深度学习:是什么?怎么做?

2020-02-10 04:02:35 中国信息技术教育 2020年1期

胡航 李雅馨

深度学习内涵解读

1.深度学习的内涵(是什么)

关于深度学习的定义,本文有如下理解:①深度学习中的学习者具有主动性、积极性、批判性和建构性等特征;②深度学习关注情境迁移、问题解决和创新;③深度学习过程中学习者具有良好的情感体验;④深度学习是基于个性的社会化过程。

基于上述对深度学习的理解,深度学习的品质可从三个层面进行理解:一是从学习者个体来看,体现为学习者个体的学业成绩、认知结构和思维方法等;二是从学习者群体来看,体现为学习者群体的交互关系、活动方式和人际结构等;三是从深度学习系统来看,体现为学习活动、学习内容、学习系统的运行机制与运行方式,表现为个体在其所构成的群体中交互、冲突、适应并发展的状态流。

综上所述,深度学习是将传统教学中的知识点联接起来,这是将静态的学习转化成动态的学习,是深度学习的知识层;在动态的学习过程中建构认知结构,通过深度学习将联接的结构变换应用于解决实际生活中的问题,这是深度学习的应用层;最终直指深度学习的思维层,培养具有成长型思维、大数据思维、问题解决与创新性思维等为2035(这里指我国在2035年实现教育信息化)和2050(这里指我国2050年达到中等发达国家水平的发展目标)储备的高效能人才。

2.深度学习的学习内容(学什么)

分析实证研究中学习内容的要素和特征[1],构建了“4S”深度学习的内容框架(如表1),并与“21世纪素养”和“深度学习素养”的指标进行了映射(如下页表2)。

四部分内容构成如下关系:一是学科知识是学习的核心和基本内容,主要包含陈述性知识和程序性知识,它是深度学习中掌握核心学术内容的基本要求;二是策略知识是学科知识有效应用的方法和“添加剂”,能显著改善学习者的批判性思维和问题解决能力;三是良好的社会技能是保证上述学习活动开展的润滑剂,形成有效沟通、协同工作的局面;四是良性认知结构(复杂图形)的构建是学习者高阶思维形成的表征,是深度学习思维形成的体现。学习者一方面能举一反三,灵活迁移,实现真实情境问题解决,另一方面综合上述内容逐渐生成优秀的元认知品质,学会学习,并能适时监督、调控、反思和提升自己的学习力。

3.深度学习的认知过程(怎么学)

在对课堂深度学习技术进行研究的过程中[2],解析了深度学习的认知过程,构建了S-ACIG深度学习过程模型(如图1),具体阐释如下:①深度学习认知过程是图式构建的全过程,包含觉知、调和、归纳和迁移四个阶段;②调和、归纳和迁移在任意一个阶段可根据学习者个体情况向前返回并循环;③觉知阶段是学习的入口,即学习者通过PCL(“个性化—合作”学习,Personalized-Cooperative Learning,简称PCL)活动[3],参与、感知、体验和理解学习内容的过程;④调和阶段主要在内化的基础上进行,学习者在这一阶段会产生多种理解、疑惑甚至误解,需要对多种认知进行选择、重组和反思,进而开始构建自己的认知结构;⑤归纳阶段主要对调和阶段逐渐统一的认知进行反思和整理,这一阶段具有两项功能:一是形成合理的认知结构,二是在科学认知结构基础上,融合和选择不同策略去解决同一问题,从而形成最优路径,为达到“自动化”做准备;⑥迁移阶段逐渐形成稳定的图式,并能迁移到不同的情境和问题解决中去,同时在这一过程中,也会不断修正和改良已有图式。

综上所述,学与教的数字化资源建设应该紧紧围绕学习的认知过程展开,学习者图式与认知结构的构建过程即是认知发展与学习活动发生与进阶的过程;认知负荷理论明确了通过图式表征而“组块化”的数字化资源设计要领;教育信息化资源观强调了数字化资源的特征;深度学习认知过程为数字化资源的动态设计与阶段性应用提供了具有指导性和操作性的核心线索。

4.深度学习的能力框架(具备什么能力)

美国研究院(AIR)在实施的SDL(Study of Deeper Learning: Opportunities and Outcomes)项目中,对深度学习做了如下界定:深度学习是学生胜任21世纪工作和公民生活必须具备的能力,这些能力可以让学生灵活地掌握和理解学科知识以及应用这些知识去解决课堂和未来工作中的问题,主要包括掌握核心学科知识、批判性思维和复杂问题解决、团队协作、有效沟通、学会学习、学习毅力六个维度的基本能力。可以看出,该定义主要从学习结果的角度诠释了深度学习。

美国国家研究委员会(Na-

tional Research Council,简称NRC)为了区别深度学习和21世纪能力框架中的能力体系,特将深度学习能力分成三个维度:认知领域、人际领域和个人领域。这三个领域正好可以完全包含休利特基金会定义的深度学习的六个能力,为后面的理论研究和实践提供了一个整合的框架,如表2前两列所示。

深度学习课堂实践框架

研究依据实证研究的过程、数据分析和研究机理[4],归纳总结出深度学习的实践框架,如下页图2所示。实践框架(practice circle)是指深度学习在课堂实践中的操作路线、内容、策略与行为主体。学校教育与一线教师可在该框架的指导下,依据课堂实际情况和学科属性进行适切性修改,并在课堂中进行进一步实践和推广。

该框架包含DLC路线及所对应的实施内容、操作策略和行为主体,其中,“DLC”英文全称为“Deeper Learning Circle”,

“Circle”一方面体现课堂深度学习的发展路线,另一方面表达学习者在深度学习中是螺旋上升的。

課堂深度学习实施路线所包含的七个阶段具体阐述如下。

知识觉知主要是指让学习者接触、了解、感知新知识,“触摸”其轮廓,换句话说,就是教师指导下的有针对性的预习过程。知识觉知是深度学习的基础,或者说是导向深度学习的前奏,也是认知起点诊断的基础。

认知起点诊断主要是教师运用前测试题、融于知识觉知活动中的各项观察与访谈、儿童数学思维可视化诊断工具等对学习者学习策略、认知结构和学科知识的评估,为课程选取与重构、个体学习资源提供和小组成员调整提供支撑。教师在此过程中成为行為主体,尽量准确判断出学习者的个性化差异。

课程选取与重构是指教师根据学习者认知起点诊断情况,依据教材和其他资料,选取“4S”学习内容,按照UDA框架进行重构,并进行CRF数字化学习资源的开发。

激活先前知识是指建立已有知识与新知识之间的联系,即建立已有图式和目标图式之间的桥梁,一方面为新知识的学习搭建脚手架,另一方面纠正学习者先前知识的偏差,进一步巩固以提升学习者的成就感。

获取新知识阶段只是对新知获取的强调,学习者在知识觉知和激活先前知识阶段已经对新知识有了一定的了解和理解。此阶段的重点是在认知起点诊断的基础上,为个体提供个性化资源,进行个性化学习,对基础知识中的偏差进行集中学习。

深度加工知识是深度学习的核心,传统课堂把这一部分内容大多集中在了作业训练与讲评中,而缺乏课堂中学习者真正的深度理解、意义构建、迁移同化等过程。此阶段主要依据S-ACIG深度加工过程进行,其中觉知(A)在前面阶段已经基本完成,因此重点是调和(C)、归纳(I)和迁移(G)。在“个性化—合作”学习过程中,分别采取了各类活动促进学习者深度加工知识。

学习评估是指对学习效果的评估,主要是指学业成绩和思维品质的可视化诊断,考查课堂深度学习的有效性与学习者发展水平。

行为主体中的“T”和“L”分别代表教师(teacher)和学习者(learner),以强调“学习者中心设计”而非学生(student)。该框架的路线是非线性的,具有循环的系统化特征,可作为课堂深度学习的教材组织、资源开发和教学活动实施的操作性框架。

参考文献:

[1]胡航,董玉琦.深度学习内容的构成与重构策略[J].中国远程教育,2017(10):72-78+80.

[2]胡航,董玉琦.深度学习内容及其资源表征的实证研究[J].中国远程教育,2017(08):57-63+80.

[3]胡航,董玉琦.技术促进深度学习:“个性化-合作”学习的理论构建与实证研究[J].远程教育杂志,2017(03):48-61.

[4]胡航.技术促进小学数学深度学习的实证研究[D].长春:东北师范大学,2017.

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