深度学习的教学策略解析——基于项目的学习和基于挑战的学习

季瑞芳

自2014年起地平线报告持续关注深度学习及其学习策略和方法，将其作为影响技术规划和决策制定的重要因素。教育领导者和研究者对深度学习策略和方法进行了深入的讨论和研究。虽然学生都在学校学习，但这些策略涉及让学生解决区域或全球挑战的项目、社区发展的现实问题。例如，在韩国某小学，五年级的学生参与了一个问题解决活动，即当地一个废弃的操场要改建为停车场，学生们参与了如何规划新场地、寻求政府批准、熟悉安全规则并筹集资金修建新停车场的全过程[1]。同时，深度学习将标准化测试与掌握沟通、协作、自我导向性学习等技能的目标紧密连接，不再仅着眼于分数，而是通过多种方式来评估学生的整体能力和表现[2]。

一、深度学习的内涵

深度学习是一种面向真实社会情境和复杂技术环境的学习方式和学习理念，倡导通过深度加工知识信息、理解复杂概念、掌握内在含义、主动建构个人知识体系有效迁移应用在真实情景中解决复杂问题，最终促进全面学习目标的达成和高阶思维能力的发展[3]。深度学习正在全球范围内革新基础教育的教学实践，从而转变传统的教育范式。借助信息技术的发展和应用，深度学习将传统的课堂学习与真实生活情境相融合，从而发展了学生的协作能力、创造能力、批判性思维能力和沟通能力，构建学生个人化、情景化的知识体系以解决真实世界中的复杂问题。

二、深度学习的发展

深度学习的概念源于30多年来对计算机科学、人工神经网络和人工智能的研究，最初是研究计算机如何模拟人脑的抽象认知思维，如何使计算机能模拟人脑准确处理信息和解决复杂问题。随着研究的深入和推进，来自脑科学、人工智能和学习科学领域的新成就逐渐引起教育领域研究者的深刻反省。教育研究者开始思考：人类的学习过程是怎样的一个脑活动过程和学习过程?知识学习过程究竟是一个怎样的抽象认知过程? 学生的学习有表层和深层的层次之分吗?信息技术环境支持下深层次的学习如何实现?

教育领域的深度学习是一种基于理解与迁移的学习方式，是指学习者能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策和解决问题[4]。

其实，早在1956年布鲁姆在《教育目标分类学》中对教学目标的维度划分就蕴含了深度学习的思想，即“学习有深浅层次之分”，由浅入深将教学目标分为了解、理解、应用、分析、综合、评价6个层次。学习者的认知水平停留在知道或领会的层次为浅层学习，对应的是简单提取、机械记忆、符号表征或浅层了解、逻辑背景等低阶思维活动；而认知水平较高的深层理解、应用、分析、综合和评价则涉及的是理性思辨、创造性思维、问题解决等相对复杂的高阶思维活动，属于深层学习[5]。

从本质上看，浅层学习和深层学习在学习动机、投入程度、记忆方式、思维层次和迁移能力上有明显的差异。深度学习是一种主动的、高投入的、理解记忆的、涉及高阶思维并且学习结果迁移性强的学习状态和学习过程。深度学习的学习者追求知识的理解并且使已有的知识与特定教材内容进行批判性互动，探寻知识的逻辑意义，使现有事实和所得出的结论建立联系。

深度学习不是一个新概念，但是技术的应用和支持推进了深度学习的不断发展，提高了学生学习和协作的质量、广度和范围。技术的发展也为开展深度学习提供了更多的教学策略和评价方法。

三、深度学习的教学策略

深度学习的教学策略是将学生被动接受知识转向主动获取知识，让学生不仅仅掌握学科知识，而且能从新的信息中形成自己的观点、获得解决真实世界现实问题的能力。主要是基于问题的学习、基于项目的学习、基于挑战的学习和基于探究的学习[6]，这类学习方法和策略能够变被动学习为主动学习，鼓励学生从批判性思维、解决问题、协作和自我导向式学习中获取知识，帮助学生开发原创思想，提高信息保留水平和建立高阶思维技能。

1.基于项目的学习的教学策略

基于项目的学习(Project-Based Learning，PBL)是深度学习的教学策略之一，美国巴克教育研究院一直致力于PBL研究，其首要任务是通过向教师展示如何在所有年级和学科领域使用PBL从而帮助教师为学生成功地生活做好准备[8]。着重于任务导向学习或专案导向学习，即让学生在特定的专题下一起研究设计，同时也学习如何与他人互动，如何从各自的创意中学习，并且顺利完成任务。

巴克教育研究院提供了一个项目设计的基本要素框架，称为“PBL黄金标准”，帮助教师、学校和组织测量、校准和改进PBL的实践。此标准可以作为教师实施PBL教学的设计工具(如图1所示)，包含三部分：中间部分是学生的学习目标即理解关键知识、培养核心技能，外环部分是基于项目学习的设计要素，第三部分是教师的教学实践要素(未在图1中体现)。

图1 基于项目的深度学习设计框架(来源：http://www.bie.org/blog/gold_standard_pbl_essential_project_design_elements)

学生的学习目标有2个：理解关键知识和培养核心技能。在优秀的项目中，学生学习如何将知识应用于现实世界，并用它来解决问题并创造高质量的产品。然而在当今世界，内容知识和概念理解本身并不足够，人们需要批判性思考、解决问题、与他人合作、有效地管理自己等这些核心技能或叫“21世纪技能”，这些技能只能通过获取内容知识和概念理解来教授。例如，学生不会从主题中抽象地学习批判性思维技能，他们通过批判性地思考数学、科学、历史、英语、技术等科目的具体知识内容获得这项技能。

基于项目学习的设计要素包括以下几方面。

(1)挑战问题或疑问

每个项目都是一个需要探索调查后解决的问题，可以是具体的，如学校如何更好地回收废物；可以是抽象的，如讨论如何才能避免战争。具有挑战性的问题对学生来说更有意义，学生不仅仅是为了记住某些知识，而是通过知识回答和解决真实问题。因此在教师设计项目时首先设计好开放性问题。

持续调查是一个迭代的过程，当遇到具有挑战性的问题时，学生会寻求信息以找到帮助回答问题的资源，然后提出更深层次的问题，这个过程会重复，直到找到满意的解决方案或答案。项目的信息来源可以是传统的阅读书籍或搜索网站方式，更多的是与专家、服务提供商和用户进行更真实的实地访谈。

(2)真实性

学生要解决的问题是具有真实背景的，学生要解决现实生活中人们面临的问题。它可以涉及使用现实世界的过程、任务和工具，如当学生在学校或社区中解决需求或创造一些新物品时，可以对他人产生真正的影响：设计和建造学校花园、改善社区公园、帮助社区居民等。当一个项目讲述学生自己的关注点、兴趣和生活中的问题时可以具有个人真实性。

(3)学生的声音和选择

具有发言权和自主权会使学生更加关心项目，产生主人翁感。学生可以控制项目的多个方面：寻求资源、合理分工承担任务、得到最终结论或产品、分享成果。如果学生在PBL学习中无法发表自己的观点和判断，那么他们参加的就不是严格意义上的PBL学习。

(4)反思

John Dewey认为，在PBL学习中学生不是从经验中学习而是从反思经验中学习。在整个项目中，学生和教师都应该反思他们在学习什么、如何学习以及为什么学习。反思可以非正式地发生，但也应该是项目固有的部分，例如预订的形成性评估、项目过程中的讨论以及学生作业的公开展示。对内容知识和概念理解的反思有助于学生巩固所学知识，并思考如何在项目之外进行应用。对核心技能发展的反思有助于学生内化知识和技能，并为进一步发展设定目标。

(5)批判和完善

高质量的学生作品是PBL黄金标准的标志，这种质量是通过深思熟虑的批评和修改完善来实现的。应该教会学生如何给予和接受建设性的同伴反馈，除了同龄人和教师，校外的成年人和专家也可以给学生带来真实的观点和意见，这样学生可以不断得到提高。

(6)公共产品

在黄金标准PBL中创建公共产品有3个主要原因。首先，与真实性一样，公共产品极大地增加了PBL的激励力量，并鼓励学生高质量地工作。其次，通过创造产品可以使学生学到的东西变得有形，可以公开分享和讨论。最后，让学生工作是一种有效的方式，可以与家长，社区成员和更广泛的世界沟通PBL是什么以及它对学生的作用。

在基于PBL黄金标准设计的项目中，学生很长一段时间内(从一周到一学期)持续地从事项目工作，参与解决现实问题或回答复杂问题。他们通过为真实受众开发公共产品或演示来展示知识和技能。因此，学生在做一个真实、有意义的项目时，深刻掌握了知识内容，培养了深刻的批判性思维、创造力和沟通技巧。基于项目的学习在学生和教师的深度参与中释放出富有感染力的创造力。

2.基于挑战的学习教学策略

基于挑战的学习(Challenge-Based Learing，CBL)具有以下特点：(1)多种可能的不同解决方案；(2)多学科间的真实关联；(3)注重发展21世纪技能；(4)能够无时不在地利用最新的技术工具和资源；(5)利用Web2.0工具进行组织、协作和分享；(6)专注于用本地方案解决全球性的挑战；(7)要求学生能够利用知识解决问题而不是仅仅学习知识；(8)记录从挑战到解决问题这段过程的学习经验。这些特性能够促使学生掌握有价值的技能、跨越正式与非正式的学习界限，使学生拥有数字化的生活[8]。

2008年苹果公司与新媒体联盟合作启动了一个基于挑战的学习项目，旨在确定21世纪学习环境的基本设计原则。该项目于2016年发布了挑战性学习设计指南，指南中给出了基于挑战的有效学习框架。基于挑战的学习过程起始于一个大的设想或创意，其框架元素如图2所示，分为3个相互关联的阶段：参与、调查和行动。每个阶段都包含使学习者进入下一阶段调查和行动的活动。而整个过程中学生需要持续地记录、反思和分享学习成果[9]。

图2 基于挑战的深度学习设计框架(来源：http://cbl.digitalpromise.org/wp-content/uploads/sites/7/2016/10/CBL_Guide2016.pdf)

第一阶段是参与，组成要素包括大的设想或创意(Big Idea)、基本问题(Essensial Question)、挑战(Challenge)。学生通过提问将一个抽象的Big Idea转变为具体的、可执行的挑战。其中Big Idea是一个宽泛的概念，与学生本身及其身边的事物相关，可通过多个角度进行调查和探索。基本问题允许学生者将Big Idea进行语境化和个性化，通过设计将Big Idea分解成一系列不同的基本问题，这些问题应能满足学生的学习兴趣和社区需求。挑战将每一个基本问题进行明确细化，转化为即时可行的实际行动，让参与者了解主题并制定解决方案。

第二阶段是调查，组成要素包括引导性的问题(Guiding Question)、引导性的活动或资源(Guiding Activieies/Resoueces)、分析(Analysis)。所有学习者都计划并参与这段学习旅程，为解决方案的制定奠定基础，同时完成知识的学习。引导性问题的设计指向的是学习者应对挑战、制定解决方案所需的知识。对问题进行分类和优先排序可以创建有序的学习体验，通常由学生提出，然后是提供引导性的活动或资源，包括设计课程、情景模拟、游戏以及其他类型的活动，帮助学生回答引导性的问题，为后面提出创新的、切合实际的解决方案打下基础。并为学生提供播客、网站、视频、数据库等资源以支持前面的活动。通过引导性活动和资源分析为最终确定解决方案奠定了基础。这个过程中教师要让每个学生清晰地知道过程和期望值，制定调查的时间节点，在时间节点之前教师要避免冲动地给出解决方案，要允许学生不断试错。

第三阶段是行动，包含解决方案(Solution)、应用(Implementation)、评价(Evaluation)。每个解决方案应该是具体的、可操作的，学习者将对其解决方案概念进行原型设计、测试和优化。解决方案的实施和应用是在真实环境中进行的，具有真实的受众，学习者的年龄以及可用的时间和资源将影响实施的深度和广度。对解决方案的评价主要从与前面问题挑战的联系、内容的准确性、表达的清晰性、实施的可行性、理念的有效性等方面进行。

基于挑战的学习在美国多所中小学进行了实践，取得了显著的成效，它遵循21世纪工作场所的流程，给予学生足够的空间进行创新和自我导向，具体的实施过程是：创设一个协作的环境→概述设想与基本问题→形成团队→制定评价量规→引导性问题→引导性活动和资源→原型实验→方案实施→结果测评→反思与记录→发布方案→持续进行非正式评价。

四、结语

基于项目的学习和基于挑战的学习是开展深度学习的主要教学策略和方法，在教学实践中学校和教师应始终将学生高阶思维能力的培养作为首要目标。教师在课堂教学中需将高阶思维能力的培养作为一条暗线加以关注，在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标实现中始终关注“分析、评价和创造”层面教学目标的达成，而且这些深层学习目标的达成一定是基于了解、理解、应用等浅层学习目标实现的基础上的。虽然深度学习的课堂看起来与传统课堂不同，但其目标是使学生至少获得与传统课堂相同内容的专业知识，而深度学习更具吸引力。