高智英

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);信息圖形化;表達(dá)

中圖分類號(hào)：G434 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1673-8454（2019）18-0030-04

一、深度學(xué)習(xí)理論內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)是當(dāng)前信息化時(shí)代背景下一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)理念，是1976年由美國(guó)學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)提出的一個(gè)概念。他們認(rèn)為淺層學(xué)習(xí)是處于認(rèn)知水平的以記憶、背誦為主的孤立的學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)是以理解、聯(lián)結(jié)、建構(gòu)、遷移、創(chuàng)新等能力為主的更高思維層次的學(xué)習(xí)。

之后國(guó)內(nèi)外專家對(duì)深度學(xué)習(xí)理論有多種描述，主要觀點(diǎn)有深度理解說、理解遷移說、體驗(yàn)學(xué)習(xí)說、三元學(xué)習(xí)說等。[1]黎加厚教授從布盧姆的教育目標(biāo)分類學(xué)出發(fā)率先闡釋了深度學(xué)習(xí)的概念，指出“深度學(xué)習(xí)是在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實(shí)，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延械闹R(shí)遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)”，認(rèn)為理解與批判、聯(lián)系與建構(gòu)、遷移與應(yīng)用是深度學(xué)習(xí)的三大特點(diǎn)。[2]

專家學(xué)者們對(duì)深度學(xué)習(xí)的理解雖然角度不同、各有側(cè)重，但共同強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)者的深層動(dòng)機(jī)、切身體驗(yàn)-高階思維和深度理解-實(shí)踐創(chuàng)新是深度學(xué)習(xí)的基本特質(zhì)。由此可見，深度學(xué)習(xí)是基于內(nèi)部動(dòng)機(jī)的觸及心靈深處的學(xué)習(xí)，是基于知識(shí)聯(lián)結(jié)建構(gòu)的深入知識(shí)內(nèi)核的學(xué)習(xí)，是基于遷移應(yīng)用的問題解決的學(xué)習(xí)，是基于批判整合的挑戰(zhàn)創(chuàng)新的學(xué)習(xí)?；谏疃葘W(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)也應(yīng)該注重課堂教學(xué)中的技術(shù)支撐、動(dòng)機(jī)激發(fā)、人文滲透、思維引導(dǎo)等方面的內(nèi)容，使用科學(xué)有效、合理可行的教育技術(shù)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)以及知識(shí)的關(guān)系聯(lián)結(jié)，促進(jìn)學(xué)生自發(fā)主動(dòng)地進(jìn)行知識(shí)意義的理解建構(gòu)、遷移應(yīng)用和實(shí)踐創(chuàng)新。[2]筆者通過自身教學(xué)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為教學(xué)信息的圖形化表達(dá)在很大程度上有利于學(xué)生進(jìn)行高階思維的深層次學(xué)習(xí)。

二、信息圖形化表達(dá)的特征

信息圖形化是將知識(shí)、信息、數(shù)據(jù)等通過圖形、圖像等進(jìn)行表達(dá)與傳播的方式，是信息的可視化表現(xiàn)形式。信息圖形化可以是由某種單一的表格、圖形、圖像等結(jié)合文字、顏色等來表示事物的特征，也可以是各類相互疊加形成的復(fù)合型圖形。從組織形式的角度來看，常見的基本類型有層級(jí)圖、組塊圖、流程圖、時(shí)序圖等。教學(xué)信息圖形化表達(dá)能夠提取知識(shí)中的關(guān)鍵因素，并以一定的線索加以整理架構(gòu)，使原本復(fù)雜的信息在傳遞過程中更為簡(jiǎn)潔直觀、清晰明了，做到化繁為簡(jiǎn)。

信息圖形化表達(dá)能夠提高學(xué)生對(duì)教學(xué)信息的收集、整理、加工速度， 容易讓學(xué)生理解接受，有利于激發(fā)學(xué)生深層學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層次的高階思維，[3]其通常具有以下幾個(gè)方面的特征：

1.非線性

信息圖形化具有線性類型的特征，但非線性也是其明顯的特征之一。非線性是以非順序方式呈現(xiàn)知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)之間相互連接成無中心、無邊緣、立體化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，類似于人的大腦結(jié)構(gòu)和血管組織。信息圖形化將知識(shí)點(diǎn)用箭頭線條等圖形符號(hào)連接，互相之間關(guān)聯(lián)交錯(cuò)，沒有絕對(duì)固定的中心和邊緣界限，符合非線性特征。

人類的知識(shí)結(jié)構(gòu)本身以非線性為主，而信息圖形化正是這樣一種非線性表達(dá)技術(shù)，相對(duì)于語言和文字的線性特征更有助于拓展學(xué)習(xí)者的思路，促進(jìn)思維的發(fā)散，拓展思維的廣度，使學(xué)生以開放的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)思考和判斷深層次的復(fù)雜問題。

2.結(jié)構(gòu)性

圖形化信息將文本信息以各種結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行梳理，并以一定的線索加以歸類、整理和架構(gòu)，與人的邏輯思維相吻合。比如：層級(jí)圖是最常見的表現(xiàn)群體關(guān)系的一種圖表，它可以形象地反映出組織內(nèi)各元素上下左右相互之間的關(guān)系和結(jié)構(gòu)功能;組塊化框圖借助方框?qū)⑾嚓P(guān)信息進(jìn)行分割，同時(shí)又顯示其之間的各種關(guān)系，加強(qiáng)邏輯思維的可讀性;流程圖呈現(xiàn)事物處理的邏輯順序，加快構(gòu)成問題解決的思路。從思維的角度看，圖形化的結(jié)構(gòu)性呈現(xiàn)是知識(shí)內(nèi)在邏輯性的體現(xiàn)，有助于學(xué)生從圖形到內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)到功能全面深入地審視、分析、理解知識(shí)的本質(zhì)，思維更加縝密條理。

3.直觀性

圖形圖像是僅次于文字的第二種信息表達(dá)形式。圖形化信息比文本信息更加直觀生動(dòng)，能夠運(yùn)用形象化的方式把不容易理解的、抽象的、微觀的信息直觀地表現(xiàn)出來，簡(jiǎn)單有力迅速地傳遞教學(xué)信號(hào)。將教學(xué)信息中的關(guān)鍵因素提取出來，并用各種圖形符號(hào)鏈接建立信息模型。首先從視覺上容易被學(xué)生感知，使其在第一時(shí)間捕捉到有價(jià)值的信息與知識(shí);其次一些比較難的概念分析起來更加條理清晰，使大多數(shù)學(xué)生都容易理解;然后逐步引導(dǎo)學(xué)生由直觀感知最終提升到抽象思考的理論高度。

4.系統(tǒng)性

信息圖形化把多個(gè)內(nèi)容、步驟或元素以一定的關(guān)系聯(lián)結(jié)到一張圖表中，形成一個(gè)或大或小的完整的知識(shí)系統(tǒng)。一個(gè)個(gè)小的圖形化知識(shí)系統(tǒng)組合拓展成大的圖形知識(shí)系統(tǒng)，看似動(dòng)亂之中存在穩(wěn)定，混沌之中存在秩序。利于學(xué)習(xí)者從系統(tǒng)的角度出發(fā)，分析整體與部分之間的相互聯(lián)系、相互作用、相互制約，使自己的知識(shí)體系、問題處理等得到最優(yōu)化的處理。利于學(xué)習(xí)者由整體到局部，再由局部到整體理解事物的全貌，協(xié)調(diào)好各內(nèi)容之間的關(guān)系，把握知識(shí)系統(tǒng)的規(guī)律和命脈。

三、圖形化表達(dá)對(duì)深度學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用

結(jié)合以上特征分析，教學(xué)信息圖形化設(shè)計(jì)表達(dá)與深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵有諸多關(guān)聯(lián)和契合點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)有很大的促進(jìn)作用。筆者將選取計(jì)算機(jī)類課程部分知識(shí)點(diǎn)為例加以具體說明：

1.信息圖形化展現(xiàn)事物的層級(jí)和相互關(guān)系，促進(jìn)理解應(yīng)用

摳圖是Photoshop（PS）的主要功能之一，其摳圖工具有很多種，學(xué)生只有掌握各類工具的主要功能及其之間的關(guān)系，方可在摳圖實(shí)踐中對(duì)癥下藥、游刃有余。

圖1呈現(xiàn)了PS摳圖常用的幾種工具，即選區(qū)工具、路徑工具、色彩命令、通道以及蒙版。選區(qū)工具可以直接繪制規(guī)則或不規(guī)則形選區(qū);路徑工具可以精確靈活地繪制調(diào)節(jié)圖形區(qū)域并且可以與選區(qū)相互轉(zhuǎn)化;通道借用白、黑色畫筆繪制或色階調(diào)整把白色選區(qū)和黑色非選區(qū)進(jìn)行對(duì)比處理，將白色作為不透明選區(qū)完全載入，灰色作為局部和半透明選區(qū)，黑色作為非選區(qū)，適用于摳取零亂的頭發(fā)、半透明的婚紗等;魔棒和色彩范圍命令針對(duì)顏色相同或相近的圖像區(qū)域;蒙版命令可以在保護(hù)原圖不變的前提下顯示或隱藏圖像區(qū)域，與通道原理相同。選區(qū)工具與其他工具都有直接或間接的聯(lián)系且可以互相轉(zhuǎn)化，使用虛線箭頭連接并添加關(guān)系說明，可見摳圖首要目標(biāo)就是創(chuàng)建選區(qū)，故選區(qū)使用星號(hào)標(biāo)出。

教學(xué)過程中，教師由簡(jiǎn)單關(guān)系到復(fù)雜關(guān)系向?qū)W生展示該圖形并加以解釋說明和演示操作，引導(dǎo)學(xué)生理解多種工具之間的內(nèi)部關(guān)系，真正掌握工具的使用方法并融會(huì)貫通，在遇到實(shí)際圖像時(shí)能夠根據(jù)圖像特征清晰判斷并分別選用不同的工具命令，精準(zhǔn)快速地進(jìn)行圖像的摳取。

2.信息圖形化呈現(xiàn)程序設(shè)計(jì)原理模式，促進(jìn)高階思維

MVC是一種基于Javaweb開發(fā)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)模式。Model層實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，View層顯示用戶界面，Controller層主要提供應(yīng)用程序的處理過程控制。在MVC模式中三個(gè)層各司其職，一旦哪一層的需求發(fā)生了變化，就只需要更改相應(yīng)層的代碼而不會(huì)影響到其他層的代碼。圖2是J2EE企業(yè)項(xiàng)目分層概念中表現(xiàn)層的MVC框架，客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器先執(zhí)行配置的前端控制器，前端控制器根據(jù)客戶端的請(qǐng)求，將請(qǐng)求分發(fā)給應(yīng)用控制器，應(yīng)用控制器調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層執(zhí)行業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)邏輯層調(diào)用集成層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。應(yīng)用控制器根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層的執(zhí)行結(jié)果決定待顯示的頁面，前端控制器根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用控制器選擇的頁面跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的頁面資源，在頁面資源中借助視圖助手（標(biāo)簽）的幫助完成頁面的顯示，從而完成整個(gè)請(qǐng)求處理。

教師從視圖表現(xiàn)入手，將其他層的功能逐步分離出來，隨著系統(tǒng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用擴(kuò)展以及學(xué)習(xí)的不斷推進(jìn)將架構(gòu)圖推導(dǎo)完善，直到最后形成一個(gè)完整優(yōu)化的設(shè)計(jì)思路圖。學(xué)生隨著教師的引導(dǎo)不斷進(jìn)行新舊知識(shí)的建構(gòu)聯(lián)結(jié)，理解各模塊功能及它們之間的相互關(guān)系，思維逐漸被驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)走向高階深入，從而形成設(shè)計(jì)模式架構(gòu)進(jìn)而指導(dǎo)其編程實(shí)現(xiàn)過程。

3.信息圖形化呈現(xiàn)信息處理流程，促進(jìn)知識(shí)聯(lián)結(jié)建構(gòu)

計(jì)算機(jī)漢字信息的編碼處理是微觀不可見的過程，如果單純用文字介紹各種概念，學(xué)生較難深入理解其原理。通過流程圖為主的形式將漢字編碼內(nèi)部信息處理過程呈現(xiàn)，讓學(xué)生明白計(jì)算機(jī)內(nèi)部漢字的處理過程。如圖3所示，由鍵盤等輸入設(shè)備選擇一種輸入法得到漢字的輸入碼即機(jī)外碼，再由輸入碼找到區(qū)位碼，區(qū)位碼的區(qū)號(hào)和位號(hào)分別加上20H得到國(guó)標(biāo)碼，國(guó)標(biāo)碼的區(qū)號(hào)和位號(hào)分別加上80H得到機(jī)內(nèi)碼，即在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的二進(jìn)制編碼。

而字形碼存儲(chǔ)在字庫中，需要輸出的時(shí)候，通過機(jī)內(nèi)碼對(duì)應(yīng)的地址碼訪問漢字字庫，將漢字的字形碼也就是輸出碼由輸出設(shè)備顯示或打印。學(xué)生通過該流程圖理解計(jì)算機(jī)內(nèi)部漢字信息的處理過程，理解了各編碼含義及其前后邏輯關(guān)系，使其對(duì)漢字信息的各種編碼突破淺層的識(shí)記而進(jìn)行深層的意義建構(gòu)。

4.信息圖形化展現(xiàn)項(xiàng)目完成思路，促進(jìn)問題解決

微課是當(dāng)前非常熱門的一種課程類型，形式多樣，制作軟件種類繁雜，學(xué)生在設(shè)計(jì)制作過程中若沒有清晰的思路，往往會(huì)陷入混亂。按微課素材獲取、編輯處理、合成導(dǎo)出的思路圖梳理微課制作流程，如圖4所示。

各類型微課通過相應(yīng)的軟件制作并保存或?qū)С鲆曨l格式素材，音頻素材可以是直接錄制或下載音樂音效等， 圖像素材根據(jù)需要制作成分圖層的PSD源文件或JPG圖片，特效可使用After Effects實(shí)現(xiàn)。各類型素材準(zhǔn)備好之后，將其導(dǎo)入Premiere中，進(jìn)行裁剪、編輯、合成，需要字幕可以直接在Premiere中添加，但使用ArcTime添加字幕更加便捷高效，最后渲染導(dǎo)出微課。圖4將微課的制作過程清晰展現(xiàn)，為學(xué)習(xí)者提供了問題解決或項(xiàng)目完成的主要思路，幫助學(xué)生構(gòu)建問題的解決模型，能夠根據(jù)微課內(nèi)容和形式合理選擇一種或多種方式進(jìn)行微課制作。

通過以上實(shí)例分析可以看出，圖形化表達(dá)首先對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行加工處理，將隱性的知識(shí)內(nèi)涵用顯性的圖形直觀呈現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的視覺感知和學(xué)習(xí)熱情，把學(xué)生帶入到該知識(shí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景當(dāng)中，為學(xué)生形成初步的認(rèn)知結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。其中的線條或箭頭能夠?qū)⑿屡f知識(shí)包括已有的經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生聯(lián)系，結(jié)合問題設(shè)疑追問將學(xué)生不斷牽引，使其頻繁地進(jìn)行內(nèi)部信息加工和經(jīng)驗(yàn)重構(gòu)，從而獲得學(xué)習(xí)的認(rèn)知能力并不斷提升到高階層次。[2]

其次，圖形化表達(dá)有先天的親和力，比抽象的大段文字更容易讓學(xué)生親近并接納，使學(xué)生從情緒、情感上不畏懼、不排斥，再結(jié)合知識(shí)特點(diǎn)和學(xué)科屬性將其生活化，比如在需要的情況下配以代表性的圖像或小動(dòng)畫等，將知識(shí)特征與技術(shù)表現(xiàn)深度融合，從人文化的角度為學(xué)生營(yíng)造學(xué)習(xí)的溫馨氛圍。

最后，圖形化的表達(dá)將知識(shí)結(jié)構(gòu)以大小不同的系統(tǒng)圖呈現(xiàn)，學(xué)生可以跟隨教師的步伐，讓思路循環(huán)往復(fù)地在知識(shí)點(diǎn)之間游走往返，不斷反思、平衡及優(yōu)化，進(jìn)而通暢地到達(dá)每個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)，最終帶領(lǐng)學(xué)生站在更高層次的角度俯瞰知識(shí)的全貌，從而深入掌握知識(shí)的內(nèi)涵，并將其長(zhǎng)久穩(wěn)定地沉淀在自己的知識(shí)體系中。

學(xué)生在圍繞知識(shí)圖形的全程學(xué)習(xí)思考過程中形成了批判反思、探索創(chuàng)新、求知進(jìn)取的深度學(xué)習(xí)精神。在實(shí)際教學(xué)過程中使用圖形化表達(dá)教學(xué)信息，觀察學(xué)生的課堂反應(yīng)和表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生對(duì)圖形化表達(dá)均有所偏好，學(xué)習(xí)過程中注意力更加集中，情緒上表現(xiàn)相對(duì)愉悅，學(xué)習(xí)主動(dòng)性也增強(qiáng)了，經(jīng)過提問、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握也能夠達(dá)到深層的理解?？梢娦畔D形化表達(dá)有助于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

四、信息圖形化的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)

1.應(yīng)用方法

信息圖形化在教學(xué)過程中的應(yīng)用根據(jù)所學(xué)內(nèi)容的不同而有所變化，通常有如下方法：①直接呈現(xiàn)：針對(duì)元素較少的知識(shí)體系，可直接向?qū)W生呈現(xiàn)圖形全貌，讓學(xué)生快速高效地理解知識(shí)之間的層次或包含的關(guān)系。②逐步遞進(jìn)：針對(duì)龐大復(fù)雜的知識(shí)系統(tǒng)，每次呈現(xiàn)小部分知識(shí)結(jié)構(gòu)，隨著學(xué)習(xí)的深入不斷推進(jìn)遞增、補(bǔ)充擴(kuò)展，逐步完善形成龐大完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。③動(dòng)畫補(bǔ)充：針對(duì)說明性文字較多的情況，可繪制主要輪廓框架，把說明性內(nèi)容插入文本框中并添加動(dòng)畫，使用時(shí)把暫不需要學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)折疊收起，需要時(shí)再展開顯示，可使用按鈕觸發(fā)功能實(shí)現(xiàn)靈活交互。

2.實(shí)現(xiàn)途徑

實(shí)現(xiàn)信息圖形化最方便快捷的方法是使用板書繪制，隨著內(nèi)容講解進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)同步繪制，回顧舊知推導(dǎo)新知，引導(dǎo)思維的進(jìn)程走向深入，其繪制擦寫容易但不易長(zhǎng)期保留。也可使用計(jì)算機(jī)軟件，如思維導(dǎo)圖、PPT繪圖、Windows自帶的畫圖軟件等制作，前期制作過程比較費(fèi)時(shí)，對(duì)于操作能力偏低的教師會(huì)有些吃力。但一經(jīng)制作完成，后期可重復(fù)使用，也方便完善擴(kuò)充和保存。

3.注意事項(xiàng)

在信息圖形化設(shè)計(jì)制作及使用過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①圖形化設(shè)計(jì)要有主要類型線索，核心重點(diǎn)內(nèi)容精簡(jiǎn)提煉、明確突出，學(xué)生容易從中找出關(guān)鍵因素;②同一層次級(jí)別的圖形使用同一種類型或風(fēng)格的字體、顏色、線條，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)識(shí)別，以免造成邏輯混亂;③圖形元素要能夠準(zhǔn)確高效地傳遞信息，不可過于繁雜，造成信息干擾，加重學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷;④圖形化呈現(xiàn)在學(xué)生一定認(rèn)知水平范圍內(nèi)使用，而且需要教師提示講解和引導(dǎo)逐步深入，如果學(xué)生不具備相應(yīng)的基礎(chǔ)性知識(shí)，會(huì)造成理解上的困難，反而阻礙了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

信息圖形化表達(dá)能夠加快學(xué)生對(duì)信息的感知和處理速度，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者深層次學(xué)習(xí)的動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行深層建構(gòu)、問題探究乃至創(chuàng)新突破的深度學(xué)習(xí)，促使其樂學(xué)、勤學(xué)、好學(xué)，形成良性循環(huán)的學(xué)習(xí)生態(tài)。

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（編輯：李曉萍）