基于深度学习理论的高中信息技术课程智慧教学实践探究

沈娅芳 喻文红

摘要：智慧教学是近年来兴起并正蓬勃发展的现代教学模式，通过借助大数据、云计算等新兴技术搭建起智慧学习环境，辅助学生完成对知识的整合建构、内化和迁移，最终促进学生核心素养的长足发展。该文基于深度学习理论及智慧教学实践和观摩，设计“3+1”智慧教学活动并将其应用于高中信息技术课程实践，依托“畅言”智慧教学平台和智学网平台，以数据驱动的方式精准实施以学定教，实现智慧预习、智慧教学、智慧提升及智慧评价的教学流程，促进学生深度学习的发生。

关键词：深度学习;智慧教学;数据驱动

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）14-0122-03

随着全球“互联网+”时代的到来，5G、大数据、人工智能等新型技术的迅速发展和各行业的广泛应用，IT技术在学校教育教学领域正逐步从早期的辅助手段向与学科教学的深度融合发展，智慧教学在此背景下孕育而生。国家督学现代教育专家成尚荣教授曾指出：课堂教学改革，从知识走向智慧，从培养“知识人”转为培养“智慧者”[1]。深度学习旨在推动以学生为中心，以学生核心素养培养为目标。“转识成智”正是智慧教学和深度学习共同的价值追求，借助智慧教学，从而构建技术与知识的深度融合，为深度学习助力赋能，是学生全面发展和教师专业成长的需要，是时代的呼唤，也是深度课改的重要使命[2]。

1 深度学习的内涵与特征

所谓深度学习，是相对于浅层学习而言的，是一种学习状态，主要表现为学生在学习过程中能够积极参与知识的建构和整合，实现对知识的深层理解和迁移应用，并在这个过程中获得高阶思维的发展[3]。上海师范大学黎加厚教授认为：深度学习，是在理解学习的基础上，学习者能够批判性地学习新知识，并将它们内化到原有的认知结构之中，在众多知识网络间进行联结，并将已有的知识迁移应用到新的情境中，从而解决问题的学习[4]。简言之，深度学习需具备：批判理解、信息整合、主动建构、迁移应用、问题解决等特征。就信息技术而言，深度学习需要学生的高认知、高投入和高产出，从而理解学科核心大概念、促进信息意识，计算思维，数字化学习与创新，信息社会责任四个维度核心素养的养成。

2 智慧教学的特征与优势

智慧教学以促进学生核心素养发展为目标，通过构建“云、台、端”整体架构，创设网络化、数据化、交互化、智能化的教学环境。以基础设施智能化、教育管理精细化、教学推送个性化为重点，进行动态的学习数据分析，以实现立体化交流互动、智能化资源推送，即时化评价反馈，构建大数据时代的信息化课堂教学新模式。其内涵包含以下三个层面：第一，在实现条件层面，智慧教学的实施需要新兴IT的支持。打造课堂物理环境的智能化，如云计算、大数据等互联网技术，或 PAD 移动终端技术;第二，在作用对象层面，主要是学习者学习方式在智慧教学中发生了变革。对比于传统课堂而言，智慧教学中更注重学习者的自主性、多元性和高效深度的学习，这也是智慧教学的核心所在;第三，在达成目的层面，智慧教学最终目的是转识成智，培养出能够智慧性学习的人[5]。

3 高中信息技术智慧教学实践探究

在深度学习理论的支撑下，综合考虑教学资源、教学环境和技术策略支持等因素，以智慧化为核心，设计了以促进深度学习为目的，由课前智慧预习、课中智慧教学、课后智慧提升及全程智慧评价构成的“3+1”智慧教学模式，如图1所示。

此模式为学生提供了混合学习环境和教学资源：一是现实教学环境和虚拟教学环境的混合;二是依托畅言智慧教学和智学网实现线上学习和线下学习的混合;三是根据课程内容特点的不同将资源组合成适合学生的教学资源。依托智慧教学的大数据技术，分析判断学生学习行为和习惯，帮助教师实现精准教学。各个教学阶段紧密结合，使学生将所学知识逐步深层内化，达到较高的目标层次，实现深度学习。

3.1 课前智慧預习，启发深度学习

达成深度学习的智慧教学的第一个阶段是智慧预习，包括教师制作发布课前学习资源、学生自主预习、发布预习测试题、讨论交流及预习成效研判五个环节。

课前预习的资源形式和获取途径丰富多样。教师可以根据需要在互联网上检索、筛选、再加工，也可以教师自主创建、编辑，将多种媒体资源整合为一个完整的课前预习资源包，推送给学生。如在上《数据管理与大数据》这节内容时，可先将收集好的视频《了解云存储》和《大数据在疫情防控的应用》推送给学生，并设计好观看视频时需要思考的问题：生活中哪些行为用到了云存储功能？一个人所持有的手机号的漫游记录是否构成大数据？如何平衡大数据合理应用和数据信息泄露两者的关系？

学生获得教师发布的预习资源后，可利用移动终端随时随地进行碎片化、泛在化学习，并在规定的时间内完成自主预习。教师通过PC端或移动终端的畅言课堂来查看学生预习的人员数量，每位学生的预习时长，学生点击的课件数量和学生反馈意见等来综合研判学生预习的质量。

为检测预习效果，进一步提升学生的预习质量，教师可针对预习内容在相应的时间发布预习测试题，并设置截止提交时间。上述《数据管理与大数据》教师推送的资源学生预习后可让他们完成相应的测试，提交后教师就可以了解学生当前对于大数据与数据安全方面的知识概况。

讨论交流环节，学生根据教师指定的分组，可在群组对预习内容进行自由发言交流。这种线上交流，线下自主的预习模式，能照顾学生的多元化发展，有助于学生深入思考，促进深度学习，讨论内容也可作为教师后续教学的参考依据。

教师对预习成效的研判主要来源于学生预习的反馈：一是基于移动终端技术与大数据统计技术，获取学生预习的人员数量、时长、反馈意见;二是教师发布预习测试题后学生答题完成情况、分值的分布情况、每道题的正确率等，如图2所示;三是讨论交流中学生提出的问题和疑点。通过这些反馈，教师能够较为精准地对教学内容的重点与难点进行把握，最终更好地实现以学定教。

3.2 课中智慧教学，引导深度学习

智慧教学提供了线上互动与线下讲解有效结合的一种混合型的智慧环境，各个教学活动的设计，其目标需由低向高层层递进，以引导学生的深度学习。我们将教学流程分为以下四个环节：创设情境发现问题、多维立体互动教学、随堂训练精准讲解、解决问题总结评价。

3.2.1 创设情境发现问题

情境创设的目的，既是激发学生的学习兴趣和探究欲望，更重要的是发现问题，培养学生的问题意识，开展以问题研究为导向的项目式学习。如在学到Python随机数模块这一内容，可直接借助智慧教学中的随机点名功能来创设情境，激发学生的学习热情，进而提出问题：随机是怎么实现的？引入项目：设计一个“猜数字游戏”，由计算机随机生成一个[1，100]的整数，玩家输入猜想的数字，如果不对，提示太大或太小的信息，如果相等，反馈答案正确。这类情境创设引入的项目来源于生活又可应用于生活，有效加强学生对生活实践的感悟。

3.2.2 多维立体互动教学

情境创设后，在新课教学环节，围绕主题展开多维立体互动式教学。以“猜数字游戏”项目设计方案为例。

①学生的互动。就此项目设计展开组内讨论交流，整理好本组方案。通过学生间质疑释疑，相互启发，相互补充，在互动的基础上形成组内的共识，产生1+1>2的效果，认为要实现程序功能关键需解决以下几个问题：如何实现随机[1，100]整数？需要引入Python什么模块？用到哪些内建函数？如何记录玩家输入的答案？如何反馈判断结果给玩家？如何输出提示信息和结束游戏？要用到什么控制结构？如何实现多次猜测直到猜中为止？用什么控制结构实现？抽象建模后在纸上试写代码实现算法，再拍照上传，相互借鉴讨论改进。生生互动从形式上鼓励了学生进行交流与协作，将课堂最大的话语权交还给学生。

②组与组互动。通过平台技术，可将本组优秀的学习成果拍照上传分享在公共平台上，教师进行投影，实现知识的共享，智慧的共享，或选小组代表依次就本组的设计方案进行发言。通过组间互动，学生有机会进行共同探究，共同提高，可能会产生新的思想新的方法，使原有的方案更加完善更加优化。如“猜数游戏”项目组间互动过程中，就有学生提出给游戏新增一个判断对错后反馈给用户的一个表扬或鼓励的评价，使程序更人性化更接近用户的需求。在此过程中，教师的职责并非给学生现成的答案，而是观察、引导小组之间的深入探讨，关注各组的疑点，挖掘各组思维的亮点，实时收集学生的过程性数据，预设师生互动的生成。

③师生互动。小组活动结束后，教师需针对出现的疑难点问题给予精讲点拨、拓展提升，小组巡视过程中发现的思维亮点及时给予肯定和分享。重难点知识的讲解过程可启用AI录课将其录成微课，以便后续学生复习巩固。在教学互动过程中，可依据智慧教学提供的互动模块，如拍照上传、截屏推送、教师传屏等功能实现立体化的交流互动;也可启用平台提供的随机点名、抢答、小组PK等多种具有一定趣味性、竞争性和挑战性的课堂活动。这种需要人人参与思考又能即时反馈信息给予激励评价的活动，使学生处于适当的紧迫感状态，可持续调动学生学习的专注力和参与课堂的热情。借助技术平台，实现多维立体互动式教学，保证学生的高参与度与专注度，有效避免思维惰性，使思维从被动走向积极主动。

3.2.3 随堂训练精准讲解

课中随堂练这一环节主要是对所学知识的及时运用，是对知识理解的深入与巩固，有助于学生了解自己的掌握情况，同时也为教师的后续教学提供教学参考，以便更精准地以学定教。一般教师可在备课阶段结合内容和学生情况分层设计练习，推送给学生。教师根据课堂协作探究和基于大数据分析统计的随堂测试反馈信息，如图3所示，能够直观且精准地对之前训练的效果进行快速判断，精准把脉学生的动态学情，实时地调整课堂教学的方向，在预设的基础上，动态生成。也可以直观地通过个别学生的数据，迅速高效地分析出某一个学生在课堂教学中的短板与优势，以便更好地对一些临界生在教学活动中的状况进行把握。

3.2.4 解决问题总结评价

这一环节是教师对本节教学活动的一个总结与评价。教师可以大数据分析为依据，将数据分析结果直接投影在教室公共屏幕上，这些数据可以直观地反映出班级整体的概况，也可以反映出每个学生的具体学情。例如在科大讯飞智学网的学情分析平台上，通过对本节课随堂训练结果的记录，可以查看到学情概况，显示最高分、最低分、平均分、平均用时、优良合等成绩分布，也可以查看到每个学生的训练时间，每个知识点的掌握程度等信息。因此，在解决课堂情境问题的基础上，教师需要关注每个学生在教学过程中的动态数据，学生除了接收教师的信息之外，也可以对本节课自身的数据分析加以补充，长远来看，能为学生建立一个更加精准且科学的数据库。

3.3 课后智慧提升，推进深度学习

智慧提升是把所學知识向技能转换的关键阶段，巩固学生的问题分析能力和提升模仿能力，促进知识的建构和迁移应用，进一步推进学生的深度学习。

3.3.1 个性化作业推送

课后智慧提升阶段，作业的形式可以多样，除常规的适量统一作业外，更需要必要的个性化作业辅助。个性化作业的辅导需要结合大数据的分析，教师可以高效便捷地为不同层次的学生量身定制适合其学情的个性化作业，做到现代版的“因材施教”。在作业内容选择上，基于数据库与教学资源库通过云计算技术的互相联结，更加精准，自动生成的对应学生薄弱知识点的智能匹配习题，切实使内容与学生之间能够无缝对接，教师对这份自动生成的作业，基于实际情况再进行个别的调整，能够较为精准地针对学生薄弱的知识点进行针对性巩固，以避免“题海战术”的低效状况，实现提质减负，提质增效。作业推送方式如图4所示，学生提交后，根据答题对错情况从题库中选取与错题相似但又有区分度的题目再次作答，若答对，再推送下一类型或更高难度的题目。

3.3.2 课后云课堂搭建

在智慧教学中的云教育主要体现为依托云计算技术，以建造云教学平台，辅助教学实践而展开。这一技术在智慧教学中的运用，为教学活动开拓了第二课堂，可以使教学活动能够更好地在课后进行延续，使学生课后巩固的形式更加多样化[6]。教师可以录制微课进行个性化的课后巩固。同时基于智慧教学的交互系统，可以分层或是单独将微课进行推送，这种微课的形式精准对症。统一布置的作业，根据作业情况，针对有共性的问题，教师可录制微课，推送给全班同学。

3.3.3 学生立体化反馈

智慧教学中，学生可以接收线上线下的立体式反馈，这种多形式反馈有助于学生在反馈中更清晰地自我认知。首先，在智慧教学中，课前、课中及课后三个环节，学生的作业都是在网络平台中进行提交，学生拥有属于自己的错题本与学习档案，从反馈层面加强了学生课后巩固的精准度。其次，智慧教学根据学生兴趣偏好以及巩固后的数据分析，能够生成一份课后报告，基于这份报告学生自己也能精确地为自己的学习状况进行诊断，使得学生的课后巩固能够多维立体化呈现。最后，依托于大数据计算技术，通过学情记录与分析，系统会自动呈现需重点关注的典型学生，如图5所示，教师可以据此精准把握学情，更好地做出教学管理决策。

3.4 全程智慧评价，助力深度学习

教学评价，在整个教与学过程中起到重要的反馈作用，为后续如何改进和完善教学系统提供支持。智慧教学采取动态、伴随式学习评价，其评价贯穿课前、课中及课后全程。注重评价的主体多元化，内容多维化，方式多样化。其中，学生作为主体参加评价的部分也是学生深度学习的强化过程，学生自评的同时自我反思，评价过程中学生对所学知识技能做出价值判断，所學知识也进一步深层内化，如表1所示。

智慧评价中依托智慧教学工具畅言课堂，采集学生学习过程中的学习轨迹、作业完成度等相关数据，结合外部因素进一步模块化分析，亦可形成可视化的分析报告，实现对学生的全面评价，深度评价学生的学习效果。

4 结束语

智慧教学为师生构建了一个交互联动又虚实融合的智慧教学环境，随着技术与教学的不断深度融合，智慧教学将逐步走向常态化应用，为教学赋能。对教师而言，可以更灵活地开展教学活动，最大限度地拓宽学生的学习空间、提升学习效率，根据学情报告精准把脉，通过数据驱动实现精准教学。对学生而言，可以按照自己的实际情况进行个性化学习，实现符合个性化成长规律的智慧发展。通过课前自主预习，课中积极参与思考，课后及时巩固提升三个环节，深度加工把握知识的本质，实现知识的迁移与应用，从长远来看，有利于学生养成深度学习的学习方式和习惯。

参考文献：

[1] 谢小玲.课堂教学要绽放智慧的光芒[J].教书育人，2017（5）：37-38.

[2] 郭华.深度学习与课堂教学改进[J].基础教育课程，2019（S1）：10-15.

[3] 尹宝才，王文通，王立春.深度学习研究综述[J].北京工业大学学报，2015，41（1）：48-59.

[4] 何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].现代教学，2005（5）：29-30.

[5] 唐烨伟，庞敬文，钟绍春，等.信息技术环境下智慧课堂构建方法及案例研究[J].中国电化教育，2014（11）：23-29，34.

[6] 吴晓如，刘邦奇，袁婷婷.新一代智慧课堂：概念、平台及体系架构[J].中国电化教育，2019（3）：81-88.

收稿日期：2022-01-25

作者简介：沈娅芳（1977—），女，中学高级教师，硕士;喻文红（1982—），女，中学高级教师。