2017.7教育观察·元祥视点·课堂教学新视野(1)

　　深度学习：本质与理念

　　郭元祥

　　近十年来国际上最先进的教学理论其实根本不是国内疯传的“翻转课堂”等技术性的策略，而是源于人工智能和脑科学的深度学习理论。深度学习注重让学生沉浸于知识的情境和学习的情境，强调批判性思维，注重实现知识的内在价值。理解深度学习理论对深化我国的教学改革具有重要的意义。

　　一、深度学习概念的提出

　　深度学习的概念，源于30多年来计算机科学、人工神经网络和人工智能的研究。上世纪八九十年代，人们提出了一系列机器学习模型，应用最为广泛的包括支持向量机(Support Vector Machine，SVM)和逻辑回归(Logistic Regression，LR)，这两种模型分别可以看作包含1个隐藏层和没有隐藏层的浅层模型。计算机面对较为复杂的问题解决训练时，可以利用反向传播算法计算梯度，再用梯度下降方法在参数空间中寻找最优解。浅层模型往往具有凸代价函数，理论分析相对简单，训练方法也容易掌握，应用取得了很多成功。①随着人工智能的发展，计算机和智能网络如何基于算法革新，模拟人脑抽象认知和思维，准确且高清晰度地进行声音处理、图像传播甚至更为复杂的数据处理和问题解决等，在21世纪来临的时候成为摆在人工智能领域的关键问题。

　　……

　　二、深度学习在教育中的兴起与发展

　　来自脑科学、人工智能和学习科学领域的新成就，必然引起教育领域研究者的深刻反省。计算机、人工智能尚且能够模拟人脑的深层结构和抽象认知，通过神经网络的建立开展深度学习，那人对知识的学习过程究竟应该是怎样的一个脑活动过程和学习过程?学生的学习有表层和深层等层次之分吗?从作为符号的公共知识到作为个人意义的个人知识究竟是怎样建立起来的?知识学习过程究竟是一个怎样的抽象认知过程?信息技术环境支持下深层次的学习如何实现?近十多年来，这些问题引起了许多教育研究者特别是教育技术学研究者的浓厚兴趣，深度学习、深度教学的研究日益引起人们的重视。也正是在辛顿的“深度学习”概念明确提出后，教育学领域特别是教育技术学领域的深度学习研究日益活跃起来。

　　……

　　三、深度学习的核心理念

　　从深度学习走向深度教学，一方面是教与学的一致性决定的，另一方面是当前中小学课堂教学普遍存在的局限性决定的。教与学的关系既不是对立关系，也不是对应关系，而是一种具有相融性的一体化关系，离开了教无所谓学，离开了学也无所谓教。学生真正意义上的深度学习需要建立在教师深度教导、引导的基础之上。从本质上看，教育学视野下的深度学习不同于人工智能视野下的深度学习，不是学生像机器一样对人脑进行孤独的模拟活动，而是学生在教师引导下，对知识进行的“层进式学习”和“沉浸式学习”。“层进”是指对知识内在结构的逐层深化的学习，“沉浸”是指对学习过程的深刻参与和学习投入。离开了教师的教学和引导，学生何以“沉浸”?因此，深度学习只有走向深度教学才更具有发展性的意义和价值。同时，我国新一轮基础教育课程改革以来，课堂教学改革依然存在着诸多表层学习、表面学习和表演学习的局限性，“学习方式的转变”往往演变成了教学形式的改变，诸如教与学在程序上的简单翻转和在时间上的粗暴分配。其所体现出来的知识观、价值观、教学观、过程观依然陈旧落后，以学科知识、学科能力、学科思想和学科经验的融合为核心的学科素养依然未能得到实质性的渗透。

　　……

　　(责任编辑：林彦 黄晓夏)

　　①Y.LeCun and Y.Bengio.Convolutional networks for images，speech，and time-series.In M.A.Arbib，editor，The Handbook of Brain Theory and Neural Networks.MIT Press，1995.

　　②Geoffery E.Hinton and Salakhutdinov R.R.，Reducing the dimensionality of data with neural networks. Science.2006 Jul 28;313(5786):504-7.

　　③Geoffrey E.Hinton，Simon Osindero，Yee-Whye Teh. A Fast Learning Algorithm for Deep Belief Nets. Neural Computation.2006(7).

　　④余凯等.深度学习的昨天、今天和明天[J].计算机研究与发展，2013，9.

　　⑤安德森.布卢姆教育目标分类学(修订版)[M]. 北京：外语教学与研究出版社，2009:78-80.

　　⑥Marton，F. and Saljo，R.，On Qualitative Difference in Learning:Outcome and Process. British Journal of Educational Psychology，1976，46:4-11.

　　⑦安富海.促进深度学习的课堂教学策略研究[J].课程·教材·教法，2014，11.

　　⑧Kieran Egan. Learning in Depth: A Simple Innovation That Can Transform Schooling. London, Ontario: The Althouse Press, 2010.

　　⑨Kieran Egan.“Learning in Depth” in teaching education. Alberta Journal of Educational Research，Vol.59，No.4，2013，705-708.

　　⑩何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].计算机教与学，2005，5.

　　作者信息：郭元祥，华中师范大学教育学院教授、博士生导师，教育部华中师范大学基础教育课程研究中心主任，中国基础教育质量监测协同创新中心华中分中心常务副主任，中国教育学会教育学分会副理事长，2014年国家级教学成果奖一等奖获得者。2007年发起“海峡两岸能力生根计划”，在中国大陆率先倡导“深度教学”理念，并在江苏、湖北、湖南、广东、河南等五省开展深度教学实验研究。