初中數學單元整體教學實踐中深度學習模型探究

【摘要】深度學習模型理念在教學實踐中屬于對傳統教學的一種突破，不但能增強學生的學習動機，也能拓展學生的學習空間.本文以初中數學單元整體教學實踐為背景，提出基于深度學習的初中數學單元整體教學設計思路，并附上一定的教學實踐案例，以期為廣大初中數學教師提供一些有益的啟示.

【關鍵詞】初中數學；深度學習；整體教學

1引言

深度學習模型在初中數學單元整體教學背景下具有極大的應用價值.當前初中學生既面臨著發展數學核心素養的壓力，又要求有一定運用數學工具解決問題的能力，還面臨著以中考為核心的考試壓力，而這些壓力對教師而言也是雙向的，如何滿足教師和學生在數學教學和學習中的諸多需求，成為研究深度學習模型的驅動力.通過對初中數學整體單元的教學實踐發現，教師在深度學習模型方面下的功夫與學生在學習過程中的思維活躍度有正比例關系，教師越是在“深度”二字上精耕細作，學生的學習空間就越有“深度”.

2深度學習模型的原理與特點

2.1深度學習的基本原理

深度學習原本是一種通過模擬人腦神經元工作原理來實現對大數據進行自動學習和分析的計算機處理技術，目前已經拓展到多個領域.其主要圍繞神經網絡結構、數據傳播方式、模型訓練框架為初中數學教學提供了豐富的借鑒意義.深度學習模型在初中數學單元整體教學中的應用旨在以神經網絡結構為知識網絡教學，以學生學習過程為數據傳播方式，以學生自主研討為模型訓練框架，對學生進行認知水平、學習行為、興趣愛好等維度綜合利用，從而使深度學習模型在初中數學教學領域發揮重要作用.

2.2深度學習模型在教育領域的潛在優勢

深度學習模型在教育領域的應用優勢主要體現在其完成學習和反饋過程的智能化和合理性，為廣大教育工作者指明了一條可行之路.首先，從神經網絡結構來看，神經網絡是接收外部數據并處理數據的固定單位，神經元是神經網絡的基本單元，其能夠接收和處理來自其他神經元的輸入信號，神經元之間的連接效率決定了網絡的學習能力和性能.這與教育教學謀求的自主探究、互動教學、個性化教學等教育學科概念要達到的目標不謀而合.其次，數據傳播方式的向前傳播與反向傳播是對數據進行學習和優化的重要步驟，這與教師引導下的課堂教學方法關聯度極高.教師需要對學生的學習行為和學習成果進行個性化的把控和回饋，綜合把握教學進度，從而實現對綜合性的單元教學任務的精準推進.最后，一旦深度學習模型的框架形成，就能夠在框架內部實現對學生學習困難點和進度的識別，在框架外部為教師提供針對性的反饋和支持，使教師能夠根據學生的學習狀態和需求繼續為深度學習模型框架添加更有針對性、吸引力的教學資源.

3深度學習對初中數學單元整體教學實踐的引導作用

3.1基于深度學習的單元整體教學助力提升學生的深度學習效率

基于深度學習的單元整體教學旨在通過整合教學內容、優化教學方法和提升學習體驗，以促進學生對知識深層次理解和應用的教學策略.因此，教師在設計單元整體教學的時候，要將教學模式與深度學習模式的理念“對號入座”，重點放在神經元之間的信息傳導效率和處理結果反饋上.例如，最直接能提升深度學習效率的教學手段莫過于明確深度學習目標，尤其是在單元整體教學模式下，教師需要確保單元學習目標不僅涵蓋基礎知識和技能，還涉及對知識的深度理解、應用、分析、評價和創造，并與數學學科的核心素養和學生的實際需求相結合.在針對一個單元進行教學時，教師要注意區分哪些教學內容可以成為學生訓練思維的工具，哪些知識點的建構需要學生們合作完成，哪些教學措施能夠促使學生們將學習空間進行縱向或橫向拓展，以及在這個教學過程中確保教學活動始終圍繞核心素養展開.

3.2基于深度學習的單元整體教學助力打開學生的學習空間

通過教學實踐發現，基于深度學習模型的單元整體教學的學習空間，是可以隨著訓練材料和訓練集的無限供應而擴展的，也就是說，有什么樣的教學資源就有什么樣的學習空間，有多少教學內容就有多大學習空間.目前主要的限制性問題在于課堂時間以及教學課時的限制，因此深度學習既要提供優秀訓練集，也要注重單位時間效率.基于此，教師應整合單元內容，將單元內的知識點進行有機整合，形成具有內在聯系和邏輯順序的知識體系，通過跨課時、跨章節的整合，幫助學生建立完整的知識框架，促進知識的遷移和應用.同時，圍繞深度學習目標，設計具有挑戰性、開放性和真實性的探究性學習任務，鼓勵學生主動探索、合作交流、批判思考，并在解決問題的過程中深化對知識的理解和應用.

3.3基于深度學習的單元整體教學助力驅動學生發展數學核心素養

《義務教育數學課程標準（2022年版）》規定數學教學的基本任務之一就是發展學生的學科核心素養，而核心素養的落地也應是目標性的.教師需要將初中數學的核心素養抽絲剝繭進行量化，如邏輯推理、數學建模、數據分析、直觀想象和數學運算等教學目標，并將這些教學目標的培養計劃融入每個單元的課時設計中，確保教學效果是明確、可衡量的.

例如在“走進圖形世界”教學單元，教師應打破初中平面幾何知識的傳統課時限制，通過設計連貫遞進的教學內容幫助學生形成對所學幾何能夠基本圖形表象的規律性認識，并以實際生活中的“物形結合”為教學框架，向學生強調“轉化思想”的初步概念，增強學生對“物形轉化”的體驗感，作為學生深度學習的框架，通過不同課時的活動逐步深化理解，成為學生通過本單元整體教學完成數學抽象與模型建構的主要線索.教師通過為學生提供個性化的學習路徑和資源推薦，讓學生在應用教學資源實踐的過程中充分激活思維，引導學生在解決問題的過程中進行深度學習，自然提升核心素養.

4初中數學單元整體教學應用深度學習教學實踐案例

4.1構建深度學習框架

學生不是計算機，深度學習的前提必然基于深度體驗、深度評估與深度反思，基于深度學習的單元整體教學通過明確目標、整合內容、設計任務等基礎教學手段構建深度學習模型，教師不能忽視學生的主動性在教學過程中的重要作用.

例如以“豐富的圖形世界”的單元教學為例，教師要敏銳地捕捉學生們的學習狀態，什么時候進入深度體驗，學生也就從現實生活中“走進”了圖形世界.在進行該單元的教學內容梳理時，教師應多設置幾個對學生引發深度學習狀態有幫助的教學環節，而這些教學環節必須是該單元內務實不虛的知識點，不能只是刺激學生的噱頭.教師要吃透“豐富”二字背后的深刻意圖，什么叫豐富？學習對象的豐富、教學內容的豐富，也就是學生的知識接受點也要豐富，這就說明學生在單元教學中受到的感官刺激非常頻繁，以初中學生的心理發展狀態，很容易丟失注意力.這時教師就要采用“物形結合”的教學手法，快速將學生的視野從具象拉入抽象，之后教師才能從諸多的“形”中樹立一個到幾個核心，實現以點帶面的教學效果.因為本單元不僅只有圖形教學，后面的“圖形的運動”“展開與折疊”都是圖形從靜態向動態發展的進階教學，學生在表象的積累、加工認識實質上是對小學階段學習內容的回憶，這一入門階段預設得越準確、越全面，后續學生的思維空間就越大，學習深度就越深.如果教師在后續“圖形的運動”中要以中性筆尖在紙上的滑動作為展示案例，那么這一節的“形”的深度學習核心就要讓學生對圖形的運動有直接體驗，如果在“展開與折疊”中要將“主視圖、左視圖、俯視圖”作為展示案例，那么這一節就要將最容易獲得的硬紙盒與矩形作為一個深度學習核心.學生的思考是動態過程，教學開展初期的思維的產物要對后續學習產生深遠影響，有了這些思維基礎就容易將學生導入深度學習狀態.

4.2錯誤訓練集在深度學習模型中的教學作用

習題訓練是深度學習開展的主要手段，而訓練集并不一定指向正確的學習結果，事實上錯誤的學習結果在深度學習模型中起著“以退為進”的重要作用，即“反向傳播”.教師融合深度學習技術設計問題的時候，應使學生的錯誤也成為一種教學資源，充分激發學生的好奇心和探究欲，促使他們主動思考、合作交流，與深度學習積累糾錯經驗的訓練模式在精神上發生契合.教師應主動收集學生的學習數據并即時反饋，反饋內容應具體、有建設性，幫助學生及時糾正錯誤，深化理解，在相互討論過程中創造沉浸式的學習環境.

例如仍以“豐富的圖形世界”單元教學中的“展開與折疊”作為一個深度學習的核心，在所有學生將長方體紙盒展開構建平面圖形的過程中，有部分學生在展開和感知過程中結合已學知識，打開了思維空間，對長方體紙盒的立體形狀與平面形的對應關系無師自通，客觀上已經進入了深度學習狀態，而此時按照課本上的指導如先畫圖形在展開對照就顯得滯后而笨拙，這本來是為一些空間想象能力較弱的學生設計的合理學習過程，但在教學實踐過程中多被跨越，因此就顯得按照流程實踐的學生反倒認為自己做錯了、做笨了.此時教師應主動創造類似錯誤訓練集的數學情境，實質上是對學生科學、嚴謹實踐的一種辯護，鼓勵學生的質疑與討論，在課堂上營造開放、包容的氛圍，實質上也打開了學生們頗具深度的發散性、開放性的思維，使課堂進入深度學習模式.

4.3通過捕捉深度學習的契機開展教學

根據學生的學習表現和能力水平動態調整學習難度和進度是深度學習模型的客觀需求，同時我們也不可否認，構建與實施單元整體教學的一個主要目的就是讓學生在更為廣闊的視角之下構建認知體系.

例如現仍以“豐富的圖形世界”為例，該單元以物形結合為契機用常見幾何圖形作為表象做一個或幾個核心概念展開還可以，但不可能讓每個幾何圖形都成為深度學習模型的訓練集開展教學.理想的方式是在一個或幾個核心開展的深度訓練當中，什么時候教師捕捉到了能促使學生繼續進行下一階段的深度學習契機，就應理性地跨入下一階段的深度學習當中，果斷走出舒適區.在這里提出“項目式學習”的教學實踐經驗，組織學生進行項目式學習的目的是讓學生們在實際操作中應用數學知識解決問題，這個靈感既來源于應用題教學，也來源于深度學習模型的學習成果應用.作為“學以致用”的成果展示，項目不能太簡單也不能太超綱，理應具有一定的復雜性和挑戰性，由學生們自行組織、自行設計問題解決模式，以此激發學生的創造力和團隊協作精神.項目式教學雖然與傳統的數學教學理念“鞏固所學知識”有一定矛盾之處，但深度學習理念本質上是為使學生在理解度與批判性更強的狀態下進行深入學習，不斷自我追求具有挑戰性、開放性的問題，以追求更廣闊的學習空間，這也是一條夯實數學學科核心素養的蹊徑.

5結語

總之，將深度學習模型有效整合到初中數學教學中，需要教師具備前瞻性的教學理念、扎實的教學功底以及靈活的教學策略.通過構建深度學習模型，可以為學生創造一個更加有利于提高學生互動性和參與度的空間，讓學生對整個單元的知識進行整體建構，培養學生的批判性思維與創造性，讓學生擁有深度學習的體驗，保證數學學科核心素養的發展，從而可以提升他們的學業成績和學科興趣.

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