基于深度学习的高校在线课程的实施模型及检验

朱旭　周峰

摘 要：本文针对高校在线课程实施存在的主要问题，集合现代教育学、心理学、教育技术学等的优势所长，构建了基于深度学习的高校在线课程的实施模型。该模型围绕学习者中心，以深度学习为导向，总体框架包括深度学习准备阶段、知识深度加工阶段和深度学习评价阶段。模型创设体现了课程设计的立場以学习者为中心，课程资源的配送以模型为导向，课程教学的层次以深度学习为基准，课程活动的组织以多线交互为联结，课程实践的途径以具身学习为驱动，课程历程的设计以学习支架为支撑，课程时空的拓展以泛在学习为广度，学业评价的开展以全景视角为窗口。该模型通过行动研究运用于具体的课程实施中，研究结果显示该模式能避免在线教学中常见问题的发生，能有效促进学生的深度学习，取得较好的学习效果。

关键词：高校;在线课程;深度学习;模型

新冠疫情期间，在国家医疗卫生系统经受疫情防控严峻考验的同时，教育领域也正在发生一场全国性教育信息技术的“倒逼式”革命，堪称世界高等教育史上的创举，全球范围内的首次实验。[1]我国高校线上教育教学经历了适应期、调整期、提升期、辐射期后，已步入“反思成效的衔接和拓展”的回归期。回归期中，如何巩固和升华高校大规模在线课程实施的效果是值得深思的问题。基于此，本文以问题为导向，融合多学科理论，构建基于深度学习的高校在线课程实施模型，并在具体课程中予以实践，以期提供借鉴与推广的价值。

一、基于深度学习的高校在线课程实施模型的设计理念

根据全国高等学校质量保障机构联盟（CIQA）、厦门大学教师发展中心发布的《疫情期间高校教师线上教学调查报告》[2]、《疫情期间大学生线上学习调查报告》[3]的数据结果以及本研究的指向，对以上报告中显示的高校在线课程实施中存在的问题进行归纳与提炼，整理如下：“学生自主学习能力弱”“部分教学内容不适合线上教学”“‘直播+线上互动是线上教学的主打模式”“学生参与度不够”“教学评价方式方法不适合网上教学”等。针对疫情时期高校在线课程实施存在的主要问题，在多学科理论的基础上，提出高校在线课程实施模型应遵循的设计理念。

（一）课程设计的立场以学习者为中心

美国人本主义心理学家卡尔·罗杰斯（Carl Rogers）提出“以学习者为中心”，注重赋予学习者自主学习的权力、注重师生的情感与认知的良性互动以及良好的学习情境与氛围的创设。本模型设计所秉承“学习者中心”的理念除了遵循卡尔·罗杰斯的主张外，还进一步突出表现为以培养学习者的学习力为中心。学习力是对学习者的学习动力、学习毅力和学习能力等进行自我改造、创新与发展的综合能力。疫情期间数据显示我国高校学生的自主学习能力即大学生的学习力比较弱，所以在线课程的模型设计应以学习者为中心，围绕培养学习者自主学习能力而展开学习历程，突出解决目前高校学生学习力欠缺的问题。

（二）课程资源的配送以模型为导向

美国认知心理学的代表人物布鲁纳（Jerome S.Bruner）强调教学资源或内容呈现顺序应体现程序性;强调教学资源或内容的层次体现结构性，其相互间联系应遵循逻辑性;强调学习者的学习兴趣以及知识发现的的动机性等。同时，认知主义心理学理论还认为：不同的个体有不同的学习风格和不同的认知类型。这就意味着课程资源的配送应依据学习者不同的学习风格和认知类型，恰当的选择教学策略，配送具有程序性、结构性和逻辑性的领域知识。疫情期间高校部分教学内容不适合线上教学的原因主要是在学习者状态、领域知识、教学策略的综合运用上出现不匹配的现象。因此，在线课程的模型设计应强调课程资源的配送以学习者模型、知识模型和教学策略模型[4]为导向，通过自适应学习系统，分析各子模型数据，并不断更新模型数据，以支持平台为学习者配送量身定做的适切课程资源，实现自适应学习。

（三）课程教学的层次以深度学习为基准

“直播+线上互动”是疫情期间高校线上教学的主打模式。按照布鲁姆对认知领域中目标维度的划分，“直播+线上互动”的认知目标还处于“知道、理解”的浅层学习阶段，而基于培养学习者的“应用、分析、综合和评价”这一高阶思维能力的深度学习的教学方法在疫情期间的高校线上教学中并未能明显实现。美国著名学者兼教师职业培训师埃里克·詹森（Eric Jensen）和莱恩·尼克尔森（LeAnn Nickelsen）从教师教学的角度提出了深度学习的路线（Deeper Learning Cycle，DELC），即DELC路线，该路线包括7个步骤：设计标准与课程、预评估、营造积极的学习文化、激活先期知识、获取新知识、深度加工知识、评价学生的学习。[5]根据DELC路线和疫情期间高校在线教学普遍处于浅层学习的现实情况，将在线课程的模型设计以深度学习为实施层次。

（四）课程活动的组织以多线交互为联结

迈克尔·穆尔（Michael G.Moore）的交互影响距离理论（Theory of Transactional Distance）认为：交互距离是指物理上的距离导致心理或传播上产生潜在误解的距离。交互距离受到对话、结构和自主学习这三类变量的直接影响。[6]疫情期间高校在线课程学生参与度不够说明因为师生对话不足、课程设计结构欠缺变通、学习者自主性较弱，交互距离影响了学生参与，导致没有形成交互式学习。交互式学习的重点在于借助信息技术的支持，以交流互动为核心，促进师生、生生、组组间的交互。通过多线交互使得学习者与学习环境中各个要素相互作用，构建学习共同体，使学习者感受到思想及情感等交互的成果。

（五）课程实践的途径以具身学习为驱动

最早提出具身学习理论概念的成人教育学者卡罗琳·克拉克（M· Carolyn Clark）认为：具身学习不是一种有意识的学习，而是指在日常生活或工作中身体受到刺激后，通过感觉而发生在心理和情感水平上的变化，而这种变化又通过身体作出反应。[7]具身学习强调在身体与环境的交互过程中，通过身体感知与体验来产生学习。运用具身学习来开展在线课程教学的实践活动，有利于学习者深化和内化所学知识。

（六）课程历程的设计以学习支架为支撑

普利斯里（Pressly）等人引用建筑行业的“支架”在教育领域所下的定义是：根据学生的需要为他们提供帮助，并在他们能力增长时撤去帮助。[8]维果斯基（ Vygotsky）将学生的实际发展水平与潜在发展水平相交叠的区域称为“最近发展区”，是学生需要“支架”才能够完成任务的区域。[9]高校在线课程模型的设计要考虑到学习者在线自主学习过程中会遇到的所有可能的困难而相应提供必要的脚手架，帮助学习者实现知识进阶。

（七）课程时空的拓展以泛在学习为广度

泛在学习（U-Learning），顾名思义就是指每时每刻的沟通，无处不在的学习，是一种任何人可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息的方式。就是利用信息技术为学生提供一个可以在任何地方、随时使用手边可以取得的科技工具来进行学习活动的4A（Anyone，Anytime，Anywhere，Anydevice）学习。[10]高校在线课程实施模型平台设计要向学习者不限时，不限地地开放学习资源，要体现随时随地学习、资源获取不受限制、认知网络社会化和个性化、自主化学习等泛在学习的特征。

（八）学业评价的开展以全景视角为窗口

疫情期间高校在线课程存在“教育评价方式方法不适合网上教学”的问题，这说明学习者学业评价没能做到“精准判读”和“个性支持”。在网络学习的环境下，学业评价不仅仅是采取“学业成绩”作为主要证据的评价方式，因为单一的学业成绩的数据特征和数据质量很难满足在线课程多方面促进学习者学业发展的需求。网络学习要求学业评价的证据不仅类型多样、状态多元，更需要信息技术支持下的伴随式、全程化的自动采集和智能记录。创设全景视角的课程评价，能使学业质量评价走出评价方式不匹配、证据类型单一和数量欠缺的桎梏。

二、基于深度学习的高校在线课程实施模型的总体框架

基于深度学习的高校在线课程实施模型包括总模型和子模型。总模型是全局框架，子模型是对主要部分的深化设计。

（一）基于深度学习的高校在线课程的实施总模型

基于深度学习的高校在线课程实施总模型（见图1）秉承“学习者中心”的核心理念，将学习者置于模型的中心地位，所有的学习活动都是围绕学习者展开，服务于学习者的自主学习。以“深度学习”为导向，将高校在线课程实施流程总体设计为深度学习准备阶段、知识深度加工阶段和深度学习评价阶段。此流程形成一个螺旋式上升的闭环系统，前一次的流程实施反馈成为后一次流程实施的优化基础。第一阶段，深度学习准备阶段。教师需要进行前测学习者和预设课程两方面的准备。前测学习者即教师依靠系统和资源的支持对学习者本征、学习者情境特征、学习者偏好、学习者行为特征和研学绩效等[11]学习者基础进行摸查，形成学习者模型。预设课程即教师依据系统和资源的支持，建立知识模型和教学策略模型。知识模型主要包括的环节有：制定培养高阶思维的课程目标;确定具有挑战性的学习主题;设计引发认知冲突的问题，配置联结情境的多维知识整合资源。教学策略模型即符合学科特点的教学方法、符合教学规律的教学方法、符合学习者风格的教学方法的整合。通过学习者模型、知识模型和教学策略模型的整合，形成适切的课程资源配送给学习者，学习者获得了资源支持，产生了学习者与学习资源的交互。第二阶段，知识深度加工阶段。即通过学习支架和具身学习链的支撑来实现深度学习，养成学习者高阶思维能力。知识的深度加工遵循激活先期知识、获得新知、新旧知识联结、知识建构与转化和知识创造的递进程序。教师通过问题、范例、建议、向导、图表、游戏、练习和测试等学习支架[12]给予学习者相应指导。教师通过情景创设、身体卷入、相互交感和综合反馈这一具身学习链帮助学习者全人卷入。学习者在知识深度加工阶段获得了知识的深度加工支持，产生了学习者与教师的交互以及学习者在知识、能力和情感等方面的自我交互。第三阶段，深度学习评价阶段。即以个体评价和集合评价实现在线课程的全景评价。个体评价通过参考学习者体验、学习者参与和学习者成果等对学习者个人进行评价，以这些学习产出反映学习者的学习效果。集合评价即通过学习者所在的小组体验、小组参与和小组成果等对小组这个集合所进行的学习活动进行集合评价，以这些小组产出反映小组的学习效果。集合评价既是学习者个体评价的参考指标，也是学习共同体构建效果的参考指标。全景评价既形成了学习者的研学绩效，又为学习者提供了反思支持，实现学习者在元认知方面的自我交互。深度学习准备、知识深度加工和深度学习评价这三个阶段的保障条件除了系统平台等的硬件支持外，还需要营造积极的学习文化。构建学习共同体就是营造积极的学习文化的重要方法。组内协同建构通过共享、论证、分工、协作、展现成果等环节实现。组间协同建构通过小组展示、组间竞争、共识升华等环节实现;学习者通过组内协同建构和组间协同建构，实现学习者与学习者交互，获得协作支持。通过深度学习三个阶段以及营造积极的学习文化，最终形成在线课程的虚拟学习社区。学习者在虚拟学习社区实现学习者与学习资源交互、学习者与教师交互、学习者与学习者交互和学习者自我交互，并获得知识建构、智慧学习和情感交流等学习支持。该模型的实施可以实现学习场地以实体空间向“实体+虚拟空间”转变，学习媒介由纸媒向多种媒體转变，课程立场从教学设计向学习设计转变，学习资源由标准化向个性化转变，学习层次由浅层学习向深度学习转变，学习交往由师生交往向多线交互转变，学习方式以离身学习向“离身+具身学习”转变，学习时空以课表学习向泛在学习转变，学习评价由单一评价向多元评价转变。

（二）基于深度学习的高校在线课程的实施子模型

1.“基于人工智能技术的课程资源支持系统”子模型

“基于人工智能技术的课程资源支持系统”子模型中（见图2），学习者通过交互界面进入系统平台，系统根据学习者的本征信息、多元智能测评和霍兰德职业兴趣等测试建立初始化学习者模型，根据领域知识内的章、节、知识点、学习资源和测试题五个部分来构建初始化知识模型，根据教育学和心理学理论等来构建初始化教学策略模型。学习者模型主要解决“学习者情况如何”的问题，知识模型解决“学习什么”的问题，而教学策略模型解决“如何教”的问题。学习者在以上三个模型的帮助下进行初始学习，人工智能技术主动感知学习者在平台上对文字、图片和视频等学习材料的操作数据，以及学习者的社交数据，结合物联网技术收集的学习者生物特征和学习者状态数据，这些数据经过清洗和分析后形成在学习者本征、学习者情境特征、学习者偏好、学习者行为特征和研学绩效[13]等学习者特征，以此在初始化学习者模型的基础上不断更新和完善学习者模型。另一方面，系统基于优化的学习者模型，在已建立的知识库、试题库、资源库和学习者信息库中，匹配学习者特征自适应调整知识模型和教学策略模型，依赖智能推理引擎进行可视化表征与适切课程资源配送，学习者通过个性化导航在个性化课程资源里继续学习。可视化表征与适切的课程资源是指匹配学习者特征和学习者需求的学习资源，即知识的概念、结构、方法和难度，以及图片、文档、视频、音频、动画等多种媒体格式呈现的学习内容、学习路径、学习方式、教学方式、学习评价等都契合学习者的个性化课程资源。同时，课程资源的配送不限时不限地地向学习者开放，满足学习者泛在学习的需求。随着学习者在平台上不断深入学习，越来越多学习者的行为和结果的数据被实时记录，平台基于智能技术进行数据深挖以实现学习者模型、知识模型、教学策略模型的重构和调优，促进系统不断进化，为学习者提供更丰富而适切的个性化课程资源配送，以实现学习者个性化的自适应学习。

2.“促进深度学习的教学交互塔”子模型

根据迈克尔·穆尔（Michael G.Moore）提出的学习者-学习内容交互、学习者-教师交互、学习者-学习者交互[14]的三类交互主体的基础上，借鉴陈丽的教学交互层次塔[15]，构建 “促进深度学习的教学交互塔”子模型。如图3：

“促进深度学习的教学交互层次塔”子模型是由操作交互、信息交互、自我交互这三个层面的交互构成。第一层，操作交互，即学习者与媒体界面交互。学习者如果对媒体操作不熟，或者媒体操作复杂麻烦都会直接影响操作交互的效果。第二层，信息交互，即学习者与学习资源的交互、学习者与教师的交互、学习者与学习者的交互。其中，在师生和生生的交互中，不仅仅是知识的交互，而且还包括态度与情感的交互。第三层，自我交互，即学习者的新旧知识联结、知识建构与转换、知识创造和元认知。三层交互之间的逻辑关系是由浅入深的学习层次递进，金字塔塔尖的第三层自我交互，达到了深度学习的境界。同时，根据迈克尔·穆尔的“交互影响距离理论”，在线课程的交互式学习要通过增加满足学习者需求的对话频率，扩充反馈学习者情况的课程结构的变通程度，增强学习者对学习历程的掌控权力来保证良好的交互学习效果。

3.“促进深度学习的具身学习链”子模型

斯坦福大学著名认知心理学博士约翰·布莱克（John B.Black）认为具身学习类型包物理具身和想象具身[16]。阿曼（Amann L.）的具身学习建模中显示具身学习包括运动、感官、情绪和精神 4个维度[17]。综合约翰·布莱克的具身学习类型、阿曼的具身学习模型和唐纳德·舍恩（Donald A.Schon）的反思类型[18]，设计 “促进深度学习的具身学习链”子模型。如图4：

“促进深度学习的具身学习链”包含情景创设、身体卷入、相互交感、综合反馈这四个环节。首先，教师通过真实现场、课堂模拟、故事演绎、虚拟现实等方法进行知识的情境创设，增强情境的可视性、情节性和可操作性，给学习者带来真实或类似真实的知识场景体验;其次，真实现场、课堂模擬、虚拟现实可以给学习者带来物理具身体验，使学习者在“做中学”中将思考（心智）和动作（身体）及环境紧密结合在一起。故事演绎能产生想象具身的体验，学习者通过肢体动作、语言情感等的展现，来带动思考与表达。再次，学习者经历情景创设和身体卷入的运动学习、感官学习、情绪学习、精神学习后相互交感产生学习的意义。最后，学习者依据可视化的学习成果，运用想象具身展开行动中的反思、对行动中反思的反思、对反思描述的反思。

4.“促进深度学习的全景学业评价”子模型

为匹配在线学习对于学业评价提出的“精准判读”和“个性支持”的要求，设计“促进深度学习的全景学业评价”子模型（见图5）。全景视角包括个体评价和集合评价两大版块。每个版块分别采用相应维度的全景评价主体、全景评价内容和全景评价方式。全景评价主体包括教师、助学者、学习者、同学、社区学友等。全景评价内容包括学习体验、学习参与、学习结果三个维度。

三、基于深度学习的高校在线课程实施模型的实证研究

本研究采取行动研究的方法，以《小学教育基础》在线课程为实践场域，在教学实践中按照基于深度学习的高校在线课程实施模型进行课程设计与实施，不断优化课程进程，促进学习者的自主学习、合作学习，从而抵达深度学习。本次行动研究对象为H大学汉语言文学和汉语国际教育专业2018级本科生，共87人，行动研究的时间是2019-2020学年第2学期。模型实施的效果，采用学习过程表现和评价问卷相结合的方式进行分析。

（一）数据分析

1.学习过程表现

此次行动研究的学习过程表现主要采集的数据是12次章节作业，其中前7次为客观题，后5次为主观题。从定量分析角度看，作业整体完成情况较好，总体平均分约为88.5，平均优秀率约为59%，说明大多数学生达到了对知识点的掌握和能力培养的目标，学习效果较好。具体情况如表1所示。

2.问卷调查结果

此次行动研究的评价问卷主要使用李克特五级量表，从“很不赞同”到“很赞同”采用5点方式计分。该研究使用SPSS22.0软件对评价问卷（除去主观题）进行信度与效度分析，其中α=0.914，各维度分量表的Cronbachs Alpha系数在0.894-0.960之间，说明该问卷信度高;KMO值为0.895，说明该问卷效度高。问卷分析采取频数分析，其结果如表2。

从表2可知：从题目1来看，72.29%的“很赞同”和24.1%“赞同”样本以及平均分4.69，说明本门课程的很好地实现了“围绕学习者为中心”的模型导向。从题目2来看，68.67%的“很赞同”和25.3%“赞同”样本以及平均分4.63，说明本门课程的以学习者特征配送课程资源效果较好。从题目3来看，73.49%的“很赞同”和19.28%“赞同”样本以及平均分4.66，说明本门课程以教学策略模型配送课程资源效果较好。从题目4来看，68.67%的“很赞同”和26.51%“赞同”样本以及平均分4.63，说明本门课程的实施较好地达到深度学习的层次与效果。从题目5来看，71.08%的“很赞同”和22.89%“赞同”以及平均分4.65，样本说明本门课程学习支架的设计与实施，给予学生充分的学习支持。从题目6来看，59.04%的“很赞同”和26.51%“赞同”样本以及平均分4.45，说明本门课程设计的具身学习环节相较于离身学习效果更好，更能达成深度学习的效果。从题目7来看，75.9%的“很赞同”和20.48%“赞同”样本以及平均分4.72，说明本门课程通过多线交互的活动设计，弥补了在线学习中师生分离、生生分离、场景分离导致的不足。从题目8来看，75.9%的“很赞同”和18.07%“赞同”样本以及平均分4.7，说明本门课程通过小组合作学习等构建学习共同体的方法创设了良好的学习氛围。从题目9来看，84.34%的“很赞同”和14.46%“赞同”样本以及平均分4.93，说明本门课程实施效果达到优秀水平，深受学生的认同与喜爱。9道题目平均“很赞同”样本的比例是72.15%，总体平均分是4.67，这说明该课程较好实现了模型设计的理念，实施效果优良。

（二）研究结论

从学习过程表现和问卷调查结果来看，基于深度学习的高校在线课程的实施模型能突出学习者中心;以学习者模型、教学策略等模型为导向进行课程资源的配送的效果较好，能培养学习者高阶思维能力;课程活动的组织能实现多线交互，学习氛围融洽;具身学习、学习支架的设计能给予学习者充分的支持。其实施效果达到深度学习的层次。这说明该模型能实现设计理念，实施效果优良，并且能够解决高校在线课程实施中的常见问题，具有一定应用与推广的价值。因时间周期、平台建设以及资源限制等原因，本研究还处于探索阶段，还需要在未来的教学实践中不断优化与深化。

参考文献：

[1]吴岩.应对危机、化危为机、主动求变，做好在线教学国际平台及课程资源建设[EB/OL].（2020-04-10）[2020-07-07].http：//www.360doc.com/content/20/0410/20/53843834_905132159.shtml.

[2]全国高等学校质量保障机构联盟（CIQA），厦门大学教师发展中心.疫情期间高校教师线上教学调查报告[EB/OL].（2020-04-05）[2020-07-07].http：//www.360doc.com/content/20/0405/08/15488460_903941629.shtml.

[3]全国高等学校质量保障机构联盟（CIQA），厦门大学教师发展中心.疫情期间大学生线上学习调查报告[EB/OL].（2020-04-20）[2020-07-07].https：//www.jiemodui.com/N/116073.

[4]陈凯泉，沙俊宏，何瑶，等.人工智能2.0重塑学习的技术路径与实践探索：兼论智能教学系统的功能升级[J].远程教育杂志，2017，35（5）：40-53.

[5]JENSEN E，NICKELSEN L.深度學习的7种有力策略[M].上海：华东师范大学出版社，2010.12-13.

[6]韩梦.在线学习中教学交互对学习者满意度的影响因素研究：以华中师范大学为例[D].武汉：华中师范大学，2019：12.

[7]柯蒂斯·邦克.世界是开放的：网络技术如何变革教育[M].焦建利，主译.上海：华东师范大学出版社，2011：261-271.

[8]Winnips J C.Scaffolding by Design：A Model for WWW-Based Learner Support[M].Universiteit Twente，2001：40-41.

[9][12]闫寒冰.信息化教学的学习支架研究[J].中国电化教育，2003（11）：18-21.

[10]百度百科.泛在学习[EB/OL].[2020-07-07]https：//baike.baidu.com/item/%E6%B3%9B%E5%9C%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/1943757？fr=aladdin.

[11][13]张治，刘小龙，余明华，等.研究型课程自适应学习系统：理念、策略与实践[J].中国电化教育，2018（4）：119-129.

[14]BERNARD R M，ABRAMI P C，et al.A Meta-Analysis of Three Types of Interaction  Treatments  in  Distance  Education[J].Review  of  Educational  Research，2009，79（3）：1243-1289.

[15]陈丽，王志军，特里·安德森.远程学习中的教学交互原理与策略[M].北京：中央广播电视大学出版社，2016.

[16]BLACK J B，SEGAL A，VITALE J，et al.Embodied Cognition and Learning Environment Design[A].In D.Jonassen&S.Lund（Eds.）.Theoretical Foundations of Learning Environments[C].Routlede，2012.

[17]AMANN L.Creating Space for Somatic Ways of Knowing Within Transformative Learning Theory[M]∥WIESSNER A，MEYER S R，PFHAL N L.Proceedings of the Fifth International Conference on Transformative Learning[C].New York：Teachers College，Columbia University，2003.

[18]唐纳德·A.舍恩.培养反映的实践者[M].郝彩虹，等译.北京：教育科学出版社，2008：27.

（责任编辑 赖佳）

收稿日期：2020-07-07

作者简介：朱旭，广东第二师范学院教师教育学院讲师，教育学硕士;周峰，广东第二师范学院教育学院院长，教授，管理学博士。（广州/510303）

*本文系广东省特色重点学科“教育学”建设项目（粤教研函[2017]1号）的阶段性研究成果之一。