深度學習理論在混合教學模式中的應用研究

逄 鵬，于大全，姜瑩瑩，李金懋，張 寧

(黑龍江工業(yè)學院電氣與信息工程學院，黑龍江雞西 158100)

傳統(tǒng)課堂中，教師是學生“單一來源”的“優(yōu)質(zhì)”教育資源提供者，教師講，學生聽，學生被動的接受知識，缺乏主動思考和知識的構(gòu)建過程，這樣培養(yǎng)出來的學生缺乏想象力和創(chuàng)造力。隨著教育部“十二五”和“十三五”精品開放課、在線課程、“金課”的建設[1]，學生可免費獲得大量來自全國各高校名師的精品課資源。隨著學生獲取優(yōu)質(zhì)資源的方式日益增多，傳統(tǒng)課堂的授課方式必須做出行之有效的變化來應對當今教育之變革。學生在學習過程中，不能再單純的理解、記憶，而忽視知識本身的創(chuàng)造過程，課堂上應充分發(fā)揮學生的主體地位，培養(yǎng)學生自主構(gòu)建知識，并了解知識的創(chuàng)造過程和應用領域，融入“深度學習”教學設計環(huán)節(jié)，讓學生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、構(gòu)想、歸納等思維培養(yǎng)過程，在教學設計環(huán)節(jié)，應深入探究混合教學模式下促進深度學習的方法，來提高學生各方面能力，達到深度學習的目標，本文將深度學習理論應用到混合教學模式下，從課前、環(huán)境與資源、教學活動和教學評價4個方面進行優(yōu)化教學設計，并進行實踐應用。

一、深度學習及SPOC

1.深度學習

深度學習，源于美國學者Ference Marton和Roger Saljo的實驗教學法研究。深度學習強調(diào)學習者主動地、批判地接受新知識，經(jīng)過深度加工，構(gòu)建知識體系，并將已有的知識靈活遷移，充分利用所學內(nèi)容解決實際問題[2]。相對傳統(tǒng)被動淺層學習而言，深度學習強調(diào)在具體的情景中進行學習，更多地強調(diào)批判式學習，關(guān)注如何整合新舊知識，如何完成知識的遷移與創(chuàng)新，如何在教師的引導下探究式學習并構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)。通過挖掘知識的內(nèi)在屬性，充分調(diào)動學生的學習積極性，以此培養(yǎng)學生終身學習能力、應用知識能力和創(chuàng)新能力，為新時代創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供有力支撐。

2.SPOC

SPOC(small private on-line course 小規(guī)模限制性在線課程)的概念是加州大學伯克利在線教育主管Armando Fox提出的，課程中學生人數(shù)一般在幾十人到幾百人，申請加入課程應具備一定條件，滿足要求的學生才可加入SPOC課程。德國達姆施塔特工業(yè)大學Rolf Hoffmann將SPOC看做是MOOC和課堂教學的結(jié)合[3]。當下，教育部鼓勵教師應用MOOC/SPOC資源進行教學改革，提升教學效果。

經(jīng)典SPOC教學模式通常包括課前認知、課內(nèi)強化和課后拓展三個過程，每個過程又分別對應三個具體教學環(huán)節(jié)，如圖1所示。課前認知過程，學生通過在線學習平臺，查看老師布置的學習要求，完成視頻學習內(nèi)容和相應的課前小測，也可開展線上小組討論。課內(nèi)強化過程，課堂上，教師和學生針對課前學習內(nèi)容及所遇到的問題進行交流互動，并通過小組討論來展示學習成果及收獲，教師根據(jù)交流成果等內(nèi)容進一步強化重點知識。課后拓展過程，學生通過課堂內(nèi)容進一步延伸所學知識，通過拓展、提高，來探究知識如何運用和知識在實際過程中的效用，同時糾正對重點知識點的理解，完成知識的升華[4]。

圖1 SPOC教學模式

二、融合深度學習的混合教學理論框架

為了更有質(zhì)量的進行教學活動，將在線學習和傳統(tǒng)線下教學有效融合，使學習者達到深度學習，依據(jù)Eric Jensen和LeAnn Nickelsen提出的深度學習路線 DELC( Deeper Learning cycle)，建立了相應的教學實踐框架，并在該框架下開展實踐教學，以此促進學生的學習能力及創(chuàng)新意識，最終達到深度學習的效果[5]。通過課前設計、環(huán)境與資源設計、教學活動設計和教學評價設計四個部分實施教學活動。

1.深度學習路線

(1)課前設計

1)設計標準與課程：分析國家及學校相關(guān)政策與制度、專業(yè)培養(yǎng)計劃、課程大綱、培養(yǎng)目標，以此為本研究提供政策基礎。通過分析教學環(huán)境、學情、學習目標來設定學習內(nèi)容，準備學習資源。

2)預評估：預評估是實施深度學習策略的先決條件。教師對教學環(huán)節(jié)的設計和教學資源進行課前評估，同時對學習者的知識基礎、學習傾向進行預測評估。

(2)環(huán)境與資源設計

1)營造真實而有意義的學習情境：以多元化的內(nèi)容和形式在課堂上進行有效的師生互動，通過線上平臺提供的搶答、隨機點名和頭腦風暴等功能，增強學生課堂參與度，鼓勵互動，為學習者創(chuàng)造良好的學習氛圍。形成教師與學生、學生與學生的多邊形互動方式，最大程度的啟發(fā)學生自己主動發(fā)現(xiàn)知識。在課下，以微信、QQ等方式進行補充交流[6]。

2)預備與激活先期知識：先期知識和新知識之間相互滲透，使得學習者在學習過程中，不斷修正、完善其認知結(jié)構(gòu)。知識之間彼此是有聯(lián)系的，不能片面的審視其中一部分，否則對知識的整體性會產(chǎn)生不利影響。根據(jù)前一階段預評估的結(jié)果，教師可適當增加先期知識的講授，并采取相應的措施激發(fā)學生的背景知識，最終使新舊知識豁然貫通，讓學習者對知識有更深入的理解。

(3)教學活動設計

1)獲取新知識：在SPOC學習過程中，學生可獲得新知識，該環(huán)節(jié)教師不參與，完全讓學生自主學習。針對SPOC課程，學生通過觀看教學視頻獲取新知識，每節(jié)課通常由若干段小視頻組成，每段視頻在15分鐘左右，每周總時長2小時左右，學生可靈活選擇學習的時間和觀看的次數(shù)。教學視頻的學習，即為新知識的構(gòu)建過程。該過程學生可通過在線提問、討論和測試夯實對知識的理解程度，實現(xiàn)先期知識和新知識的完美結(jié)合。

2)深度加工知識：深度學習最重要的部分即如何實現(xiàn)知識的深度加工，深度加工主要發(fā)生在課堂教學，包括①學生講解，圍繞SPOC視頻的知識點進行講解，每周1小時。②小組互動交流，就學生講解的知識點，組間討論、歸納、拓展，每周0.5小時。③教師總結(jié)和補充，每周1.5小時，教師在前期基礎上整合教學內(nèi)容，點出核心問題，提供完善的評估體系以輔助學習者深度加工知識。

(4)教學評價設計

教學活動過程中，合理的評價和反饋起著至關(guān)重要的作用。合理的評價體系對學生的學習態(tài)度、學習形式及學習成果會產(chǎn)生積極的影響，因此，必須通過一定的評價方式來檢測學生深度學習的效果，評價應在整個教學過程中由教師引領貫穿。合理的評價體系，能夠使學生和教師根據(jù)評價反饋結(jié)果，認真修正知識，以此進一步提升學習效果。

2.混合教學模式設計

依據(jù)深度學習路線的特征，設計了“MOOC+SPOC”環(huán)境的深度學習混合教學模式(如圖2所示)，融合深度學習理論，并將MOOC優(yōu)質(zhì)教學資源與SPOC資源相結(jié)合，目標是構(gòu)建深度學習理論下的混合教學模式框架，以此來指導教學過程[7]。

圖2 基于DELC的混合教學框架

課前設計是混合教學實施的先決條件，主要由教師進行，包括設計標準與課程和預評估兩部分。設計標準與課程通常根據(jù)人才培養(yǎng)方案和教學大綱來設計課程，并充分體現(xiàn)培養(yǎng)目標。預評估主要指學習者的知識基礎、學習傾向和教師對其設計的課程進行預測評估，通過調(diào)查問卷實現(xiàn)，設計的終極目標是引導學習者掌握核心的學科知識。

環(huán)境資源設計用來引導學生激活先期知識，通過電路原理教學團隊的有效合作，促進資源共建共享，以此提高教學效果。筆者所在院校多年來一直采用小班化教學，并由不同教師在統(tǒng)一大綱的前提下進行獨立教學，但其教學效果仍會受教師教學水平和教學資源限制的影響，而通過在線課程的建設，有效解決了之前教師各自為陣、單打獨斗的現(xiàn)象，讓每一位學生都可與教學團隊的各位教師進行線上接觸，學習到每位教師最精華的部分，享受到每位教師提供的資源[8]，為深度學習實施提供了充分的資源保證。

教學活動設計是混合教學的核心，包括新知識的獲取、深度加工知識兩部分，獲取新知識主要是從視頻課中獲取，包括智慧樹平臺上的校本電路團隊在線課程和MOOC優(yōu)質(zhì)資源，觀看視頻是新知識的自我建構(gòu)，同時可在線完成提問、討論和完成作業(yè)，在該過程中，學生完成了新舊知識的自我融合建構(gòu)；在課堂上，可對知識進行深度加工，學生根據(jù)視頻課程的內(nèi)容，提煉出知識點，并進行課內(nèi)分享，小組學習討論，教師完成關(guān)鍵知識的總結(jié)和強化拓展，這個過程充分的促進了團隊交流和知識的升華。

教學評價設計是混合教學的核心，能夠發(fā)現(xiàn)學習過程中的問題，客觀的評價能夠有效反哺教學，助推教學效果，評價包括教學評價和學習效果評價。執(zhí)行評價的方式可采用過程性評價和總結(jié)性評價。過程性評價通常根據(jù)課程內(nèi)容，課前組織互動測試題，如選擇題和判斷題等作為過程考核一項內(nèi)容。課中，采用線上平臺的多種互動方式開展評價[9]，根據(jù)評價結(jié)果，進行有針對性的修正教學過程、完善教學設計和教學內(nèi)容，進而拓展學生思路，達到深度學習的教學效果。總結(jié)性評價通過期末測試開展。教學評價以通過學生問卷調(diào)查的形式進行評教。通過教學評價與反思，教師對教學過程進行總結(jié)，不斷完善教學模式，找到教學中的不足及問題所在，以便糾正這些錯誤，彌補這些不足，找到努力的方向，以此提升教學效果和提高學生解決復雜問題的能力。

三、融合深度學習理論的混合教學實施過程

混合教學必須要有行之有效的教學流程才能切實執(zhí)行學習任務，保證課堂的教學效果，才能充分發(fā)揮深度學習下的混合教學優(yōu)勢。以《電路原理》課程為例，在電氣工程及其自動化專業(yè)應用深度學習理論的混合學習框架指導教學過程。該實踐過程分為教學準備、教學實施和教學評價與反思三個環(huán)節(jié)。這三個環(huán)節(jié)是一個統(tǒng)一的整體，遵循一定的順序，相互影響[10]。如果缺少鏈接或者順序錯亂，最終的教學效果將會受到影響，可能不會達到相應的教學效果，基于深度學習的混合教學實踐過程如圖3所示。

圖3 基于DELC的混合教學實踐過程

第一個環(huán)節(jié)是課前的教學準備，包括課前分析和資源合理設計。應對教學對象、教學目標、教學內(nèi)容和教學環(huán)境進行有效分析，分析的程度會對后續(xù)教學資源設計有很強的指導作用。

第二個環(huán)節(jié)是教學活動的實踐過程，分為課前、課中及課后三個階段。學生課前可以在“智慧樹”平臺，提出學習過程遇到的難點，學生之間彼此交流討論，老師進行引導，同時需完成知識小測。課堂上，教師分析課程關(guān)鍵知識，解決學生在實踐時遇到的關(guān)鍵問題。然后學生在小組討論過程中，展示作品和成果，完成知識鞏固和吸收。在課堂上，學生展示作品，通過自評、互評、交流討論等方式，對知識進一步的深入理解，在理解的基礎上完成知識的遷移應用，通過創(chuàng)設新情境，讓學生的成果進一步完善，在此過程中，對學生的自主創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)起到了積極作用；最后，教師和學生針對學習內(nèi)容進行總結(jié)反思，進一步推動深度學習。課后，通過線上交流，進一步答疑解惑，增加互動，提高教學效果，同時，完成老師布置的作業(yè)和單元測試。

第三個環(huán)節(jié)是教學評價和反思，良好的評價方式對學生的學習態(tài)度、學習效果、學習方式會產(chǎn)生積極的影響，因此，適當?shù)脑u價方式能夠促進學生深度學習的過程，同時，通過評價、總結(jié)，能夠檢視問題，并予以改正。評價應在整個教學活動中實施，課前采用線上評價方式；課堂上采用小組互評和自我評價，根據(jù)小組評價和自我評價的結(jié)果，教師給出全面的總結(jié)性評價；課后是討論參與度的評價。教師根據(jù)“智慧樹”平臺的學習數(shù)據(jù)，對整個教學過程進行反思，并結(jié)合評價及反饋存在的問題，不斷的總結(jié)，促進知識內(nèi)化，提升教學效果。

四、結(jié)論

信息飛速發(fā)展下的智慧課堂已經(jīng)使傳統(tǒng)課堂發(fā)生了深刻的變化，在教學上有必要嘗試運用新的教學方法，探索混合教學模式，提高學生的學習效率。為了進一步豐富學生的想象力、創(chuàng)造力及終身學習能力的培養(yǎng)目標，本研究以深度學習理論為基礎，利用MOOC和SPOC的優(yōu)勢，將深度學習路線與混合教學的課前、課中、課后三個教學階段相結(jié)合，構(gòu)建了基于“MOOC+SPOC”環(huán)境的深度學習混合教學模式，并將教學模式應用于“電路原理”課程，在教學實施過程中取得了一定的階段性成果，同時提高了大學課堂的教學效果，為學生的持續(xù)學習和終身學習打下堅實基礎。