基于深度学习的课堂教学改革初探

郎红 张华珍 张孝辉 蒙仕云 李成贵 杨晓蓉 廖华 赵晓敏 陈璟儒

（宜宾市南溪第一中学校课题组，四川 南溪 644100）

2016年3月，AlphaGo以4：1战胜世界顶尖的职业围棋手李世石，在网络上引起轰动。次年5月，在乌镇围棋峰会上，AlphaGo的升级版AlphaGo Master 迎战排名世界第一的棋手柯洁，最终以3：0大获全胜，登顶人类长期引以为豪的围棋界。随着的AlphaGo击的声名鹊起，深度学习（Deep Learning）也随之成为家喻户晓的最新科技名词。AlphaGo的是一种人工智能程序，而深度学习则是人工智能的核心。“在人工智能领域，深度学习其实是一种算法思维，其核心是对人脑思维深层次学习的模拟，通过模拟人脑的深层次抽象认知过程，实现计算机对数据的复杂运算和优化。”[1]

教育领域的深度学习兴起20世纪50年代的美国，成长于80、90年代，到了21世纪，深度学习的理念和实践也在全世界普及开来。目前，深度学习的研究主要集中在一些发达国家和地区，美国执这一领域的牛耳，无论是理论研究还是实践应用都处于领先地位，紧随其后的澳大利亚、英国、中国、德国、加拿大等国家，主要集中于高等院校，如麻省理工大学、哈佛大学、格里菲斯大学、莫纳什大学、伦敦大学、康纳尔大学等。[2]在我国，深度学习的相关研究起步晚，1997年才有关于深度学习的研究引介到国内，而此后几年基本处于停滞的状态，直到2004年才有起色。2005年，上海师范大学的黎加厚教授在《促进学生深度学习》一文中率先介绍了国外深度学习的研究成果。黎加厚提出深度学习“意味着理解与批判、联系与构建、迁移与应用”，认为可以通过“基于问题的学习，任务驱动式学习模式，过程性评价”[3]促进学生深度学习。此后，我国的深度学习研究理论研究走上正轨，涌现出一批相关论著。

相对于像美国、澳大利亚、加拿大等英语国家有着密切的理论研究和实践应用合作，我国的研究还处于“纸上谈兵”的阶段，国际合作和应用相对薄弱，真正应用深度学习教学的学校更是寥寥。据香港01报道，“万钧教育机构旗下的伯裘书院、汇知中学、赛马会毅智书院三间中学，将采用著名教育学者富兰（Micheal Fullen）的‘深度学习’（Deep Learning）教学法，改革教学方式、考核及成绩表制度，为亚洲区内首批采用相关教学法的学校。”富兰的深度学习教学法强调学生亲身经历，主张以“6Cs”融入教学，包括“协作（Collaboration）、沟通（Communication）、创造力（Creativity）、批判思考（Critical Thinking）、品德（Character）及公民素养（Citizenship）”。[4]富兰的深度学习法在国际上也有重要影响力，目前已获得10个国家的1000所学校采用。

对于外国先进的教育方法，我们可以借鉴吸收，探索适合本国的深度学习的教学法。今年2月中共中央、国务院印发了《中国教育现代化2035》，提出了推进教育现代化的八大基本理念：“更加注重以德为先，更加注重全面发展，更加注重面向人人，更加注重终身学习，更加注重因材施教，更加注重知行合一，更加注重融合发展，更加注重共建共享。”[5]教育要实现现代化，必须要改革，深度学习的新教育理念可以为教育改革注入一股活力。

一、何谓深度学习

深度学习是相对于浅层学习而提出来的。“浅层学习关注的是零散的、孤立的、当下所学的知识，且都是具体的事实、信息、细节、概念等结构化的浅层知识；而深度学习则要求学习者建立新旧知识之间的联系，以掌握隐性知识、复杂概念、深层知识等非结构化知识。”[6]简单来讲，浅层学习是一种外化的、知其然不知其所以然的学习，深层学习是一种内化、知其然知其所以然的学习。深入学习，“深度”在“深层学习”、“深度理解”“深入参与”三个层面。

深层学习，即在对于课题的学习，能够运用自己去理解课题中的概念，将知识和经验关联起来思考，从而参与其中。浅层学习与此相对，意味着完全去记忆知识，而不求甚解，仅以所教知识再生产为目的。深与浅的区别还在于，学习者在学者过程中是否有自行调整的意识。

深入理解，要求学习者能够调动自身原有的知识和技能，去学习、思考新的课题。最浅层次的学习是停留在对事实的认识和个别的技能，“迁移可能的概念”则进一步，“迁移可能的概念”、“多种途径”更进一步，如果能将原理一般化，则能够将概念内化为自己的认识，从而做到触类旁通、活学活用。例如一道数学的求速度的题。速度=距离/时间。最简单只会调动乘除以求结果，进一步则会直到从运用公式从已知两个量求一个未知量，知道类似速度的概念还有密度等，而将原理一般化后，不仅理解时间距离求距离，数值与数值、单位与单位的计算，对日常生活中的速度、时间、距离也会有新的认识。

深入参与，意味着学习者在学习的过程中投入其中，调动自身内在能动性，作为学习的主体。一节课的时间四五十分钟，若是仅单方面的接受老师讲授，不参与或者浅参与者会感到时间漫长，难以适从；而如果老师讲得引人入胜，自己全身心参与则难以感到时间的流逝。如同传说中爱因斯坦对青年人解释相对论一样，同样坐在火炉旁和坐在心仪的女子旁，同样的时间，感受的时长是不一样的。对于学习来讲，最低层次是反应，进一步是外化，接着是内化，最后是能发现其中的矛盾之处，能够活学活用进而创造新知理解，这是一个由浅入深、由外而内的过程。

二、深度学习的策略

深度学习的先行者已经有了深度学习的应用，在美国，有500多所学校参与深度学习的实验。“澳大利亚墨尔本皇家理工学院采用项目学习的模式来培养学生的创造力和解决问题的能力。芝加哥的Wild-wood IB World Magnet School利用在线思维导图开展深度学习。还有学校采用数字故事促进深度学习，采用结构化思维方法开展深度学习，通过数字技术支持完成深度学习……”[7]除了这些欧美国家，日本在2014年也加入了深度学习实践应用研究的行列。据国外的研究表明，“与浅层学习法相比，采用深度学习法的学生在较长时间内记住信息的时间更持久，获得的分数更高，对学习过程更满意，能提高批判思维能力并且能更快地整合与表达信息。”[8]在国内，也有具有深度学习理念的教育应用，例如“翻转课堂、慕课（MOOC）、微课”等。而在深度学习策略上，学者重点关注高等教育类的“学习过程，教学设计和课堂教学”[9]上。深度学习策略，学者们也提了不少，有些甚或已经付诸实践，但是成体系的、大量的目前还不具备。

要实施深度学习的教学方法，首先要求教师要有深度教学的理念和能力。现在我们的教育基本上都是传统教学。这种教学模式之下，有标准的统一教材，教学形式也具有统一的程式，而评价教学的成效的则多是看绩效。基本上都是老师教什么，学生学什么。加上老师课程教学任务重，非教学活动也多，很难有余力再设计深度学习的教程。学生主体意识不强，学习的动机是为了考上更好的学校，获得更高的学分，而内在学习的意义感和效能感不强。教师教学设计起初有些动力，久而久之也变得固化单一，缺乏创新。教育领域经常都在讲“教学的三维目标”：培养学生的知识与技能，要重视教学的过程与方法，还应倾注情感态度与价值观。然而，在传统教学体制之下，基础教育重视升学，高等教育中教学也不纳入教师职称评价体系，导致教师普遍缺乏动力去设计完成深度教学，教学目标评价流于形式。深度学习正是补传统教学之弊，且贴合教学目标的途径。

从深度学习的视点出发，传统学习的方法必须有所变革。首先是教学观的转换，从以老师为主体的“老师怎么教学生怎么学”转变为以学生为主体的“学生怎么学解决问题的方法”，从重视“教”，转变为“学”。在这一过程中，教师的作用不是被边缘化了，而是角色转变了，作为引导的角色更强了。学生获得知识的过程一般来说，都是课前预习提出问题，课上老师讲授“传道授业解惑”，课后巩固实践与分析。课堂教学作为承上启下的连接点，发挥着重要作用。教师需要设计促进高阶思维的学习目标，设计好提问，激活学生探求学习的兴趣，激发学生去积极思考。要引导学生去理解知识的内在含义，而不是仅仅停留在“知道了”的层面。为了促进学生自身深入理解知识，教师可以通过设定课程在单元(题材)水平上适当地设计“课题设定”和“回顾”，学生们可以一边积极地思考，一边开展学习。这种教学可以多种形式展开，无论是利用翻转课堂的模式，还是微课主题讲解等，都能实施。重大在于观念的转变，教学方式的更新。从而将老师的提问，变成学习者内化知识，发现问题，解决问题。

除了“教”“学”观的转换，深度学习也需要学习者的深度参与。学生是学习的主体，需要学有习的自觉，设立学习计划，也要有与其他学习者对话的能力。换言之，这种学习者深入参与的学习，是一种“主体性的、对话性的学习”。这种已有的知识与新学的知识的对话，学习者相互之间的合作。将有助于学习者获得伙伴意识，促进交流沟通，培养互帮互助的能力，从而提升自我学习和人际交往的能力。当然，这样的合作学习也需要一定的条件：要确保有时间能够交流意见和实验，需要设定具有创造性要素的课题，学习者要将课题作为自己的分内事，设定可以质疑的“单元主题”等等。

以高中历史“秦朝中央集权制度的形成”为例。这一节的教学目标是知道秦始皇的来历、知道郡县制的建立，了解三公九卿制、了解中国古代的中央集权体制，体会制度建设对国家稳定和统一的意义。秦朝是我国历史上第一个中央集权的封建王朝，其建立的郡县制、三公九卿制影响深远，而开创的皇帝制度更是延续了两千多年，理解秦朝的政制是有利于理解整个中国古代史的。这是一个值得“深度学习”课题。历史老师在讲这一主题时，可以设置情景问题，“假如你是秦朝的丞相，请结合史实为皇帝设计规划巡游全国的路线”。问题虽小，但是足以涵盖教学目标要求。在这问题之下，又可以分为多个小主题：秦朝的丞相如何起草文书？如何领导一套班子为皇帝服务？君臣之间是怎样的关系？全国大致的交通线（主要指直道和驰道）是如何规划的？行进的秦朝人、马的速度、时间是怎样的？护卫秦始皇的军队安排等等，可以延伸出一系列的问题。教师可以适当引导他们分组合作，为其提供资料指南，鼓励其结合史料大胆联想和想象。学生可以调动自身的旅游经历，观看有关秦朝电视剧、电影的经验，结合现代领导人视察的场景，去想象自己是秦朝皇帝或是丞相，或是其他人。理清了这一问题，不仅可以完成教学目标，中国古代史也可见一斑。

三、前景与挑战

国内外的实例表明，深度学习具有广阔的前景。国外的实践应用已经先行，国内的理论研究和试点也在推进。现在，我国面临的问题是，如何将深度学习融入教育改革中去，如何应用到教学实践中去。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。深度学习是一种教育理念，也是一种教学方法，要想在我国教育中“登堂入室”，还面临这不小的挑战。

目前，我国正在紧锣密鼓地开展教育改革，无论是教育理论研究还是试点应用，都取得了不小的成效。然而，问题仍然存在，很多理念成为口号，流于形式。教育改革为何难以取得重大突破？中国浦东干部学院副院长郑金洲教授认为，“教育的自身特性，决定了教育改革难有大作为”。教育自身保守型强，倾向于稳定守成，而非进取更新；自主性差，教育领域受到多方掣肘，难以“自力更生”；自觉性低，“往往习惯于用继成或既定的方式来支配，路径依赖特征明显，较难意识到需要作出改进或变革”[10]。教育决策也受到诸多因素限制，遭遇各方利益者的牵扯。教育研究者并不是决策者，二者虽说都在教育领域，但是常常是自说自话，各自为政。新的教育理念要落实到决策运用层面，仍有不少的障碍，就是到了决策之后，保证执行不走样也是一个问题。

例如，在电影《死亡诗社》里面，威尔顿预备学校是一所美国顶尖的预报学校，该校以“传统、荣誉、纪律、优秀”为理念，以沉稳凝重的教学风格和较高的升学率闻名于世。很多家长都将孩子送到这个学校，希望他们能够考上优秀的大学，出人头地。至于学生的个性和真正的意愿，那倒是其次。基丁，该校的优秀毕业生、曾执教于伦敦切斯特中学的老师，来到了该校教授英文诗歌。他带来了与众不同的教学方法，引导学生去体悟诗歌，而不是照本宣科，鼓励学生用新的视角看待世界，寻找自身的理想和主体性。基丁的教学引起了老牌保守的教员和主任不满，最后因为学生尼尔受父亲逼迫、郁郁自杀后被迫“引咎辞职”。电影虽是艺术，但是也能反映现实。基丁的教学方法其实本无过错，可是其中牵涉校方、家长和学生的利益。学校需要升学率，家长希望孩子出人头地，学生想要自己的生活，在多方博弈下，学习获胜，基丁出走。

类似威灵顿预备学校教学风格的，比如我国的衡水中学，军事化的管理和高升学率。对于应试教育来讲，这是非常实用和有效的。是否说在有应试教育之下，推行深度教学就不性了呢？答案是否定的。像美国等英语国家，以前的学校很多是像威尔顿预备学校式的，但是也提出了深度学习的理论和最先应用于教学。这其中，教育的观念转变了，评价的机制也发生了变化。深度学习与学校教育是可以相融合的。

美国教育的经验不一定都适用于我国，毕竟国情不同，但是教育的原理是相通的。在这一方面，我国教育工作者已经做出来一定的成绩，但是不能闭门造车，不仅要有学术前沿的自觉，还需要结合国情和教育现状，与一线教师合作，探索适合中国国情的策略和方法。其次，加强对一线教师的理论培训也必不可少。虽说深度学习是从重视老师怎么“教”转变为学生怎样“学”，老师的引导作用也必不可少。再其次，是作为学习主体的学生。学习不当仅限于课堂之内，信息化时代的网络环境下，既是诱惑也是便利，很多原先难以获得知识现在变得触手可及。学生也需要跳脱固有思维，以更广阔的视野去看待世界，利用多样化的工具，学会培养自身的批判性思维和反思学习。

最后，也是最重要的一点，国家政策的支持。没有国家政策的支持，再好再先进的教育理念和方法都难以真正落地深根。无论是教育制度改革，教材修订，还是教师职称评定，无一不受到政策风向的影响。在教育改革缓步推进的当下，如何将深入学习融入政策之中，也是一个现实问题。可行的办法是缓步前进，就像今年推行的垃圾分类。先在一些地区实验运作，现在也有一些零星的在着手实践应用的学校，总结其经验，将实践成果与理论载相结合，创造适合中国的深度学习策略。加强与采用深度学习的合作对话也是一条不错的出路。我国深度学习的研究多集中在高等教育，研究机构也多是师范院校。从师范院校着手试点，不仅可以将理论落实而进一步修正理论，还可以从源头培养把握和践行深度学习的老师，可谓一举两得。

四、结语

人工智能领域的深度学习，像AlphaGo通过大数据和神经算法，从业余水平到战胜世界第一的棋手，仅仅用了两年时间，而且新版本更是越来越快，越来越强。深度学习是适合信息化时代的学习方法。在以前或许也有零星的例子，像孔夫子与弟子的问对，“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也”，在德国，大哲学家康德也提出要“敢于应用你的理智，要摆脱自己加之于自己的不成熟状态”。教育的目的，最终还会为了人，为了启蒙和培养具有个人主体性的人，深度学习同样如此。