深度學(xué)習(xí)中數(shù)字技術(shù)的角色

[美]克里斯·迪德/著余福海/編譯

（1.美國(guó)哈佛大學(xué) 教育研究生院； 2.北京大學(xué) 歷史學(xué)系，北京 100871）

深度學(xué)習(xí)中數(shù)字技術(shù)的角色

[美]克里斯·迪德1/著余福海2/編譯

（1.美國(guó)哈佛大學(xué) 教育研究生院； 2.北京大學(xué) 歷史學(xué)系，北京 100871）

引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行深度學(xué)習(xí)是美國(guó)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的普遍要求。只有使用技術(shù)，才能輔助教師進(jìn)行深度教學(xué)。為實(shí)現(xiàn)深度教學(xué)，可從數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)和虛擬現(xiàn)實(shí)兩個(gè)角度優(yōu)化教學(xué)策略。未來幾年推動(dòng)深度教學(xué)，有三個(gè)主要優(yōu)先事項(xiàng)：一是專注于縮小學(xué)生的“數(shù)字鴻溝”；二是推動(dòng)教師專業(yè)發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字工具的有效使用；三是增加研究與開發(fā)的投資。

深度學(xué)習(xí)；教育技術(shù)；教學(xué)設(shè)計(jì)；優(yōu)先事項(xiàng)

一、導(dǎo)論

美國(guó)在一個(gè)世紀(jì)前發(fā)明了一種新的教學(xué)模式：學(xué)生們被按照年齡分類，放到班額大小一樣的班級(jí)中去，被施以相同的指令，間隔一段固定時(shí)間就進(jìn)行考試。只要通過了考試的最低分?jǐn)?shù)線，學(xué)生們就會(huì)升入一個(gè)更高的年級(jí)，再次經(jīng)受同樣的事情。在這種邏輯中，對(duì)于普通學(xué)生來說，深入學(xué)習(xí)（如表1）是沒有必要的。但是，如果今天的目標(biāo)是幫助所有的學(xué)生，而不是讓少數(shù)的精英達(dá)到滿足他們雄心壯志的標(biāo)準(zhǔn)，那么學(xué)校該如何改變？什么樣的準(zhǔn)則才會(huì)成為普遍的準(zhǔn)則呢？

表1 深入學(xué)習(xí)的三個(gè)維度

我認(rèn)為，我們今天需要的是新的教學(xué)策略，采用諸如協(xié)作調(diào)查、擴(kuò)展查詢、學(xué)徒制、跨學(xué)科的項(xiàng)目以及討論辯論的教學(xué)方法，可以將學(xué)習(xí)科目和個(gè)人興趣聯(lián)系起來，以面對(duì)層出不窮的現(xiàn)實(shí)問題（如表2）。

表2 為什么在學(xué)校使用技術(shù)？

如果學(xué)校能夠有效地大規(guī)模提供這種形式的教學(xué)，他們將需要一個(gè)新的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。新的工具和媒體可能會(huì)更有助于有許多需要的教師更好地完成這些教學(xué)。

教師并非必須使用教育技術(shù)，但是現(xiàn)實(shí)中有很多教師如果沒有相關(guān)工具，就會(huì)很難從工業(yè)風(fēng)格的教學(xué)轉(zhuǎn)入到更深入的學(xué)習(xí)過程。我認(rèn)為造成這一情況的原因有兩個(gè)：一是承受能力和規(guī)模。采用原來勞動(dòng)密集型的模型進(jìn)行人才培養(yǎng)，會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)成本過高。二是學(xué)生的學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)和偏好。因?yàn)槎嗝襟w的使用，塑造了他們的學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)與喜好。因此，轉(zhuǎn)變到基于技術(shù)的、以深度學(xué)習(xí)為主導(dǎo)的模式是非常必要的。新的技術(shù)正在促進(jìn)更有深度的學(xué)習(xí)。

二、重新設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)：兩種行之有效的策略

利用技術(shù)將傳統(tǒng)事情做得更好和利用技術(shù)去做更好的事情之間，有重要的差別。技術(shù)在教學(xué)上真正的價(jià)值在于以新的方式反思學(xué)校的教育，這可以開啟強(qiáng)大的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，更好地利用21世紀(jì)世界的現(xiàn)有資源。首先，做得更好就意味著要讓學(xué)生更加適應(yīng)全球化的，以知識(shí)為基礎(chǔ)、以創(chuàng)新為中心的文明所帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

我和費(fèi)什曼認(rèn)為，技術(shù)作為催化劑，只有當(dāng)其用于具有更豐富的內(nèi)容、更強(qiáng)大的教學(xué)法、更有效評(píng)估的學(xué)習(xí)中時(shí)才是有效的，并且技術(shù)要能夠連接課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)。我們深入研究的技術(shù)有：1.協(xié)作工具，包括web 2.0 技術(shù)和支持知識(shí)構(gòu)建的工具；2.在線、混合式的教育環(huán)境，這些環(huán)境被越來越多地用來擴(kuò)大教育通道，但也有可能改變我們?cè)O(shè)想的教學(xué)和學(xué)習(xí)的方式；3.作為決策者和創(chuàng)造者的工具支持學(xué)習(xí)者，它立足于幫助學(xué)生成為計(jì)算機(jī)程序員，而不是成為它們的用戶；4.身臨其境的媒介，這些媒介創(chuàng)造了學(xué)習(xí)所處的虛擬世界，或利用計(jì)算信息的表示層增強(qiáng)了真實(shí)世界的體驗(yàn)；5.游戲和模擬，旨在提高學(xué)生的動(dòng)機(jī)和參與性。

下述的這兩種方法——利用數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)和身臨其境的真實(shí)模擬——已通過大量實(shí)證研究，驗(yàn)證了其實(shí)用性和有效性，國(guó)家教育技術(shù)計(jì)劃也認(rèn)定它們是特別有前途的。

（一）數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)

數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)（DTP）是一種新的課堂學(xué)習(xí)基礎(chǔ)設(shè)施，由先進(jìn)的理論基礎(chǔ)、實(shí)證研究和一對(duì)一的云計(jì)算項(xiàng)目作為支持，其成為課程內(nèi)容的理想載體。數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)主要用于教師為主導(dǎo)的課堂，并作為基本教學(xué)環(huán)境來發(fā)揮作用。它不能代替教師或控制他們的工作。費(fèi)什曼和我證明，對(duì)于教育技術(shù)的關(guān)注焦點(diǎn)已從人工智能適當(dāng)轉(zhuǎn)向（用技術(shù)輔助性地）增強(qiáng)教師和學(xué)生的智力上。技術(shù)作為一種催化劑，只有當(dāng)其用于具有更豐富的內(nèi)容、更強(qiáng)大的教學(xué)法、更有效的評(píng)估的學(xué)習(xí)中并且連接了課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)時(shí)，它才是有效的。

數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)可以讓教師在傳統(tǒng)教室中使用四種教學(xué)策略，這些教學(xué)策略是非典型的，但可以引導(dǎo)更深層次的學(xué)習(xí)：案例式學(xué)習(xí)通過分析現(xiàn)實(shí)世界的情況，有助于學(xué)生掌握抽象的原則和技巧；多樣化的概念表示提供了不同的解釋復(fù)雜事物的方式，展示了相同的基本觀念的不同描述；合作學(xué)習(xí)使一個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑵渲R(shí)和技能結(jié)合起來，并理解復(fù)雜的現(xiàn)象；診斷性評(píng)估被嵌入到學(xué)習(xí)過程中，成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和教學(xué)的形式。

數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)提供一種混合式的學(xué)習(xí)模式，一般有三大功能。首先，它是一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)字門戶網(wǎng)站，包括提供給教師和學(xué)生的交互界面。教師使用數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)的管理工具為學(xué)生創(chuàng)建課程和作業(yè)，并管理和評(píng)價(jià)學(xué)生的作業(yè)。這些工具中的專門的評(píng)估工具，可讓教師創(chuàng)建測(cè)試和其他類型的測(cè)量工具。針對(duì)教師的應(yīng)用（Apps）對(duì)學(xué)生的進(jìn)步和他們的矯正需求提供及時(shí)的報(bào)告，針對(duì)學(xué)生的應(yīng)用（Apps）可讓學(xué)生完成任務(wù)，進(jìn)行自我評(píng)估。更重要的是，這些工具可輔助個(gè)人或團(tuán)隊(duì)工作：一些學(xué)生能獨(dú)立完成個(gè)人作業(yè)，而其他人可協(xié)同完成共同的作業(yè)。其次，它提供數(shù)字化的教學(xué)、課程和作業(yè)。最后，數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)支持在課堂上進(jìn)行實(shí)時(shí)的、有老師指導(dǎo)的交互?？傊瑪?shù)字化教學(xué)平臺(tái)是一個(gè)助理，適用于老師可能希望實(shí)現(xiàn)的所有類型的教學(xué)活動(dòng)，它們包括：

1.數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)技術(shù)支持更深層次的學(xué)習(xí)方式

選擇下述三個(gè)例子——基于網(wǎng)絡(luò)的探究科學(xué)環(huán)境（WISE，例1）、ASSISTments（例2）、SimCalc（例3）有幾個(gè)原因：它們都由國(guó)家大量投資，并進(jìn)行了長(zhǎng)期實(shí)踐研究；它們都被證明有有效性和實(shí)用性；它們都符合深度學(xué)習(xí)的原則。

2.利用數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)促進(jìn)知識(shí)整合

在強(qiáng)調(diào)知識(shí)整合的課堂上，教師可請(qǐng)學(xué)生分享自己的新思想和理論，幫助他們發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)缺口，并讓他們用新思維來解決緊迫問題。WISE使用基于案例的合作學(xué)習(xí)支持學(xué)生的知識(shí)整合。在這個(gè)系統(tǒng)中，學(xué)生對(duì)多種表現(xiàn)方式進(jìn)行解釋，這些解釋會(huì)通過嵌入式診斷進(jìn)行評(píng)估，其目的是對(duì)學(xué)生在四個(gè)方面進(jìn)行知識(shí)整合：激發(fā)思想，增加思想，區(qū)分思想，整理思路。例如，在使用WISE的課堂上，老師可能首先要求學(xué)生預(yù)測(cè)特定化學(xué)反應(yīng)事件的順序，然后讓他們分別對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)室將發(fā)生的事情。WISE可以讓學(xué)生插入任何數(shù)量的實(shí)驗(yàn)條件和變量，讓他們嘗試多種約束條件下的實(shí)驗(yàn)，并觀察和比較不同結(jié)果出現(xiàn)的概率。老師會(huì)讓學(xué)生基于新的信息重新評(píng)估這個(gè)最初的預(yù)測(cè)，并討論他們對(duì)于給定的化學(xué)過程的改進(jìn)建議。最后，老師可能會(huì)分配學(xué)生梳理和闡明他們確切的想法。WISE有系統(tǒng)內(nèi)置的評(píng)估和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，要求學(xué)生對(duì)自己的想法進(jìn)行關(guān)聯(lián)、聯(lián)系和辨別，并提供證據(jù)來支持他們的主張。因此，完成一個(gè)虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可能必須解釋為什么他們得到了所做的結(jié)果，評(píng)論他們自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并預(yù)測(cè)他們的想法如何適用于新的情況。

總之，例如WISE的例子，數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)都有特定功能，支持知識(shí)整合：它們提供視覺表達(dá)，學(xué)生可使用其學(xué)習(xí)的新概念，并展示自己的想法，可操縱這些視覺元素來查看其他對(duì)比性的想法是如何表達(dá)的。數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)上，學(xué)生可以通過數(shù)字畫廊存儲(chǔ)、修改、發(fā)布和分享他們的工作，邀請(qǐng)多人或少人小組討論他們的想法。老師可在數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)上使用嵌入式評(píng)估，快速檢查學(xué)生工作。該評(píng)估是一種真正的診斷，可揭示出學(xué)生的理解程度和他們還沒學(xué)會(huì)的內(nèi)容。

3.利用數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)

數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)可幫助教師適應(yīng)學(xué)生個(gè)體需求。掌握這個(gè)學(xué)習(xí)方法的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是保持記錄量達(dá)到需求。教師要跟蹤學(xué)生掌握了哪些技能，而哪些技能給他們帶來了麻煩，哪些技能是他們必須要學(xué)的，以便進(jìn)行新單元學(xué)習(xí)。ASSISTments維護(hù)大部分此類記錄，為教師個(gè)性化教學(xué)提供了新的工具。ASSISTments的輔導(dǎo)系統(tǒng)提供持續(xù)的報(bào)告，記錄了學(xué)生們正在努力掌握的那些技能。教師可及時(shí)采取行動(dòng)，提供支持。在個(gè)性化教學(xué)上，ASSISTments是比僅僅跟蹤學(xué)生進(jìn)步的“學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)”更有效的平臺(tái)。

4.利用數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)促進(jìn)協(xié)作學(xué)習(xí)

數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)能為協(xié)作學(xué)習(xí)提供強(qiáng)大支持。例如，SimCalc—— 一個(gè)知名的、包含很多數(shù)學(xué)課程的系統(tǒng)，在整個(gè)課堂的討論中發(fā)揮了作用。由于可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的教室中迅速掌握學(xué)生的想法和作業(yè)的數(shù)據(jù)，老師有機(jī)會(huì)引導(dǎo)每個(gè)人關(guān)注具體的參與者和他們的貢獻(xiàn)。例如，使用SimCalc的水底世界（Fishy World）時(shí)，每個(gè)學(xué)生“成為”一個(gè)特別的“魚”，學(xué)習(xí)相關(guān)圖示和符號(hào)函數(shù)是如何與自己和他人的“動(dòng)作”聯(lián)系起來的。為喚起學(xué)生對(duì)某一特定數(shù)學(xué)概念的關(guān)注，教師可以凍結(jié)每個(gè)學(xué)生的SimCalc環(huán)境，暫停團(tuán)隊(duì)討論模擬。教師也可顯示或隱藏每個(gè)學(xué)生的貢獻(xiàn)，以便有不同類型的討論。在SimCalc課堂上，大多數(shù)教學(xué)都是基于學(xué)生從自己的電腦屏幕上動(dòng)態(tài)展示中所學(xué)到的東西，由老師推動(dòng)學(xué)生討論。這些數(shù)學(xué)對(duì)話中，課堂上幾乎所有的人都高度參與其中，有效促進(jìn)了對(duì)數(shù)學(xué)公式和定理背后原因的深刻理解。這種形式的合作討論和辯論——由技術(shù)激發(fā)并基于技術(shù)——為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)做了很好的鋪墊。

如SimCalc所示，數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)有許多功能，便于教師管理大型團(tuán)隊(duì)研討和合作對(duì)話，使用多樣化的表示手段，這兩者都是深度學(xué)習(xí)的重要方面。

5.數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)的演變

我們?nèi)匀蝗鄙僖粋€(gè)集成的系統(tǒng)，可動(dòng)態(tài)地執(zhí)行所有這些功能，同時(shí)為所有學(xué)習(xí)者優(yōu)化參與和學(xué)習(xí)過程。這一系統(tǒng)應(yīng)能夠發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源，以適合學(xué)習(xí)者年齡、語(yǔ)言、閱讀能力和先驗(yàn)知識(shí)的表現(xiàn)形式配置學(xué)習(xí)資源，并選擇合適的路徑和平臺(tái)，讓學(xué)習(xí)者在相對(duì)應(yīng)水平的學(xué)習(xí)輔助資料中暢游。這是實(shí)施個(gè)人化、差異化、個(gè)性化的學(xué)習(xí)必不可少的。數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)這一愿景的重要一步。

上面的例子說明了教學(xué)是如何與數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)相聯(lián)系的。將工程學(xué)添加進(jìn)來是不難的。但是數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)可擴(kuò)展覆蓋藝術(shù)、社會(huì)科學(xué)和人文科學(xué)到哪種程度是不確定的，部分原因是學(xué)習(xí)技術(shù)的資金都集中在STEM領(lǐng)域。因此，增加非STEM領(lǐng)域研究開發(fā)的資金投入是很重要的。

必須強(qiáng)調(diào)，教師的作用仍至關(guān)重要，因?yàn)榻裉煲约翱深A(yù)見的未來，數(shù)字技術(shù)不會(huì)有需要提供深度學(xué)習(xí)所需的復(fù)雜類型的教學(xué)和評(píng)估的復(fù)雜性，特別是在學(xué)科領(lǐng)域，沒有幾個(gè)關(guān)于問題的有限“正確答案”。

（二）身臨其境的真實(shí)模擬

第二種類型的深度學(xué)習(xí)技術(shù)“虛擬世界和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”為實(shí)現(xiàn)規(guī)?；膶?shí)習(xí)/學(xué)徒模式提供了可能，讓所有的學(xué)生不用離開教室就可以體驗(yàn)?zāi)M實(shí)習(xí)。

教育技術(shù)可通過感官刺激為學(xué)生創(chuàng)造強(qiáng)大的身臨其境的體驗(yàn)，通過運(yùn)用各種敘事手法和象征符號(hào)打造生動(dòng)逼真、引人入勝的虛擬數(shù)字環(huán)境。以下兩種身臨其境的媒介都可促進(jìn)越來越多的正式和非正式學(xué)習(xí)：1.多用戶虛擬環(huán)境（或“虛擬世界”）提供一個(gè)豐富的環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中，參與者可以與數(shù)字對(duì)象和工具進(jìn)行交互，如歷史照片或虛擬顯微鏡。2.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以使學(xué)生通過移動(dòng)無線設(shè)備與疊加在現(xiàn)實(shí)世界的物理景觀上的虛擬信息、可視化模型進(jìn)行模擬互動(dòng)。

通過讓學(xué)生進(jìn)行真實(shí)可信的模擬，虛擬世界和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)推動(dòng)了兩種課堂實(shí)踐方式的發(fā)展，這些實(shí)踐方式很少能在傳統(tǒng)的學(xué)校和教室中看到。1.以學(xué)徒制為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，讓技術(shù)工具扮演現(xiàn)實(shí)世界中導(dǎo)師的角色，使學(xué)習(xí)者逐步掌握知識(shí)和技能。2.遷移性學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)的是將掌握的知識(shí)運(yùn)用于生活中，而不是簡(jiǎn)單地在課堂上使用。虛擬世界和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以提供豐富的跨學(xué)科和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)類型。所有身臨其境的真實(shí)模擬的深度學(xué)習(xí)能力，都是為了在課堂和學(xué)校以外的地方有效發(fā)揮作用。以下是對(duì)虛擬世界和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體說明。

1.虛擬世界（MUVEs）

過去幾年里，我和我的同事們已經(jīng)設(shè)計(jì)和研究了科學(xué)教育的媒介，學(xué)生可以在虛擬生態(tài)系統(tǒng)（EcoMUVE）中遨游，也可以引導(dǎo)他們通過在現(xiàn)實(shí)世界中的相關(guān)活動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)（EcoMOBILE）。

2.虛擬生態(tài)系統(tǒng)（EcoMUVE）的有效性和實(shí)用性

有效性評(píng)估包括學(xué)生在科學(xué)中的參與程度和自我效能感，而認(rèn)知評(píng)估則集中于考查學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的具體概念的理解程度、進(jìn)行合作探究的能力和對(duì)復(fù)雜因果關(guān)系的理解程度。這些考查內(nèi)容都是虛擬生態(tài)系統(tǒng)的特征。作為一個(gè)身臨其境的真實(shí)模擬系統(tǒng)，虛擬生態(tài)系統(tǒng)（EcoMUVE）具有實(shí)用性和有效性，為改善課堂學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)增加了新的維度。

訪談發(fā)現(xiàn)，教師覺得EcoMUVE是有可操作性的，因其具有對(duì)學(xué)生友好的、個(gè)性化定制的課程，在線的資料，適當(dāng)時(shí)長(zhǎng)的學(xué)習(xí)；唯一例外的是，有些教師注意到為學(xué)生提供技術(shù)上的一對(duì)一的解決方案是困難的?？傮w而言，他們的課程標(biāo)準(zhǔn)是一致的，并支持學(xué)生參與所學(xué)習(xí)的科學(xué)內(nèi)容、復(fù)雜的因果關(guān)系和調(diào)查。一些教師認(rèn)為，學(xué)習(xí)復(fù)雜的因果關(guān)系是課程中最強(qiáng)大的一部分。使用身臨其境的真實(shí)模擬系統(tǒng)，對(duì)非STEM部分的課程也很有用。一些教育游戲借鑒了“虛擬世界”的設(shè)計(jì)理念，對(duì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)有積極效果。不過迄今為止的證據(jù)并不支持這些游戲在課堂上的使用，這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)學(xué)校，玩游戲往往是簡(jiǎn)短的，多人互動(dòng)、連續(xù)性學(xué)習(xí)和擴(kuò)展性參與是低“劑量”的。假設(shè)教師給更多時(shí)間并更積極地進(jìn)行監(jiān)督，這些游戲?qū)?duì)學(xué)習(xí)有更顯著影響。

3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

為EcoMUVE補(bǔ)充設(shè)計(jì)的EcoMOBILE項(xiàng)目和數(shù)據(jù)集“probeware”的使用說明了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于教育領(lǐng)域的潛力。EcoMOBILE課程是一個(gè)EcoMUVE學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)字工具使用的混合體，通過一個(gè)為期三天的項(xiàng)目來增加學(xué)生的實(shí)際活動(dòng)，已實(shí)地測(cè)試成功。

4.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效性和實(shí)用性

評(píng)估表明，在高度融入EcoMOBILE技術(shù)的教學(xué)環(huán)境中，可以支持學(xué)生在科學(xué)課上學(xué)到更多知識(shí)。在此之前，科學(xué)課的實(shí)地考察沒有技術(shù)支持，限制了教師們的教學(xué)內(nèi)容。使用EcoMOBILE技術(shù)來教學(xué)深度學(xué)習(xí)則有多個(gè)好處，這些好處與EcoMUVE中討論的好處是同時(shí)存在的。EcoMOBILE增加了現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性（例如，數(shù)據(jù)值的變化取決于測(cè)量?jī)x器的位置，以及如何收集樣品）。

結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)促進(jìn)了學(xué)生與生態(tài)系統(tǒng)的互動(dòng)，也促進(jìn)了學(xué)生之間的互動(dòng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的結(jié)合有很大潛力，可幫助學(xué)生整合科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)的學(xué)習(xí)，把他們?cè)谡n堂上學(xué)到的東西轉(zhuǎn)移到真實(shí)世界的情境中。

5.身臨其境的真實(shí)模擬的演變

這種身臨其境的媒介可以用在一些推動(dòng)深度學(xué)習(xí)的方法中，如促進(jìn)案例教學(xué)、模擬實(shí)習(xí)、協(xié)作活動(dòng)和科學(xué)探究能力的發(fā)展，包括提供保證的具體項(xiàng)目的數(shù)據(jù)收集和分析。這些方法都有很大好處，混合使用這些方法更有助于深度學(xué)習(xí)。當(dāng)然，沉浸式媒介可能有助于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的教育評(píng)估。為此，教育工作者需要新的評(píng)估工具和分析方法：（1）捕捉探索路徑。對(duì)學(xué)生對(duì)于科學(xué)探究的理解的重要預(yù)測(cè)是，他在探索一個(gè)虛擬世界時(shí)如何選擇路徑才能使他能夠確定事情的前因后果、識(shí)別異常情況，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行異常原因的假設(shè)分析。（2）分析指導(dǎo)系統(tǒng)的使用。學(xué)生使用“幫助”或“提示”功能的數(shù)據(jù)會(huì)形成一個(gè)模擬過程，比如他們第一次選擇指導(dǎo)的時(shí)間、他們所瀏覽的信息，當(dāng)他們做這些事情的時(shí)候處于模擬系統(tǒng)的哪個(gè)地方，他們隨后采取了什么行動(dòng)——可以作為診斷信息，就可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在哪些主題和技能上有困惑。（3）與動(dòng)畫教學(xué)代理互動(dòng)。APAs（三維運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)）具備“栩栩如生的自主個(gè)人”屬性，這些特性為學(xué)生創(chuàng)造了“豐富的、面對(duì)面互動(dòng)”的學(xué)習(xí)環(huán)境。通常情況下，隨著時(shí)間的推移，學(xué)生學(xué)會(huì)提問題，這些問題引導(dǎo)APAs為他們提供新信息，幫助他們完成他們?cè)谀M中分配到的工作任務(wù)。在這個(gè)過程中，APAs為學(xué)生收集知識(shí)和收集證據(jù)的方法創(chuàng)建記錄，還可以編輯形成其他診斷信息。（4）在類似的設(shè)置中記錄進(jìn)度和知識(shí)遷移過程。一旦學(xué)生完成了模擬，教師可以將他們引入到一個(gè)類似的但不完全相同的模擬中，以評(píng)估他們將第一個(gè)活動(dòng)中所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到第二個(gè)活動(dòng)上的能力。此外，通過關(guān)注他們從一個(gè)環(huán)境遷移知識(shí)到另一個(gè)環(huán)境的方式，教師可以幫助學(xué)生綜合他們所學(xué)的知識(shí)，看怎樣的具體課程能引導(dǎo)他們獲得更廣泛的理解。（5）通過成就獲得“權(quán)力”。就像在游戲中升級(jí)一樣，學(xué)生可以通過達(dá)到一個(gè)門檻的經(jīng)驗(yàn)和成就獲得新的權(quán)力。這些新的能力記載團(tuán)隊(duì)成就，促進(jìn)參與、促進(jìn)學(xué)習(xí)，并為互相評(píng)估提供額外機(jī)會(huì)。與深度學(xué)習(xí)的原則相一致，所有這些類型的評(píng)估都是基于豐富的模擬環(huán)境中的真實(shí)行動(dòng)。發(fā)展更先進(jìn)的評(píng)估對(duì)深度學(xué)習(xí)是必要的，技術(shù)提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具來實(shí)現(xiàn)這一需求。虛擬世界是一個(gè)簡(jiǎn)單化了的現(xiàn)實(shí)世界的模型，為了讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生對(duì)現(xiàn)實(shí)世界復(fù)雜性的真實(shí)體驗(yàn)，還引入了迷思的理念。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)也可幫助實(shí)現(xiàn)這一目的，但它增加學(xué)生在每個(gè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)積累，也許很難。實(shí)習(xí)和學(xué)徒經(jīng)歷提供了任何技術(shù)都不能復(fù)制的經(jīng)驗(yàn)（如與導(dǎo)師面對(duì)面接觸）。為實(shí)現(xiàn)深層學(xué)習(xí)，使用技術(shù)擴(kuò)展和授權(quán)更好的教學(xué)和學(xué)習(xí)，而不是取代老師，這是至關(guān)重要的。

三、挑戰(zhàn)和建議

政策制定者們已看到了有技術(shù)支持的教學(xué)和學(xué)習(xí)模式的巨大潛力，我建議未來主要有三個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)：

（一）專注于縮小學(xué)生的成就差距

數(shù)字工具設(shè)計(jì)師，最重要的目標(biāo)是確保所有的孩子都有強(qiáng)大的教育資源，而且可以按需定制?！皵?shù)字鴻溝”將持續(xù)到可預(yù)見的未來。然而，越來越多生活在貧困的社區(qū)的兒童有強(qiáng)大的移動(dòng)設(shè)備，這使他們及其教師充分利用本文介紹的所有的深度學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。對(duì)“學(xué)習(xí)的通用設(shè)計(jì)（UDL）”這一概念而言，公平的數(shù)據(jù)獲取權(quán)限是最基本的承諾，這已經(jīng)在教育技術(shù)領(lǐng)域受到廣泛支持。總之，UDL是一套強(qiáng)調(diào)數(shù)字工具創(chuàng)造性的共享原則，可以通過定制來服務(wù)一系列用戶。具體來說，UDL呼吁其追隨者：1.提供表達(dá)信息的多個(gè)靈活的方法，包括數(shù)字圖書、專門的軟件和網(wǎng)站，文本到語(yǔ)音的應(yīng)用程序和屏幕閱讀器。2.為學(xué)生提供多種靈活的表達(dá)方式，有選擇地展示他們所學(xué)的知識(shí)，實(shí)例包括在線概念的映射和文本—語(yǔ)音的轉(zhuǎn)換程序。

我們所有人都可以從適當(dāng)?shù)姆椒ê兔浇橹惺芤?。這并不是說每個(gè)人都面臨著一個(gè)同樣、同等的挑戰(zhàn)，但是學(xué)習(xí)者可能需要不同程度的支持，給予有效的、個(gè)性定制的工具，例如數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)和身臨其境的真實(shí)模擬，大家都可進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

（二）推動(dòng)教師專業(yè)發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字工具的有效使用

任何技術(shù)支持的資源運(yùn)用的有效性最終取決于相關(guān)教育工作者的能力。技術(shù)本身并不是創(chuàng)新，技術(shù)只是一種工具。它可使人們改變教育的結(jié)構(gòu)和教育信息傳遞的方式。然而，這需要與教師的專業(yè)發(fā)展相配合。教育工作者不僅要學(xué)習(xí)新的內(nèi)容和技能，同時(shí)要“忘卻”原有的關(guān)于教學(xué)、學(xué)習(xí)和教育的信念和假設(shè)；否則，這些數(shù)字工具會(huì)出現(xiàn)問題?？傊?，學(xué)習(xí)使用程序可能需要的不僅僅是知識(shí)和技術(shù)支持，還需要努力重新思考關(guān)于教學(xué)的基本思路。我們應(yīng)給教育工作者同時(shí)利用數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)和身臨其境的模擬系統(tǒng)的職業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)，展示我們希望他們提供給學(xué)生的機(jī)會(huì)。

（三）增加研究與開發(fā)投資

首先，在數(shù)字技術(shù)等技術(shù)真正實(shí)用、讓人負(fù)擔(dān)得起并可擴(kuò)展之前，將需要更大的和更有針對(duì)性的研究和發(fā)展的資金。目前，研究所最突出的需要是旨在產(chǎn)生技術(shù)增強(qiáng)教學(xué)的“有用的知識(shí)”。這一動(dòng)機(jī)不僅是出于求知欲，也是出于在實(shí)踐和政策上解決持續(xù)性問題的愿望（斯托克斯，1997）。如今最重要的工作重點(diǎn)是建立高質(zhì)量的教學(xué)工具，并幫助教育者掌握這些工具的價(jià)值，找出好的工具，并明智地進(jìn)行投資。

其次，創(chuàng)造和分享有用知識(shí)的過程可以通過社區(qū)的研究人員、從業(yè)人員和決策者來完成。為發(fā)展和投資推動(dòng)深層教學(xué)的教學(xué)工具，我們需要一個(gè)多維視角，它涉及學(xué)術(shù)、人際關(guān)系和內(nèi)心能力等方面，它是年輕人獲得長(zhǎng)期成功的重要條件。這種工作需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)的努力并結(jié)合幾個(gè)領(lǐng)域的多種研究方法和知識(shí)整合——從認(rèn)知心理學(xué)到教師發(fā)展，再到課程研究、教育技術(shù)。

再次，我們并不認(rèn)為一種教育技術(shù)普遍“有效”，它的研究應(yīng)關(guān)注——為誰(shuí)、什么時(shí)候、在什么情況下工作。沒有任何單一的教學(xué)方法對(duì)所有主題和每個(gè)學(xué)生都是最佳的。對(duì)深度學(xué)習(xí)新技術(shù)進(jìn)行投資的最好方法是，首先承認(rèn)上下文指出的問題，而工具又必須有足夠靈活性服務(wù)于學(xué)校、教師、學(xué)生、課程及其文化。

總之，這些工具的設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)氐那闆r相適應(yīng)。虛擬教學(xué)工具的成功實(shí)施、使用和傳播往往取決于它們?cè)诘胤揭患?jí)的改革進(jìn)程。在這一點(diǎn)上，轉(zhuǎn)化為深度學(xué)習(xí)教育系統(tǒng)的主要障礙不是概念、技術(shù)或經(jīng)濟(jì)，而是心理、政治和文化。我們做的最危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)是保持當(dāng)前的學(xué)校教育體系不變。隨著時(shí)間的推移，我們對(duì)于人才的社會(huì)需求和工業(yè)時(shí)代的教育模式所能提供的學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的脫節(jié)會(huì)擴(kuò)大，最終將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

資料來源：這篇文章發(fā)表于2014年9月，是內(nèi)利美教育基金會(huì)（Nellie Mae Education Foundation）資助的“面向未來的工作”（Jobs for the future）項(xiàng)目委托研究的成果。美國(guó)教育科學(xué)研究院（Institute of Education Sciences）全文收錄，提供全文下載（http：// eric.ed.gov/?id=ED561254）。本文編譯時(shí)有刪節(jié)。

（責(zé)任編輯 杜丹丹）

The Role of Digital Technology in Deep Learning

Author：Chris Dede1Compiler：YU Fuhai2
(1.Graduate School of Education,Harvard University,the United States; 2.Department of History,Peking University,Beijing,China 100871)

It is a common requirement of American society to guide learners to do deep learning for personnel training.Only by using technology can we assist teachers to do deep teaching. In order to achieve the aim of deep teaching,teaching strategies can be optimized from two perspectives,namely,the digital teaching platform and virtual reality.There are three main priorities for promoting deep teaching in the next several years：first,focus on narrowing the "digital divide" among students;second,promote the professional development of teachers and the effective use of digital tools;finally,increase the investment in research and development.

deep learning;educational technology;instructional design;priorities

G40-057

A

2096-0069（2016）04-0087-06

2016-05-05

作者/譯者簡(jiǎn)介：克里斯·迪德(Chris Dede)教授現(xiàn)為哈佛大學(xué)教育研究生院教育技術(shù)、教育創(chuàng)新與教育學(xué)系教授，他1972年畢業(yè)于馬薩諸塞大學(xué)，獲教育學(xué)博士學(xué)位；余福海（1992— ），男，河南寧陵人，北京大學(xué)歷史學(xué)系碩士研究生，主要研究教育與社會(huì)變革、社會(huì)史。