在線深度學習發生機理與促進策略

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摘要：肺炎疫情期間，在線學習成為落實“停課不停學”的有效途徑。如何提升在線深度學習效果已成為在線教育領域關注的熱點話題。在線深度學習強調具身性學習、注重復雜問題解決，以協作探究的方式實現協同知識建構，通過交互反思促進元認知發展。通過分析深度學習的發生過程與在線學習特征，揭示由激活與觸發、探究與整合、創生與共享構成的在線深度學習的發生機理。教師應樹立“互聯網+教育”教學觀念，運用在線“異步+同步”的翻轉教學模式，創新在線學習活動設計，搭建智慧化學習環境，共同促進在線深度學習的發生。

關鍵詞：在線深度學習；互聯網+教育；在線翻轉課堂；智慧化學習環境

2020年2月4日，教育部下發《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》指出，“各高校應充分利用優質在線課程資源，依托各級各類在線課程平臺等，開展在線學習活動，保證疫情防控期間教學進度和教學質量，實現停課不停教，停課不停學?！保?］在線學習已經成為高校師生“居家學習”不可替代的有效途徑。但是，由于部分教師對在線學習理解不深，信息化教學能力有限，直接將在線教學等同為課堂教學的“網上搬家”。師生時空分離，加之教師缺少有效的監管和交互，學生常因情感缺失難以保持學習的長久性和持續性，學習過程中表現出低投入的淺層學習狀態，嚴重影響在線學習效果。如何提升在線學習質量，促進學生深度學習，已經成為在線教學亟待解決的首要問題。本研究試圖探析在線深度學習的內涵與本質特征，厘清在線深度學習的發生機理，探明促進在線深度學習發生的有效策略，為推動在線深度學習理論發展和高校教師組織開展在線教學提供參考。

一、在線深度學習的內涵及特征

（一）在線深度學習的內涵。隨著人工智能與學習科學的不斷發展，深度學習（DeepLearning）在計算機與教育領域均產生了深遠的影響。特別是2016年，AlphaGo戰敗了世界圍棋冠軍李世石后，深度學習越來越受到學者們的廣泛關注。人工智能領域中，深度學習被定義為“一系列試圖使用多重非線性變換對數據進行多層抽象的算法”。其核心是對人的意識、思維和信息加工過程的深層次模擬，實現計算機對數據的復雜運算和優化。目前，深度學習已在語音識別、人臉識別等領域得到較好的應用。在教育領域，瑞典教育心理學家馬頓（Marton）和賽爾喬（Saljo）在布魯姆的認知領域目標理論基礎上，開展了一項實驗研究，觀察學生閱讀文章過程中，不同學習方式對學習結果所產生的影響，首次提出了深度學習的概念，是以理解和建立聯系為特征的學習方式［2］。貝蒂（Beattie）等從學習過程視角，指出深度學習是在理解的基礎上，批判性地學習新知，并與先前知識建立關聯，實現已有知識遷移到新的情境中以解決問題的過程［3］。進入21世紀，技術的不斷發展，迫使勞動市場更需要具有思考能力和復雜溝通能力的人才。由此，國際上開始開展適應21世紀生活和工作技能人才需求的教育變革，使人們對深度學習內涵的認識不斷豐富，由學習方式、學習過程轉向為學習結果。如2010年美國休利特基金會（TheWilliamandFloraHewlettFoundation）的深度學習研究SDL（StudyofDeeperLearning:OpportunitiesandOutcomes）戰略計劃，將深度學習定義為學生勝任21世紀工作和生活所必須具備的能力，包括掌握核心知識、批判性思維和復雜問題解決、團隊協作、有效溝通、學會學習和學習毅力六個方面［4］。美國國家研究委員會（NationalResearchCouncil，NRC）將上述深度學習六個方面能力特征概括為三個維度，即認知領域、人際領域和自我領域［5］。近年來，教育信息化，特別是在線教學的發展為促進學生批判反思、溝通協作、問題解決提供了工具支持，學者們開始思考如何利用信息技術促進學生深度學習。余勝泉在探究e-Learning環境下的深度學習時，對深度學習的內涵進行了擴展，指出深度學習不僅強調高階思維能力和元認知的發展，同時也注重學習過程的高情感投入和行為投入［6］。穆肅等人則在分析國內外在線學習環境中深度學習內涵的基礎上，提出在線深度學習主要體現在學生在學習過程中認知、行為和情感的參與程度［7］。對于在線深度學習的內涵，國內外并沒有統一的界定。本研究認為，要想深刻理解在線深度學習的內涵，首先應該走出兩個誤區。誤區一，在線深度學習不是簡單地將深度學習概念移植到在線學習環境中，而需要結合在線學習的特征與深度學習的內涵，挖掘在線深度學習的本質。誤區二，在線深度學習不是學生瀏覽視頻，提交作業，論壇的淺層、無組織性學習中發生的，而是需要在教師的組織指導下，通過組建的虛擬學習社區，圍繞共同的學習主題開展的協作探究過程中發生的。因此，本研究認為在線深度學習是指在虛擬學習社區中，在教師的組織和指導下，學生與學習共同體全身心參與復雜問題解決，從而獲得全面發展的有意義的學習過程。（二）在線深度學習的本質特征。在線深度學習的內涵體現了在線學習的特性。段金菊曾提出在線學習特征包括學習的交互性、社會性、協同性和創造性［8］。結合在線深度學習內涵以及在線學習特征，在線深度學習的本質特征包括：1.具身性學習。在線深度學習是一種學生內在動機驅動下的主動性學習，強調學生全身心參與在線學習活動，實現有意義學習的過程。而以“心智的具身性”為特征的具身認知理論，對學習過程的論述也有類似的觀點。具身認知理論認為，具身性學習是學生參與學習活動過程中，與學習環境相互作用來建構知識的過程。強調學生的知、情、意、行相互統一［9］，將學生內部的心理環境與外部的學習環境有機融合，實現腦-心-體的動態平衡。具身性學習的發生需要教師通過對在線學習環境、學習資源、學習活動的設計，激發學生學習的求知欲，調動學生學習的內在動機。在內在動機的驅動下，進一步促進學生外在的行為投入。這就需要教師從學生需求出發，結合教學內容，為學生創建情境化學習環境，使學生沉浸在問題的探索與實踐中，促進學生的高階思維能力發展，實現有意義學習。2.復雜問題導向式學習。復雜問題解決是21世紀人才培養所必備的一項基本技能，它是任何一種學習方式都追求的學習目標。復雜問題解決強調將學習放置在復雜而有意義的問題情境中，學生通過小組協作探究，實現復雜問題的解決。這一過程不僅是對學生知識的轉化、溝通表達、批判反思能力的考驗，更是對學生創新意識、創新思維和創新能力的培養，以及面對困難時持之以恒的態度和堅韌毅力的鍛煉。復雜問題的設計是學生高階能力培養的關鍵。教師在進行復雜問題設計時需要考慮以下幾個方面：一是問題要有情境性，通過信息技術手段，將復雜的問題情境化、故事化，激發學生學習的熱情；二是問題要具有劣構性，劣構問題因不具有固定答案，能夠充分發揮學生主體能動性，在問題的探究中尋找適當的解決路徑，促進學生綜合能力發展；三是問題具有現實性，現實性問題不僅能夠激發學生探究的熱情，同時能夠使學生實現知識的轉化，促進知識的應用與遷移。3.協作探究式學習。在線深度學習不是學生觀看視頻的個體性學習，而是在能夠激發學生深入探究的學習社區中，通過與學習共同體的溝通對話、意義協商、歸納演繹中逐步發生。因此，在線深度學習是一種社會性學習，學生以協作探究的方式完成復雜問題解決。協作探究式學習是以小組合作的形式圍繞討論主題開展學習。學習過程中，學習共同體之間客觀地表達觀點，互相提出質疑，通過思維的碰撞產生新的疑惑，再進行深入探究，直到問題解決。在不斷迭代中，學生對知識的理解更加深入，批判性思維與高階能力得到培養。在與學習共同的交互中，學生能夠找到在線學習的歸屬感和自我價值感，降低了師生分離的孤獨感和焦慮感，增強了學生在線學習的情感體驗。4.協同知識建構式學習?；趩栴}解決的協作探究式學習是在線深度學習的主要特征。學生在協作探究過程中不是孤立的個體，而是學習社區中的一員。學生的知識建構過程是在個體知識建構基礎上，經學習共同體之間互相協作、共同探究，最終形成解決問題的方法、策略等智慧成果的協同知識建構過程。協同知識建構強調知識是學習共同體在學習社區的社會交互中不斷產生和發展的。在社會交互過程中，學習者與學習共同體成員就某一觀點進行客觀交流與探討。在這過程中，雙方不是簡單的支持或點贊，或脫離主題、刷屏灌水的淺層交流，而是學習共同體圍繞共同的目標，經過觀點發散、觀點聯結、觀點收斂［10］，使知識在學習共同體中不斷被豐富、被重審、被發展，從而不僅使學生個體的認知與元認知能力得到發展，更要通過學習共同體之間的深度交互和思維的深度加工，實現群體智慧化成果的創造和生成。

二、在線深度學習的發生機理

剖析在線深度學習的內涵與特征對厘清在線深度學習的發生機理起到指導作用。在線深度學習到底是如何發生的，已成為教師和學者們關注的熱點話題。目前，已有學者從不同視角分析了深度學習的發生過程，如埃里克（Eric）等提出了由設計標準與課程、預評估、營造積極的學習文化、預備與激活先期知識、獲取新知識、深度加工知識、評價學生組成的七步深度學習路線（DELC）［11］；郭元祥在對杜威的經驗教學過程理論概括的基礎上，提出由還原與下沉、體驗與探究、反思與上浮組成的U型深度學習框架［12］；錢旭升從問題域的呈現、表征、立意視角提出了由激活與召喚、解構與煉制、判斷與選擇組成的深度學習過程［13］。已有研究成果的共性特征表明深度學習的發生不是一蹴而就的，而是由淺層逐步向深層過渡的過程。對于在線深度學習來說，更是受多種因素影響的復雜過程。學習科學理論認為，在線學習是人、環境和活動相互作用的結果。根據深度學習發生過程以及在線深度學習特征，本研究從如下三個階段闡述在線深度學習的發生機理。（一）激活與觸發：在線深度學習發生的前提。在線深度學習強調的是一種具身性學習，要求學生要保持全身心投入學習的狀態。因此在線深度學習發生的前提，首先需要激活學生積極參與在線學習的狀態。學生積極狀態的激活一方面靠學生的求知欲、上進心、成就動機等內在動力。另一方面也需要外在條件的激勵，如在線學習活動的吸引力、獎懲制度、競爭機制等。此外，除了要激活學生的學習狀態，還需激活學生在認知、能力、情感方面的準備。如解決復雜問題所需的基礎知識儲備，熟練使用在線學習平臺及相關工具的能力，對在線學習方式的適應性以及完成在線學習任務的自我效能感等。觸發是指誘發在線深度學習發生的主要事件，是后續開展深度學習活動的基礎與前提。在線學習環境是個復雜的系統，誘發深度學習發生的因素有很多，其中最為重要的就是教師的具有挑戰性的學習任務，也稱在線深度學習的觸發事件。這個觸發事件是聯結已有知識與現實問題，具有情境性的復雜問題。觸發事件能夠引發學生深度思考，激發學生的學習的好奇心，使學生愿意全身心參與到在線學習中來，實現有意義的學習。觸發事件是學生開展批判性反思、溝通對話、協作探究、知識建構的起點。（二）探究與整合：在線深度學習發生的關鍵。在線深度學習的主要特征是基于復雜問題解決的協作探究式學習。這里的復雜問題就是上述的觸發事件，學生與學習共同體圍繞觸發事件開展的在線學習，是對復雜問題解決方案的探究與信息整合的深度交互過程，是在線深度學習發生的關鍵環節。探究過程是學生與社區學習共同體深度理解問題的本質，而對相關的信息進行全面的檢索、表達、質疑、爭論的迭代過程。在這一過程中，學生需要與學習同伴、教師不斷地對復雜問題進行分析、解構。分析解構的過程也是學生對問題表征的心智加工過程。當學生的內在知識結構與外在現實問題之間產生了“認知失衡”，就會引起思維沖突，進而深化對問題本質的理解。探究的過程，不僅是學生批判性思維與高階能力發展的過程。同時，學生與學習共同體之間通過深度交互，使學生有機會充分表達內心的真實想法，增強了學生在線學習的情感體驗，拉近了學生之間與師生之間的心理距離，有助于維持學生在線學習的持久性，是一種高情感投入的表現。整合是學生在主動、有目的地探究復雜問題本質的基礎上，對所獲得的有價值信息進行篩選與整理，以實現復雜問題解決的過程。在整合過程中，學生與學習共同體之間需要融合多學科知識，將已有知識與新知識建立起關聯，通過對信息的篩選與甄別、歸納與整理，使原本孤立的、零碎的、無條理的信息系統化，經過反復協商、交流與評估，形成復雜問題解決方案。這一過程是學生總結、歸納、運用等高階思維能力發展的過程。（三）創生與共享：在線深度學習結果的表征。創生是指學習共同體經過一系列的探究實踐與信息整合后，創造性地生成問題解決方案、想法、作品等，是學習共同體協同知識構建的智慧成果。創生包含兩層含義。一方面是指對知識內容的創造與生成。在線深度學習是一種社會化學習，是在學習共同體的交互過程中動態的知識建構與生成的過程。學生在思維的不斷碰撞、觀點的不斷沖突中引發新的問題、建構新的概念，實現知識的創生。另一方面是對智慧化成果的表征形式進行創生。在線學習為學生提供了豐富的認知加工與思維可視化工具，使學生能夠將內隱的知識與復雜的思維用可視化形成表征，從而培養了學生的創造思維和創新能力。創生的智慧成果經過展示與交流，實現了智慧的共享。成果的共享不僅為知識的再創造提供了條件，更提升了學生在線學習的自我價值感。

三、在線深度學習促進策略

由于高校教師對在線教學認識不足，導致教師實施在線教學過程中表現出：教學內容缺乏新穎性和挑戰性，難以激發學生參與在線學習的熱情；教學形式單一，缺乏對協作探究式學習活動的設計，師生之間、生生之間難以開展深度交互，學生的主體地位難以發揮，高階能力難以發展；教師對在線教學工具缺乏深入了解，難以為學生搭建開展交流討論、展示分享、評價反饋的技術環境，從而影響學生在線學習體驗等現象。根據在線深度學習的發生機理，上述現象將直接影響學生在線深度學習效果。因此，教師應該重新審視在線教學活動，樹立科學的教學觀念，創新在線教學模式及學習活動設計，搭建智慧化學習環境，共同促進學生在線深度學習的發生。（一）樹立“互聯網+教育”的教學觀念。教師的教學觀念決定教學設計與教學行為。在線深度學習是完全依賴于網絡學習環境，以學生為中心，以學生高階思維、溝通表達、批判反思和元認知等綜合能力全面發展為目標的有意義的學習過程。這就需要教師轉變傳統課堂講授式的教學觀念，充分利用網絡環境與技術的優勢，樹立“互聯網+教育”的新型教學觀念，使教學內容、教學管理、教學評價等各個環節深度融入到在線學習平臺中，以技術手段促進學生在線深度學習的發生。落實“互聯網+教育”的教學觀念，首先要求師生轉變自身角色。教師由傳統課堂教學的主宰者和知識的灌輸者，轉變為教學內容的提供者，教學活動的組織、設計者，教學服務的支持者，學生意義建構的幫促者；學生由被動的接受者轉變為主動的意義建構者，學習過程的體驗者，情感的體驗與內化者［14］。其次，教師要重新定位教學目標。將學科課程目標和深度學習目標有機融合，設計促進學生的全面發展的多元化教學目標。再次，教師要重新整合教學內容。圍繞多元化教學目標，對現有的或書本的教學內容進行重新設計和加工。結合學科“大概念”思維，從課程整體出發，將零碎的內容進行重構，形成結構化、遞進式的教學內容體系，促進學生對知識的深度理解。（二）運用在線“異步+同步”的翻轉教學模式。促進在線深度學習發生，除了要樹立新型的教學觀念，還需教師采取有效的教學模式。“翻轉課堂”教學模式作為傳統課堂教學改革的新型模式，被公認為是促進深度學習的有效模式［14］。對于全網絡學習空間的在線學習來說，可以借鑒“翻轉課堂”的理念，采取在線“異步+同步”的翻轉教學模式，促進學生在線深度學習。所謂的在線“異步+同步”的翻轉課程教學模式，是將事實類、概念類的淺層知識學習放在課前，通過網絡中的慕課資源、微課資源或其他數字化學習資源組織學生自主完成學習，即在線異步學習。而深層知識的內化與遷移和高階能力培養則通過在線直播教學工具，在教師的組織下，圍繞復雜問題的解決，進行協作探究的直播教學過程，即在線同步教學。實施在線“異步+同步”的翻轉教學模式中，教師需要注意以下幾點。第一，為學生課前異步學習制作導學視頻或可視化導學案。導學視頻或可視化導學案的設計，要結合學生的學習需求，闡述學習的目的和意義，為學生推薦個性化學習路徑，以激發學生課前學習熱情，確保課前異步學習質量。第二，結合課前學習內容，課前學習測試。一方面，通過測試可以及時檢驗學生課前自主學習效果，了解學生課前學習狀態。另一方面，根據測試結果，分析學生的課前學習的疑點、難點，以便教師有針對性地進行個性化指導，及時調整直播教學策略，確保課前課中教學內容的有效銜接。第三，創新在線課堂學習活動設計。這是在線深度學習發生的關鍵，將在下面做具體說明。第四，教師要提供全過程的支持服務，包括通知提醒、個體疑惑解答、小組學習困境等。有研究表明，教師為在線學生提供自主支持、情感支持和認知支持影響學生在線學習投入度，從而促進學生深度學習［15］。（三）創新在線學習活動設計。在線學習活動既是在線翻轉課堂教學的重要組成部分，也是促進在線深度學習發生的關鍵環節。它是要圍繞“如何調動學生在線學習積極性？”“如何與課前學習內容有效銜接？”“如何激發學生之間深度交互？”“如何增強學生的情感體驗？”等問題，創新性地開展在線直播學習活動，以促進學生在線深度學習的發生。這就需要教師從活動的內容、過程與形式上下功夫。對于學習活動內容的設計，教師應結合教學的重難點，從學科實踐與生活實踐出發，設計具有現實性、情境性、開放性、復雜性的問題或任務，使學生與其他學習共同體能夠圍繞問題開展深度交互，促進學生復雜問題解決、批判反思、溝通表達等高階能力發展。從活動形式上看，可將在線學習活動分為直播初的熱身階段，直播中的深度交互階段和直播末的展示交流三個階段。并將復雜的問題或任務拆解成具有層次性和漸進性的若干個小問題，由簡到難地分布在直播教學的各個階段。通過全員共同討論和小組討論相結合的形式實現對復雜問題的解決。如在直播初的熱身階段，教師可先一個簡單問題，組織全員參與討論，激活全員在線學習的投入狀態，調動全員參與學習的熱情，營造良好的在線學習氛圍。在直播教學中期，通過現實情境性問題的觸發，使學生進入深度交互狀態，并以小組學習的形式開展協作探究、思維的碰撞、信息的整合以及協同知識的構建，完成對復雜問題的解決。在直播末期，各小組將解決問題的智慧的成果進行在線展示與交流，促進知識的共享。（四）搭建智慧化學習環境。與傳統教學相比，在線教學最大的優勢在于能夠有效利用技術工具使深度學習發生。這里的技術不是單純的某一學習工具或教學平臺，而是由智能化在線學習平臺、情境化學習資源、認知加工、在線協同和知識創造工具等共同構建的智慧化學習環境。智慧化學習環境強調以學生個體發展為中心，通過智能化管理、情境化學習、思維可視化表征和數據化評估，增強學生的在線學習體驗，從而促進學生在線深度學習。智能化管理主要依托在線學習管理平臺（如課堂派、雨課堂、超星學習通等），實現在線學習全過程的管理，包括通知、資源推送、測試分析、考勤打卡、作業提交、多樣化交互與直播教學等功能。為有效實施在線教學創建了良好的個人及社區學習網絡空間，使在線教學管理走向個性化、智能化，增強了教學臨場感；情境化的學習主要通過虛擬仿真實驗、增強現實技術、體驗式游戲等增強用戶的學習體驗，使學生能夠沉浸在情境化教學環境中，激發學生學習興趣，促進學生對知識的深度理解和加工；思維可視化工具主要通過認知加工和在線協同工具（如知識論壇、思維導圖、騰訊文檔等），使學生個體內在的隱性思維外顯化，碎片知識系統化，群體智慧可視化，有效促進高階思維能力發展；數據化評估是基于學生在線學習軌跡數據，面向學習全過程、多維度的可視化分析結果。通過基于數據的全過程性評價，教師能夠精準掌握學生學習狀態，及時對“邊緣化”學生進行預警和干預。同時，數據化評估有助于教師根據學生學習情況及時調整教學策略，學生及時調整學習狀態，科學監測深度教與學的效果。

作者:杜巖巖 黃慶雙