李祁+王鳳芹

摘 要：在闡述深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，分析說明深度學(xué)習(xí)路線的理論框架，闡述如何用其思想指導(dǎo)大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)，指出教學(xué)設(shè)計中應(yīng)注意的問題，構(gòu)建基于DELC的計算機基礎(chǔ)教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；深度學(xué)習(xí)路線（DELC）；計算思維；深度加工

文章編號：1672-5913（2017）05-0108-04

中圖分類號：G642

1 深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及相關(guān)研究

互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)的發(fā)展改變著人類學(xué)習(xí)方式，然而現(xiàn)階段人們的學(xué)習(xí)特征呈現(xiàn)出碎片化、微型化和淺層讀圖的趨勢。這種淺層的學(xué)習(xí)方式不僅制約思維發(fā)展，而且弱化思考能力，因此以發(fā)展高階思維能力為目標，倡導(dǎo)整合信息以建構(gòu)知識體系，靈活運用并解決實際問題的深度學(xué)習(xí)逐漸成為教育研究熱點。

深度學(xué)習(xí)（deep learning），其研究最早起源于國外，1976年美國學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo聯(lián)名發(fā)表的《學(xué)習(xí)的本質(zhì)區(qū)別：結(jié)果和過程》一文中首次提出并闡述了深層學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)兩個概念，之后Ramsden（1988）、Entwistle（1997）、Biggs（1999）等人發(fā)展了相關(guān)理論。與孤立記憶和非批判性接受知識的淺層學(xué)習(xí)（surface learning）相比，深層學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)習(xí)者積極主動地、批判地學(xué)習(xí)新知識和思想，通過深度加工，主動構(gòu)建知識體系并將已有的知識遷移應(yīng)用到要解決的當前問題上。對學(xué)習(xí)者來說，深度學(xué)習(xí)是一種促進思維發(fā)展、真正意義上的學(xué)習(xí)。

國內(nèi)對深度學(xué)習(xí)研究主要集中在理論認識、影響因素、教學(xué)方法以及利用信息技術(shù)促進深度學(xué)習(xí)幾個方面。理論認識方面，文獻[1]對深度學(xué)習(xí)的概念及特征作出具體闡釋；文獻[2]深入剖析深度學(xué)習(xí)的認知理論基礎(chǔ)并闡釋建構(gòu)主義理論、情境認知理論、分布式認知理論以及元認知理論對深度學(xué)習(xí)的引導(dǎo)與調(diào)節(jié)。雖然研究方向相似，但是國外對深度學(xué)習(xí)的研究更注重調(diào)查、實驗等實證探究，如文獻[3]通過問卷調(diào)查分析，著重探討人口因素與學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)水平之間的關(guān)系；文獻[4]通過具體實驗探討形成性評估對深度學(xué)習(xí)的影響；文獻[5]通過行為研究驗證課程設(shè)計對深度學(xué)習(xí)的促進作用。此外，將信息技術(shù)如虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬導(dǎo)師以及互聯(lián)網(wǎng)支持下的MOOCs、翻轉(zhuǎn)課堂等模式融入教學(xué)，可以極大地豐富學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)探究新知的潛能，對深度學(xué)習(xí)起到一定的推動促進作用。

西方課堂中呈現(xiàn)的深度學(xué)習(xí)以“預(yù)測評估”為前提、 “具體體驗”為組成、 “深度加工”為標志，引導(dǎo)學(xué)生能夠主動、理解性地學(xué)習(xí)并對所學(xué)內(nèi)容進行精細而有效的加工，使學(xué)習(xí)成果能夠遷移至新情境中解決問題，為當下我國深化課堂學(xué)習(xí)改革提供范例[6]，其中比較典型的就是深度學(xué)習(xí)路線（DELC）。

2 基于深度學(xué)習(xí)路線（DELC）的教學(xué)理論框架

深度學(xué)習(xí)路線（deeper learning cycle，DELC），也稱深度學(xué)習(xí)環(huán)路，出自美國學(xué)者Eric Jensen和LeAnn Nickelse 《深度學(xué)習(xí)的7種有力策略》一書。Eric Jensen認為深度學(xué)習(xí)是以必須不止一步的學(xué)習(xí)和多水平分析或加工的運用來獲取新的內(nèi)容或技能，從而學(xué)生可以以改變思維、影響感情或改變行為的方式來應(yīng)用信息[7]。深度學(xué)習(xí)路線是一種包含腦研究、標準和個體學(xué)習(xí)差異在內(nèi)的教學(xué)模式，幫助學(xué)習(xí)者深度理解知識并培養(yǎng)批判性思維，而作為教學(xué)實施指導(dǎo)，可幫助教師更好地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，采用學(xué)生自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式，促進學(xué)生創(chuàng)新思維的形成。深度學(xué)習(xí)環(huán)路如圖1所示。

在該環(huán)路中，標準與目標的設(shè)計是達到教學(xué)目的的重要依據(jù)。教師在對學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格預(yù)測評估的基礎(chǔ)上，為其營造適當?shù)沫h(huán)境，激活先期知識聯(lián)系新知，探索新知完成深加工并對學(xué)習(xí)過程進行評價，從而指導(dǎo)標準的調(diào)整與優(yōu)化，使DELC上各部分環(huán)環(huán)相扣，相互依賴，構(gòu)成完整和有效的深度學(xué)習(xí)過程。

3 DELC視域下大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程深度學(xué)習(xí)模式研究

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程是大學(xué)本科教育第一門計算機公共基礎(chǔ)課程，面向非計算機專業(yè)，具有基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性特點，旨在提高學(xué)生的計算機應(yīng)用能力，培養(yǎng)計算思維。根據(jù)課程及授課對象特點，運用DELC框架對教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)環(huán)節(jié)進行重構(gòu)和優(yōu)化。

3.1 “設(shè)計標準與目標”作指引，誘發(fā)深度學(xué)習(xí)

發(fā)展高階思維能力是深度學(xué)習(xí)的核心目標。布魯姆將認知領(lǐng)域分為6種學(xué)習(xí)類型：知道、領(lǐng)會、應(yīng)用、分析、綜合及評價，其中“知道、領(lǐng)會”這兩個層次主要是事實的描述、記憶和初步理解，屬于淺層學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)則主要對應(yīng)“應(yīng)用、分析、綜合及評價”這4個層次，學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)目標不僅僅停留在淺層的認知，而是對學(xué)習(xí)的內(nèi)容加以運用，進行判斷與發(fā)現(xiàn)，最終具有創(chuàng)造的能力，是一種高階思維能力的體現(xiàn)，可以說高階思維能力是深度學(xué)習(xí)的核心特征。發(fā)展高階思維能力有助于實現(xiàn)和促進深度學(xué)習(xí)，同時深度學(xué)習(xí)又有助于提高學(xué)習(xí)者的思維品質(zhì)和學(xué)習(xí)效能，從目標的設(shè)定上需要深刻領(lǐng)會課程標準，深挖教材，從發(fā)展學(xué)習(xí)者高階思維能力角度確定教學(xué)目標[8]。

首先明確本門課程的培養(yǎng)目標：從使用計算機、理解計算機系統(tǒng)和計算思維3方面培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力，建立計算機整體結(jié)構(gòu)框架，了解計算機基本原理及相關(guān)概念，提高學(xué)生計算思維能力并能夠利用計算機解決一般的計算問題。

在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容大綱下，根據(jù)培養(yǎng)目標靈活設(shè)計標準可以最大程度體現(xiàn)因材施教和能力培養(yǎng)，如對計算機應(yīng)用內(nèi)容采用差異化目標。由于授課學(xué)生的計算機操作水平良莠不齊，有些很少接觸計算機，而有的能熟練操作，因此可以對不同的學(xué)生制訂不同的目標，讓學(xué)生根據(jù)自己能力自行選擇要完成的任務(wù)，如在Powerpoint大作業(yè)中制訂差異化標準，按要求完成功能1、2、3達到及格，同時完成功能4、5達到良好，完成功能6滿分，如果在以上都完成的基礎(chǔ)上有新創(chuàng)意可獎勵額外加分。制訂層層遞階式的標準使得學(xué)有余力的學(xué)生更有動力向上攀登，基礎(chǔ)稍差些的學(xué)生也不會有太大壓力擔(dān)心完成不了。從實踐效果來看，貌似簡單的Powerpoint作業(yè)變成了一件件完美的作品，有些學(xué)生不斷挖掘Powerpoint功能，不僅展示了美的藝術(shù)效果，而且還做出像“密室逃脫”這樣的交互式小游戲。差異化標準設(shè)置不僅使得學(xué)生提高了對計算機的應(yīng)用能力，而且激發(fā)了學(xué)生興趣，誘發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，強化了學(xué)生的自我探索意識，從而促進從淺層學(xué)習(xí)到高階思維的發(fā)展。endprint

3.2 “預(yù)測評估”作前提，把脈深度學(xué)習(xí)

為了創(chuàng)造一個有意義、合乎發(fā)展規(guī)律的教學(xué)單元以滿足學(xué)生的需要，預(yù)測評估是必要的前提[7]。與我們通常意義上的教師課前學(xué)情調(diào)查不同的是，預(yù)測評估是基于科學(xué)、系統(tǒng)的預(yù)測平臺和技術(shù)，或者說是結(jié)合一定經(jīng)驗并通過科學(xué)實證后提煉而成的一套系統(tǒng)策略；實施過程并不僅僅依賴教師工作經(jīng)驗和態(tài)度，還依賴深度學(xué)習(xí)的后續(xù)環(huán)節(jié)。

在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中建立全面、完善的預(yù)測，便于教師調(diào)整教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容，以滿足不同學(xué)生的需求并使其得到相應(yīng)幫助。與個人經(jīng)驗式預(yù)測相比，這種預(yù)測評估有著數(shù)據(jù)分析作為教學(xué)設(shè)計的依據(jù)，消除了主觀評估誤差，具有較高信度。具體預(yù)測評估包括：①完成對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格的預(yù)測。利用學(xué)院自行開發(fā)的“學(xué)生成長管理系統(tǒng)”中“學(xué)習(xí)風(fēng)格”模塊，以在線調(diào)查問卷方式統(tǒng)計學(xué)生5個方面20個要素的學(xué)習(xí)偏好及特點，這些數(shù)據(jù)幫助教師區(qū)分和識別不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，是視覺學(xué)習(xí)者、聽覺學(xué)習(xí)者還是動覺學(xué)習(xí)者。②完成對學(xué)習(xí)者先驗知識結(jié)構(gòu)的評測。學(xué)生需要參加課前摸底測試，便于教師了解其知識基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

3.3 “營造環(huán)境”為條件，體驗深度學(xué)習(xí)

匈牙利數(shù)學(xué)家伯利亞說：“學(xué)習(xí)任何知識的最佳途徑是由自己去發(fā)現(xiàn)，因為這種發(fā)現(xiàn)理解最深，也最容易掌握其中的規(guī)律、性質(zhì)和聯(lián)系?！币虼耍_到深度學(xué)習(xí)必須使學(xué)習(xí)者置身于主動參與的“學(xué)境”中，這里的“學(xué)境”指能夠激發(fā)認知沖突的教材資源、學(xué)習(xí)組織中的人際關(guān)系和文化背景、各種形式的學(xué)習(xí)活動等。任何學(xué)習(xí)都是人和環(huán)境的互動，因此營造良好的學(xué)境，讓學(xué)生個體的“人”與所處“學(xué)境”互動起來是促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的必要條件。

教師可以“虛實結(jié)合、人文互動”為原則營造大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的學(xué)境。虛實結(jié)合就是利用多媒體資源、硬件資源以及新技術(shù)作為實驗場景，使學(xué)生融入其中、實時參與，如介紹硬件組成時，讓學(xué)生親手組裝一臺電腦，切實體驗計算機硬件結(jié)構(gòu)；在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，讓學(xué)生利用自己的終端建立一個局域網(wǎng)等，這類實驗體現(xiàn)“所見即所得”也就是“實”。另一方面利用虛擬技術(shù)實驗平臺體驗交互式學(xué)習(xí)，如圖靈機模型，學(xué)生通過在交互平臺上計算“X+1”的過程了解圖靈機蘊含的計算思想，另一個虛擬實驗的例子是指令的執(zhí)行，通過輸入指令展示其在CPU內(nèi)的執(zhí)行過程，讓學(xué)生對指令的執(zhí)行有深刻認識，這類交互式虛擬仿真環(huán)境即是“虛”。虛實結(jié)合的實驗環(huán)境帶給學(xué)生新鮮的學(xué)習(xí)體驗，也增加了深度學(xué)習(xí)的可能性，但僅僅有實驗環(huán)境還不夠，引發(fā)好奇和興趣的同時還需要提供探索新知的途徑和方法，因此以MOOC為輔助的教學(xué)平臺和以微信群為交流方式的人文互動應(yīng)運而生。MOOC是一本活教材，也是學(xué)生通過實踐探求真理和尋找答案的一條途徑；學(xué)生在學(xué)習(xí)中有困惑趨向于先尋找同伴討論，MOOC論壇以及微信交流群則提供很好的環(huán)境，令學(xué)生在不斷的思想碰撞中提升認同感與自我效能，為促進深度學(xué)習(xí)提供必要條件。

3.4 “預(yù)備并激活先期知識與獲取新知識”起聯(lián)系，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)

奧蘇貝爾的“有意義接受學(xué)習(xí)理論”認為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在原有知識的基礎(chǔ)上同化新知識并在頭腦中產(chǎn)生心理意義的過程。知識是相互聯(lián)系的一個整體，當教師將整節(jié)課精力花費在新知識傳授時往往效果不盡如人意，這是因為教師將知識劃分為獨立的片段，局限和狹隘了學(xué)生的思維。預(yù)備工作并激活先期知識的目的是要激活大腦中現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以用于更強的聯(lián)結(jié)，因此獲取新知識之前幫助學(xué)生用10%的時間搜集背景知識并激活先期知識，用80%的時間教授新知識，最后用10%的時間聯(lián)系新舊知識點以起到更好的效果。

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程通過知識的連貫性縱向激發(fā)深度學(xué)習(xí)。例如，學(xué)生通過組裝電腦了解了計算機硬件組成，那么如何讓這些硬件在軟件的“指揮”下工作呢？從而進一步探究指令的執(zhí)行，思考能使計算機“按部就班”工作的指令和我們玩的游戲、用的聊天APP有什么關(guān)系；然后進一步探究硬件底層到應(yīng)用層的大管家——操作系統(tǒng)。諸如此類的實例采用設(shè)問遞階式問題串聯(lián)，回顧知識點的同時導(dǎo)入新知識。

3.5 “深度加工”是重點，促進深度學(xué)習(xí)

建構(gòu)新知識及其意義的過程不是僅僅記住一些概念和原理，而是充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，對知識進行精細而有效的加工過程，如分析、綜合、應(yīng)用等，并且對自己的學(xué)習(xí)進行評價，通過及時而準確的學(xué)習(xí)反饋修正和調(diào)整以提高元認知水平。深度學(xué)習(xí)中的“深度加工”是實現(xiàn)這一系列過程的核心環(huán)節(jié)。

深度加工目標是多維知識整合，而以問題為線索的知識建構(gòu)能有效地加深對問題的理解，通常問題來自于所學(xué)內(nèi)容中的難點、重點，即把學(xué)習(xí)設(shè)置到真實復(fù)雜的問題情境中。學(xué)生能否進行“深度加工”，教師的引導(dǎo)至關(guān)重要。筆者在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中的具體做法包括以下兩方面。

（1）問題探究式——問題的分析。教師全面分析和深度挖掘教學(xué)內(nèi)容，提取典型探究性問題，建構(gòu)框架式知識體系，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)聯(lián)系，分析原因。例如，學(xué)生掌握數(shù)字、字符在計算機中的表示后，自然會想到漢字在計算機中如何表示，由此啟發(fā)他們自己探討可行的方法。

（2）任務(wù)驅(qū)動式——問題的綜合與應(yīng)用。以完成任務(wù)為目標，實踐的過程就是思考和完成深度學(xué)習(xí)的過程。課內(nèi)實驗大作業(yè)就是這種模式。以數(shù)據(jù)庫部分為例，這部分內(nèi)容理論枯燥，但以大作業(yè)形式讓學(xué)生實踐完成一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則效果大不同，可以使學(xué)生完成對知識從輸入到輸出的綜合和內(nèi)化，這是對知識的深加工。

3.6 “學(xué)習(xí)評價”是保證，完善深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)評價是以設(shè)計的標準和目標為依據(jù)，運用調(diào)查、測驗、統(tǒng)計分析等方法，對深度學(xué)習(xí)過程及結(jié)果作價值判斷并對深度學(xué)習(xí)目標進行反思和修訂的活動。除了從認知、動作技能和情感這3方面評估學(xué)習(xí)目標和調(diào)控學(xué)習(xí)過程外，深度學(xué)習(xí)評價更強調(diào)評價的自主性、真實性、過程性和反饋性，讓學(xué)習(xí)者通過對真實任務(wù)的主動探究和不斷反思提升高階思維能力及問題解決能力[9]。學(xué)習(xí)目標是學(xué)習(xí)評價的出發(fā)點和依據(jù)，因此構(gòu)建深度學(xué)習(xí)評價體系要以教育目標分類為依據(jù)，以高階思維為核心，將Biggers的SOLO分類法納入評價體系，形成認知、思維結(jié)構(gòu)、動作技能和情感上四維度的評價理論依據(jù)。endprint

學(xué)生通過大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程由淺層到深度學(xué)習(xí)的過程，經(jīng)歷了邏輯的解釋、慎重的討論、批判的思考和體驗式的實踐，基本能夠利用計算機解決一些實際問題如設(shè)計一個簡易的數(shù)據(jù)庫、設(shè)計一個網(wǎng)頁、利用多媒體軟件完成名片或者演示文稿的設(shè)計。這些應(yīng)用基礎(chǔ)而實用，可以對學(xué)生后續(xù)學(xué)科的學(xué)習(xí)起到一定的輔助作用。對深度學(xué)習(xí)的評價不應(yīng)停留在獲知的淺層，而應(yīng)體現(xiàn)在運用、解決實際問題以及自我建構(gòu)、反思上，通過實驗效果和自我評價體現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的思考能力、表達能力、溝通能力等，以上構(gòu)成的平時成績占總成績的50%，理論知識考評占30%，MOOC學(xué)習(xí)測試情況占20%。綜合性的評價體系更好地體現(xiàn)了過程評價的思想，真實反映出學(xué)生深度學(xué)習(xí)的效果。

4 結(jié) 語

大學(xué)計算機基礎(chǔ)作為通識教育的重點，應(yīng)該引發(fā)的是計算思維的培養(yǎng)和探究精神的塑造。作為一門拋磚引玉的課程，激發(fā)興趣是核心，樹立計算機系統(tǒng)思維是關(guān)鍵，而實踐應(yīng)用是根本。DELC為實施有效教學(xué)提供了科學(xué)依據(jù)，是教學(xué)設(shè)計的基點、觀察課堂行為的標準、評價教學(xué)效果的依據(jù)。在該深度學(xué)習(xí)路線指導(dǎo)下，教師能夠有效促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自主探究、批判思維、創(chuàng)新精神等高階思維能力。結(jié)合具體的學(xué)科課程設(shè)計深度學(xué)習(xí)活動及相應(yīng)的評價標準，在教學(xué)實踐中檢驗深度學(xué)習(xí)評價理論的應(yīng)用價值并探索出深度學(xué)習(xí)評價理論的實踐模式，將是下一步研究的重點。

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（編輯：宋文婷）endprint