初中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)實踐中深度學(xué)習(xí)模型探究

【摘要】深度學(xué)習(xí)模型理念在教學(xué)實踐中屬于對傳統(tǒng)教學(xué)的一種突破，不但能增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，也能拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間.本文以初中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)實踐為背景，提出基于深度學(xué)習(xí)的初中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計思路，并附上一定的教學(xué)實踐案例，以期為廣大初中數(shù)學(xué)教師提供一些有益的啟示.

【關(guān)鍵詞】初中數(shù)學(xué)；深度學(xué)習(xí)；整體教學(xué)

1引言

深度學(xué)習(xí)模型在初中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)背景下具有極大的應(yīng)用價值.當(dāng)前初中學(xué)生既面臨著發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的壓力，又要求有一定運用數(shù)學(xué)工具解決問題的能力，還面臨著以中考為核心的考試壓力，而這些壓力對教師而言也是雙向的，如何滿足教師和學(xué)生在數(shù)學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)中的諸多需求，成為研究深度學(xué)習(xí)模型的驅(qū)動力.通過對初中數(shù)學(xué)整體單元的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，教師在深度學(xué)習(xí)模型方面下的功夫與學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的思維活躍度有正比例關(guān)系，教師越是在“深度”二字上精耕細作，學(xué)生的學(xué)習(xí)空間就越有“深度”.

2深度學(xué)習(xí)模型的原理與特點

2.1深度學(xué)習(xí)的基本原理

深度學(xué)習(xí)原本是一種通過模擬人腦神經(jīng)元工作原理來實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)進行自動學(xué)習(xí)和分析的計算機處理技術(shù)，目前已經(jīng)拓展到多個領(lǐng)域.其主要圍繞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳播方式、模型訓(xùn)練框架為初中數(shù)學(xué)教學(xué)提供了豐富的借鑒意義.深度學(xué)習(xí)模型在初中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)中的應(yīng)用旨在以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為知識網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，以學(xué)生學(xué)習(xí)過程為數(shù)據(jù)傳播方式，以學(xué)生自主研討為模型訓(xùn)練框架，對學(xué)生進行認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)行為、興趣愛好等維度綜合利用，從而使深度學(xué)習(xí)模型在初中數(shù)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用.

2.2深度學(xué)習(xí)模型在教育領(lǐng)域的潛在優(yōu)勢

深度學(xué)習(xí)模型在教育領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其完成學(xué)習(xí)和反饋過程的智能化和合理性，為廣大教育工作者指明了一條可行之路.首先，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是接收外部數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)的固定單位，神經(jīng)元是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元，其能夠接收和處理來自其他神經(jīng)元的輸入信號，神經(jīng)元之間的連接效率決定了網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力和性能.這與教育教學(xué)謀求的自主探究、互動教學(xué)、個性化教學(xué)等教育學(xué)科概念要達到的目標(biāo)不謀而合.其次，數(shù)據(jù)傳播方式的向前傳播與反向傳播是對數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)和優(yōu)化的重要步驟，這與教師引導(dǎo)下的課堂教學(xué)方法關(guān)聯(lián)度極高.教師需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)成果進行個性化的把控和回饋，綜合把握教學(xué)進度，從而實現(xiàn)對綜合性的單元教學(xué)任務(wù)的精準(zhǔn)推進.最后，一旦深度學(xué)習(xí)模型的框架形成，就能夠在框架內(nèi)部實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)困難點和進度的識別，在框架外部為教師提供針對性的反饋和支持，使教師能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和需求繼續(xù)為深度學(xué)習(xí)模型框架添加更有針對性、吸引力的教學(xué)資源.

3深度學(xué)習(xí)對初中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)實踐的引導(dǎo)作用

3.1基于深度學(xué)習(xí)的單元整體教學(xué)助力提升學(xué)生的深度學(xué)習(xí)效率

基于深度學(xué)習(xí)的單元整體教學(xué)旨在通過整合教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法和提升學(xué)習(xí)體驗，以促進學(xué)生對知識深層次理解和應(yīng)用的教學(xué)策略.因此，教師在設(shè)計單元整體教學(xué)的時候，要將教學(xué)模式與深度學(xué)習(xí)模式的理念“對號入座”，重點放在神經(jīng)元之間的信息傳導(dǎo)效率和處理結(jié)果反饋上.例如，最直接能提升深度學(xué)習(xí)效率的教學(xué)手段莫過于明確深度學(xué)習(xí)目標(biāo)，尤其是在單元整體教學(xué)模式下，教師需要確保單元學(xué)習(xí)目標(biāo)不僅涵蓋基礎(chǔ)知識和技能，還涉及對知識的深度理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造，并與數(shù)學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)和學(xué)生的實際需求相結(jié)合.在針對一個單元進行教學(xué)時，教師要注意區(qū)分哪些教學(xué)內(nèi)容可以成為學(xué)生訓(xùn)練思維的工具，哪些知識點的建構(gòu)需要學(xué)生們合作完成，哪些教學(xué)措施能夠促使學(xué)生們將學(xué)習(xí)空間進行縱向或橫向拓展，以及在這個教學(xué)過程中確保教學(xué)活動始終圍繞核心素養(yǎng)展開.

3.2基于深度學(xué)習(xí)的單元整體教學(xué)助力打開學(xué)生的學(xué)習(xí)空間

通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，基于深度學(xué)習(xí)模型的單元整體教學(xué)的學(xué)習(xí)空間，是可以隨著訓(xùn)練材料和訓(xùn)練集的無限供應(yīng)而擴展的，也就是說，有什么樣的教學(xué)資源就有什么樣的學(xué)習(xí)空間，有多少教學(xué)內(nèi)容就有多大學(xué)習(xí)空間.目前主要的限制性問題在于課堂時間以及教學(xué)課時的限制，因此深度學(xué)習(xí)既要提供優(yōu)秀訓(xùn)練集，也要注重單位時間效率.基于此，教師應(yīng)整合單元內(nèi)容，將單元內(nèi)的知識點進行有機整合，形成具有內(nèi)在聯(lián)系和邏輯順序的知識體系，通過跨課時、跨章節(jié)的整合，幫助學(xué)生建立完整的知識框架，促進知識的遷移和應(yīng)用.同時，圍繞深度學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計具有挑戰(zhàn)性、開放性和真實性的探究性學(xué)習(xí)任務(wù)，鼓勵學(xué)生主動探索、合作交流、批判思考，并在解決問題的過程中深化對知識的理解和應(yīng)用.

3.3基于深度學(xué)習(xí)的單元整體教學(xué)助力驅(qū)動學(xué)生發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》規(guī)定數(shù)學(xué)教學(xué)的基本任務(wù)之一就是發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，而核心素養(yǎng)的落地也應(yīng)是目標(biāo)性的.教師需要將初中數(shù)學(xué)的核心素養(yǎng)抽絲剝繭進行量化，如邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)分析、直觀想象和數(shù)學(xué)運算等教學(xué)目標(biāo)，并將這些教學(xué)目標(biāo)的培養(yǎng)計劃融入每個單元的課時設(shè)計中，確保教學(xué)效果是明確、可衡量的.

例如在“走進圖形世界”教學(xué)單元，教師應(yīng)打破初中平面幾何知識的傳統(tǒng)課時限制，通過設(shè)計連貫遞進的教學(xué)內(nèi)容幫助學(xué)生形成對所學(xué)幾何能夠基本圖形表象的規(guī)律性認(rèn)識，并以實際生活中的“物形結(jié)合”為教學(xué)框架，向?qū)W生強調(diào)“轉(zhuǎn)化思想”的初步概念，增強學(xué)生對“物形轉(zhuǎn)化”的體驗感，作為學(xué)生深度學(xué)習(xí)的框架，通過不同課時的活動逐步深化理解，成為學(xué)生通過本單元整體教學(xué)完成數(shù)學(xué)抽象與模型建構(gòu)的主要線索.教師通過為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)路徑和資源推薦，讓學(xué)生在應(yīng)用教學(xué)資源實踐的過程中充分激活思維，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中進行深度學(xué)習(xí)，自然提升核心素養(yǎng).

4初中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)應(yīng)用深度學(xué)習(xí)教學(xué)實踐案例

4.1構(gòu)建深度學(xué)習(xí)框架

學(xué)生不是計算機，深度學(xué)習(xí)的前提必然基于深度體驗、深度評估與深度反思，基于深度學(xué)習(xí)的單元整體教學(xué)通過明確目標(biāo)、整合內(nèi)容、設(shè)計任務(wù)等基礎(chǔ)教學(xué)手段構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型，教師不能忽視學(xué)生的主動性在教學(xué)過程中的重要作用.

例如以“豐富的圖形世界”的單元教學(xué)為例，教師要敏銳地捕捉學(xué)生們的學(xué)習(xí)狀態(tài)，什么時候進入深度體驗，學(xué)生也就從現(xiàn)實生活中“走進”了圖形世界.在進行該單元的教學(xué)內(nèi)容梳理時，教師應(yīng)多設(shè)置幾個對學(xué)生引發(fā)深度學(xué)習(xí)狀態(tài)有幫助的教學(xué)環(huán)節(jié)，而這些教學(xué)環(huán)節(jié)必須是該單元內(nèi)務(wù)實不虛的知識點，不能只是刺激學(xué)生的噱頭.教師要吃透“豐富”二字背后的深刻意圖，什么叫豐富？學(xué)習(xí)對象的豐富、教學(xué)內(nèi)容的豐富，也就是學(xué)生的知識接受點也要豐富，這就說明學(xué)生在單元教學(xué)中受到的感官刺激非常頻繁，以初中學(xué)生的心理發(fā)展?fàn)顟B(tài)，很容易丟失注意力.這時教師就要采用“物形結(jié)合”的教學(xué)手法，快速將學(xué)生的視野從具象拉入抽象，之后教師才能從諸多的“形”中樹立一個到幾個核心，實現(xiàn)以點帶面的教學(xué)效果.因為本單元不僅只有圖形教學(xué)，后面的“圖形的運動”“展開與折疊”都是圖形從靜態(tài)向動態(tài)發(fā)展的進階教學(xué)，學(xué)生在表象的積累、加工認(rèn)識實質(zhì)上是對小學(xué)階段學(xué)習(xí)內(nèi)容的回憶，這一入門階段預(yù)設(shè)得越準(zhǔn)確、越全面，后續(xù)學(xué)生的思維空間就越大，學(xué)習(xí)深度就越深.如果教師在后續(xù)“圖形的運動”中要以中性筆尖在紙上的滑動作為展示案例，那么這一節(jié)的“形”的深度學(xué)習(xí)核心就要讓學(xué)生對圖形的運動有直接體驗，如果在“展開與折疊”中要將“主視圖、左視圖、俯視圖”作為展示案例，那么這一節(jié)就要將最容易獲得的硬紙盒與矩形作為一個深度學(xué)習(xí)核心.學(xué)生的思考是動態(tài)過程，教學(xué)開展初期的思維的產(chǎn)物要對后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生深遠影響，有了這些思維基礎(chǔ)就容易將學(xué)生導(dǎo)入深度學(xué)習(xí)狀態(tài).

4.2錯誤訓(xùn)練集在深度學(xué)習(xí)模型中的教學(xué)作用

習(xí)題訓(xùn)練是深度學(xué)習(xí)開展的主要手段，而訓(xùn)練集并不一定指向正確的學(xué)習(xí)結(jié)果，事實上錯誤的學(xué)習(xí)結(jié)果在深度學(xué)習(xí)模型中起著“以退為進”的重要作用，即“反向傳播”.教師融合深度學(xué)習(xí)技術(shù)設(shè)計問題的時候，應(yīng)使學(xué)生的錯誤也成為一種教學(xué)資源，充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，促使他們主動思考、合作交流，與深度學(xué)習(xí)積累糾錯經(jīng)驗的訓(xùn)練模式在精神上發(fā)生契合.教師應(yīng)主動收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)并即時反饋，反饋內(nèi)容應(yīng)具體、有建設(shè)性，幫助學(xué)生及時糾正錯誤，深化理解，在相互討論過程中創(chuàng)造沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境.

例如仍以“豐富的圖形世界”單元教學(xué)中的“展開與折疊”作為一個深度學(xué)習(xí)的核心，在所有學(xué)生將長方體紙盒展開構(gòu)建平面圖形的過程中，有部分學(xué)生在展開和感知過程中結(jié)合已學(xué)知識，打開了思維空間，對長方體紙盒的立體形狀與平面形的對應(yīng)關(guān)系無師自通，客觀上已經(jīng)進入了深度學(xué)習(xí)狀態(tài)，而此時按照課本上的指導(dǎo)如先畫圖形在展開對照就顯得滯后而笨拙，這本來是為一些空間想象能力較弱的學(xué)生設(shè)計的合理學(xué)習(xí)過程，但在教學(xué)實踐過程中多被跨越，因此就顯得按照流程實踐的學(xué)生反倒認(rèn)為自己做錯了、做笨了.此時教師應(yīng)主動創(chuàng)造類似錯誤訓(xùn)練集的數(shù)學(xué)情境，實質(zhì)上是對學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)實踐的一種辯護，鼓勵學(xué)生的質(zhì)疑與討論，在課堂上營造開放、包容的氛圍，實質(zhì)上也打開了學(xué)生們頗具深度的發(fā)散性、開放性的思維，使課堂進入深度學(xué)習(xí)模式.

4.3通過捕捉深度學(xué)習(xí)的契機開展教學(xué)

根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和能力水平動態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)難度和進度是深度學(xué)習(xí)模型的客觀需求，同時我們也不可否認(rèn)，構(gòu)建與實施單元整體教學(xué)的一個主要目的就是讓學(xué)生在更為廣闊的視角之下構(gòu)建認(rèn)知體系.

例如現(xiàn)仍以“豐富的圖形世界”為例，該單元以物形結(jié)合為契機用常見幾何圖形作為表象做一個或幾個核心概念展開還可以，但不可能讓每個幾何圖形都成為深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練集開展教學(xué).理想的方式是在一個或幾個核心開展的深度訓(xùn)練當(dāng)中，什么時候教師捕捉到了能促使學(xué)生繼續(xù)進行下一階段的深度學(xué)習(xí)契機，就應(yīng)理性地跨入下一階段的深度學(xué)習(xí)當(dāng)中，果斷走出舒適區(qū).在這里提出“項目式學(xué)習(xí)”的教學(xué)實踐經(jīng)驗，組織學(xué)生進行項目式學(xué)習(xí)的目的是讓學(xué)生們在實際操作中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決問題，這個靈感既來源于應(yīng)用題教學(xué)，也來源于深度學(xué)習(xí)模型的學(xué)習(xí)成果應(yīng)用.作為“學(xué)以致用”的成果展示，項目不能太簡單也不能太超綱，理應(yīng)具有一定的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，由學(xué)生們自行組織、自行設(shè)計問題解決模式，以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和團隊協(xié)作精神.項目式教學(xué)雖然與傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)理念“鞏固所學(xué)知識”有一定矛盾之處，但深度學(xué)習(xí)理念本質(zhì)上是為使學(xué)生在理解度與批判性更強的狀態(tài)下進行深入學(xué)習(xí)，不斷自我追求具有挑戰(zhàn)性、開放性的問題，以追求更廣闊的學(xué)習(xí)空間，這也是一條夯實數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的蹊徑.

5結(jié)語

總之，將深度學(xué)習(xí)模型有效整合到初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，需要教師具備前瞻性的教學(xué)理念、扎實的教學(xué)功底以及靈活的教學(xué)策略.通過構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型，可以為學(xué)生創(chuàng)造一個更加有利于提高學(xué)生互動性和參與度的空間，讓學(xué)生對整個單元的知識進行整體建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與創(chuàng)造性，讓學(xué)生擁有深度學(xué)習(xí)的體驗，保證數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，從而可以提升他們的學(xué)業(yè)成績和學(xué)科興趣.

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