“深度學(xué)習(xí)”理論模型研究及應(yīng)用

范雪兵 石志標 劉焱 黃勝全

摘? ?要：文章以深度學(xué)習(xí)理論、目標分類理論以及當代典型教學(xué)設(shè)計模式為基礎(chǔ)，建立基于學(xué)生個性化培養(yǎng)的“深度學(xué)習(xí)”理論模型，并對模型應(yīng)用步驟進行闡釋，強調(diào)知識與能力明暗雙線及差異化教學(xué)。經(jīng)過教學(xué)實踐，結(jié)合兼有定量和定性指標的四環(huán)節(jié)連續(xù)性評價方法，在工科立體化教學(xué)環(huán)境下，不同基礎(chǔ)學(xué)生在一定程度上都可獲得個性化的提高，實現(xiàn)知識遷移的深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)方法;深度學(xué)習(xí);專業(yè)課程

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2019）07-0025-04

信息化創(chuàng)新與變革的大數(shù)據(jù)時代，撼動了傳統(tǒng)教學(xué)模式和方法，海嘯般“浸蝕”著這個時代的學(xué)習(xí)方式，使我們對教育體系產(chǎn)生了新的認知，認識到教學(xué)的目標不在于教，而在于如何引導(dǎo)學(xué)。源于工業(yè)革命的“班級授課制”，工業(yè)流水線般在“機械化灌輸+標準化考試”環(huán)境下所制造的“標準件”，瑕疵不斷，理念和范式的轉(zhuǎn)變迫在眉睫。而著眼于互聯(lián)網(wǎng)革命、新技術(shù)發(fā)展、制造業(yè)升級等時代特征的“新工科”革命性變革，必然引發(fā)知識遷移和知識創(chuàng)造，面對數(shù)字化時代發(fā)展出的“碎片化”閱讀[1]和傳統(tǒng)教學(xué)“吸收內(nèi)化”階段的缺失，大學(xué)生學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)失衡下的學(xué)習(xí)價值干涸化[2]，亟需基于學(xué)生個性化培養(yǎng)[3]的“深度學(xué)習(xí)”策略。

一、“深度學(xué)習(xí)”理論依據(jù)

1.“深度學(xué)習(xí)”的概念理解

所謂深度學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)對象為新內(nèi)容或新技能，學(xué)習(xí)方法為多步學(xué)習(xí)或多水平分析加工，學(xué)習(xí)目標在于學(xué)習(xí)者思想或行為在學(xué)習(xí)對象實施或應(yīng)用過程中的改變。[4]

深度學(xué)習(xí)與簡單學(xué)習(xí)在特點、作用等方面的比較如表1所示。

“深度學(xué)習(xí)”重視學(xué)習(xí)主體內(nèi)心的發(fā)展和變化過程，面向信息類聚、整合理解、遷移運用、批判思維和知識構(gòu)建等，并真實反映每一個學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)歷程。

學(xué)習(xí)主體進入學(xué)習(xí)環(huán)境時有著各自不同的基礎(chǔ)和技能，對處于深度學(xué)習(xí)路線上不同位置的學(xué)習(xí)主體采用不同的方式，以激發(fā)深度學(xué)習(xí)而非淺層的方式來教學(xué)，使學(xué)習(xí)主體從不同的路徑對信息進行鞏固、轉(zhuǎn)化和內(nèi)化等加工學(xué)習(xí)，獲得成功的連續(xù)學(xué)習(xí)的方法。

2.主流分類理論比較

加涅、布魯姆的學(xué)習(xí)目標分類法[5][6]是目前比較主流的分類理論，具體異同如表2所示。

教學(xué)設(shè)計過程中，可依據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對象及教學(xué)目標等不同對兩種分類理論進行取舍，使其在不同維度上發(fā)揮積極作用。

3.代表性的教學(xué)設(shè)計模型

目前，具有代表性的教學(xué)設(shè)計模型[7][8]比較分析如表3所示。

4.工程教育突顯的問題

目前，我國工科人才培養(yǎng)存在目標定位不清晰、工科學(xué)生綜合素質(zhì)與知識結(jié)構(gòu)方面有缺陷等問題。促進現(xiàn)有工科的交叉復(fù)合、工科與其他學(xué)科的交叉融合，充分延伸創(chuàng)新鏈條，使培養(yǎng)學(xué)生最核心的深度學(xué)習(xí)能力這一問題得以突顯，亟需提供深度學(xué)習(xí)理論模型的構(gòu)建，以提供方向性的指導(dǎo)，使教育和學(xué)習(xí)具有生命力。

二、“深度學(xué)習(xí)”理論模型多階影響因素分析及主要特點

借助深度學(xué)習(xí)理論及系統(tǒng)化的理念，可建立三階“深度學(xué)習(xí)”理論模型。理論模型是一個多層面、多要素耦合共存的立體多維開放非線性系統(tǒng)，包含四個一階要素，即四個模塊，包含十一個二階要素，具體如圖1所示。第三階子要素部分如圖2所示，為二階要素具體化。

學(xué)習(xí)者特征分析這一要素，結(jié)合加涅、布魯姆的學(xué)習(xí)目標分類法，可形成學(xué)習(xí)者特征分析矩陣，智力因素及非智力因素所涵蓋內(nèi)容如表4所示。[7][8]

學(xué)習(xí)者評價檔案，旨在明確學(xué)習(xí)者個體差異，進而從知識和能力明暗兩條進程，建立整體和個人的、短期和長期的學(xué)習(xí)目標達成度，強調(diào)學(xué)習(xí)主體的自主性，來促成學(xué)習(xí)的自組織實現(xiàn)與可持續(xù)發(fā)展。[9][10]

關(guān)于第三階子要素-學(xué)習(xí)內(nèi)容分析，通過對學(xué)習(xí)內(nèi)容的把握，旨在獲得最優(yōu)化的學(xué)習(xí)效果。學(xué)習(xí)內(nèi)容可分為具體知識和抽象知識兩大方面。具體知識包括術(shù)語類、具體事實、功能性和過程性知識。抽象知識包括方法性知識（慣例、準則、分類、實驗等）和概括性知識（概念、原理、規(guī)律、學(xué)說、法則、公式等）。抽象知識可作為學(xué)習(xí)的重點。

“深度學(xué)習(xí)”理論模型主要特點如下：

其一，預(yù)測學(xué)習(xí)結(jié)果，制定評價方法;

其二，利用深度學(xué)習(xí)策略強化知識遷移能力;

其三，利用連續(xù)性評價對學(xué)習(xí)者形成多維評價體系;

其四，評價結(jié)果雙反饋，逆向反饋到教學(xué)設(shè)計階段，修正深度學(xué)習(xí)模型各要素;反饋到學(xué)習(xí)者，以促進知識遷移。

三、“深度學(xué)習(xí)”模型應(yīng)用雙線五步驟

依據(jù)“深度學(xué)習(xí)”模型多階要素，在教學(xué)應(yīng)用過程可按五步驟雙線學(xué)習(xí)進程來實施。采用雙線制，明線為知識主體本身，暗線為學(xué)習(xí)者能力培養(yǎng)。五個步驟[11]的主要內(nèi)容、方法及目的詳見表5。

各步驟間采用螺旋式推進[12]的模式，五個步驟可不必局限于教學(xué)的單元。

四、“深度學(xué)習(xí)”理論模型應(yīng)用情況

以機械專業(yè)課程《機械設(shè)計》課程為實例[12][13]，機械基礎(chǔ)課程組分別以專升本、本科及本科卓越班為基礎(chǔ)，形成《機械設(shè)計》導(dǎo)學(xué)案，建立學(xué)習(xí)者評估檔案，連續(xù)實施四年，理論課程、實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，課內(nèi)、課外，結(jié)合校級“544”在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，通過積累數(shù)據(jù)，不斷完善“深度學(xué)習(xí)”理論模型，并通過反饋環(huán)節(jié)進行修正，真實反映每一個學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)歷程，使學(xué)習(xí)者有效內(nèi)化新知識。

依據(jù)學(xué)習(xí)者檔案形成導(dǎo)學(xué)案，各個教學(xué)單元齊頭并進，每個教學(xué)單元依照循序漸進的方式進行。基于問題的學(xué)習(xí)，側(cè)重概念型知識點;基于項目的學(xué)習(xí)側(cè)重綜合型知識點;基于案例的學(xué)習(xí)側(cè)重設(shè)計型知識點;注重融入立體化的課程體系。構(gòu)建側(cè)重學(xué)習(xí)者個人的包含知識難易程度的知識圖譜，形成階梯式任務(wù)驅(qū)動，突出差異化教學(xué)。

基于網(wǎng)絡(luò)和課堂雙平臺構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)課堂與課外在時間和空間上的有效延伸和銜接。[14]課堂教學(xué)利用多種具體教學(xué)策略，突出新知識點的深度加工，促進學(xué)習(xí)者對機械設(shè)計知識點的內(nèi)化及轉(zhuǎn)移。采取“知識水平+創(chuàng)新設(shè)計能力+協(xié)作能力+課堂參與程度”的全方位、多元化的綜合考核模式和評價體系，包括學(xué)習(xí)者個體、學(xué)習(xí)者群體橫向和縱向差異性評價?！吧疃葘W(xué)習(xí)”進程與能力培養(yǎng)形成準確映射。

通過教學(xué)實踐，“深度學(xué)習(xí)”模型可以在一定程度上有效促進學(xué)生對機械專業(yè)課程知識的深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生解決實際工程問題的知識能力。

五、結(jié)論

當今新數(shù)字及制造技術(shù)在飛速發(fā)展，動態(tài)的、網(wǎng)絡(luò)化的知識結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，對于機械專業(yè)及其它工程類本科教學(xué)來說這既是機遇又是挑戰(zhàn)。本文針對“碎片化”海量信息的學(xué)習(xí)環(huán)境，建立基于學(xué)生個性化培養(yǎng)的“深度學(xué)習(xí)”理論模型，對深度學(xué)習(xí)理論依據(jù)，加涅、布魯姆的學(xué)習(xí)目標分類法及我國工程教育突顯問題進行適當闡釋，對模型的主要影響因素及實施步驟進行了較為詳盡的分析。并通過實踐，增強機械專業(yè)教學(xué)的實效性，為優(yōu)化學(xué)習(xí)方法、提高本科院校大學(xué)生的學(xué)習(xí)及應(yīng)用實踐能力提供依據(jù)。

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（編輯：王天鵬）