深度學習的教學創新研究與實踐

劉黨生

技術的快速發展催化了一種深度學習的環境，為課程的創新、教學的創新，尤其是學習的創新提供了前所未有的技術支撐，圍繞深度學習的教學創新研究與實踐環境的開源特質彰顯，有利于從教育本質規律的回歸基點出發，探尋在新時代教育的本質傳承與弘揚，順應社會和未來對于教育的需求。

深度學習的多元審視

如果說幾年前，所謂的主學科（語文、數學、外語等）還在熱衷于課件更新的話，那么近年來在所謂的輔學科（特別是信息技術、通用技術、自然科學等學科）領域提前啟動的對自身學科體系的全面重構，及至2015年源自“草根”爆發式發展的創客教育、課程眾籌……一場場被定義為“學科成長”的學科整合生態已然開始蔓延。在我國既有的教育體制機制環境下，上至國家文件相關論述和文件下達之間所形成的時間差，凸現出新課程實踐、新教學形態創新等經驗在內的自發意識覺醒，愈來愈多的基層教師團隊主動將責任擔當化作了非常具體、明確的自我加壓和使命感。

然而，從更嚴謹的立意出發來審視今天的“學科成長”，似乎還有不少可討論的空間。比如，學科成長的支撐環境拓展VS邊際界定、學科成長的課程體驗設計VS課程規范把控、學科成長的動手能力優先VS動腦思辨優先、學科成長的教具教案共享VS項目社群眾籌。而最關鍵的一點就是，不再站在傳統框架的制高點上點評置身技術（數據）環境的全新課程設計和課程運行……

深度學習的技術包抄

“深度學習”一詞，無論是從其原創特指而言，還是從技術應用領域來看，都還沒有與傳統意義上的教育形成直接且必然的緊密關聯。如果我們把AI（人工智能）所謂“研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新技術科學”的概念引申進教育領域的話，幾乎是一種水到渠成的必然。除了圍繞創客課程，已經形成的彼此滲透之外；我們當前的研發重點，都圍繞著智能的實質屬性，尋求各種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能教育裝備：包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。而最明顯的表征就是我們致力于推廣的“實驗課程生態”，早已跨越了傳統學科實驗室的固有屬性，而是更多地呈現出與大學科、跨學段、學區化共建等全新的姿態。《2014上海基礎教育信息化進程藍皮書》預測未來5年，技術的發展會直指基礎教育內涵發展的核心，從而引起“核變”。然而，在今天看來，還是難免有掛一漏萬的想不到：我們想到了游戲式學習，沒想到卻被VR、AR、MR搶了風頭；我們預見到今后的孩子將要進入“創客”式學習的新時代，卻沒想到“雙創”的大浪讓整個社會都激動不已；我們設想過有一天會通過數據來支撐經驗，可沒意識到大數據的精準、多元、海量特性直接挑戰了我們引以為傲的教學經歷……個性化學習、自主化創意、創新式成長，就這樣空降到我們面前，同時也在激勵著我們課堂的呈現形態，以及教學的評價機制、學習手段更迭和學習渠道的泛師資對應，都在逼著教育的升級。

深度學習的海外借鑒

綜觀國際，我們不難發現，幾乎所有國家都在彼此參照，互為樣本，取長補短。以STEM教育為例，2016年1月，聚集著超過六百個教育、商業和相關專業組織的“STEM教育聯盟”為“2016年美國總統大選”建議：“為我們的子孫后代在STEM教育中所實踐的每一步，都將在未來對美國的經濟、國家安全乃至美國在科學與科技領域持久的領導力產生前所未有的正面影響”。目前，美國在中小學階段已形成了遍布全美的以STEM為核心的三類學校特色：STEM精英學校、STEM全納學校及STEM職業技術教育學校，并得到了各種教育機構、企業與基金會提供的資金資助和技術產品支持。英國的創客教育已經滲透在中小學階段日常教育中，從小學至初中一以貫之的9門基礎課程分別是：藝術與設計、公民、計算、設計與技術、外語（課程）、地理、歷史、音樂和體育。政府支持開展一系列項目、行動、計劃，對英國創客教育的研究提供了一個有利的平臺，將藝術家、企業與社會、學校聯動起來，形成互動圈，極大地推動了社會對創造力培養的意識。日本傾向于傳統教育的創新以及國際合作，為達到設定的中小學階段STEM教育目標，日本正在對傳統教育做出加強課時和內容，如設立STEM精英教育專項基金、加快STEM教育的教師隊伍建設、支持和鼓勵女性投身STEM教育及STEM相關職業等。

深度學習的實驗重構

深度學習的實施，一定是一項系統工程，換句話說，必須凸現所謂主學科的融入和大學科觀改造的核心屬性。就目前方興未艾的創客教育而言，我們認為有把創客教育、創新教育從所謂的學校常規教育中剝離出來（甚至獨立成一門單獨的課程）的趨勢。將創客教育滲透進現有學科，這樣的提法確實會因為基層所處的高度和話語影響力等因素，形成操作層面的局限。不過，這恰恰因應了教改、課改的全民特性。好在已經擁有了包括創客教育在內的眾多自發探索，積累了相當寶貴的經驗和實踐。其中一條具有普適意義的模式，就是“做中學”，它又體現為觀察、體驗、實操、設計、創新等彼此遞進的實驗特質。僅憑這一點，就足以推廣到更多，乃至全體學科。這幾年來，深度學習專委會陸續創新了若干較為成熟、且易于落地的學科實驗拓展模式，包括：學科成長型、教材重構型、項目綜合型、學段模糊型、校際聯動型等。所謂“學科成長型”，凸顯的是教學內容上的與時俱進，比如在引入了DIS之后，地理實驗室不再只是被地球儀和標本壟斷教學。所謂“教材重構型”，謀求的是課本比較和重新洗牌，比如STEM課程的呈現早已擺脫了理化生的學科間掣肘。所謂“項目綜合型”，則以實現漸趨成熟的“研究性學習”為實驗支撐系統，比如小衛星實驗室的設計使得創新實驗室的學科綜合元素邁上新臺階。所謂“學段模糊型”，注重的是學生學習過程不再被學段等人為因素所制約，比如城市少年宮工作室模式緩解了單一學校的師資瓶頸。所謂“校際聯動型”，有可能在調動社會各方積極性的同時，創設一個互補性的梯狀響應；比如，學區少科院建設就兼顧了普及與提高的不同需求和不同運作模式。

深度學習的生態修復

學，始于識、終于創，貴以悟。我們所致力的“學校實驗課程生態重構設計”，正是在生態的整體建構立意下，全面推進從識到悟，再到創的學教過程新構想。目前，教育界對于“創客”式學習的預測是：它以學生的興趣為起始點。假設一個孩子主動對一個內容感興趣，他可以在網上閱讀、轉發文章，繼而再通過博客、論壇等，接近這個行業領域和人物。他會像發燒友一樣收集一切資源，然后進行整理，對海量信息做出預判。與此同時，孩子的學習伙伴也是網絡上的“小圈子”，他們年齡、學歷多元化，互相學習，樂于幫助別人，分享自己的學習成果……

在這其中，我們必須警惕三點：一是以科普講座指代創新教育，最新腦科學研究成果表明，如果在120秒內沒有贏得受眾者的交流，那么其課程的效果就有可能打了對折。二是不加甄別的搜索結果式的堆砌，比如有關“以燒水頂開壺蓋的例子來介紹瓦特蒸汽機”的故事，被一些機構廣為推崇，然而，這與史實和意欲揭示的主題都南轅北轍。三是要兼顧學生知識結構的目前水準，我們鼓勵踮起腳尖，但不倡導長時間地連續拔高。

圍繞創新教育，我們有必要重點建構五類課程實驗生態：一是資源探究型實驗系統，重在解決師資、素材、專業需求。網絡學習資源已經為自主學習提供了極其便利的條件，積極靠攏資源全球化趨勢，幫助教育者和學習者方便地享用。二是手段交叉型實驗系統，重在大數據的引進、吸收和運用；利用多媒體，特別是超媒體技術，使教學內容的表現變得結構化、動態化、形象化；利用人工智能技術的構建方便，針對學生的不同特點和需求進行教學和提供幫助。三是環境改良型實驗系統，重在讓學校的一草一木都滲透教育元素；現已涌現出一系列虛擬化的教育環境，包括虛擬教室、虛擬實驗室、虛擬校園、虛擬學社、虛擬圖書館等，由此帶來的必然是虛擬教育與現實環境的疊加效應最大化。四是所謂“國際訪學型”實驗系統，重在實現任務驅動下的世界同步合作。既包括通過計算機合作的網上合作學習、小組作業和計算機扮演同伴角色等形式，更寬容學生通過跨地域（國別）的交換、互訪、專題出境訪學，共同完成學習任務。五是所謂“得益未來型”實驗系統，重在對接終身受益的系統開放。主要體現在內容開放、結構開放和功能開放三方面。再加上計算機化測試與評分、學習問題診斷、學習任務分配等功能，實現面向學習過程的評價。