深度學習視域下的創新課程初探

項華 毛澄潔 梁婷 覃芳 眭衍波

在“互聯網+教育”背景下，教育改革的重心由教師的“教”轉向了學生的“學”。許多概念諸如“創客”“創客教育”“STEM教育”“數字科學家”“學科核心素養”等，如雨后春筍般層出不窮，為課程與教學改革的發展注入了勃勃生機。

目前創新課程的目標及其主要問題

課程是為了達成某個目標，按照事先設計好的思路和方案實施教學，并獲得有意義的使命體驗的過程。按照設計痕跡的明顯程度，課程有顯性課程與隱性課程之分，這里主要指顯性課程。當前國內外學校的主體課程目標都定位在提高學生的科學素養水平上面。

科學素養概念的內涵總是隨著時代的發展而不斷進化的，在信息時代，信息要素在科學素養概念的構成中地位凸顯，因此科學信息素養（科學素養與信息素養的交集）成為一個人全面發展的重中之重內容，科學信息素養是信息時代公民的核心素養。顯然，科學信息素養是科學素養的核心部分。

學校系統一般采取三個級別設立課程，即國家級必選課程、地方級選修課程和校本選修課程。其中學科課程占有主體地位。學科課程話語體系性強，選修學科課程，相當于接受學科領域專家的引領，直接深度地提升解決學科領域問題的能力。學科課程在經歷幾輪新課程改革之后，將教學目標定位到提高每位學生的學科核心素養上面，師生在教學理念和教學行為上面發生了一些變化，但是由于受到師資隊伍專業水平限制，仍然制約著學科現代教育理念的有效實施，學科分割、斷裂現象嚴重，學生的創新意識和實踐能力提升受到限制。僅有學科教學也不是完整的深度學習。

美國為了在全球保持教育領先的戰略定位，掀起了STEM教育改革浪潮。STEM教育特別強調將本來分散的四門學科（科學、技術、工程、數學）自然地組合從而形成新的整體，促進教師在教學過程中更好地進行跨學科融合，鼓勵學生跨學科解決問題。此外，美國還掀起了創客（Maker）教育浪潮。廣義的創客教育強調培養學習者的創新精神與創造能力，學習者即創造者，學習過程也是創造過程，將學習者不同的想法變成現實等。狹義的創客教育對于學習者而言還是一種業余愛好，更多是鼓勵學習者有效地使用數字化工具（包括開源硬件、三維打印、計算機、小型車床、激光切割機等），培養學生動手實踐的能力。

受STEM教育和創客教育思潮的影響，學校課程中涌現出了數字科學家課程、3D打印課程、機器人課程等一大批創新課程。讓學生在發現問題、探索問題、解決問題中將自己的想法作品化，培養獨立的創造思維與解決問題的綜合能力是創新課程特別需要關注的地方。唯有如此，創新課程才能借助這場全社會的創客文化運動，對教育信息化或者教育革命性發展產生強烈的沖擊力度。

在這些課程繁榮現象當中，也出現了偏離提高學生科學信息素養課程目標的盲目課程，出現了讓人擔憂的淺層次學習活動與教學，一窩蜂上設備和項目，建不接地氣的“高、大、上”創客空間等違背教育規律的現象。由此可見，僅限于簡單活動的所謂跨學科課程也不能達到深度學習。探討深度學習視域下的“學科課程”“創客教育”“數字科學家課程”“STEM課程”具有重要意義。

深度學習的核心特征是思維

人類的學習活動是一個極其復雜的系統。深度學習（Deep Learning）是指個體深度加工知識信息、理解復雜概念、掌握內在含義、建構個人化和情境化的社會知識體系，以解決現實復雜問題的適應行為。

那么，深度學習的主要特征是什么，其發生條件又在哪里？

首先，深度學習不僅僅發生在認知方面。依據加德納的多元智能理論，智能是在某種社會或文化環境的價值標準下，個體用以解決自己遇到的真正難題或生產及創造出有效產品所需要的能力。人有語言智能、節奏智能、數理智能、空間智能、動覺智能、自省智能、交流智能和自然觀察智能八個智力中心。所以深度學習的方式除去認知之外，還包括身體運動、內省、交際等多種方式。無論哪種方式，思維總是處于核心地位。因此，深度學習的核心特征是思維，這里的思維不僅僅包括數理思維，還包括動覺思維、內省思維、交際思維，等等。

其次，隨著信息時代的到來，人類的學習除去行為主義學習和認知主義學習之外，還進化出了新的種類——聯通主義學習。比如，現代人不需要知道所有知識，只要具備借助搜索引擎或者其他手段尋找所需要信息的基本意識和技能，就能夠知道比過去多得多的事物?；ヂ摼W構成了整個人類的大腦，這個大腦比個體大腦的功能異常強大。這是當代深度學習的一個新的特征。

最后，無論考慮深度學習的全面性，還是考慮深度學習的時代性，學習個體的探究本能是基礎。所有動物都有趨利避害的探究本能，與其說探究是一種能力，不如說探究是一種本能或者習慣。對于人的探究是指探索和研究行為的總稱，體現探究的學習是探究式學習，所謂探究式學習是指像科學家一樣去探索、研究和創造。項華教授根據科學的三種形態將探究式學習分為“實物探”“理論探”和“數碼探”三種形式。所謂“實物探”是基于實物手段的探究行為；所謂“理論探”是基于學科理論的探究行為；所謂“數碼探”是基于計算機或者信息技術的探究行為。因此，“數碼探”是信息時代深度學習的基本特征之一。

深度學習主要包括四類學習活動：其一，基于建構主義學習理論的、積極的、建構性的、累積性的、目標指引的、診斷性和反思性的知識建構活動；其二，基于情境認知的，把知識視為個人和社會的、物理情境之間聯系屬性以及互動產物的問題解決活動；其三，基于分布式認知的、人與人之間以及人與技術工具之間通過交互實現的情境創設與學習活動；其四，基于元認知的，個體對自身學習、思維等認知活動的自我覺察、自我監控和自我調節的反思評價與學習活動。

人們對于深度學習的廣泛關注始于信息時代。目前的數字化、網絡化、移動化的新型學習方式相繼出現與盛行，然而在學習效率和學習效果上并未有充足的證據表明得到了實質性的提高。甚至由于對新型學習工具和技術的誤用，有些學習活動僅停留在淺層學習層面。因此，在學習環境下，為了將這種淺層次學習轉向深度學習，貫徹“數碼探”的學習方式是必要條件。

探究式深度學習視域下的“3D照片DIY”課例剖析

1. 主題探究項目簡介

數字科學家計劃是一種培養學生用數碼相機、計算機仿真與編程、互聯網等手段解決科學問題潛能的“數碼探”行動計劃。包括數字科學家課程（e-scientist）與“數碼探科學”比賽兩部分的建設與推廣。數字科學家課程則是一種創新課程的符號，是信息化環境下的探究與活動課程。

“3D照片DIY”是數字科學家標準課程中一個學習主題，在2015年11月，該主題項目首次入選北京市開放科學實踐活動，2016年3月再次入選北京市開放科學實踐活動。目前該主題項目的教學設計、上課PPT微視頻和學生任務單等資源內容采取開源方式，通過掃描二維碼可下載使用，產生了一定的社會影響。參加該項目活動的學生人數已近4000人，參與授課的數字科學家核心種子教師近20人。近30位教師通過關注數字科學家微信公眾號獲取到資料，進行了自主的教學實踐，反映良好。

2. 案例剖析

下面從深度學習的視角，對該主題探究項目的活動環節進行點評。

活動環節一（10分鐘）：形成小組。隨機分組4-6人1組：自我介紹；選負責人?；顒映晒窒?。

學習提示：涉及分布式認知和交流智能與交際思維。

活動環節二（10分鐘）：問題情境創設，觀看3D影片和照片教師播放“小恐龍找媽媽”紅藍效果的3D視頻。學生在帶3D眼鏡和不帶3D眼鏡情況下，體會觀看效果的不同，組內交流并填寫任務單，說出不同的感受和科學問題。

學習提示：涉及情境認知，語言智能。

活動環節三（10分鐘）：玩一玩手指游戲。教師要求每個同學伸出自己的兩個食指來，一前一后約10CM的距離立于胸前，先閉左眼（右眼睜開），讓兩個食指重合，再閉右（左眼睜開）觀察靠近你自己的手指是偏左還是偏右呢？偏差大約是多少厘米呢？學生跟老師一起做，探究并完成表格任務。

學習提示：涉及通過實驗的知識建構，動作思維。

活動環節四（20分鐘）：探一探3D立體成像原理。學生每組1臺電腦，利用網絡，探究人眼的立體視覺是如何形成的？3D影像的技術有哪些？并完成任務單。

學習提示：涉及知識建構，“數碼探”和聯通主義學習方式。

活動環節五（20分鐘）：做一做3D眼鏡。材料：硬紙板、紅色和藍色透明玻璃紙、膠帶、剪刀。要求：左紅右藍，能掛到耳朵上，為眼鏡繪制個性化Logo。

學習提示：這里涉及問題解決活動，情境認知，動覺智能與動作思維。

活動環節六（3分鐘）：清理活動平臺，一分鐘清理活動。

學習提示：涉及清理自己的桌面，按組檢查養成良好的行為習慣。

活動環節七（15分鐘）：拍攝照片。拍攝要求：我們只需要在拍攝完第一張照片之后，把相機水平移動一定的距離，對準原來的目標再拍第二張即可。

學習提示：涉及問題解決活動，情境認知，動作思維。

活動環節八（15分鐘）：制做3D照片。學習i3Dphoto軟件的使用，把拍攝好的一組照片導入到i3Dphoto軟件中，制作成一張3D照片。

學習提示：這里涉及語言智能，交流智能，內省思維。

活動環節九（15分鐘）：展示與交流制做的3D眼鏡。師生共同小結，完成任務單。

學習提示：這里涉及反思評價、交流智能和語言智能等。

結束語

在信息技術已經滲透到社會所有方面的今天，課程創新是學校發展的一個永恒的主題；而課堂教學總是學校教育的主陣地；科學信息素養是科學素養與信息素養的交集，應該作為所有課程的焦點；在啟發式教學、討論式教學、成功式教學、探究式學習等諸多教學模式或者教學方法之中，探究式學習處于基礎地位；基于互聯網工具等信息手段的“數碼探”是深度學習的新特征。因此，在當今信息時代，無論是學科課程，還是創客教育課程、數字科學家課程等創新課程，都需要以提高學生科學信息素養水平為宗旨，以探究式深度學習理論為指導，在課程創新過程中積極實踐探究式學習，特別是嘗試“數碼探”。數字科學家課程是一種“數碼探”課程，其數據探究教學模式可以應用到學科課程和各種創新課程之中。值得探討將數字科學家與創客文化結合起來，探索一種引領各類課程向縱深方面發展的新途徑。