深度学习视域下的创新课程初探

项华 毛澄洁 梁婷 覃芳 眭衍波

在“互联网+教育”背景下，教育改革的重心由教师的“教”转向了学生的“学”。许多概念诸如“创客”“创客教育”“STEM教育”“数字科学家”“学科核心素养”等，如雨后春笋般层出不穷，为课程与教学改革的发展注入了勃勃生机。

目前创新课程的目标及其主要问题

课程是为了达成某个目标，按照事先设计好的思路和方案实施教学，并获得有意义的使命体验的过程。按照设计痕迹的明显程度，课程有显性课程与隐性课程之分，这里主要指显性课程。当前国内外学校的主体课程目标都定位在提高学生的科学素养水平上面。

科学素养概念的内涵总是随着时代的发展而不断进化的，在信息时代，信息要素在科学素养概念的构成中地位凸显，因此科学信息素养（科学素养与信息素养的交集）成为一个人全面发展的重中之重内容，科学信息素养是信息时代公民的核心素养。显然，科学信息素养是科学素养的核心部分。

学校系统一般采取三个级别设立课程，即国家级必选课程、地方级选修课程和校本选修课程。其中学科课程占有主体地位。学科课程话语体系性强，选修学科课程，相当于接受学科领域专家的引领，直接深度地提升解决学科领域问题的能力。学科课程在经历几轮新课程改革之后，将教学目标定位到提高每位学生的学科核心素养上面，师生在教学理念和教学行为上面发生了一些变化，但是由于受到师资队伍专业水平限制，仍然制约着学科现代教育理念的有效实施，学科分割、断裂现象严重，学生的创新意识和实践能力提升受到限制。仅有学科教学也不是完整的深度学习。

美国为了在全球保持教育领先的战略定位，掀起了STEM教育改革浪潮。STEM教育特别强调将本来分散的四门学科（科学、技术、工程、数学）自然地组合从而形成新的整体，促进教师在教学过程中更好地进行跨学科融合，鼓励学生跨学科解决问题。此外，美国还掀起了创客（Maker）教育浪潮。广义的创客教育强调培养学习者的创新精神与创造能力，学习者即创造者，学习过程也是创造过程，将学习者不同的想法变成现实等。狭义的创客教育对于学习者而言还是一种业余爱好，更多是鼓励学习者有效地使用数字化工具（包括开源硬件、三维打印、计算机、小型车床、激光切割机等），培养学生动手实践的能力。

受STEM教育和创客教育思潮的影响，学校课程中涌现出了数字科学家课程、3D打印课程、机器人课程等一大批创新课程。让学生在发现问题、探索问题、解决问题中将自己的想法作品化，培养独立的创造思维与解决问题的综合能力是创新课程特别需要关注的地方。唯有如此，创新课程才能借助这场全社会的创客文化运动，对教育信息化或者教育革命性发展产生强烈的冲击力度。

在这些课程繁荣现象当中，也出现了偏离提高学生科学信息素养课程目标的盲目课程，出现了让人担忧的浅层次学习活动与教学，一窝蜂上设备和项目，建不接地气的“高、大、上”创客空间等违背教育规律的现象。由此可见，仅限于简单活动的所谓跨学科课程也不能达到深度学习。探讨深度学习视域下的“学科课程”“创客教育”“数字科学家课程”“STEM课程”具有重要意义。

深度学习的核心特征是思维

人类的学习活动是一个极其复杂的系统。深度学习（Deep Learning）是指个体深度加工知识信息、理解复杂概念、掌握内在含义、建构个人化和情境化的社会知识体系，以解决现实复杂问题的适应行为。

那么，深度学习的主要特征是什么，其发生条件又在哪里？

首先，深度学习不仅仅发生在认知方面。依据加德纳的多元智能理论，智能是在某种社会或文化环境的价值标准下，个体用以解决自己遇到的真正难题或生产及创造出有效产品所需要的能力。人有语言智能、节奏智能、数理智能、空间智能、动觉智能、自省智能、交流智能和自然观察智能八个智力中心。所以深度学习的方式除去认知之外，还包括身体运动、内省、交际等多种方式。无论哪种方式，思维总是处于核心地位。因此，深度学习的核心特征是思维，这里的思维不仅仅包括数理思维，还包括动觉思维、内省思维、交际思维，等等。

其次，随着信息时代的到来，人类的学习除去行为主义学习和认知主义学习之外，还进化出了新的种类——联通主义学习。比如，现代人不需要知道所有知识，只要具备借助搜索引擎或者其他手段寻找所需要信息的基本意识和技能，就能够知道比过去多得多的事物。互联网构成了整个人类的大脑，这个大脑比个体大脑的功能异常强大。这是当代深度学习的一个新的特征。

最后，无论考虑深度学习的全面性，还是考虑深度学习的时代性，学习个体的探究本能是基础。所有动物都有趋利避害的探究本能，与其说探究是一种能力，不如说探究是一种本能或者习惯。对于人的探究是指探索和研究行为的总称，体现探究的学习是探究式学习，所谓探究式学习是指像科学家一样去探索、研究和创造。项华教授根据科学的三种形态将探究式学习分为“实物探”“理论探”和“数码探”三种形式。所谓“实物探”是基于实物手段的探究行为；所谓“理论探”是基于学科理论的探究行为；所谓“数码探”是基于计算机或者信息技术的探究行为。因此，“数码探”是信息时代深度学习的基本特征之一。

深度学习主要包括四类学习活动：其一，基于建构主义学习理论的、积极的、建构性的、累积性的、目标指引的、诊断性和反思性的知识建构活动；其二，基于情境认知的，把知识视为个人和社会的、物理情境之间联系属性以及互动产物的问题解决活动；其三，基于分布式认知的、人与人之间以及人与技术工具之间通过交互实现的情境创设与学习活动；其四，基于元认知的，个体对自身学习、思维等认知活动的自我觉察、自我监控和自我调节的反思评价与学习活动。

人们对于深度学习的广泛关注始于信息时代。目前的数字化、网络化、移动化的新型学习方式相继出现与盛行，然而在学习效率和学习效果上并未有充足的证据表明得到了实质性的提高。甚至由于对新型学习工具和技术的误用，有些学习活动仅停留在浅层学习层面。因此，在学习环境下，为了将这种浅层次学习转向深度学习，贯彻“数码探”的学习方式是必要条件。

探究式深度学习视域下的“3D照片DIY”课例剖析

1. 主题探究项目简介

数字科学家计划是一种培养学生用数码相机、计算机仿真与编程、互联网等手段解决科学问题潜能的“数码探”行动计划。包括数字科学家课程（e-scientist）与“数码探科学”比赛两部分的建设与推广。数字科学家课程则是一种创新课程的符号，是信息化环境下的探究与活动课程。

“3D照片DIY”是数字科学家标准课程中一个学习主题，在2015年11月，该主题项目首次入选北京市开放科学实践活动，2016年3月再次入选北京市开放科学实践活动。目前该主题项目的教学设计、上课PPT微视频和学生任务单等资源内容采取开源方式，通过扫描二维码可下载使用，产生了一定的社会影响。参加该项目活动的学生人数已近4000人，参与授课的数字科学家核心种子教师近20人。近30位教师通过关注数字科学家微信公众号获取到资料，进行了自主的教学实践，反映良好。

2. 案例剖析

下面从深度学习的视角，对该主题探究项目的活动环节进行点评。

活动环节一（10分钟）：形成小组。随机分组4-6人1组：自我介绍；选负责人。活动成果分享。

学习提示：涉及分布式认知和交流智能与交际思维。

活动环节二（10分钟）：问题情境创设，观看3D影片和照片教师播放“小恐龙找妈妈”红蓝效果的3D视频。学生在带3D眼镜和不带3D眼镜情况下，体会观看效果的不同，组内交流并填写任务单，说出不同的感受和科学问题。

学习提示：涉及情境认知，语言智能。

活动环节三（10分钟）：玩一玩手指游戏。教师要求每个同学伸出自己的两个食指来，一前一后约10CM的距离立于胸前，先闭左眼（右眼睁开），让两个食指重合，再闭右（左眼睁开）观察靠近你自己的手指是偏左还是偏右呢？偏差大约是多少厘米呢？学生跟老师一起做，探究并完成表格任务。

学习提示：涉及通过实验的知识建构，动作思维。

活动环节四（20分钟）：探一探3D立体成像原理。学生每组1台电脑，利用网络，探究人眼的立体视觉是如何形成的？3D影像的技术有哪些？并完成任务单。

学习提示：涉及知识建构，“数码探”和联通主义学习方式。

活动环节五（20分钟）：做一做3D眼镜。材料：硬纸板、红色和蓝色透明玻璃纸、胶带、剪刀。要求：左红右蓝，能挂到耳朵上，为眼镜绘制个性化Logo。

学习提示：这里涉及问题解决活动，情境认知，动觉智能与动作思维。

活动环节六（3分钟）：清理活动平台，一分钟清理活动。

学习提示：涉及清理自己的桌面，按组检查养成良好的行为习惯。

活动环节七（15分钟）：拍摄照片。拍摄要求：我们只需要在拍摄完第一张照片之后，把相机水平移动一定的距离，对准原来的目标再拍第二张即可。

学习提示：涉及问题解决活动，情境认知，动作思维。

活动环节八（15分钟）：制做3D照片。学习i3Dphoto软件的使用，把拍摄好的一组照片导入到i3Dphoto软件中，制作成一张3D照片。

学习提示：这里涉及语言智能，交流智能，内省思维。

活动环节九（15分钟）：展示与交流制做的3D眼镜。师生共同小结，完成任务单。

学习提示：这里涉及反思评价、交流智能和语言智能等。

结束语

在信息技术已经渗透到社会所有方面的今天，课程创新是学校发展的一个永恒的主题；而课堂教学总是学校教育的主阵地；科学信息素养是科学素养与信息素养的交集，应该作为所有课程的焦点；在启发式教学、讨论式教学、成功式教学、探究式学习等诸多教学模式或者教学方法之中，探究式学习处于基础地位；基于互联网工具等信息手段的“数码探”是深度学习的新特征。因此，在当今信息时代，无论是学科课程，还是创客教育课程、数字科学家课程等创新课程，都需要以提高学生科学信息素养水平为宗旨，以探究式深度学习理论为指导，在课程创新过程中积极实践探究式学习，特别是尝试“数码探”。数字科学家课程是一种“数码探”课程，其数据探究教学模式可以应用到学科课程和各种创新课程之中。值得探讨将数字科学家与创客文化结合起来，探索一种引领各类课程向纵深方面发展的新途径。