智慧課堂中初中生深度學習模型設計與應用研究

摘" 要" 教育現代化發展需要教育與技術共同變革，以深度學習為抓手，以智慧課堂為支撐。深度學習作為一種整合性學習過程，內含諸多要素，要想促進其得到進一步發展需明確其中的關系與范疇。為了有效提高初中生在智慧課堂中深度學習的效率，運用混合研究方法建構由6個一級維度、20個二級維度組成的智慧課堂中深度學習模型，為智慧課堂中的深度學習提供學習路徑。

關鍵詞" 智慧課堂；初中生；深度學習模型；深度學習

中圖分類號：G622.4" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）23-00-07

0" 引言

深度學習是新時代教育教學改革的新趨勢，是“互聯網+”時代學習模式的新變革，是掌握21世紀技能與學生核心素養的新途徑[1]。目前，我國對深度學習的關注已逐漸從理論探索轉向教學實施，但是必須承認，深度學習的發展還處在一個“聽起來不錯、看起來很美，做起來很亂的階段”[2]。深度學習為實現長久的活力和可持續發展需要教育和技術的積極響應，是信息技術與課堂教學緊密融合的結晶，在智慧課堂促進課堂教學數據的收集和處理、教育資源的個性化推薦、學習過程的評估和反饋等方面[3]向信息化和智能化方向發展，是實現深度學習的有效途徑之一。推進深度學習實際應用的關鍵是開發一個適用于智慧課堂的深度學習模型。

1" 研究綜述

1.1" 深度學習研究

研究者對于深度學習的內涵及其發展路徑發表了各自的觀點。馬頓（Marton）等[4]提出，深度學習方法具有內在動力強、強調理解、關注學習任務本身的價值等特點。他們的創新性研究為深度學習概念的研究開辟了新的篇章。隨著21世紀技能和全球變革的不斷發展，深度學習逐漸受到了國際組織的關注，其研究視野也得到了廣泛拓展。例如，威廉與弗洛拉·休利特基金會將深度學習歸納為六種相互關聯的核心能力[5]。人們逐漸認識到，深度學習不僅注重提高學生的自我意識，還注重培養學生的關鍵技能和核心素養，以適應未來世界的發展。

綜上，本研究將深度學習定義為：注重學生從信息加工到情感與行為投入的整合性學習過程，關注學生在與外界交互中提升自我認知，在活動體驗中發展學生溝通合作與解決問題等能力的新型學習范式。

1.2" 深度學習的測量維度

眾多學者針對不同環境對深度學習的測量維度進行了劃分（表1）。簡而言之，已開展的研究主要關注混合學習環境、虛擬現實環境和在線網絡環境下的深度學習，但同時從外部環境因素和學生個人因素來評估深度學習的效果，并且針對智慧課堂中深度學習的研究仍然相對缺乏。智慧課堂是信息時代的有效學習場景，智慧課堂與深度學習融合后不僅具備傳統學習環境和混合式學習環境的共同特性，而且對課堂環境有新的詮釋。

2" 模型構建

2.1" 研究方法

研究選取在廣東省佛山市六所中小學校任職的23位教師作為訪談對象，受訪對象都在智慧課堂完成一學期的授課。通過運用扎根理論的質性研究方法，運用NVivo11.0軟件對訪談數據進行深入的分析處理，得到模型的初級范疇、核心范疇和主范疇等研究范疇，根據三級編碼原則構建智慧課堂中初中生深度學習模型。

2.2" 數據收集

在研究過程中采用一對一深度訪談的方式。訪談問題圍繞智慧課堂與深度學習展開，包括“您如何理解智慧課堂？”“您是怎么看待深度學習的？您認為深度學習有怎樣的內涵與特征？”“您認為智慧課堂能否提升學生的深度學習水平？如果有，您認為智慧課堂哪些方面能提升學生的深度學習水平？”“您如何評判課堂中學生具有深度學習水平？有何具體表現？”“為提升學生的深度學習水平，您能否從教與學的角度提出合理可行的意見？”“您在促進學生深度學習的時候遇到哪些困難？”等。為了確保扎根理論研究的科學性與準確性，本實驗隨機挑選其中三份進行飽和度檢驗，而20份進行理論扎根。經分析，并未發現任何新的范疇或關系，未發現需要為主范疇增設新的子范疇或關聯關系。

2.3" 數據編碼

2.3.1" 開放性編碼

本研究收集的23份訪談數據均采用“樣本編號—問題編號—句子編號（x—x—x）”的方法進行編碼，得到864個原始句子。然后，根據最大似然原則，將收集到的864個原始句子編碼為366個初級代碼（AAx）。然后，根據含義相似或相同的原則，對這366個初級代碼進行整理，凝練成158個代碼（Ax）。最后，將158個代碼精煉成45個概念（Bx）（表2）。

2.3.2" 主軸性編碼

主軸性編碼是借演繹和歸納構建各個獨立概念的聯系，進而形成多個范疇的過程。經過整理與比較，將通過開放性編碼得到的45個概念整合為20個范疇，并最終構成六個主范疇，分別是信息加工深層性、情感創生深刻性、行為投入深入性、深度參與交互性、自我監管持續性、能力提升發展性。合并子節點進行編碼統計后，獲得一級和二級節點的材料來源和參考點數量，見表3。

2.3.3" 選擇性編碼

選擇性編碼是從多個范疇凝練出一個核心類屬，形成清晰的“故事線”，最終構建完整理論的過程。可以看出，六個主范疇及其覆蓋的20個范疇都是圍繞“智慧課堂中初中生深度學習”的，因此，將“智慧課堂中初中生深度學習”作為核心范疇，以三級編碼構建智慧課堂中深度學習理論模型。

3" 模型驗證

3.1" 研究對象

本研究的對象是四川省成都市Z中初中生。共發放430份問卷，經過篩選和刪除，得到398份有效問卷，有效回收率為92.56%。有效學生分布情況為：男生208（52.3%）人，女生190（47.7%）人；初一學生165（41.4%）人，初二學生128（32.2%）人，初三學生105（26.4%）人。

3.2" 研究工具與方法

本研究以通過32個測量指標設計的《智慧課堂中初中生深度學習模型問卷》（以下簡稱問卷）為研究工具。問卷使用李克特（Likert）五點量表法進行設計：1～5分分別代表從強烈反對到強烈贊成。獲得的數據使用SPSS23.0和Amos21.0進行分析，使用SPSS24.0進行因子分析，提取指標，然后使用Amos24.0建立結構方程模型驗證。

3.3" 數據收集與分析

本研究通過線上問卷收集數據。根據數據分析目的，數據樣本被分為兩組：第一組（n=199）通過探索性因子分析檢驗和修正量表結構；第二組（n=199）用于驗證性因子分析，以確認量表結構的有效性。

3.3.1" 項目分析

1）項目高低分組比較。對第一組199份數據的總分進行升序排列，選取最高和最低的27%作為兩個組別。采用獨立樣本t檢驗方法評估高分組和低分組在各個項目上的平均分差異。結果顯示，量表中所有項目的信度（CR）值均達到顯著水平（P=0.00＜0.05），表明所有項目的區分度良好。

2）量表項目與總分之間的相關性分析。相關系數的大小反映項目與總分之間的同質性程度。結果表明，32個項目與總分的相關系數均超過0.5，相關性達到顯著水平（P=0.00＜0.05）。

3）內在一致性檢驗。為了評估問卷的一致性，利用克隆巴赫系數計算各項指標之間的相關性。結果顯示，所有維度的信度系數均大于0.8，整體量表的信度系數值為0.973，這表明該問卷具有良好信度。

3.3.2" 探索性因素分析

首先，對問卷中所有項目進行結構效度檢驗。KMO值為0.947，巴特利特球形檢驗結果具有顯著的統計學意義（P＜0.001），說明數據適合進行因子分析。接著為提取主要因子，采用“主成分分析—正交旋轉法”，保留特征值大于1的因子。旋轉后共提取六個因子，六個因子累積方差解釋率為78.641%，表明提取的因子達到理想水平。最后剔除項目共同度值和項目的因子載荷系數絕對值小于0.4且在多個維度上有交叉的兩個項目，得到剩下的30個項目。

3.3.3" 驗證性因子分析

為了評估理論模型與實際數據的契合度，本研究利用Amos24.0對第二組（n=199）數據進行驗證性因子分析。依據指標篩查的三項原則——剔除錯誤維度的指標、剔除因子載荷過低（低于0.6）的指標、剔除交叉載荷過高（高于0.4）的指標，最后共刪除四個項目（QB1、QB2、QB3和QF1）。基于上述分析，構建智慧課堂中深度學習的驗證性因子模型，如圖1所示。表4列出驗證性因子分析的各項指標結果，所有指標均符合良好的擬合標準，這表明模型的結構是合理的。

為了進一步分析模型的內在質量，避免各維度權重過大，對六個維度進行可靠性和有效性評估，得到各維度的CR、收斂效度（AVE）和區分效度（見表5）。

表5顯示，CR值均高于0.6，表明各維度指標具有足夠的代表性。同時，AVE均超過0.9，表示各維度內指標能有效反映該維度。對角線上的數字表示AVE的開根號值大于測量值之間的相關系數，說明六個維度之間存在一定的關聯性和差異性。

4" 模型解釋

通過文獻梳理、扎根理論確定了包括信息加工深層性、情感創生深刻性、行為投入深入性、深度參與交互性、自我監管持續性、能力提升發展性六個主范疇及其囊括的20個副范疇，采用實證研究修訂并檢驗指標模型合理性，最終構建“智慧課堂中初中生深度學習模型”，如圖2所示。

4.1" 信息加工深層性

建構主義理論主張，學生應從被動接受外部刺激和信息灌輸的角色轉變為主動處理信息并建構意義的主體[6]。智慧課堂中聚集各類智慧平臺，平臺上匯集具有深度開發與共享、海量泛在、多維交互與聯通等特點的智慧學習資源[7]，并基于大數據技術實現個性化、智能化推送學習資源。通過智慧云平臺，學生可以充分利用資源，批判性地接收新信息，形成個人知識網絡。在智慧課堂中，學生對信息進行篩選加工、遷移運用、反饋評價的能力決定深度學習效果的好壞，學生信息加工深層性是智慧課堂中深度學習的重要基礎。

4.2" 情感創生深刻性

根據具身認知理論，深度學習是身體被環境塑造的直接結果，其質量進一步依賴于環境和行為、認知和心理等因素的協調程度[8]。智慧課堂利用5G、全息影像、增強現實等先進技術構建虛實融合的教學場景，使得教學場景富媒體化。在這個場景中，學生通過活動能夠親身體驗、互動和探索，通過與各種角色和對象的交流，激發深度的情感共鳴，進而提升深度學習的質量和效果。因此，學生情感投入的深刻性是推動深度學習發生的主要動力。

4.3" 行為投入深入性

積極的行為投入主要體現在學生能積極主動、全身心地參與學習，通過觀察、實踐和模仿理解相關事物，專注于制定計劃并不斷執行，解決計劃中的問題。學生在智慧課堂中進行深度學習的必要條件是積極地操作與創造性行為投入。為了促進這種投入，在智慧課堂中可以通過使用智能手環、攝像頭和平板電腦等工具實時監測學生的行為數據，精確地了解他們的學習需求。這樣，可以為學生提供個性化的服務與支持，從而進一步推動他們的深度學習。

4.4" 深度參與交互性

促進深度學習達成的重要方式是高效、高質量的交互[9]。智慧課堂的互動囊括了學生與教師、學生與同伴、學生與機器之間的雙向互動。通過各種互動手段，學生和教師建立親密的小組關系，加強師生互動，從而促進學習質量和效果的提高；學習同伴之間提出問題、討論、回答問題、項目合作、評價與反饋能實現高質量學習結果；此外，智慧課堂中師生與技術、資源協作交互，形成人機協同的教與學模式[10]，一方面教師與機器協同教學，減少煩瑣勞動的同時又能重點關注到學生的學習痛點，另一方面學生與機器協同學習，在其互動交流的同時實現全方面提升，進而促進深度學習發生。

4.5" 自我監管持續性

相較傳統課堂，智慧課堂中的教師角色在組織和管理方面相對淡化，這就要求學生必須更加自主地監控和調整自己，展現學生的自治性。為了推動深度學習在整個過程中的有效進行，學生需要運用自覺的元認知監控并維持適當的自我效能感。一方面，元認知監控是深度學習的高階思維之一，它是指個體對自身認知活動的自我意識和自我調節[11]。反之，元認知監控過程中的反饋、糾正和反思可以幫助學生培養獨立思考能力、矯正能力和改進能力，甚至包括毅力和耐力等隱形能力。另一方面，影響學生深度學習的個體因素之一是自我效能感，增強學生的自我效能感有助于激發其學習動機，幫助其實現學習堅持和學習自覺，從而獲得更高的自我定位，實現從外部調控下的學習到內部調控下的自律與反思的學習轉變[12]，這正是深度學習的方向所在。因此，智慧課堂中的目標是幫助學生探索、改進和整合自己的思維過程，無論是提升元認知監控還是提高自我效能感，這一過程最終是朝著深度學習的要求邁進的。

4.6" 能力提升發展性

能力是一種綜合素質，體現在目標或任務的實現上。在智慧教育時代，學生僅僅學習掌握知識是不足以應對未來挑戰的，只有提高綜合能力，學生才有自信和實力面對各種困難和艱辛。本研究通過編碼得出，能力提升發展性包括自主學習能力、問題解決能力、溝通合作能力、信息技術能力，這與美國“21世紀技能”框架中提到的四種關鍵能力（批判性思維、問題解決、溝通協作和創造與創新能力）[13]有共通之處。作為現代智慧教育最重要的陣地，智慧課堂以時代性為抓手，關注的是中國學生核心能力體系的發展，強調學生綜合能力的培養與發展。同時，在深度學習過程中，為實現個人能力對學習環境的轉化和適應，應促進學生自學能力、實踐創新能力和技術應用能力等方面的發展。

5" 結束語

作為一種新興的學習范式，深度學習對學生的學習過程和成效產生了深遠的影響。通過推動學生的深度學習，能夠顯著提高他們在智慧課堂環境中的學習效率，進而提升他們的核心素養。在智慧課堂環境下，學生通過深度學習能夠滿足個性化需求，實現與課堂內各種要素的和諧共存。同時，智慧課堂借助先進的信息技術，為學生提供智能化的監管、個性化的服務和精準化的支持，從而為他們的深度學習創造堅實的基礎。由此，學生能夠更深入、更精確、更廣泛地進行深度學習，其深度學習乃至智慧學習也會取得更好的效果。

本研究通過文獻分析對智慧課堂和深度學習的內涵進行概述，然后采用扎根理論和訪談調查等方法構建智慧課堂中初中生深度學習模型。在此基礎上，進行問卷調查和統計分析。結果表明，該模型結構合理、擬合度高，可作為智慧課堂中初中生深度學習的評價工具。其不足之處在于，數據的準確性依賴作答者的忠誠度與其對選項的自我判斷。在未來研究中，可以利用觀察量表、訪談提綱、在線行為數據和其他數據源構建分析模型，并與調查結果進行對比，以驗證分析結果的準確性和科學性。

6" 參考文獻

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