效率，根據學情報告精準把脈，通過數據驅動實現精準教學。對學生而言，可以按照自己的實際情況進行個性化學習，實現符合個性化成長規律的智慧發展。通過課前自主預習，課中積極參與思考，課后及時鞏固提升三個環節，深度加工把握知識的本質，實現知識的遷移與應用，從長遠來看，有利于學生養成深度學習的學習方式和習慣。

參考文獻：

[1] 謝小玲.課堂教學要綻放智慧的光芒[J].教書育人，2017（5）：37-38.

[2] 郭華.深度學習與課堂教學改進[J].基礎教育課程，2019（S1）：10-15.

[3] 尹寶才，王文通，王立春.深度學習研究綜述[J].北京工業大學學報，2015，41（1）：48-59.

[4] 何玲，黎加厚.促進學生深度學習[J].現代教學，2005（5）：29-30.

[5] 唐燁偉，龐敬文，鐘紹春，等.信息技術環境下智慧課堂構建方法及案例研究[J].中國電化教育，2014（11）：23-29，34.

[6] 吳曉如，劉邦奇，袁婷婷.新一代智慧課堂：概念、平臺及體系架構[J].中國電化教育，2019（3）：81-88.

收稿日期：2022-01-25

作者簡介：沈婭芳（1977—），女，中學高級教師，碩士;喻文紅（1982—），女，中學高級教師。