面向大学生创新能力发展的深度学习模型研究

徐哲

摘要：创新能力培养已成为高校人才培养的重要一环，深度学习能为创新能力的培养提供良好的解决方案。该研究以深度学习、创新能力发展以及支架理论为理论依据，在充分考虑大学生学习特点的基础上，构建了面向大学生创新能力发展的深度学习模型，并对模型的模块构成、运行过程及注意事项进行了详细的阐释。

关键词：创新能力；深度学习；学习模型

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）34-0161-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

信息技术的飞速发展和学习型社会理念的不断推进，使得学会学习已经成为人们需要拥有的一项必要的生存技能，而以增强学习者对复杂问题的解决能力、以发展高阶思维为导向的深度学习，由于高度符合学会学习的要求，受到了教育领域研究者的普遍关注，并迅速成为教育教学改革中重点研究和探索的内容。美国新媒体联盟发布的《地平线报告》（2017 高等教育版）以及北京师范大学智慧学习研究院与美国新媒体联盟联合发布的《2017新媒体联盟中国高等教育技术展望：地平线项目区域报告》都提出，向“深度学习方法转变”是技术应用促进教育发展的关键趋势[1]。

《国家教育事业发展“十三五”规划》明确提出，“要培养大学生创新创业精神与能力，强化其实践动手能力”，大学生创新能力的培养已经成为高校人才培养工作中的重要一环。创新能力是一种能够针对实际问题提出新颖的、可行的解决办法的能力，这种能力的体现需要学习者具备应用、分析、评价及创造等深层认知能力，与深度学习的目标完全契合，然而目前有关深度学习的研究中，聚焦于学习者某种能力培养的研究较少，因此研究面向大学生创新能力发展的深度学习模型具有重要的现实意义。

1 理论依据

1.1 深度学习理论

深度学习研究主要分为机器学习中的深度学习与教育学中的深度学习，教育学中的深度学习最早源于学者马顿（Marton，F.）和萨乔（Säljö，R.）对大学生阅读学术文章的学习过程的研究。关于深度学习的内涵，比艾特等学者强调深度学习方式意味着学生为了理解而学习，主要表现为对学习内容的批判性理解[2]；张治勇等认为深度学习是一种以提高学习能力、实践能力和创新能力为宗旨的学习方式，学习者在理解知识的基础上，建立新旧知识的有机联系，并能够灵活运用所学知识创造性解决实际问题[3]。关于深度学习的基本特征，何克抗教授认为有三种：一是动态的知识建构有助于催生高阶思维与深层认知能力；二是为达到深度学习的目标须采用多种教与学方式及策略；三是需通过具身认知来发展学生的问题解决能力与创新能力[4]。各位专家学者的研究表明，深度学习是一种以学生为中心、强调全身心投入、通过协商、探究、批判、合作等多种方式实现创新创造等高阶思维能力提升的学习方式。

1.2 创新能力发展理论

创新能力最早来源于“经济学”领域，后来被引入到教育、科技等多个领域，也常被称为“创造能力”。美国心理学家吉尔福特认为创造能力主要体现为具有创造性思维和创造性人格，创造性思维主要体现为发散性思维，创造人格主要表现为有高度的自觉性与独立性、有旺盛的求知欲、有強烈的好奇心、知识面广、善于观察、工作中讲求条理性及严格性、有丰富的想象力、直觉敏锐、爱好抽象思维、富有幽默感、意志品质出众等[5]。我国学者林崇德在吉尔福特的研究基础上，提出创造性人才=创造性思维（智力因素）+创造性人格（非智力因素），并指出创造性思维是发散思维与辐合思维（convergent thinking）  的结合[6]。因此，本研究认为创新能力的培养需要通过激发学生的兴趣、在和谐友好的氛围中引导其开展大量的讨论、反思与实践，促进批判与发散性思维活动的发生，以完成作品或提供解决方案的形式予以实现。

1.3 支架理论

支架也常被称为脚手架，脚手架原为建筑行业的术语，指的是建设房屋所必需的工具，教育领域中的“脚手架理论”引用了该术语，用于指代教育教学过程中教师为学生学习提供的工具、搭建的环境以及其他阶梯式的帮助与支持。关于脚手架的形式，李梅等提出基于项目的在线协作学习的学习支架分为结构支架、模型支架、问题支架和知识支架四种[7]；闫寒冰认为学习支架可以分为范例、问题、建议、向导、图表五种[8]。关于脚手架的作用，潘星竹等认为，在STEM教育中搭建合适的脚手架，有助于培养学生的批判性思维能力、创新能力及问题解决能力[9]；徐锦芬认为在大学英语课堂中，支架的作用主要体现在提高参与度、提供词汇、提供观点、纠正错误表达、简化任务、维持既定目标、提供情感支持等7个方面[10]；柴阳丽等认为支架可为学习者团队反思活动提供有效支持，有助于CSCL 团队反思活动的开展[11]。因此，大学生创新能力发展的深度学习模型中势必需要提供多种形式的支架，助力学生的反思、批判、研究、讨论等行为，为创新能力的培养奠定坚实的基础。

2 面向大学生创新能力发展的深度学习模型构建

2.1 构建的原则

深度学习的特点表明深度学习不是简单地被动接受式学习，而是需要学生经过大量的合作、批判、反思才能完成的发现式学习。大学生的学习地点经常变化，并且各门课程的课时数有限，势必课前、课后都需要投入学习，才能实现深度学习的目标，基于此，面向大学生创新能力发展的深度学习模型构建时应遵循以下原则。

一是突出情景性原则。深度学习目标的实现不可能仅仅依靠课堂教学，需要教师课前发起学习任务，大学生都是碎片化学习，学习任务具有情景性才更易于激发其在课前参与，进而为深度学习的开展奠定基础。

二是便于合作性原则。深度学习目标的实现需要学习者利用各种工具进行比较、分析与判断，因此学习环境中应具有思维可视化工具，提供创设学习共同体、脚手架的功能，以方便学习者根据兴趣组队，开展合作、研讨与探究，促进问题的解决与新方案的生成。

三是支持泛在性学习原则。学习环境的访问需支持多终端性，比如既支持电脑端，也可支持手机、iPad登录，以方便学生可以随时随地参与学习与研讨， 促进问题的及时解决及方案的生成，最终实现深度学习。

2.2 面向大学生创新能力发展的深度学习模型

本研究以深度学习发生、创新能力发展的特点以及支架理论为理论依据，以大学生的学习特点为现实依据，构建了将反思、批判与合作互助贯穿整个学习过程的深度学习模型。该模型以泛在学习平台为载体、以学生为中心、以学习共同体为学习圈、以协商、探究、意义建构及创作为主线，具体如图1所示。

面向大学生创新能力发展的深度学习模型主要由三个模块构成：

一是泛在学习平台，该平台是一种可支持手机、iPad、电脑等任何终端访问，保证学生可随时随地学习、促进深度学习发生的重要支撑工具，在面向创新能力发展的深度学习模型中发挥着特别重要的作用。该平台包括六个子系统：学习资源库、通讯交流系统、反思工具系统、任务发布系统、规则设置系统、作品展示系统。学习资源库是学习资料的集中存放地，支持存放音频、视频、动画、图片、文本等各种类型的资料，教师可在学习资源库中放置每次课程学习所需的视频、音频资料，也可以放置课外拓展学习的资料，并且具有点播功能，方便学习者观看，同时提供搜索功能，方便学生快速定位到资源。通讯交流系统是师生交流研讨的场所，既可支持组建小组讨论、也可支持外部通信，通过调用QQ或微信向小组成员发送消息，提醒其加入讨论或进行单独会话。反思工具系统为学习者提供多种思维可视化工具，利用诸如线图、韦恩图和金字塔图等图形化模板，发挥其描述、比较和推理等功能[12]，帮助学习者梳理问题，进行问题间的对比与分析。任务发布系统是支持教师发布学习任务及资料、学生接收任务的学习系统。规则设置系统是用于教师设置学习规则、分组规则，支持学生进行智能化分组，构建学习共同体的智能化管理系统。作品展示系统是支持学生以可视化的形式发布小组作品，方便开展组间研讨与质疑，并且具有屏幕分享功能的内容呈现系统。

二是师生学习共同体。师生学习共同体是由教师参与其中，根据学生的兴趣、特点组成的异质化的学习团体。学习共同体对深度学习具有较好的支持：沉浸式协作学习，达成深度学习；隐性知识的共享，促进深度学习；知识的迁移与建构，导向深度学习；多向社会性交互，支持深度学习[13]。深度学习的发生要求学生开展批判、研讨、质疑及反思，异质分组构建的学习共同体，可以有效弥补学生个体的弱势与缺点，在和谐友好的氛围内使每个学生都能发挥特长，通过提出问题、分析问题、验证结果再实践等形式共同开展合作探究，对问题进行条分缕析后，通过集思广益、批判质疑等系列过程探寻出问题的答案。

三是面向大学生创新能力发展的深度学习过程。该过程包括4个阶段：一是分析学习目标，设计情景性任务；二是合作探究，建构小组作品；三是分析点拨，形成认同性作品；四是提出新问题，实践创作。分析学习目标，设计情景性任务阶段是教师根据课程学习目标，结合实际应用，设计2至3个难度等级相当、与先前所学知识相关、彰显思考性与情景性的学习任务，以确保学生确定学习任务后，能够促进新旧知识的联结，激发其反思、批判等深层次认知活动，为深度学习的发生奠定坚实的基础。合作探究，建构小组作品阶段是实现深度学习发生的关键阶段，该阶段包括4个子步骤：一是各学习团体经过协商、讨论后确定1个学习任务；二是对任务进行梳理分解、制定小组内的分工计划；三是学习团体搜集资料，利用MindManager、韦恩图等思维可视化工具归纳整理，对个人的可视化分析结果进行组内汇报、研讨及批判，提出改进的方向；四是进一步完善资料，再次开展研讨，进行质疑与反思，修正分析结果，形成小组作品。在探究与研讨的过程中促进隐性知识的显性化、实现新旧知识之间相互关联，教师在此过程中需把握研讨的氛围，确保和谐融洽，仍需及时提供脚手架，帮助学习者突破难关，促进合作探究的顺利开展。分析点拨，形成认同性作品阶段是各小組在作品展示系统汇报所在团体创作的任务作品，接受所有成员的质疑与提问，促进隐性知识在更大范围内的显性化。经过共同探讨、教师深入地解读与阐释，学生根据教师讲授，重新审视已有的作品，以新的视角和理解进一步修改与完善，创作出更加理想的作品。提出新问题，实践创作阶段是教师根据学习者在前面三个阶段掌握的学习内容，提出新问题，促使各学习团体再次进行合作探究，开展实践创作，实现知识的巩固、迁移及运用，不断提升创新能力。

3 结束语

培养创新人才已成为国家对高校的一项重要要求，深度学习作为一种旨在培养学生问题解决与创新创造能力的学习方式，已经成为教育领域的研究热点。本文在借鉴深度学习、创新能力发展以及支架理论的基础上，结合大学生的学习特点，设计了面向大学生创新能力发展的深度学习模型，并对模型的构成、运行过程进行了详细的解释，以期为高校人才培养提供一种新的方法。

参考文献：

[1] 高媛，黄荣怀.《2017新媒体联盟中国高等教育技术展望：地平线项目区域报告》解读与启示[J].电化教育研究，2017，38（4）：15-22.

[2] BEATTIE V I V，COLLINS B，MCINNES B.Deep and surface learning：a simple or simplistic dichotomy？[J].Accounting Education，1997，6（1）：1-12.

[3] 张治勇，李国庆.学习性评价：深度学习的有效路[J].现代远距离教育，2013（1）：31-37.

[4] 何克抗.深度学习：网络时代学习方式的变革[J].教育研究，2018，39（5）：111-115.

[5] 林崇德，申继亮.大学生心理健康读本[M].北京：教育科学出版社，2005.

[6] 林崇德.增强适应能力，争做创造性人才：为北师大心理学院新同学的演讲[J].心理与行为研究，2015，13（5）：577-584.

[7] 李梅，葛文双.基于项目的在线协作学习支架策略探究[J].现代远距离教育，2021（1）：40-47.

[8] 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.

[9] 潘星竹，姜强，黄丽，等.“支架+” STEM教学模式设计及实践研究：面向高阶思维能力培养[J].现代远距离教育，2019（3）：56-64.

[10] 徐锦芬.大学英语课堂小组互动中的同伴支架研究[J].外语与外语教学，2016（1）：15-23，146.

[11] 柴阳丽，陈向东，陈佳雯.CSCL中的团队反思及其支架开发[J].电化教育研究，2021，42（4）：93-100.

[12] 金涛.教师如何应用技术开展反思？：论思维可视化技术支持下的反思性思维影响因素模型[J].远程教育杂志，2020，38（2）：99-112.

[13] 李洪修，丁玉萍.基于虚拟学习共同体的深度学习模型的构建[J].中国电化教育，2018（7）：97-103.

【通联编辑：王 力】