嚴(yán) 衛(wèi)，錢振江，周立凡

（常熟理工學(xué)院 計算機科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

0 引 言

早在20 世紀(jì)60—70 年代，深度學(xué)習(xí)是美國學(xué)者馬頓和塞爾喬率先提出的，相比重現(xiàn)知識的淺層學(xué)習(xí)，另一種是理解知識的深度學(xué)習(xí)[1]。我國于2005 年由學(xué)者何玲、黎加厚等提出了深度學(xué)習(xí)的概念并闡述了其特點[2-3]。大學(xué)計算機技術(shù)的深度學(xué)習(xí)應(yīng)以提高學(xué)生計算機核心素養(yǎng)為學(xué)習(xí)活動目標(biāo)，培養(yǎng)其在高階段思維層面上的發(fā)展，達(dá)到學(xué)生全面發(fā)展的目的。

1 深度學(xué)習(xí)是大學(xué)計算機技術(shù)實驗教學(xué)可持續(xù)發(fā)展的重要保障

1.1 大學(xué)計算機技術(shù)核心素養(yǎng)的發(fā)展需要依靠深度學(xué)習(xí)

核心素養(yǎng)已成為深化教育課程改革、實施素質(zhì)教育目標(biāo)的重要焦點[4]。經(jīng)合組織認(rèn)為核心素養(yǎng)對于社會和個人獲得有價值的產(chǎn)出具有重要意義[5]。與其讓學(xué)生記憶和復(fù)述，不如轉(zhuǎn)向發(fā)現(xiàn)和使用，從而開發(fā)必要的認(rèn)知工具和學(xué)習(xí)策略，使他們能夠獨立創(chuàng)造新的知識[6]。鐘啟泉教授強調(diào)，“核心素養(yǎng)不是由教師直接傳授的，而是在問題情境中通過解決問題培育起來的”[7]。計算機核心素養(yǎng)的發(fā)展不是靠機械性重復(fù)學(xué)習(xí)，而是靠深度學(xué)習(xí)，因此，深度學(xué)習(xí)是培養(yǎng)和發(fā)展核心素養(yǎng)的必備條件。

1.2 大學(xué)計算機技術(shù)實驗課的性質(zhì)需要依靠深度學(xué)習(xí)

遵循大學(xué)計算機技術(shù)實驗課程的性質(zhì)和特點，教學(xué)應(yīng)是增強學(xué)生在具體情境下計算機技術(shù)的應(yīng)用和解決復(fù)雜問題的能力。教師講解計算機技能的概念及操作應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生正確理解計算機技術(shù)。知識系統(tǒng)的構(gòu)建和模塊化的教學(xué)是深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵部分，因此，大學(xué)計算機技術(shù)實驗課的性質(zhì)需要依靠深度學(xué)習(xí)。

1.3 大學(xué)計算機技術(shù)實驗課改革需要依靠深度學(xué)習(xí)

大學(xué)計算機技術(shù)實驗課改革需要深度學(xué)習(xí)持續(xù)性改進(jìn)。例如，一些學(xué)生很難將他們在實驗課中學(xué)到的知識轉(zhuǎn)移到工作或生活中的具體應(yīng)用中。在課程考核中，甚至出現(xiàn)學(xué)生死記硬背現(xiàn)象，而這些學(xué)習(xí)屬于淺層學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)可改變這一學(xué)習(xí)模式，它將理論知識與實際操作充分結(jié)合，通過和生活經(jīng)驗相聯(lián)系來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 大學(xué)計算機技術(shù)深度學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)路徑

2.1 巧設(shè)任務(wù)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力，可通過巧設(shè)任務(wù)情境來實現(xiàn)。教師將知識和策略嵌入任務(wù)情境中，將書本上的理論和實踐內(nèi)容與學(xué)生已有的知識和生活經(jīng)驗緊密聯(lián)系起來，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，給學(xué)生一個實踐領(lǐng)域來分析和解決問題。比如，每年學(xué)生會都需要制作大量的邀請函分發(fā)給校領(lǐng)導(dǎo)和教師觀看文藝演出，因工作量巨大，學(xué)生會還會找一些學(xué)生一起幫忙設(shè)計、復(fù)制、打印等操作，工作非常繁瑣且容易出錯，若結(jié)合所學(xué)知識“Word 郵件合并”功能，學(xué)生運用所掌握的知識輕輕松松就完成了批量打印邀請函的操作。

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，知識的獲得不僅是通過教師的教學(xué)，還是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會文化背景下，借助于他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資源，通過意義建構(gòu)的方式來獲得[8-9]。比如，通過一個學(xué)期的大學(xué)計算機技術(shù)實驗課學(xué)習(xí)，學(xué)生對制作Word 電子板報和利用Word 編輯文稿的操作已基本掌握，如果學(xué)習(xí)情境是指定一個素材文件，按要求進(jìn)行文檔編輯設(shè)計，則學(xué)生遇到類似的學(xué)習(xí)情境，基本上可以按要求完成。但如果是在實際問題情境中根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)的口述要求，通過發(fā)揮自己的想象力來編輯設(shè)計高質(zhì)量文檔的話，則有相當(dāng)一部分學(xué)生無從下手。因此，在培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力過程中需要有一個規(guī)范的、適度的情境性學(xué)習(xí)環(huán)境。為巧設(shè)高質(zhì)量任務(wù)情境，需把學(xué)生的生活經(jīng)歷和興趣點緊密相連。在任務(wù)情景下，要注重興趣維度和認(rèn)知維度的平衡，如果只是組織趣味性活動，教師把學(xué)生的學(xué)習(xí)活動引向興趣維度，就不會出現(xiàn)在認(rèn)知上的沖突。需要注意的是，完成一個深度學(xué)習(xí)的任務(wù)情境需要教師團(tuán)隊一起研究創(chuàng)設(shè)，可能需要幾個星期甚至更長的時間。

深度學(xué)習(xí)任務(wù)情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該是層次化的：首先，所學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該源引自書本和學(xué)校的教育；其次，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)實世界中創(chuàng)造和使用新知識。綜上所述，任務(wù)情境引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠融入與現(xiàn)實世界相關(guān)或有復(fù)雜性問題的解決中來。

2.2 基于藍(lán)墨云課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展高階思維

學(xué)生深度學(xué)習(xí)的隱性變化關(guān)鍵是思維的發(fā)展，即學(xué)生從淺層思維到高階思維的發(fā)展。布魯姆的認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)認(rèn)為人的認(rèn)知發(fā)展從低到高包括知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評價，其中知識、理解、應(yīng)用屬于淺層思維，分析、綜合、評價屬于高階思維[10]。在之前的教學(xué)活動中，實驗教學(xué)在學(xué)生淺層思維的構(gòu)建上停滯不前。比如，上實驗課時，教師布置實驗內(nèi)容后，學(xué)生就根據(jù)所學(xué)知識和實驗書上的要求來做實驗操作題，雖然操作過程中教師可以實時指導(dǎo)學(xué)生，但這個階段仍屬于淺層思維。

從教學(xué)實踐來看，通過藍(lán)墨云課堂教學(xué)，對學(xué)生高階思維的發(fā)展起到了顯著的作用。例如，學(xué)生可以在課堂上通過藍(lán)墨云班課獲得每個學(xué)習(xí)資源和活動的經(jīng)驗值，有助于激發(fā)學(xué)生的興趣和參與感，還可以在手機端上進(jìn)行豐富的課堂活動，如頭腦風(fēng)暴、問卷調(diào)查、討論和回答問題、課堂測試和分組任務(wù)等[11]。在大學(xué)計算機技術(shù)教學(xué)中，除了上述提到的激發(fā)學(xué)生思維的措施外，促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的途徑還包括學(xué)生回答問題后的教師反饋和教師評價。課堂上學(xué)生齊聲回答問題固然能活躍課堂氣氛，但卻使學(xué)生喪失了獨立思考的能力。教師反饋和教師評價，能夠在答案的思考深度和廣度上進(jìn)行完善，深化學(xué)生思維。藍(lán)墨云課堂教學(xué)系統(tǒng)將逐一記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，并輸出詳細(xì)的學(xué)習(xí)分析報告。運用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)幫助學(xué)生成長，輔助教師更好的教學(xué)。

2.3 運用多元表征促進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)容有機整合

心理學(xué)指出，表征是將知識重新表現(xiàn)出來，因此存在表征和被表征的兩個實體，這兩個實體間是一種映射關(guān)系[12]。從實踐教學(xué)中看，言語符號表征與視覺形象表征相結(jié)合的多元表征對知識理解的深度和廣度都優(yōu)于傳統(tǒng)的言語符號表征。理解知識的內(nèi)在聯(lián)系是深度學(xué)習(xí)的主要任務(wù)，而獲得計算機技術(shù)概念的立體感知，形成對知識的恰當(dāng)表征，是大學(xué)計算機技術(shù)實驗課中問題正遷移和高效解決的前提。在深度學(xué)習(xí)的課堂上，教師通過多種形式方法對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，如運用思維導(dǎo)圖、課堂小組演講、人物角色扮演等，發(fā)散學(xué)生思維，加深知識印象，幫助其梳理完整知識體系。這樣，新的學(xué)習(xí)內(nèi)容不僅可以與學(xué)生所學(xué)知識相聯(lián)系，還可以進(jìn)行分類和分析，構(gòu)建新的知識網(wǎng)絡(luò)，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的可視化和模塊化。例如，在學(xué)習(xí)完Office 基本操作之后，可以讓學(xué)生設(shè)計一個演示文稿。要求：①靈活運用Word 文字處理和Excel 電子表格知識，把以上兩大知識模塊的素材穿插到PPT 演示文稿中豐富其內(nèi)容；②設(shè)計的PPT 演示文稿須具有圖片、SmartArt 圖形、動畫等特效；③演示文稿通過“自定義幻燈片放映”功能，可以分別設(shè)計出精簡版和完整版演示文稿以滿足不同場合的要求，同時要求學(xué)生通過“錄制幻燈片演示”功能，為幻燈片錄制旁白。這種將演示文稿中的視覺和語言表現(xiàn)相結(jié)合的方法可以幫助學(xué)生更深層次的保存和運用所學(xué)知識。

思維導(dǎo)圖最早是由東尼·博贊博士提出的概念，是用來組織和表征知識的思維工具，它利用特定的圖形來組織和表示知識與知識間關(guān)系，幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行有效的思維和記憶，是放射性思維的表現(xiàn)，是人類思維的自然功能，是一種非常有用的圖形技術(shù)，是開發(fā)大腦潛能的關(guān)鍵[13]。教師利用思維導(dǎo)圖的方法，用關(guān)鍵詞、圖形、線條等繪制與實際教學(xué)內(nèi)容相符的知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。關(guān)鍵詞表示思維圖的中心主題，連線則表示主題之間的關(guān)系。通過層級連接各知識點，建立各知識點間的內(nèi)部關(guān)系，促進(jìn)知識的整合，形成清晰的知識結(jié)構(gòu)圖[14]。同時，根據(jù)認(rèn)知遷移理論，結(jié)構(gòu)化的知識容易發(fā)生遷移，在整個過程中，學(xué)生應(yīng)該將所學(xué)知識融會貫通，當(dāng)然這也是深度學(xué)習(xí)發(fā)展的過程。

2.4 基于深度學(xué)習(xí)的持續(xù)性教學(xué)改進(jìn)

在實施深度學(xué)習(xí)的教學(xué)過程中，肯定會面臨一系列的挑戰(zhàn)，比如有的學(xué)生在實驗操作過程中由于基礎(chǔ)薄弱，綜合性實驗難以展開；由于中秋、國慶、校運會等放假因素，教學(xué)周的壓縮使教學(xué)進(jìn)度難以調(diào)控；基于深度學(xué)習(xí)實驗內(nèi)容整合與現(xiàn)有的實驗教材上的實驗內(nèi)容不配套等。關(guān)鍵在于當(dāng)遇到問題時，不應(yīng)該否認(rèn)事情本身，而是積極尋找具體的解決方案。在解決問題的過程中，必須要把握原則，區(qū)分主次矛盾。要充分認(rèn)識到深度學(xué)習(xí)是為了優(yōu)化日常教學(xué)，因此要不斷地總結(jié)和改進(jìn)，更好地滿足學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，提高他們發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的能力。

3 課程滿意度問卷調(diào)查

在藍(lán)墨云班課平臺上設(shè)計了學(xué)生滿意度調(diào)查問卷，共有42 位學(xué)生參與，參與率100%。詳細(xì)評價情況見表1。

從課程滿意度問卷調(diào)查結(jié)果看，基于深度學(xué)習(xí)的大學(xué)計算機技術(shù)實驗教學(xué)深受學(xué)生的充分肯定，各項指標(biāo)滿意率較高，與學(xué)校的教學(xué)評價系統(tǒng)總評成績?yōu)閮?yōu)秀基本吻合。

表1 課程滿意度問卷調(diào)查

（續(xù)）表1

4 結(jié) 語

針對當(dāng)前大學(xué)計算機教育存在的知識碎片化、理解淺層化等問題，深度學(xué)習(xí)理論是推動大學(xué)生計算機技術(shù)核心素養(yǎng)發(fā)展的有效方法論。深度學(xué)習(xí)理論揭示了學(xué)生學(xué)習(xí)與教學(xué)活動的內(nèi)在聯(lián)系，兩者作為高度統(tǒng)一的整合體，在引導(dǎo)學(xué)生知識學(xué)習(xí)能力及核心素養(yǎng)由淺至深的發(fā)展方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[15-16]。