基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計與探索

林曉晨

（上海電機學(xué)院 上海 201306）

深度學(xué)習(xí)的概念來源于人工智能和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等自然科學(xué)研究領(lǐng)域，是研究計算機如何模擬人腦進行學(xué)習(xí)、認(rèn)知、分析和解決復(fù)雜問題。隨著研究和應(yīng)用的深入和推廣，教育研究者提出教育學(xué)領(lǐng)域中的深度學(xué)習(xí)問題。從學(xué)習(xí)和理解的深入程度來看，學(xué)習(xí)過程可以分為“淺層學(xué)習(xí)”和“深度學(xué)習(xí)”。2005年，我國著名教育學(xué)家黎加厚首次總結(jié)得出深度學(xué)習(xí)是指在學(xué)習(xí)理解的基礎(chǔ)上，能夠批判性地學(xué)習(xí)新知識，將新知識融入原有的認(rèn)知體系中，最后遷移到新的學(xué)習(xí)和生活情境中，作出分析和解決問題的學(xué)習(xí)方法。

一、基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計

將學(xué)習(xí)認(rèn)知的目標(biāo)分為六個層次：記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造。其中，前兩者屬于低階思維，后四者屬于高階思維，而深度學(xué)習(xí)本質(zhì)特征就是高階思維的培養(yǎng)。也就是說，學(xué)習(xí)不應(yīng)該只有傳統(tǒng)的記憶和理解，學(xué)生不僅僅是被動地接受知識，而是要轉(zhuǎn)換為主動獲取知識，對新知識進行分析、評價和再創(chuàng)造，形成自己的觀點，開發(fā)創(chuàng)新思維，建立高階思維能力。

教學(xué)設(shè)計是保障良好的教學(xué)過程和學(xué)習(xí)效果的前提條件，需要根據(jù)教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計行之有效地教學(xué)策略和方法?；谏疃葘W(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計是在分析深度學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，改變現(xiàn)有的灌輸式和被動地教學(xué)行為，引導(dǎo)學(xué)生采取導(dǎo)向式學(xué)習(xí)，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生用批判性思維來學(xué)習(xí)知識。常用的基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計方式包括五種：基于項目的學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)、基于啟發(fā)的學(xué)習(xí)、基于挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)和基于探險的學(xué)習(xí)。

具體來說，基于項目的學(xué)習(xí)著重于項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，圍繞一個特定的項目，在實際環(huán)境中學(xué)習(xí)、應(yīng)用并創(chuàng)新所獲取的知識?；趩栴}的學(xué)習(xí)則以真實問題為導(dǎo)向，將尋求問題答案的過程作為學(xué)習(xí)過程，由分析和解決問題構(gòu)成學(xué)習(xí)方法?；趩l(fā)的學(xué)習(xí)注重激發(fā)學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，用誘導(dǎo)啟發(fā)的辦法培養(yǎng)學(xué)生主動地進行學(xué)習(xí)、理解和分析。最后兩項基于挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)和基于探險的學(xué)習(xí)都側(cè)重于跨學(xué)科內(nèi)容且解決實際生活中的問題。兩者的區(qū)別是，基于挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)是利用先進信息技術(shù)，力求用本地方案解決全球性的問題，學(xué)生不僅是信息的獲取者還是生產(chǎn)者；而基于探險的學(xué)習(xí)主要是在課外的活動中進行學(xué)習(xí)，將理論知識用于解決實際生活中的問題，并注重培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作和領(lǐng)導(dǎo)能力。

二、《智能終端開發(fā)》課程的教學(xué)設(shè)計

《智能終端開發(fā)》課程以Android 操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺，以智能手機、智能穿戴設(shè)備、智能電視及無人駕駛汽車等終端設(shè)備為載體，編程實現(xiàn)滿足需求的APP 程序，具有項目性強和實踐性強的特點。

優(yōu)秀的課程和高效的教學(xué)都是設(shè)計出來的。如何針對課程和學(xué)生特點，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計一門課程或一堂課的教學(xué)活動，對教師來說是教好學(xué)生的首要技能。教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容包括分析學(xué)習(xí)需求，設(shè)計學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計教學(xué)方案、內(nèi)容、策略、技術(shù)和方法?！吨悄芙K端開發(fā)》是面向通信工程大學(xué)三年級學(xué)生的專業(yè)選修課，學(xué)生已經(jīng)給學(xué)習(xí)過《Java 語言》和《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程，具備一定的編程基礎(chǔ)。學(xué)生們對手機、電視和穿戴設(shè)備等智能終端比較熟悉，因此和其他理論課程相比，本門課程和學(xué)生生活聯(lián)系緊密。很多學(xué)生對本門課程很有興趣，這是有利的一面。但是因為要和實際相結(jié)合，所以要考慮很多實際的問題，也為課程設(shè)計增添了一些要求。

三、基于項目學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計

本文以智能手機的音樂播放器小型項目為例，采用基于項目的學(xué)習(xí)方法來進行教學(xué)設(shè)計。在教學(xué)中，采用項目小組的實驗授課方式，3～4 名學(xué)生為一組，協(xié)作開發(fā)一款A(yù)PP。具體設(shè)計方案如下：

根據(jù)基于項目的學(xué)習(xí)理論，教學(xué)設(shè)計要素包括以下六個方面：①提出挑戰(zhàn)問題：每個項目都要先進行需求調(diào)查，首先明確音樂播放器具有哪些基本功能，再明確每個功能的具體實現(xiàn)方法，整理出代碼大綱；②真實性：學(xué)生要解決的問題是具有真實背景的，此項目正是平時學(xué)生應(yīng)用很多的聽歌曲APP，實際需要完成播放歌曲、選取歌曲、快放和慢放等常用功能；③學(xué)生的聲音和選擇：學(xué)生可以掌控項目的多個方面，自己查找資源、分配各自任務(wù)，學(xué)生可以根據(jù)年輕人的喜好來設(shè)計軟件界面和功能等，使得學(xué)生具有主人翁感，更加關(guān)心項目；④反思：在整個項目完成過程中，學(xué)生應(yīng)該根據(jù)調(diào)試錯誤、經(jīng)驗教訓(xùn)來反思再學(xué)習(xí)什么，如何學(xué)習(xí)以及為什么學(xué)習(xí)；⑤批判和完善：試用APP 功能，并尋求其他同學(xué)意見，進行修改，一個完整的APP 是在不斷試用中更新完善；⑥公共產(chǎn)品：這是一個真實產(chǎn)品，還要根據(jù)市場定位和面向客戶對象進行測試和修改，鼓勵學(xué)生不僅從自己的角度，要從不同類型的客戶角度對軟件進行修改。

另一方面，通過基于項目的學(xué)習(xí)方式，以小組為一個團隊，共同完成軟件開發(fā)，學(xué)生可以體會和感受一個實踐項目的開發(fā)全流程，會讓學(xué)生理解算法、提高編程能力的同時培養(yǎng)團隊協(xié)作能力、提升學(xué)生實際應(yīng)用能力，力求將學(xué)生帶入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高學(xué)生的高階思維能力[1-5]。