深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃迎久++徐揚(yáng)

DOI：10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2016.09.006

摘 要： 深度學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，能夠批判地學(xué)習(xí)新知識(shí)，并將其融入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。深度學(xué)習(xí)體現(xiàn)了主動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的理念。深度學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)借助于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，提供了聽(tīng)、閱、練的環(huán)境，結(jié)合教師的在線評(píng)閱和交流，為學(xué)生提供一個(gè)新穎、內(nèi)容豐富的學(xué)習(xí)環(huán)境，能夠讓學(xué)生在課余時(shí)間充分地思考、實(shí)踐。實(shí)踐證明，該平臺(tái)提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

關(guān)鍵詞： 深度學(xué)習(xí)； 自主學(xué)習(xí)平臺(tái)； VB； 淺層學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2016）09-21-04

Design and implementation of network autonomous learning platform for deep learning

Huang Yingjiu， Xu Yang

（Engineering &Training Center， Inner Mongolia Uinversity of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010， China）

Abstract： Deep learning refers to learners can learn new knowledge critically on the basis of understanding of learning， and integrate it into the existing cognitive structure. Deep learning reflects the concepts of active learning， collaborative learning and inquiry learning. The autonomous learning platform for deep learning， with the help of the Internet platform， provides the environment of listening， reading and practice； combining with the teacher's online marking and communication， provides students with a learning environment of novel and rich in content， and can let students fully think and practice in their spare time. Practice has proved that the platform enhances the students' interest in autonomous learning， and has trained the students' ability of independent learning.

Key words： deep learning； autonomous learning platform； VB； surface learning

0 引言

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展及其廣泛深入地應(yīng)用，知識(shí)已呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。對(duì)于海量信息，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、APP等新技術(shù)應(yīng)用不斷地涌現(xiàn)。高等教育與時(shí)俱進(jìn)，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段不斷地得到豐富與發(fā)展。新的多樣化的教育模式對(duì)大學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)態(tài)度產(chǎn)生了越來(lái)越多的影響，但是由于學(xué)生在高中階段接受的教育是以應(yīng)試教育為主，在剛進(jìn)入大學(xué)初期，大多數(shù)學(xué)生仍然處于機(jī)械、被動(dòng)的淺層學(xué)習(xí)狀態(tài)，因此，利用互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，提高大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，引導(dǎo)、促進(jìn)大學(xué)生深度學(xué)習(xí)，已成為當(dāng)前高等教育的發(fā)展潮流和趨勢(shì)。

1 深度學(xué)習(xí)簡(jiǎn)介

1.1 深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)（deep learning）的概念最早是由美國(guó)學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo提出的。1976年，他們做了一項(xiàng)讓學(xué)生閱讀一份學(xué)術(shù)文章的實(shí)驗(yàn)研究，研究發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生采取積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)策略，他們?cè)噲D去理解整個(gè)文章的思想，領(lǐng)會(huì)學(xué)術(shù)的內(nèi)涵，這種方式稱之為深度學(xué)習(xí)；還有的學(xué)生采取的方法是記住文章中所提到的一些事實(shí)，僅關(guān)注接下來(lái)的測(cè)驗(yàn)是什么樣的內(nèi)容，這種機(jī)械的學(xué)習(xí)方式，稱為表面學(xué)習(xí)或淺層學(xué)習(xí)（surface learning）。

深度學(xué)習(xí)是指，在理解的基礎(chǔ)上去學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實(shí)，并融入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延械闹R(shí)遷移到新的情境中，做出決策和解決問(wèn)題[1]。

深度學(xué)習(xí)具有注重批判理解、強(qiáng)調(diào)信息整合、促進(jìn)知識(shí)建構(gòu)、著意遷移運(yùn)用、面向問(wèn)題解決等五個(gè)基本特征[2]。從本質(zhì)上說(shuō)，深度學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)理念，它體現(xiàn)了主動(dòng)學(xué)習(xí)、探索學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)以及終身學(xué)習(xí)的思想，它要求學(xué)習(xí)者根據(jù)自身的興趣和需求，在深刻學(xué)習(xí)材料的基礎(chǔ)上，積極主動(dòng)地使用各種策略與方法來(lái)展開(kāi)學(xué)習(xí)[3]。

1.2 信息技術(shù)支持下的深度學(xué)習(xí)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始研究信息技術(shù)支持下的深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，包括網(wǎng)絡(luò)課程、虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)、教育游戲、SNS平臺(tái)[4]等。深度學(xué)習(xí)的思想為信息化教學(xué)促進(jìn)學(xué)習(xí)者素質(zhì)發(fā)展、提高教學(xué)質(zhì)量提供了新的指點(diǎn)。

利用網(wǎng)絡(luò)建立自主、協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)能力和協(xié)作精神，有利于師生學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)成果的展示，有利于全面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生[5]。

2 網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)的總體框架設(shè)計(jì)

本文實(shí)現(xiàn)的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)是基于校園網(wǎng)環(huán)境，針對(duì)“Visual Basic程序設(shè)計(jì)”這門課程而設(shè)計(jì)的?！癡isual Basic程序設(shè)計(jì)”這門課程是目前高校開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程之一，主要面向一年級(jí)的文理科學(xué)生。

該網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)由學(xué)生端、教師端和管理員端三個(gè)部分組成。

2.1 學(xué)生端的主要功能

學(xué)生端功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 學(xué)生端功能結(jié)構(gòu)圖

⑴ 單元學(xué)習(xí)：將教學(xué)內(nèi)容分解為21個(gè)獨(dú)立的小單元，提供每個(gè)單元的重點(diǎn)內(nèi)容供學(xué)生查閱瀏覽。

⑵ 單元練習(xí)：每單元配備2-4道練習(xí)題，共計(jì)65道單元練習(xí)題，每題滿分10分。要求學(xué)生提交程序文件，每題只能提交一次程序文件，由教師根據(jù)提交的程序文件進(jìn)行評(píng)分和評(píng)價(jià)。

⑴ 綜合設(shè)計(jì)：結(jié)合每章及之前的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置一道綜合設(shè)計(jì)題目，要求學(xué)生提交綜合設(shè)計(jì)報(bào)告和程序文件，由教師根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告和程序文件進(jìn)行評(píng)判。

⑵ 經(jīng)典算法：總結(jié)、匯總VB程序中的經(jīng)典算法，供學(xué)生查閱、瀏覽。

⑶ 教學(xué)視頻：攝制教師的微型教學(xué)錄像，供學(xué)生在線瀏覽。

⑷ 教學(xué)文檔：提供VB課程的教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)程以及課程表等相關(guān)教學(xué)文檔。

⑸ 個(gè)人信息維護(hù)：維護(hù)學(xué)生個(gè)人信息，查閱單元練習(xí)及綜合設(shè)計(jì)的提交記錄以及評(píng)分和評(píng)語(yǔ)。

2.2 教師端的主要功能

⑴ 單元練習(xí)管理：根據(jù)學(xué)生提交的單元練習(xí)程序文件，進(jìn)行評(píng)分、評(píng)價(jià)；查閱學(xué)生提交單元練習(xí)的記錄、查閱每個(gè)學(xué)生單元練習(xí)的總積分。

⑵ 綜合設(shè)計(jì)管理：批閱學(xué)生提交的綜合設(shè)計(jì)報(bào)告和程序文件，查閱學(xué)生提交綜合設(shè)計(jì)的記錄。

⑶ 學(xué)生信息管理：瀏覽、維護(hù)班級(jí)學(xué)生的信息。

⑷ 教學(xué)視頻維護(hù)：維護(hù)教學(xué)視頻。

⑸ 教學(xué)文檔維護(hù)：維護(hù)教學(xué)文檔。

⑹ 個(gè)人信息維護(hù)：維護(hù)教師個(gè)人信息。

3 網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

服務(wù)器端的操作系統(tǒng)采用Windows2008 R2，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MS SQLServer 2005，以JSP技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)[6]。

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的連接

編寫(xiě)DB.java，使用javac命令編譯并生成DB.class，放置在Tomcat的src＼com＼db文件夾下。

package com.db；

import java.sql.*；

public class DB {

private Connection con；

private String classname="com.microsoft.jdbc

.sqlserver.SQLServerDriver"；

private String url="jdbc：microsoft：sqlserver：//localhost：

1433；DatabaseName=online_vb"；

private String username="sa"； //登錄數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶名

private String password=" "； //登錄數(shù)據(jù)庫(kù)的密碼

public Connection getCon（） {

con=DriverManager.getConnection（url，username，password）；

return con；

}

}

在jsp網(wǎng)頁(yè)中使用以下命令連接SQLserver數(shù)據(jù)庫(kù)。

<%

Connection conn=db.getCon（）； //連接數(shù)據(jù)庫(kù)

%>

3.2 VB程序的上傳

對(duì)于單元練習(xí)和綜合設(shè)計(jì)，都要求學(xué)生上傳VB程序。上傳文件的關(guān)鍵代碼如下。

<%@page import="com.jspsmart.upload.File"%>

<%

SmartUpload upload=new SmartUpload（）；

upload.initialize（pageContext）；

upload.upload（）；

File file=upload.getFiles（）.getFile（0）；

long time=System.currentTimeMillis（）；

Request req=upload.getRequest（）；

String file_path="/vb_file/"+file.getFileName（）；

file.saveAs（file_path）；

%>

4 效果分析總結(jié)

我校每屆學(xué)習(xí)VB 課程的學(xué)生約有1200名，該平臺(tái)經(jīng)過(guò)近一年的測(cè)試，學(xué)生登錄各功能模塊的統(tǒng)計(jì)次數(shù)如圖3所示。由此可以看出，學(xué)生在課余時(shí)間更傾向于進(jìn)入具有輔導(dǎo)學(xué)習(xí)功能的模塊，如單元學(xué)習(xí)、單元練習(xí)、教學(xué)視頻等。這表明大多數(shù)學(xué)生在課堂教學(xué)中并沒(méi)有立即全面理解和消化所學(xué)內(nèi)容，他們需要在課余時(shí)間補(bǔ)充學(xué)習(xí)、反思、訓(xùn)練。

學(xué)生個(gè)人單元練習(xí)積分統(tǒng)計(jì)圖如圖4所示，單元練習(xí)的效果分析如表1所示，積分在550分以上的學(xué)生占11.8%，這部分學(xué)生在中學(xué)階段就養(yǎng)成了積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，進(jìn)入大學(xué)后，依然保持良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，能夠較快地進(jìn)入深層學(xué)習(xí)狀態(tài)。

積分在450～540分之間的心聲占70.6%，這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)仍處于淺層學(xué)習(xí)，仍然處于機(jī)械、被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。這部分學(xué)生迫切需要老師的引導(dǎo)和督促，也是大學(xué)一年級(jí)深度學(xué)習(xí)的主要研究對(duì)象。借助于自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師能夠了解這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，可以明確指出其學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題及解決方法。

單元練習(xí)積分在440分以下的這少部分學(xué)生，由于積極主動(dòng)學(xué)習(xí)能力不夠，對(duì)待學(xué)習(xí)以應(yīng)付為主，這就需要教師與學(xué)生多加溝通交流，督促其盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

在網(wǎng)上發(fā)布的1100份調(diào)查反饋表中，有89.7%的學(xué)生反映該平臺(tái)很好地滿足了課余學(xué)習(xí)的需求，8.3%的學(xué)生反映該平臺(tái)較好地滿足了課余學(xué)習(xí)的需求，調(diào)查反饋統(tǒng)計(jì)情況如圖5所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于深度學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，內(nèi)容豐富，形式多樣而新穎，能滿足學(xué)生課余時(shí)間的學(xué)習(xí)需求，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，促進(jìn)其自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估，可以引導(dǎo)學(xué)生逐步擺脫淺層學(xué)習(xí)，進(jìn)入深度學(xué)習(xí)。目前該平臺(tái)還局限于校園網(wǎng)內(nèi)，在線溝通和在線評(píng)估受到一定程度的限制。我們計(jì)劃將該平臺(tái)移植到移動(dòng)平臺(tái)和云平臺(tái)上，屆時(shí)學(xué)生將可以隨時(shí)隨地利用自主學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、交流和評(píng)估。

參考文獻(xiàn)（References）：

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