霍婷婷
(延安大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,陜西延安,716000)
2017年新媒體聯(lián)盟發(fā)布的《地平線報告》指出,深度學(xué)習(xí)是未來5年或更長時間推動高等教育發(fā)展變革的關(guān)鍵方向。[1]隨著學(xué)習(xí)科學(xué)研究領(lǐng)域的興起和發(fā)展,混合學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等新型學(xué)習(xí)方式的廣泛使用,以及人工智能對教育的影響,深度學(xué)習(xí)的有效實施正在成為推動教育教學(xué)改革、提升學(xué)生高階思維能力和復(fù)雜問題解決能力的有力“抓手”。[2]在此背景下,研究教育領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí)具有重要的意義。本研究借助CiteSpace可視化分析工具,對中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫中有關(guān)教育技術(shù)核心期刊論文進(jìn)行分析,梳理國內(nèi)2011—2021年教育領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)的研究熱點與發(fā)展趨勢,為深度學(xué)習(xí)的進(jìn)一步研究提供參考。
借助CiteSpace 5.6.R5可視化分析工具,采用文獻(xiàn)計量分析法,基于關(guān)鍵詞知識圖譜、關(guān)鍵詞聚類、突現(xiàn)分析等對文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,并結(jié)合文獻(xiàn)資料全面梳理2011—2021年教育領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)的研究熱點與發(fā)展趨勢。
在中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫中對教育技術(shù)核心期刊進(jìn)行高級檢索,檢索主題詞是“深度學(xué)習(xí)”,檢索時間范圍是2011年1月1日至2021年12月31日,在檢索結(jié)果中再設(shè)定文獻(xiàn)來源“中國電化教育”“電化教育研究”“中國遠(yuǎn)程教育”“現(xiàn)代教育技術(shù)”“遠(yuǎn)程教育雜志”“開放教育研究”“現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究”“現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育”。在檢索結(jié)果中剔除會議通知、論文征集等與主題不符的文獻(xiàn),最終得到347篇論文作為研究樣本。
通過發(fā)文量和走勢可在一定程度上了解國內(nèi)教育領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)的研究發(fā)展趨勢。發(fā)文量及走勢如圖1所示,由圖1可知,2011年至2014年國內(nèi)深度學(xué)習(xí)研究處于平緩起步狀態(tài)。2010年韋鈺對學(xué)習(xí)科學(xué)進(jìn)行了較早的定義,認(rèn)為學(xué)習(xí)科學(xué)是研究學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)過程的多學(xué)科交叉前沿領(lǐng)域,它的誕生為教育提供了很多新的研究視角。[3]焦建利等人指出,學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域探討深度學(xué)習(xí)是如何發(fā)生的以及如何設(shè)計深度學(xué)習(xí),最終培養(yǎng)學(xué)生深度概念所必備的技能。[4]在此背景下,教育領(lǐng)域的研究者逐漸開始對學(xué)習(xí)科學(xué)視域下的深度學(xué)習(xí)開展研究。2015年至2017年的發(fā)文量逐年遞增。2012年是翻轉(zhuǎn)課堂研究的元年,經(jīng)歷了幾年的實踐應(yīng)用后,研究者發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂不能只停留在流程上的逆序翻轉(zhuǎn),要避免翻轉(zhuǎn)課堂實施存在形似而神不似的現(xiàn)象,因此研究者開始將有關(guān)翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)等新型教學(xué)形式的研究向深度學(xué)習(xí)研究滲透,達(dá)成深度學(xué)習(xí)目標(biāo),因此這個階段的發(fā)文量呈快速上升趨勢。2018年至2021年的發(fā)文量呈現(xiàn)平緩上升趨勢。2017年發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,2018年發(fā)布的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等文件提到要加快人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用,推動人工智能與教育深度融合,使深度學(xué)習(xí)成為人工智能領(lǐng)域的研究前沿,這給深度學(xué)習(xí)的發(fā)展與研究帶來了契機(jī)。
圖1 發(fā)文量和走勢
為了解當(dāng)前教育領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)研究熱點,將CiteSpace的節(jié)點設(shè)置為關(guān)鍵詞,選取時間范圍是2011年1月至2021年12月,TopN=50,運行CiteSpace生成關(guān)鍵詞知識圖譜,出現(xiàn)頻次較高的前十個關(guān)鍵詞分別是深度學(xué)習(xí)、人工智能、翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)習(xí)分析、在線學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、MOOC、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、混合學(xué)習(xí)和教學(xué)設(shè)計,這在一定程度上反映了深度學(xué)習(xí)在發(fā)展過程中的研究重點。在此基礎(chǔ)上,對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析,聚類結(jié)果如圖2所示,Q值為0.898,S值為0.9856,代表聚類結(jié)構(gòu)是合理的。結(jié)合聚類結(jié)果和對文獻(xiàn)資料分析,可得出當(dāng)前國內(nèi)教育領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)的熱點研究包括深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論研究、深度學(xué)習(xí)過程與方法研究、深度學(xué)習(xí)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究和深度學(xué)習(xí)在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用研究。
圖2 關(guān)鍵詞聚類知識圖譜
1.深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論研究
深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵、特征、理論基礎(chǔ)等是深度學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)問題,也是開展深度學(xué)習(xí)研究與教學(xué)實踐的基礎(chǔ)。焦建利等人指出,深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí),它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者批判性地學(xué)習(xí)新思想和知識,把它們納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中,將已有的知識遷移到新的情境中,從而幫助制訂決策、解決問題。[4]張浩等人指出,深度學(xué)習(xí)是一種主動的、批判性的學(xué)習(xí)方式,也是實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的有效方式,具有注重批判理解、強(qiáng)調(diào)信息整合、促進(jìn)知識建構(gòu)、著意遷移運用、面向問題解決等特征,他們從建構(gòu)主義理論、分布式認(rèn)知理論和元認(rèn)知理論的角度探析了深度學(xué)習(xí)的發(fā)生機(jī)制及促進(jìn)策略,對深度學(xué)習(xí)的進(jìn)一步研究具有重要的指導(dǎo)意義。[5]胡航等人基于認(rèn)知和學(xué)習(xí)心理理論解析深度學(xué)習(xí)發(fā)生過程,依據(jù)CTCL研究范式,構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)認(rèn)知模式和深度學(xué)習(xí)產(chǎn)生機(jī)理模型,并從分布式認(rèn)知角度進(jìn)行了理論闡釋,豐富并發(fā)展了深度學(xué)習(xí)理論體系。[6]段金菊等人指出,深度學(xué)習(xí)是一種有意義的學(xué)習(xí),且是一種主動學(xué)習(xí),并構(gòu)建了學(xué)習(xí)科學(xué)視域中的e-Learning深度學(xué)習(xí)分析框架模型,從深度學(xué)習(xí)環(huán)境、過程、結(jié)果和情感體驗四個方面探討如何促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的有效發(fā)生。[7]目前,對深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論研究雖然取得了一定的成果,在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域具有一定的影響力,但是目前還沒有形成系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論研究體系。
2.深度學(xué)習(xí)過程與方法研究
隨著教育教學(xué)改革的不斷深入,翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式要求學(xué)生能夠深度理解知識內(nèi)涵,能夠解決復(fù)雜問題等,這與深度學(xué)習(xí)的旨趣相一致,進(jìn)一步推動了深度學(xué)習(xí)的發(fā)展。深度學(xué)習(xí)過程與方法研究主要是從深度學(xué)習(xí)策略、深度學(xué)習(xí)評價、深度學(xué)習(xí)資源、深度學(xué)習(xí)模式和深度學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計等方面對深度學(xué)習(xí)進(jìn)行多視角研究,旨在促進(jìn)深度學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力。段金菊構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)交互層次模型,并以此為依據(jù),深刻剖析了e-Learning環(huán)境下促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)策略。[8]張浩等人構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)多維評價理論體系,從認(rèn)知、思維結(jié)構(gòu)、動作技能和情感四個維度共同為全面評價深度學(xué)習(xí)效果提供理論指導(dǎo)。[9]謝幼如等人系統(tǒng)構(gòu)建了智能時代基于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)設(shè)計框架、 設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計方法與評價體系,其研究表明基于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生知識遷移能力和問題解決能力。[10]曾明星等人構(gòu)建了由SPOC翻轉(zhuǎn)課堂、DELC深度學(xué)習(xí)過程、SPOC對深度學(xué)習(xí)的支持所構(gòu)成的深度學(xué)習(xí)模式,使學(xué)生達(dá)到對知識的深度理解,提高高階思維能力。[11]目前,對深度學(xué)習(xí)過程與方法的研究,基本上停留在理論研究層面,缺乏實證研究。
3.深度學(xué)習(xí)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究
深度學(xué)習(xí)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究主要依托現(xiàn)代信息技術(shù),結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)和MOOC等多種創(chuàng)新教學(xué)形式開展實踐教學(xué)研究,培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力和復(fù)雜問題解決能力,為深度學(xué)習(xí)研究提供了新的研究視角。陳明選等人從課前自我理解、課上分享理解、課后反思理解和課終遷移應(yīng)用四個方面設(shè)計促進(jìn)研究生深度學(xué)習(xí)的翻轉(zhuǎn)課堂,其結(jié)果表明,要顯著增強(qiáng)深層學(xué)習(xí)動機(jī)與學(xué)習(xí)投入,深化深度學(xué)習(xí)策略的應(yīng)用。[12]李志河等人基于“Photoshop平面設(shè)計”課程進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐,研究結(jié)果表明,溝通交流、知識加工水平、反思評價水平是影響深度學(xué)習(xí)的主要因素。[13]丁永剛等人提出了基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂2.0教學(xué)模式,研究結(jié)果表明,該模式能有效促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的形成。[14]黃志芳等人以深度學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),構(gòu)建了面向深度學(xué)習(xí)的“3*3混合式學(xué)習(xí)模式”,研究結(jié)果表明,該模式有利于知識的深層次掌握、高階能力的提升以及情感的升華。[15]目前,深度學(xué)習(xí)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究越來越廣泛,但是多數(shù)研究是基于個案的,沒有與具體學(xué)科特點結(jié)合起來,形成深度學(xué)習(xí)與具體學(xué)科的實踐融合路徑。
4.深度學(xué)習(xí)在教育人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用研究
深度學(xué)習(xí)在教育人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用研究主要聚焦兩個方面:一是探索人工智能與教育教學(xué)的深度融合路徑,推動教育教學(xué)改革,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。梁迎麗等人分析了人工智能教育應(yīng)用的現(xiàn)狀及典型特性,歸納并構(gòu)建了人工智能與教育的融合創(chuàng)新發(fā)展體系,旨在為我國人工智能與教育的融合發(fā)展提供理論指導(dǎo)。[16]孫婧等人指出,合理利用人工智能技術(shù)推動教育教學(xué)改革,要開創(chuàng)教師培養(yǎng)新機(jī)制、建構(gòu)新型教學(xué)模式和新型學(xué)習(xí)方式、制訂多重培養(yǎng)目標(biāo),發(fā)展學(xué)生的高階思維能力,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。[17]二是基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的實踐應(yīng)用。教育大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)分析等先進(jìn)技術(shù)的深入發(fā)展,加快并拓展了人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。黃甫全等人系統(tǒng)地探索了雙師課堂課程開發(fā)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的效應(yīng)以及雙師課堂課程開發(fā)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的內(nèi)在機(jī)理,以期為雙師課堂課程的適切開發(fā)提供新思路。[18]牟智佳以智能教育云服務(wù)平臺為實體依托,以人工智能技術(shù)為支撐,設(shè)計了基于人工智能技術(shù)的智能教育云服務(wù)平臺系統(tǒng),推送個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容、生成個性化學(xué)習(xí)路徑、評價個性化學(xué)習(xí),以期實現(xiàn)自我導(dǎo)向的有意義學(xué)習(xí)。[19]鄭勤華等人指出,人工智能技術(shù)的教育應(yīng)用要構(gòu)建出清晰的評量、匹配和干預(yù)規(guī)則,讓基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)為教育教學(xué)的支持和服務(wù)提供指導(dǎo)。[20]
突現(xiàn)詞是指在一定時間內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)較多的研究主題,通過分析突現(xiàn)詞可以預(yù)測該領(lǐng)域研究的發(fā)展趨勢。本文對深度學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域的主題共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行突現(xiàn)詞分析,并結(jié)合文獻(xiàn)資料,可將國內(nèi)教育領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)研究趨勢劃分為三個階段,以進(jìn)一步厘清深度學(xué)習(xí)在不同時期的發(fā)展趨勢。
早期研究前沿主要是指在2011年開始突現(xiàn)的關(guān)鍵詞所反映的研究主題,該階段形成了學(xué)習(xí)科學(xué)這一明顯的突現(xiàn)主題。焦建利等人指出,學(xué)習(xí)科學(xué)研究領(lǐng)域旨在探討深度學(xué)習(xí)是如何發(fā)生的,并以此指導(dǎo)如何設(shè)計深度學(xué)習(xí),最終培養(yǎng)學(xué)生深度概念理解所必備的技能。[4]段金菊等人指出,深度學(xué)習(xí)將成為學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的重要研究議題。[7]學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域研究的不斷深入在一定程度上推動并加快了深度學(xué)習(xí)研究的發(fā)展。早期對深度學(xué)習(xí)的研究可以歸納為兩個方面:一是從學(xué)習(xí)科學(xué)的角度探討深度學(xué)習(xí)的理論依據(jù),揭示深度學(xué)習(xí)的發(fā)生機(jī)制和環(huán)境條件;二是在學(xué)習(xí)科學(xué)視域下重塑課堂和教學(xué)環(huán)境,包括構(gòu)建深度學(xué)習(xí)框架模型、變革信息化教學(xué)方式、創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計理論、設(shè)計深度學(xué)習(xí)策略和構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境,多角度、多維度探討如何更好地促進(jìn)學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠在真實的情境中更有效地進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。
中期研究前沿主要是指突現(xiàn)時間在2012年至2018年的關(guān)鍵詞所反映的研究主題,該階段深度學(xué)習(xí)研究涉及的主題詞有高階思維、翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC、混合學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間。高階思維是深度學(xué)習(xí)的核心特征,發(fā)展高階思維能力有助于實現(xiàn)和促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。[5]隨著現(xiàn)代教育理念的不斷更新和現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,混合學(xué)習(xí)為深度學(xué)習(xí)的有效實施提供了有力的支持。翻轉(zhuǎn)課堂是一種新型的混合學(xué)習(xí)形式,吸納了MOOCs的優(yōu)勢和特點,實現(xiàn)了教學(xué)流程的逆序創(chuàng)新,其實踐本質(zhì)是提高學(xué)生的知識遷移能力和復(fù)雜問題解決能力,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。通過梳理文獻(xiàn)資料,該階段研究主要是依托翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)、MOOC等新型教學(xué)形式和教學(xué)資源,聚焦利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間等技術(shù)對深度學(xué)習(xí)開展多視角研究,很多研究構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)模式和深度學(xué)習(xí)場域,完善教學(xué)組織過程,提出要充分利用面對面師生交流,培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力,提升高階思維能力,促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí),改善教學(xué)效果。
最新研究前沿是指2019年至2020年的關(guān)鍵詞所反映的研究主題,該階段的深度學(xué)習(xí)研究聚焦人工智能。2017年發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出,人工智能時代呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操縱等新特征。[21]2018年發(fā)布的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》指出,要加快人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用,不斷推動人工智能與教育深度融合,為教育變革提供新方式。[22]何克抗指出,人工智能將對教育領(lǐng)域產(chǎn)生極為深刻的影響。[23]在此背景下,深度學(xué)習(xí)成為人工智能教育研究領(lǐng)域的前沿和熱點,促使人工智能與教育教學(xué)的深度融合,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。通過梳理文獻(xiàn),該階段的研究主要聚焦人工智能的教育應(yīng)用與實踐、教育人工智能,通過合理利用基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)推進(jìn)教育教學(xué)改革,促進(jìn)教育公平,發(fā)展學(xué)生的高階思維能力,促進(jìn)深度學(xué)習(xí),實現(xiàn)教育個性化。
深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論是開展深度學(xué)習(xí)研究和教學(xué)實踐的基礎(chǔ)。目前,研究者對深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的研究仍處于探索階段,還沒有形成系統(tǒng)的理論體系。深度學(xué)習(xí)是隨著學(xué)習(xí)科學(xué)研究領(lǐng)域的興起開始受到關(guān)注的,對深度學(xué)習(xí)的認(rèn)識和理解是建立在多種學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)之上的。[4]因此,研究者應(yīng)從學(xué)習(xí)科學(xué)和學(xué)習(xí)理論的視角出發(fā),結(jié)合教育學(xué)、心理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科理論,建立系統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)理論體系,這對深度學(xué)習(xí)的深入研究具有重要的理論指導(dǎo)意義。
深度學(xué)習(xí)追求高階思維能力和復(fù)雜問題解決能力的提升,研究者應(yīng)從深度學(xué)習(xí)策略、深度學(xué)習(xí)評價、深度學(xué)習(xí)資源、深度學(xué)習(xí)模式和深度學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計等方面加強(qiáng)對深度學(xué)習(xí)過程與方法的多視角研究,重視實證研究,在實證研究中凝練并提升理論研究成果,讓研究成果有效促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生和學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力的提升。
梳理相關(guān)研究可知,結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)和MOOC等多種創(chuàng)新教學(xué)形式開展實踐教學(xué),能夠取得良好的教學(xué)效果,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。但是多數(shù)研究是基于個案的,沒有與學(xué)科教學(xué)結(jié)合起來,應(yīng)用性不足。國外有研究表明,不同學(xué)科背景下深度學(xué)習(xí)的具體表征、促進(jìn)策略和應(yīng)用成效不盡相同。[24]研究者應(yīng)該結(jié)合具體學(xué)科教學(xué)的特點,明確不同學(xué)科對深度學(xué)習(xí)的具體要求,探索深度學(xué)習(xí)與學(xué)科教學(xué)的實踐融合路徑,形成具有學(xué)科特色的創(chuàng)新實踐模式,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)在學(xué)科教學(xué)中的廣泛應(yīng)用。
深度學(xué)習(xí)是人工智能領(lǐng)域的研究前沿,通過合理利用基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)推進(jìn)教育教學(xué)改革,能夠發(fā)展學(xué)生的高階思維能力和復(fù)雜問題解決能力,促進(jìn)深度學(xué)習(xí),實現(xiàn)教育個性化。研究者應(yīng)進(jìn)一步將人工智能與教育教學(xué)深度融合的理論研究與實踐應(yīng)用結(jié)合起來,拓展人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用形態(tài),解決教育教學(xué)改革過程中存在的具體問題,推動人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。