新工科背景下混合式深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜理論研究

顧燕 張國祥

[摘? ? ? ? ? ?要]? 新工科專業(yè)“金課”需要能夠培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的線上、線下混合式深度學(xué)習(xí)活動?；旌鲜綄W(xué)習(xí)將學(xué)習(xí)劃分為線上和線下，深度學(xué)習(xí)理論將學(xué)習(xí)分為淺層和深度，問題連續(xù)統(tǒng)理論將學(xué)習(xí)視為從良構(gòu)到劣構(gòu)問題解決的連續(xù)活動過程，這三個學(xué)習(xí)活動過程性理論可進(jìn)一步整合為混合式深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜理論。該理論可指導(dǎo)新工科專業(yè)“金課”混合式學(xué)習(xí)，解決混合式學(xué)習(xí)活動怎樣分配、怎么融合、教與學(xué)策略等關(guān)鍵問題，進(jìn)而提高學(xué)生混合式學(xué)習(xí)質(zhì)量。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 新工科;混合式深度學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)活動;“金課”

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2022）15-0070-03

在《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見》（教高〔2018〕3號）中提出“著力提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力”，《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》（教高〔2019〕8號）中要求“提升課程學(xué)習(xí)的深度”，《“雙萬計(jì)劃”國家級一流本科課程推薦認(rèn)定辦法》（教高〔2019〕8號）中又進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)“打造在線課程與本校課堂教學(xué)相融合的混合式‘金課’”，這就意味著新時代高質(zhì)量新工科專業(yè)“金課”教學(xué)觀是以混合式教學(xué)為平臺，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

世界知名混合式學(xué)習(xí)專家、美國印第安納大學(xué)柯蒂斯·邦克教授指出“混合式學(xué)習(xí)中的線上線下學(xué)習(xí)比例分配問題、怎樣混合才能取得最好效果，是混合式學(xué)習(xí)中非常重要的領(lǐng)域，亟待深入研究”[1]。黃榮懷教授認(rèn)為“學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)在混合式學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)中占有特殊重要的地位，是混合式學(xué)習(xí)能否成功開展的關(guān)鍵”[2]。據(jù)此，學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)是解決柯蒂斯·邦克教授所提問題的切入點(diǎn)。培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力和深度學(xué)習(xí)理論蘊(yùn)含著新工科專業(yè)“金課”的混合式深度學(xué)習(xí)活動是工程實(shí)際問題驅(qū)動的[3]。美國教育技術(shù)學(xué)家戴維·喬納森的從良構(gòu)到劣構(gòu)問題連續(xù)統(tǒng)理論的教學(xué)設(shè)計(jì)思想[4]為從淺層到深度、線上與線下混合式學(xué)習(xí)活動無縫銜接奠定了問題驅(qū)動的理論基礎(chǔ)。即問題連續(xù)統(tǒng)理論和深度學(xué)習(xí)理論的相融合為高質(zhì)量新工科專業(yè)“金課”混合式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)提供了新思路。

一、學(xué)習(xí)過程性理論

（一）混合式學(xué)習(xí)理論

根據(jù)《“雙萬計(jì)劃”國家級一流本科課程推薦認(rèn)定辦法》的“打造在線課程與本校課堂教學(xué)相融合的混合式‘金課’”精神，混合式學(xué)習(xí)就是線下的面對面課堂學(xué)習(xí)和線上的數(shù)字化學(xué)習(xí)兩種方式的有機(jī)整合。其建設(shè)宗旨在于融合課堂學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的各自優(yōu)勢，綜合采用教師講授為主的集體教學(xué)形式、基于“合作”理念的小組教學(xué)形式和自主學(xué)習(xí)為主的教學(xué)形式，培養(yǎng)21世紀(jì)學(xué)生所需的“核心素養(yǎng)”。

（二）問題連續(xù)統(tǒng)理論

美國教育技術(shù)學(xué)家戴維·喬納森認(rèn)為是問題驅(qū)動了深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，并提出了從良構(gòu)到劣構(gòu)問題連續(xù)統(tǒng)理論[5]。該連續(xù)統(tǒng)由邏輯、運(yùn)算、故事、規(guī)則應(yīng)用、決策、故障排除、診斷、策略績效、政策、設(shè)計(jì)及兩難共11個不同類型問題組成，從良構(gòu)到劣構(gòu)問題解決的學(xué)習(xí)過程也就是解決問題能力從低到高的發(fā)展過程。良構(gòu)問題趨向靜止和簡單，而劣構(gòu)問題趨向復(fù)雜和動態(tài)。盡管兩個問題解決的認(rèn)知方法不同，但從某種意義上說，解決良構(gòu)問題是解決劣構(gòu)問題的基礎(chǔ)[6]。這是因?yàn)?，解決良構(gòu)問題的認(rèn)知對應(yīng)著具體領(lǐng)域的陳述性知識、程序性知識及結(jié)構(gòu)性知識：解決劣構(gòu)問題除了解決良構(gòu)問題的認(rèn)知成分外，還包括情感、價(jià)值觀、動機(jī)、情緒和態(tài)度等非認(rèn)知成分。正是兩個問題共享了認(rèn)知成分，才使得解決良構(gòu)問題是解決劣構(gòu)問題的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。此外，德雷福斯的七階段職業(yè)能力成長模型理論也說明了情感等非認(rèn)知成分對專家解決問題的重要性，新手和專家的區(qū)別就在于情感多寡之分[7]。盡管解決復(fù)雜工程問題能力的習(xí)得是以傳統(tǒng)教學(xué)的良構(gòu)問題解決學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的，但也不是一個簡單線性遷移，需要一定的教與學(xué)策略指導(dǎo)，這也是提升課程學(xué)習(xí)的深度關(guān)鍵所在，即采取什么樣的教與學(xué)策略，才能幫助學(xué)生從解決良構(gòu)問題能力向解決劣構(gòu)問題能力遷移。

（三）深度學(xué)習(xí)理論

深度學(xué)習(xí)是相對機(jī)械式記憶的淺層學(xué)習(xí)而言的，該概念是Ference Marton和Roger Saljo在1976年發(fā)表的《學(xué)習(xí)的本質(zhì)區(qū)別：結(jié)果和過程》一文中首次提出的。我國學(xué)者黎加厚教授認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是指在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實(shí)，并將它們?nèi)谌朐械恼J(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遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)[8]。在修訂后的布魯姆教育目標(biāo)分類體系中，人的認(rèn)知被劃分為六個層次：由低到高分別是知道、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評價(jià)[9]。從學(xué)習(xí)活動角度來看，布魯姆教育目標(biāo)分類體系的六個層次學(xué)習(xí)也就是從基本概念學(xué)習(xí)到解決問題能力掌握的動態(tài)發(fā)展過程，構(gòu)成了學(xué)生認(rèn)知學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜。深度學(xué)習(xí)是從布魯姆的“應(yīng)用”教育目標(biāo)開始的，也就是說，應(yīng)用既是淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)遷移的起點(diǎn)，也是淺層與深度學(xué)習(xí)的結(jié)合點(diǎn)，但僅有應(yīng)用這個認(rèn)知活動還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要分析、綜合及評價(jià)認(rèn)知活動的能力。

二、混合式深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜

（一）深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜

結(jié)合問題連續(xù)統(tǒng)和喬納森工程問題類型分類方法，可形成符合工科專業(yè)課學(xué)習(xí)的問題驅(qū)動深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜。問題驅(qū)動深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜表明，新工科學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)是解決良構(gòu)問題能力學(xué)習(xí)向解決復(fù)雜工程問題能力的學(xué)習(xí)動態(tài)轉(zhuǎn)化過程。在良構(gòu)問題學(xué)習(xí)中，習(xí)得的陳述性知識、程序性知識用于解決規(guī)則問題訓(xùn)練，掌握了結(jié)構(gòu)性知識;上述三種知識用于故障、設(shè)計(jì)及兩難問題解決，培養(yǎng)學(xué)生解決劣構(gòu)問題能力。在解決問題中，利用了布魯姆教育目標(biāo)的六個認(rèn)知層次，其中，應(yīng)用起到淺層和深度學(xué)習(xí)的結(jié)合點(diǎn)作用。以此分析傳統(tǒng)教學(xué)模式，大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)利用教材上的習(xí)題提升自身解決問題的能力，并且也取得了良好的考試成績，但仍屬于解決良構(gòu)問題的淺層學(xué)習(xí)階段，這也是《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》要求“提升課程學(xué)習(xí)的深度”的教學(xué)設(shè)計(jì)問題所在。深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜模型具有普遍意義，理論上可以指導(dǎo)線下、線上或混合式學(xué)習(xí)。為了指導(dǎo)混合式學(xué)習(xí)，還需要根據(jù)混合式學(xué)習(xí)特點(diǎn)做進(jìn)一步分析。

（二）混合式深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜

加拿大多倫多大學(xué)邁克爾·富蘭的新教育學(xué)認(rèn)為利用數(shù)字技術(shù)可以促進(jìn)“以‘現(xiàn)實(shí)世界’的行動和問題解決為導(dǎo)向的深度學(xué)習(xí)”和喬納森的利用技術(shù)開展課堂問題化學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)，但他們指的也是充分利用數(shù)字技術(shù)促進(jìn)線下課堂深度學(xué)習(xí)。段金菊將深度學(xué)習(xí)理論用于線上學(xué)習(xí)，形成了網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)理論。目前對深度學(xué)習(xí)的研究主要集中在線下教學(xué)或線上學(xué)習(xí)，從上述深度學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜理論來看，開展線上、線下混合式深度學(xué)習(xí)活動研究有助于柯蒂斯·邦克教授提出的“混合式學(xué)習(xí)中的線上線下學(xué)習(xí)比例分配、怎樣混合才能取得最好的效果？”等問題的解決。混合式學(xué)習(xí)兼融了線下教學(xué)和線上學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)：線下教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下能快速、有效地掌握系統(tǒng)知識，但缺點(diǎn)是限制了學(xué)生個性化的自主學(xué)習(xí);盡管線上可以實(shí)現(xiàn)個性化自主學(xué)習(xí)，但要求學(xué)生有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和自律能力，難以開展深度學(xué)習(xí)。開展深度學(xué)習(xí)就是在有限的時間內(nèi)，將教師的有效指導(dǎo)與學(xué)生的靈活個性化學(xué)習(xí)有效結(jié)合起來。這一混合式學(xué)習(xí)理念在線上淺層學(xué)習(xí)和線下深層學(xué)習(xí)的混合式深度學(xué)習(xí)中的體現(xiàn)是：線上淺層學(xué)習(xí)、線下深度學(xué)習(xí)分別對應(yīng)著淺層學(xué)習(xí)內(nèi)容和深度學(xué)習(xí)內(nèi)容，線上線下的問題結(jié)合點(diǎn)是規(guī)則應(yīng)用問題，認(rèn)知目標(biāo)的結(jié)合點(diǎn)是應(yīng)用。也就是說，在進(jìn)行混合式學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)時，將淺層學(xué)習(xí)內(nèi)容留給學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。學(xué)生通過淺層學(xué)習(xí)掌握基本概念和解決良構(gòu)問題的能力，而解決復(fù)雜工程問題的劣構(gòu)問題學(xué)習(xí)主要還是在線下進(jìn)行。

三、教與學(xué)策略

根據(jù)混合式學(xué)習(xí)活動的個體學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)及線下教學(xué)三種教學(xué)組織形式，制定了問題驅(qū)動混合式深度學(xué)習(xí)教與學(xué)策略。

（一）教的策略

教師在備課過程中，將運(yùn)算、故事問題，規(guī)則應(yīng)用問題和工程問題原型三個問題分成三種學(xué)習(xí)組織方式：運(yùn)算、故事問題要求學(xué)生利用線上學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí);規(guī)則應(yīng)用問題建議學(xué)生進(jìn)行線上小組合作學(xué)習(xí)，該部分的問題類似于教材課后作業(yè)習(xí)題，但要強(qiáng)化工程背景介紹。通過該形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生了解了解決復(fù)雜工程問題需要的程序規(guī)則;工程問題原型也就是沒有教學(xué)化處理的復(fù)雜工程問題實(shí)例，該部分教學(xué)組織形式是教師指導(dǎo)下的線下合作學(xué)習(xí)。教師根據(jù)每次授課內(nèi)容，將教的策略落實(shí)到學(xué)習(xí)任務(wù)單上，并于課前幾天在學(xué)習(xí)空間向?qū)W生發(fā)布，便于學(xué)生課前學(xué)習(xí)。但這個教的策略也僅僅是指導(dǎo)性的，在具體教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，也可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整、修正。

學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)屬于初學(xué)者學(xué)習(xí)階段，學(xué)生要學(xué)會識別大量職業(yè)能力所涉及對象的客觀特征，并接受在相關(guān)事實(shí)和特征基礎(chǔ)上進(jìn)行行動的規(guī)則;線上小組學(xué)習(xí)階段依然缺乏工程背景的情境化學(xué)習(xí)，但通過規(guī)則化問題解決，掌握了怎樣解決復(fù)雜工程問題的基本規(guī)則方法;線下指導(dǎo)合作學(xué)習(xí)屬于熟練、專家、精通、實(shí)踐智慧學(xué)習(xí)階段，該階段更依賴于學(xué)徒制教學(xué)模式，通過師生、生生互動，互相體驗(yàn)學(xué)習(xí)、解決工程問題的風(fēng)格，在此過程中學(xué)生習(xí)得了解決復(fù)雜工程問題的非認(rèn)知內(nèi)容。

（二）學(xué)的策略

根據(jù)大學(xué)生學(xué)業(yè)指導(dǎo)理論，大學(xué)生在校學(xué)習(xí)是需要教師在學(xué)習(xí)方法、方式上進(jìn)行指導(dǎo)的，使學(xué)生科學(xué)地“忙起來”。因此，線上自主學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)也不是盲目的，需要依據(jù)深度學(xué)習(xí)策略指導(dǎo)。美國學(xué)者Eric Jensen、LeAnn Nickslsen[10]提出了開展深度學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與課程、預(yù)評估、營造積極的學(xué)習(xí)文化、預(yù)備與激活先期知識、獲得新知識、深度加工知識及評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)七種策略路線圖。盡管七種策略是指課堂深度學(xué)習(xí)，但也有助于混合式深度學(xué)習(xí)的開展。其中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與課程、預(yù)評估、營造積極的學(xué)習(xí)文化前三個策略符合教師的教的策略，后四個側(cè)重于學(xué)生怎樣學(xué)的策略。

1.預(yù)備與激活先期知識

學(xué)生拿到教師在學(xué)習(xí)空間上發(fā)布的學(xué)習(xí)任務(wù)單時，應(yīng)根據(jù)任務(wù)單的導(dǎo)學(xué)提示，回憶自己以前所學(xué)過的相關(guān)課程知識，通過線上學(xué)習(xí)資源或教材學(xué)習(xí)，再次深化對這些知識的理解，為建構(gòu)性自主學(xué)習(xí)準(zhǔn)備好先前知識基礎(chǔ)。

2.獲得新知識

根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)要求，學(xué)生通過線上或教材學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)新知識，并嘗試與自己先前所學(xué)知識進(jìn)行同化，形成新的知識結(jié)構(gòu)，并通過線上小組學(xué)習(xí)，公布自己對新知識的理解，在小組討論過程中完善、豐富自主學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3.深度加工知識、學(xué)習(xí)評價(jià)

深度加工知識階段是以線上小組合作學(xué)習(xí)為起點(diǎn)、線下指導(dǎo)合作學(xué)習(xí)為中點(diǎn)、學(xué)習(xí)評價(jià)為終點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程：學(xué)生通過小組合作學(xué)習(xí)，利用自主學(xué)習(xí)所得的知識解決了帶有工程背景的規(guī)則性問題，掌握了布盧姆的應(yīng)用教育目標(biāo);經(jīng)過線下教師有效指導(dǎo)的合作學(xué)習(xí)，習(xí)得了解決復(fù)雜工程問題能力。經(jīng)過小組互評、教師指導(dǎo)及自己反思評價(jià)，實(shí)現(xiàn)解決問題能力遷移。

四、結(jié)語

新時代知識經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，解決問題的能力成為人們生存的必備能力，解決復(fù)雜工程問題也成為新工科學(xué)生的工程核心素養(yǎng)。混合式深度學(xué)習(xí)既是教育現(xiàn)代信息化帶來學(xué)習(xí)革命的必然選擇，又是培養(yǎng)新工科學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的主導(dǎo)學(xué)習(xí)方式。科學(xué)合理地“忙起來”進(jìn)行混合式深度學(xué)習(xí)需要理論指導(dǎo)，學(xué)習(xí)活動連續(xù)譜理論為新工科背景下混合式深度學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐提供了理論建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹澤慧，李曉華.混合學(xué)習(xí)：定義、策略、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢：與美國印第安納大學(xué)柯蒂斯·邦克教授的對話[J].中國電化教育，2009（12）：1-5.

[2]黃榮懷，馬丁，鄭蘭琴，等.基于混合式學(xué)習(xí)的課程設(shè)計(jì)理論電化教育研究[J].電化教育研究，2009（1）： 9-14.

[3][加]邁克爾·富蘭，[美]瑪利亞·蘭沃希.極富空間：新教育學(xué)如何實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)[M].于佳琪，黃雪鋒，譯.重慶：西南師范大學(xué)出版社，2016.

[4][美]戴維·喬納森.學(xué)會解決問題：支持問題解決的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)手冊[M].劉名卓，金慧，陳維超，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2015：10-18.

[5][美]戴維·喬納森.學(xué)會解決問題：支持問題解決的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)手冊[M].劉名卓，金慧，陳維超，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2015：11-17.

[6]盛群力，魏戈.聚焦五星教學(xué)[M].福州：福建教育出版社，2015：49.

[7]徐獻(xiàn)軍.具身認(rèn)知論：現(xiàn)象學(xué)在認(rèn)知科學(xué)研究范式轉(zhuǎn)型中的作用[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2009：75-76.

[8]何玲，黎加厚.促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)[J].計(jì)算機(jī)教與學(xué)，2005（5）：29-30.

[9][英]麥克·格爾森.如何在課堂中使用布盧姆教育目標(biāo)分類法[M].汪然，譯.北京：中國青年出版社.2019：16-17.

[10][美]Eric Jensen，LeAnn Nickslsen.深度學(xué)習(xí)的7種有力策略[M].溫暖，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社.2017：13.

編輯 司 楠