數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)：作用機(jī)理、應(yīng)用框架及實(shí)證研究

[摘" "要] 在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，利用數(shù)字教材促進(jìn)學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)，既是教育教學(xué)改革的有益探索，也是培養(yǎng)現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)所需人才的重要舉措。研究基于對(duì)深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵和數(shù)字教材功能的深入分析，以三元交互理論和認(rèn)知圖示理論為指導(dǎo)，探析數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的作用機(jī)理，提出了包括“覺(jué)知、調(diào)和、歸納、遷移及監(jiān)控調(diào)節(jié)”五個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)應(yīng)用框架及策略，并采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究法開展實(shí)證研究。研究結(jié)果表明：學(xué)習(xí)者對(duì)數(shù)字教材的價(jià)值感知度較高，實(shí)驗(yàn)班深度學(xué)習(xí)能力的整體水平、八種關(guān)鍵能力及思維結(jié)構(gòu)相較于前測(cè)均有顯著提升，實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的深度學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力發(fā)展水平存在差異。

[關(guān)鍵詞] 深度學(xué)習(xí)； 數(shù)字教材； 三元交互； 認(rèn)知圖示； 作用機(jī)理； 應(yīng)用框架

[中圖分類號(hào)] G434" " " " " " [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 李若琪（1999—），女，吉林榆樹人。助教，碩士，主要從事數(shù)字化學(xué)習(xí)研究。E-mail：1146617350@qq.com。王偉為通信作者，E-mail：wangw577@nenu.edu.cn。

一、引" "言

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進(jìn)，圍繞科技創(chuàng)新制高點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)空前激烈，這在一定程度上對(duì)新時(shí)期教育創(chuàng)新提出了全新挑戰(zhàn)。為了科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)的有序推進(jìn)，需要培養(yǎng)大規(guī)模的高素質(zhì)創(chuàng)新人才[1]。傳統(tǒng)的“知識(shí)消費(fèi)”教學(xué)范式，即學(xué)生被動(dòng)接收和記憶知識(shí)，已難以適應(yīng)智能時(shí)代的發(fā)展需求。深度學(xué)習(xí)是指在特定的情境脈絡(luò)中，學(xué)習(xí)者與外部交互，關(guān)注知識(shí)聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移并能夠解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程[2]。其以發(fā)展批判性思維、創(chuàng)新能力、問(wèn)題解決能力為核心，正在成為智能時(shí)代推動(dòng)教育創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的關(guān)鍵動(dòng)力。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是世界范圍內(nèi)教育轉(zhuǎn)型的重要載體和方向，數(shù)字技術(shù)為教育創(chuàng)新路徑、重塑形態(tài)、推動(dòng)發(fā)展提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[3]。已有研究揭示深度學(xué)習(xí)受到諸多因素的影響，其中技術(shù)的作用不容忽視[4-5]。數(shù)字教材是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵組成部分，其以知識(shí)形態(tài)多樣化、深度多元交互和自適應(yīng)為主要特征，有機(jī)整合了教學(xué)內(nèi)容、富媒體教學(xué)資源、學(xué)習(xí)工具和技術(shù)平臺(tái)，是運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)和思維對(duì)教材進(jìn)行重構(gòu)和升級(jí)的新形態(tài)教材[6]。數(shù)字教材并不能簡(jiǎn)單理解為紙質(zhì)教材的“載體數(shù)字化”，而是以課程教學(xué)知識(shí)內(nèi)容為基礎(chǔ)，通過(guò)技術(shù)賦能實(shí)現(xiàn)知識(shí)生產(chǎn)流動(dòng)與學(xué)習(xí)資源整合創(chuàng)生[7]，為深度學(xué)習(xí)帶來(lái)了新的可能性。因此，本研究圍繞“如何運(yùn)用數(shù)字教材支持學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)”這一核心問(wèn)題展開分析，探析數(shù)字教材對(duì)深度學(xué)習(xí)的作用機(jī)理，構(gòu)建數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用框架并進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)，助力學(xué)習(xí)者走向深度學(xué)習(xí)。

二、數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的作用機(jī)理

（一）面向深度學(xué)習(xí)的作用歸旨

教育領(lǐng)域早期的深度學(xué)習(xí)研究者大多認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是一種與淺層學(xué)習(xí)相對(duì)的學(xué)習(xí)方式，比較有代表性的是比格斯[8]。如今，研究者強(qiáng)調(diào)深度學(xué)習(xí)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的核心關(guān)鍵能力，關(guān)注學(xué)習(xí)者的思維能力和學(xué)習(xí)結(jié)果，比較經(jīng)典的框架是美國(guó)研究委員會(huì)（United States National Research Council，簡(jiǎn)稱NRC）[9]及美國(guó)威廉和弗洛拉·休利特基金會(huì)（William and Flora Hewlett Foundation，簡(jiǎn)稱Hewlett基金會(huì)）[10]發(fā)布的深度學(xué)習(xí)能力框架，其將深度學(xué)習(xí)能力劃分為認(rèn)知、人際、個(gè)人三大領(lǐng)域以及掌握核心內(nèi)容知識(shí)、有效溝通等在內(nèi)的六層維度。國(guó)內(nèi)學(xué)者沈霞娟等則進(jìn)一步指出，深度學(xué)習(xí)應(yīng)發(fā)展學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)能力、溝通表達(dá)能力、協(xié)作能力以及創(chuàng)新性思維、批判性思維、學(xué)習(xí)毅力等能力[11]。

基于以上研究成果，本研究構(gòu)建了認(rèn)知、人際與個(gè)人三個(gè)領(lǐng)域、八種能力的深度學(xué)習(xí)能力體系。認(rèn)知領(lǐng)域涵蓋掌握核心知識(shí)、批判性思維、創(chuàng)新性思維、元認(rèn)知等能力，為學(xué)習(xí)者構(gòu)筑了堅(jiān)實(shí)的智力基石，提供了分析與解決問(wèn)題的必要支柱；人際領(lǐng)域聚焦于協(xié)作能力、溝通表達(dá)能力，錘煉學(xué)習(xí)者的社會(huì)技能，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與社交互動(dòng)；個(gè)人領(lǐng)域則強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)毅力，對(duì)個(gè)體在終身學(xué)習(xí)道路上的成長(zhǎng)與發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。

（二）發(fā)揮數(shù)字教材效能的作用途徑

通過(guò)系統(tǒng)梳理數(shù)字教材的特性與功能[12-13]，結(jié)合對(duì)實(shí)際教材的研讀與比較，研究將數(shù)字教材的核心功能歸納為八類，分別是閱讀支持、知識(shí)組織、知識(shí)管理、知識(shí)檢索、社交協(xié)作、行為分析、績(jī)效反饋和數(shù)字游戲，這些功能共同構(gòu)成了數(shù)字教材促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的八項(xiàng)作用途徑（見(jiàn)表1）。

（三）基于認(rèn)知圖示建構(gòu)視角的作用過(guò)程

深度學(xué)習(xí)的發(fā)生離不開學(xué)習(xí)者對(duì)深度學(xué)習(xí)過(guò)程的親歷，已有研究成果的共性特征表明，深度學(xué)習(xí)的發(fā)生不是一蹴而就的，而是知識(shí)不斷內(nèi)化進(jìn)而遷移應(yīng)用的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)過(guò)程的連續(xù)性和動(dòng)態(tài)性[14-16]。借鑒基于認(rèn)知圖示理論所構(gòu)建的覺(jué)知、調(diào)和、歸納和遷移四個(gè)階段深度學(xué)習(xí)發(fā)生過(guò)程[17]，探析數(shù)字教材賦能學(xué)習(xí)者經(jīng)歷“點(diǎn)、聯(lián)結(jié)、結(jié)構(gòu)、變換”的認(rèn)知圖示建構(gòu)過(guò)程，如圖1所示。

在覺(jué)知階段，數(shù)字教材通過(guò)資源表征優(yōu)化閱讀行為，以網(wǎng)格化、立體化的知識(shí)組織樣態(tài)激活先前經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)進(jìn)行感知，形成神經(jīng)元的“點(diǎn)”。具體而言，學(xué)習(xí)者可以利用數(shù)字教材的績(jī)效反饋功能對(duì)之前所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)回顧；通過(guò)閱讀支持功能實(shí)現(xiàn)文字高亮顯示、做筆記、調(diào)整字體大小或朗讀新課內(nèi)容；利用知識(shí)組織功能標(biāo)記書簽、精準(zhǔn)回溯內(nèi)容；利用知識(shí)檢索功能對(duì)感興趣的內(nèi)容進(jìn)行本地和網(wǎng)絡(luò)檢索；通過(guò)數(shù)字游戲中拖拽、滑動(dòng)以及知識(shí)闖關(guān)來(lái)檢驗(yàn)自身學(xué)習(xí)質(zhì)量。

在調(diào)和階段，數(shù)字教材提供一系列的任務(wù)和情境，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者選擇、重組和反思多種認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通和概念交互，有助于學(xué)習(xí)者構(gòu)建認(rèn)知結(jié)構(gòu)及形成持續(xù)的“聯(lián)結(jié)”。數(shù)字教材為學(xué)習(xí)者創(chuàng)建智能的社交平臺(tái)，其中的社交協(xié)作功能支持學(xué)習(xí)者參與討論、互動(dòng)及協(xié)作；數(shù)字教材提供豐富、多層的拓展資源，為學(xué)習(xí)者系統(tǒng)化認(rèn)知提供支持。

在歸納階段，數(shù)字教材通過(guò)可視化手段展示協(xié)作成果，并基于知識(shí)共享與評(píng)價(jià)提供自動(dòng)化的反饋。學(xué)習(xí)者可以借助數(shù)字教材中的績(jī)效反饋功能，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行自我檢驗(yàn)。同時(shí)，通過(guò)社交協(xié)作中的評(píng)價(jià)量規(guī)，學(xué)習(xí)者能夠?qū)献鲗W(xué)習(xí)產(chǎn)生的作品進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和相互評(píng)價(jià)，進(jìn)而促進(jìn)反思、整理、總結(jié)和歸納知識(shí)。這一過(guò)程有助于在個(gè)體內(nèi)形成認(rèn)知圖示的“結(jié)構(gòu)”，并培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的批判性思維。

在遷移階段，數(shù)字教材提供真實(shí)任務(wù)情境，為學(xué)習(xí)者問(wèn)題解決過(guò)程及反思建構(gòu)提供資源與工具支持，促進(jìn)學(xué)習(xí)者逐漸形成穩(wěn)定的圖式，并遷移到不同的情境和問(wèn)題解決中去，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知圖示的自動(dòng)化“變換”。

（四）基于三元交互視角的作用因素

深度學(xué)習(xí)是一個(gè)復(fù)雜的多維度過(guò)程，而教學(xué)交互對(duì)于提高學(xué)習(xí)質(zhì)量具有舉足輕重的價(jià)值[18]。班杜拉提出的三元交互決定論認(rèn)為，個(gè)體、行為以及外部環(huán)境三個(gè)維度相互影響、相互作用，形成了人類行為的基本機(jī)制[19]。數(shù)字教材能夠?qū)W(xué)習(xí)者個(gè)體及學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)環(huán)境等方面進(jìn)行支持與干預(yù)，深刻影響整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，具體交互機(jī)理如圖2所示。

提升個(gè)體維度感知：數(shù)字教材整合了音頻、視頻、圖片、動(dòng)畫等多媒體元素，激發(fā)學(xué)習(xí)者的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多重感官體驗(yàn)，適應(yīng)不同學(xué)習(xí)者的感知偏好。此外，數(shù)字教材依據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣、興趣愛(ài)好以及能力水平，定制個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，確保每位學(xué)習(xí)者都能依據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。

促進(jìn)行為維度交互：數(shù)字教材通過(guò)融入在線討論、實(shí)時(shí)問(wèn)答、協(xié)作編輯、虛擬小組、在線投票、搶答等多樣化活動(dòng)，深度優(yōu)化交互效果，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者自由分享觀點(diǎn)、共同解決問(wèn)題，促進(jìn)師生即時(shí)反饋、深入探討。除此以外，數(shù)字教材提供過(guò)程性及結(jié)果性評(píng)價(jià)模型，既關(guān)注問(wèn)題解決的結(jié)果，也關(guān)注學(xué)習(xí)者在解決問(wèn)題過(guò)程中的合作態(tài)度、溝通技巧以及創(chuàng)新思維，為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)科學(xué)、系統(tǒng)的參照框架。

優(yōu)化環(huán)境維度質(zhì)量：根據(jù)喬納森的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)模型，一個(gè)理想的學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)涵蓋問(wèn)題、相關(guān)實(shí)例、信息資源、認(rèn)知工具、社會(huì)背景支持。數(shù)字教材具有閱讀支持、知識(shí)組織、知識(shí)管理、知識(shí)檢索、社交協(xié)作、行為分析、績(jī)效反饋和數(shù)字游戲等功能，不僅能夠豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)形式，還能夠提高學(xué)習(xí)環(huán)境的適應(yīng)性和互動(dòng)性，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識(shí)內(nèi)化和意義建構(gòu)。

三、數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用框架

在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的應(yīng)用中，首先應(yīng)把實(shí)現(xiàn)智慧學(xué)習(xí)作為信息技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的最高目標(biāo)，其次分別從技術(shù)手段的應(yīng)用、內(nèi)容加工深度的挖掘以及教學(xué)方式的改進(jìn)等方面開辟路徑[20]。本研究基于數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的作用機(jī)理，以深度學(xué)習(xí)的八大關(guān)鍵能力生成作為作用價(jià)值的歸旨，以深度學(xué)習(xí)過(guò)程作為教學(xué)方式變革的依據(jù)，以三元交互理論的個(gè)體因素、行為因素和環(huán)境因素作為技術(shù)手段應(yīng)用的切入點(diǎn)，以數(shù)字教材的八個(gè)作用途徑作為內(nèi)容深度挖掘及學(xué)習(xí)活動(dòng)支持的載體，構(gòu)建數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用框架與策略。元認(rèn)知作為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程中的核心調(diào)節(jié)機(jī)制，與覺(jué)知、調(diào)和、歸納、遷移等認(rèn)知過(guò)程緊密相連，共同促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。因此，在構(gòu)建基于“點(diǎn)、聯(lián)結(jié)、結(jié)構(gòu)、變換”的認(rèn)知圖示過(guò)程中，增加了監(jiān)控調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用框架如圖3所示。

（一）覺(jué)知環(huán)節(jié)

在覺(jué)知環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者進(jìn)行舊知鞏固與新知感知，該環(huán)節(jié)直接影響學(xué)習(xí)者對(duì)核心知識(shí)的習(xí)得，以及自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)毅力的培養(yǎng)。因此，結(jié)合數(shù)字教材的閱讀支持、知識(shí)檢索、知識(shí)組織、數(shù)字游戲等作用途徑，設(shè)計(jì)了“回溯舊知、喚醒關(guān)聯(lián)”“線索導(dǎo)航、促進(jìn)認(rèn)知”“留痕學(xué)習(xí)、管理知識(shí)”三個(gè)應(yīng)用策略?；厮菖f知、喚醒關(guān)聯(lián)策略，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者利用數(shù)字教材的回溯功能，快速定位到特定知識(shí)點(diǎn)，回顧舊知并激活先前的知識(shí)結(jié)構(gòu)。線索導(dǎo)航、促進(jìn)認(rèn)知策略，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者充分利用數(shù)字教材中的線索功能，有序地構(gòu)建認(rèn)知，從而更有效地感知新知。留痕學(xué)習(xí)、管理知識(shí)策略，支持學(xué)習(xí)者使用數(shù)字教材的高亮和筆記功能，標(biāo)注重要觀點(diǎn)、記錄個(gè)人理解與跟蹤問(wèn)題的思考。

（二）調(diào)和環(huán)節(jié)

在調(diào)和環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者將對(duì)接收到的多種認(rèn)知進(jìn)行選擇、重組和反思，構(gòu)建自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，涉及學(xué)習(xí)者創(chuàng)新性思維、批判性思維、協(xié)作及溝通表達(dá)能力的培養(yǎng)。為此，結(jié)合數(shù)字教材的社交協(xié)作、閱讀支持、知識(shí)管理與檢索等作用途徑，設(shè)計(jì)了“多元資源引發(fā)系統(tǒng)認(rèn)知”“協(xié)作支架助力問(wèn)題解決”“筆記流轉(zhuǎn)促生認(rèn)知更新”三個(gè)應(yīng)用策略。多元資源引發(fā)系統(tǒng)認(rèn)知策略，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者利用數(shù)字教材的豐富資源，如知識(shí)背景、歷史淵源、科學(xué)原理和應(yīng)用情境等，形成對(duì)知識(shí)點(diǎn)的全面認(rèn)識(shí)。協(xié)作支架助力問(wèn)題解決策略，通過(guò)提供問(wèn)題解決支架，如驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題、角色分配、任務(wù)完成、可視化工具和協(xié)作學(xué)習(xí)過(guò)程等，幫助學(xué)習(xí)者有效解決問(wèn)題。有研究表明，支架對(duì)解決問(wèn)題具有積極作用，在基于支架的問(wèn)題解決過(guò)程中產(chǎn)生了更多的證據(jù)信息、假設(shè)信息、驗(yàn)證信息以及解釋信息，提升學(xué)習(xí)者的問(wèn)題解決能力[21]。筆記流轉(zhuǎn)促生認(rèn)知更新策略，師生可以分享高亮文字和筆記，實(shí)現(xiàn)筆記的流轉(zhuǎn)和認(rèn)知的更新，從而促進(jìn)知識(shí)的共享和內(nèi)化。

（三）歸納環(huán)節(jié)

在歸納環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者需要反思和整理逐漸統(tǒng)一的認(rèn)知，形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并能夠選擇不同策略解決同一問(wèn)題，形成最優(yōu)路徑，涉及學(xué)習(xí)者掌握核心知識(shí)、元認(rèn)知能力的培養(yǎng)。本階段結(jié)合數(shù)字教材的社交協(xié)作、績(jī)效反饋等作用途徑，設(shè)計(jì)了“基于可視化結(jié)果即時(shí)反饋分析”“基于合作成果的知識(shí)共享評(píng)價(jià)”“基于保持測(cè)驗(yàn)反饋的個(gè)性輔導(dǎo)”三個(gè)應(yīng)用策略。基于可視化結(jié)果即時(shí)反饋分析策略，利用數(shù)字教材的可視化特性，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)學(xué)習(xí)結(jié)果，為教與學(xué)提供及時(shí)精準(zhǔn)反饋。在小組討論與頭腦風(fēng)暴等活動(dòng)中，數(shù)字教材能夠迅速整理并導(dǎo)出討論成果，以圖表等直觀形式展示學(xué)習(xí)者表現(xiàn)，幫助師生能夠直觀掌握知識(shí)共建成果?；诤献鞒晒闹R(shí)共享評(píng)價(jià)策略，鼓勵(lì)教師使用數(shù)字教材設(shè)計(jì)基于合作成果的評(píng)價(jià)活動(dòng)，如隨機(jī)互評(píng)，以促進(jìn)知識(shí)共享和評(píng)價(jià)?；诒３譁y(cè)驗(yàn)反饋的個(gè)性輔導(dǎo)策略，利用數(shù)字教材的反饋功能，實(shí)施個(gè)性化輔導(dǎo)，針對(duì)性地彌補(bǔ)學(xué)習(xí)者知識(shí)漏洞，提高學(xué)習(xí)效果。階段性保持測(cè)驗(yàn)可用于評(píng)估學(xué)習(xí)者在特定課程中特定知識(shí)點(diǎn)的掌握水平，幫助教師和學(xué)習(xí)者了解薄弱環(huán)節(jié)，從而調(diào)整教學(xué)和學(xué)習(xí)策略。

（四）遷移環(huán)節(jié)

在遷移環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者逐漸形成穩(wěn)定圖式，并能夠遷移到不同情境中，通過(guò)反思不斷修正和改良，使其適應(yīng)新的學(xué)習(xí)需求和情境要求，涉及學(xué)習(xí)者遷移、創(chuàng)新能力及元認(rèn)知能力的培養(yǎng)。本環(huán)節(jié)結(jié)合數(shù)字教材的績(jī)效反饋?zhàn)饔猛緩剑O(shè)計(jì)了“開放任務(wù)促進(jìn)認(rèn)知遷移”“反思日志提升元認(rèn)知”兩個(gè)策略。開放任務(wù)促進(jìn)認(rèn)知遷移策略，根植于數(shù)字教材豐富的教學(xué)內(nèi)容、資源及學(xué)習(xí)服務(wù)功能之上，設(shè)計(jì)并發(fā)布具有挑戰(zhàn)性和開放性的任務(wù)，為學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移提供情境和場(chǎng)域。反思日志提升元認(rèn)知策略，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者通過(guò)數(shù)字教材記錄反思日志，從而深化對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的理解與自我調(diào)節(jié)。通過(guò)定期回顧和分析自己的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，學(xué)習(xí)者能夠更加清晰地認(rèn)識(shí)到自己的學(xué)習(xí)策略是否有效、自我調(diào)節(jié)能力是否得當(dāng)。

（五）監(jiān)控調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)

在監(jiān)控調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行有意識(shí)的、反思性的認(rèn)識(shí)與調(diào)整，以確保學(xué)習(xí)目標(biāo)的順利達(dá)成，此過(guò)程涉及元認(rèn)知能力、自主學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)毅力的培養(yǎng)。結(jié)合數(shù)字教材的智能學(xué)習(xí)助手和學(xué)習(xí)儀表盤，對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行個(gè)性化和智能化輔導(dǎo)及學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的可視化監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)了“智能助手支持教學(xué)決策管理”和“學(xué)業(yè)分析引導(dǎo)學(xué)習(xí)路徑優(yōu)化”兩個(gè)策略。智能助手支持教學(xué)決策管理策略，利用數(shù)字教材內(nèi)置的智能助手智能分析學(xué)習(xí)過(guò)程，評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，定制個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容，以支持教學(xué)決策。學(xué)業(yè)分析引導(dǎo)學(xué)習(xí)路徑優(yōu)化策略，基于數(shù)據(jù)可視化的學(xué)習(xí)儀表盤工具，展示和監(jiān)測(cè)關(guān)鍵學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和指標(biāo)。

四、數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的實(shí)證研究

（一）研究對(duì)象與環(huán)境

為了檢驗(yàn)所提出的數(shù)字教材應(yīng)用策略對(duì)培養(yǎng)深度學(xué)習(xí)的有效性，研究以長(zhǎng)春D大學(xué)學(xué)習(xí)“現(xiàn)代教育技術(shù)”課程的兩個(gè)班級(jí)為研究對(duì)象開展準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，其中實(shí)驗(yàn)班、對(duì)照班人數(shù)均為114人。實(shí)驗(yàn)在D大學(xué)交互式白板教室進(jìn)行，依托藍(lán)墨“云教材”和“云班課”構(gòu)建數(shù)字教材環(huán)境。課程共持續(xù)16周，兩個(gè)班級(jí)由同一位教師授課，對(duì)照班單周上課，實(shí)驗(yàn)班雙周上課，總共各進(jìn)行8次課程學(xué)習(xí)。

（二）研究工具

研究利用深度學(xué)習(xí)能力量表、SOLO評(píng)價(jià)法與數(shù)字教材感知量表相結(jié)合的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。在深度學(xué)習(xí)能力評(píng)價(jià)方面，依據(jù)Hewlett基金會(huì)提出的深度學(xué)習(xí)能力表征[10]、大學(xué)生元認(rèn)知水平問(wèn)卷[22]及《加利福尼亞批判性思維傾向問(wèn)卷》中文版[23]進(jìn)行深度學(xué)習(xí)能力量表改編，涵蓋認(rèn)知、人際和個(gè)人三個(gè)領(lǐng)域，包括掌握核心知識(shí)、批判性思維、創(chuàng)新性思維、元認(rèn)知能力、協(xié)作能力、溝通表達(dá)能力、自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)毅力八種子能力。采用Likert5點(diǎn)量表，Cronbach's 系數(shù)為0.946，信度較好。

在深度學(xué)習(xí)思維結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方面，采用SOLO評(píng)價(jià)法，對(duì)學(xué)習(xí)者在主觀題中的作答情況進(jìn)行深入剖析，以此揭示學(xué)生在解答中展現(xiàn)出的思維特質(zhì)和水平。其中，能夠表明學(xué)生已經(jīng)實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的思維結(jié)構(gòu)是關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為找到問(wèn)題線索和多個(gè)相關(guān)素材，建立彼此間的聯(lián)系，并能利用多個(gè)論據(jù)支撐自己的觀點(diǎn)和結(jié)論，將知識(shí)和結(jié)論應(yīng)用到新情境中，展現(xiàn)出良好的遷移能力[24]。

在數(shù)字教材感知價(jià)值評(píng)價(jià)方面，依據(jù)數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的作用機(jī)理，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查法，從深度學(xué)習(xí)的四個(gè)關(guān)鍵作用過(guò)程，即“覺(jué)知、調(diào)和、歸納和遷移”分析學(xué)生對(duì)數(shù)字教材的感知價(jià)值，并從個(gè)體、行為以及外部環(huán)境三個(gè)作用維度探討學(xué)生對(duì)數(shù)字教材的感知價(jià)值。

（三）研究過(guò)程與數(shù)據(jù)采集

采用雙組前后測(cè)對(duì)照的準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方案，在課程開始前，對(duì)兩個(gè)班級(jí)的學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)能力前測(cè)，收集實(shí)驗(yàn)班與對(duì)照班前測(cè)樣本進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)及獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，樣本滿足正態(tài)分布，且兩班t檢驗(yàn)雙尾顯著性大于0.05，證明兩班初始深度學(xué)習(xí)能力不存在顯著差異。然后將學(xué)生納入各自的云班課堂，推送預(yù)先制作好的數(shù)字教材，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字教材使用培訓(xùn)，以確保學(xué)生能夠有效利用數(shù)字教材。在課程進(jìn)行中，對(duì)實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生實(shí)施應(yīng)用策略，對(duì)照班學(xué)生只推送教材而不施加應(yīng)用策略。同時(shí)，對(duì)所有學(xué)生做了三次過(guò)程性測(cè)試，旨在測(cè)量學(xué)生的思維水平。在課程結(jié)束后，對(duì)兩個(gè)班級(jí)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)能力后測(cè)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生進(jìn)行數(shù)字教材感知價(jià)值后測(cè)。

（四）效果分析

1. 深度學(xué)習(xí)能力分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力前后測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)顯示，深度學(xué)習(xí)能力整體及各子能力維度雙尾顯著性p值均小于0.05，表明實(shí)驗(yàn)前后學(xué)生在深度學(xué)習(xí)整體及八種子能力方面存在顯著性差異，即相較于前測(cè)結(jié)果，學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力得到了顯著改善。其中，元認(rèn)知能力（t=-11.331，p＜0.001）、自主學(xué)習(xí)能力（t=-11.086，p＜0.001）的提升最為顯著。對(duì)實(shí)驗(yàn)班與對(duì)照班深度學(xué)習(xí)能力后測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)可知，兩個(gè)班級(jí)后測(cè)結(jié)果存在顯著差異（p＜0.05）。其中，元認(rèn)知能力的差異最為顯著（p＜0.01），其次為掌握核心知識(shí)（p＜0.05）。在創(chuàng)新性思維、溝通表達(dá)能力、學(xué)習(xí)毅力三個(gè)子維度上，雙尾顯著性高于0.05，表示雖然實(shí)驗(yàn)班的表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照班，但差異并不明顯。

2. 深度學(xué)習(xí)思維結(jié)構(gòu)分析

依據(jù)SOLO分類法可知，學(xué)習(xí)者的思維水平處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)時(shí)，意味著該學(xué)習(xí)者達(dá)到了深度學(xué)習(xí)層面。對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班三次測(cè)試的思維水平進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)班在三次測(cè)試中達(dá)成深度學(xué)習(xí)的人數(shù)占比分別為56.7%，63.7%，70.1%，而對(duì)照班的占比分別為54.9%，60.3%，66.8%。從縱向觀察，兩個(gè)班級(jí)在三道主觀題的表現(xiàn)總體呈現(xiàn)向好的趨勢(shì)，思維達(dá)到深度學(xué)習(xí)水平的人數(shù)不斷增加。這表明在教學(xué)中使用數(shù)字教材可以提升學(xué)生思考的深度。從橫向觀察，實(shí)施數(shù)字教材應(yīng)用策略的實(shí)驗(yàn)班比未實(shí)施策略的對(duì)照班的作答質(zhì)量更好，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的人數(shù)比例更多，證明了本研究所提出的數(shù)字教材應(yīng)用策略能夠顯著提升學(xué)生的思維水平，幫助學(xué)生向深度學(xué)習(xí)邁進(jìn)。

為了對(duì)比兩個(gè)班級(jí)思維水平變化情況，研究依照SOLO分類法對(duì)學(xué)生思維水平實(shí)施量化編碼，其中前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)及抽象拓展結(jié)構(gòu)分別對(duì)應(yīng)0至4分。通過(guò)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)班第一次思維測(cè)試與最后一次思維測(cè)試t檢驗(yàn)的雙尾顯著性p＜0.001，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生思維水平有了顯著的提升。實(shí)驗(yàn)班與對(duì)照班最后一次測(cè)試數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)的雙尾顯著性p＜0.05，存在顯著的差異，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照班的學(xué)生。這一結(jié)果表明，數(shù)字教材的應(yīng)用策略能夠有效地促進(jìn)學(xué)生思維達(dá)到深度學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)。

3. 數(shù)字教材感知價(jià)值分析

在作用過(guò)程維度方面，實(shí)驗(yàn)班感知價(jià)值整體水平均值為4.42，覺(jué)知階段（4.40）和遷移階段（4.40）最低，調(diào)和階段（4.46）最高，由此可見(jiàn)學(xué)生比較認(rèn)可數(shù)字教材在覺(jué)知、調(diào)和、歸納和遷移階段的作用；在作用因素維度方面，實(shí)驗(yàn)班感知價(jià)值整體水平均值為4.43，相對(duì)作用過(guò)程而言，學(xué)生對(duì)數(shù)字教材支持作用因素的感知價(jià)值評(píng)價(jià)更高。詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。因此，數(shù)字教材應(yīng)用策略在提供教學(xué)支持、促進(jìn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)以及提供互動(dòng)與反饋方面都取得了良好的效果，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了積極的幫助和支持。

進(jìn)一步對(duì)不同作用過(guò)程的感知價(jià)值（作用過(guò)程整體、覺(jué)知階段、調(diào)和階段、歸納階段、遷移階段）以及不同作用因素的感知價(jià)值（作用因素整體、個(gè)體維度、行為維度、外部環(huán)境維度）與深度學(xué)習(xí)各能力（深度學(xué)習(xí)整體、掌握核心知識(shí)、批判性思維、創(chuàng)新性思維、元認(rèn)知能力、協(xié)作能力、溝通表達(dá)能力、自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)毅力）之間進(jìn)行偏相關(guān)分析，設(shè)置深度學(xué)習(xí)能力前測(cè)結(jié)果為控制變量。作用過(guò)程整體感知價(jià)值與深度學(xué)習(xí)整體水平呈顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.812，Siglt;0.001），與深度學(xué)習(xí)的八個(gè)能力的皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別是0.803、0.768、0.629、0.771、0.780、0.773、0.754和0.771（Siglt;0.001），存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，其中作用過(guò)程整體感知價(jià)值與掌握核心知識(shí)子能力維度的相關(guān)性最高。覺(jué)知過(guò)程感知、調(diào)和過(guò)程感知、歸納過(guò)程感知和遷移過(guò)程感知與深度學(xué)習(xí)能力之間也都呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為0.698、0.780、0.733、0.928，Siglt;0.001）。特別是遷移過(guò)程感知價(jià)值與多項(xiàng)能力的相關(guān)性顯著高于其他維度，說(shuō)明遷移環(huán)節(jié)的策略對(duì)學(xué)生深度學(xué)習(xí)具有促進(jìn)作用。另外，覺(jué)知過(guò)程感知價(jià)值與自主學(xué)習(xí)能力之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)gt;0.8，Siglt;0.001），強(qiáng)調(diào)了覺(jué)知環(huán)節(jié)策略對(duì)自我學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的有效性。

作用因素整體感知價(jià)值與深度學(xué)習(xí)能力呈顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.862，Siglt;0.001），與深度學(xué)習(xí)8個(gè)子能力維度之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.852、0.805、0.657、0.826、0.831、0.816、0.807和0.821，均顯示出顯著的正相關(guān)性（Siglt;0.001）。個(gè)體維度感知價(jià)值、行為維度感知價(jià)值、外部維度感知價(jià)值與深度學(xué)習(xí)能力之間的相關(guān)性也都呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為0.884、0.777、0.760，Siglt;0.001）。具體地，個(gè)體維度與深度學(xué)習(xí)及各能力相關(guān)性最強(qiáng)，尤其與掌握核心知識(shí)、元認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)毅力、自主學(xué)習(xí)能力、批判性思維的相關(guān)性均大于0.8，表明學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的個(gè)體體驗(yàn)對(duì)其深度學(xué)習(xí)能力的發(fā)展具有重要影響；行為維度感知價(jià)值、外部環(huán)境維度感知價(jià)值與深度學(xué)習(xí)各能力呈現(xiàn)出較高的相關(guān)性。而這三種維度的感知與創(chuàng)新性思維的關(guān)系均不強(qiáng)烈，未來(lái)還需進(jìn)一步探索如何應(yīng)用數(shù)字教材以培養(yǎng)創(chuàng)新性思維。

五、結(jié)論與建議

（一）研究結(jié)論

1. 數(shù)字教材應(yīng)用策略能夠提升學(xué)習(xí)者的深度學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力

對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的學(xué)生使用數(shù)字教材進(jìn)行教學(xué)，實(shí)驗(yàn)班的教學(xué)過(guò)程遵循了數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的作用機(jī)理，并實(shí)施了數(shù)字教材賦能深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用框架及策略。經(jīng)過(guò)一學(xué)期的實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在深度學(xué)習(xí)能力的整體水平以及八種深度學(xué)習(xí)能力方面，相較于前測(cè)結(jié)果均有顯著提升，證明了數(shù)字教材應(yīng)用框架能夠提升學(xué)習(xí)者的深度學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力。

2. 數(shù)字教材應(yīng)用策略能夠發(fā)展學(xué)習(xí)者的深度學(xué)習(xí)思維結(jié)構(gòu)

在三次測(cè)試中，SOLO評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)結(jié)果一致表明，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)習(xí)者在思維結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平上達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)的學(xué)生比例明顯高于對(duì)照班。隨著實(shí)驗(yàn)的深入，實(shí)驗(yàn)班學(xué)習(xí)者的思維結(jié)構(gòu)發(fā)展水平達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)的比例呈現(xiàn)出逐步改善的趨勢(shì)。在最后一次過(guò)程性測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)組的前后測(cè)對(duì)比以及實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的思維結(jié)構(gòu)前后測(cè)均顯示出顯著的提升。這說(shuō)明數(shù)字教材的應(yīng)用框架對(duì)促進(jìn)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知發(fā)展具有積極的作用，有助于學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更深層次的理解和思考。

3. 數(shù)字教材應(yīng)用策略能夠保障深度學(xué)習(xí)發(fā)生過(guò)程的質(zhì)量

在作用過(guò)程的維度上，學(xué)生對(duì)數(shù)字教材在支持覺(jué)知、調(diào)和、歸納、遷移四個(gè)階段的感知價(jià)值均值較高，反映出數(shù)字教材有效支持了基于認(rèn)知圖示的深度學(xué)習(xí)過(guò)程。在作用因素的維度上，學(xué)生對(duì)個(gè)體、行為以及外部環(huán)境三個(gè)維度的感知價(jià)值均呈現(xiàn)高度的認(rèn)同感，表明學(xué)生認(rèn)可數(shù)字教材對(duì)深度學(xué)習(xí)的積極影響。同時(shí)，進(jìn)一步的分析揭示了作用過(guò)程、作用因素與深度學(xué)習(xí)能力之間存在相關(guān)性。因此，基于認(rèn)知圖示理論的作用過(guò)程和基于三元交互理論的作用因素，確保了深度學(xué)習(xí)過(guò)程的進(jìn)行，并促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)能力的形成。

（二）相關(guān)建議

為了更好地利用數(shù)字教材賦能學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)，基于本文的理論及實(shí)證研究結(jié)果，提出以下建議：一是探索數(shù)字教材對(duì)學(xué)習(xí)者思維發(fā)展的影響機(jī)制，發(fā)揮數(shù)字教材的潛在作用。進(jìn)一步研究數(shù)字教材與深度學(xué)習(xí)，尤其是與創(chuàng)新性思維、溝通表達(dá)能力及學(xué)習(xí)毅力的關(guān)聯(lián)分析及深層次歸因分析。研究如何通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)字教材，促進(jìn)學(xué)習(xí)者達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)等更高層次的思維結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力的全面提升。二是發(fā)揮數(shù)字教材在學(xué)生深度學(xué)習(xí)過(guò)程與評(píng)價(jià)方面的優(yōu)勢(shì)，保障深度學(xué)習(xí)過(guò)程的質(zhì)量。借助數(shù)字教材的數(shù)據(jù)分析功能，進(jìn)一步構(gòu)建更為合理的、面向深度學(xué)習(xí)的功能及支持服務(wù)，探索形成性和總結(jié)性評(píng)價(jià)方法，全面評(píng)估學(xué)習(xí)者在深度學(xué)習(xí)方面的成果，充分發(fā)揮數(shù)字教材在深度學(xué)習(xí)過(guò)程與能力生成方面的潛力。三是整合數(shù)字教材與教學(xué)策略，提升學(xué)習(xí)者應(yīng)用體驗(yàn)。將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、案例研究、問(wèn)題解決等教學(xué)方式與數(shù)字教材應(yīng)用策略有機(jī)結(jié)合，通過(guò)數(shù)字教材提供即時(shí)反饋和個(gè)性化支持，增強(qiáng)學(xué)生的參與感和滿意度，進(jìn)一步保障學(xué)生深度學(xué)習(xí)過(guò)程體驗(yàn)質(zhì)量。

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Digital Textbooks Enabling Deep Learning： Mechanism， Application Framework and Empirical Research

LI Ruoqi1，" WANG Wei2，" ZHANG Wei2，" SHANG Jianxin2，" XIE Yueguang2

（1.Normal College， Yanbian University， Yanji Jilin 133002

2.School of Information Science and Technology， Northeast Normal University， Changchun Jilin 130117）

[Abstract] Under the background of digital transformation， the use of digital textbooks to facilitate learners' deep learning is not only a beneficial exploration of education and teaching reform ， but also an important initiative to cultivate the talents needed by a modern powerful nation. Based on the in-depth analysis of the connotation of deep learning and the functions of digital textbooks， and guided by the triadic interaction theory and cognitive schema theory， this study explored a mechanism of digital textbooks enabling deep learning. and then proposed an application framework and strategies， which included 5 stages of \"awareness， alignment， induction， transfer， monitoring and regulation\". And an empirical research was conducted using a quasi-experimental research method. The results indicate that learners have a high perception of the value of digital textbooks， the overall level of deep learning ability ， the eight key competencies and the thinking structure of the experimental class are significantly improved. And there is a difference in the development level of" key competencies of deep learning between the experimental class and the control class.

[Keywords] Deep Learning; Digital Textbooks; Triadic Interaction; Cognitive Schema; Mechanism; Application Framework