《深度课堂》PPT课件.ppt
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1、.1 走向深度教学走向深度教学-基于学习品质的中小学教学实践基于学习品质的中小学教学实践.2 主要内容:主要内容:1243 引子 什么是深度学习 我们的课堂有深度吗 深度教学的实践探索.3 2019 2019年国际数学奥林匹克竞赛开始了,中国代表队都是中国学生年国际数学奥林匹克竞赛开始了,中国代表队都是中国学生很正常,可是从现场很正常,可是从现场参赛队员的合照参赛队员的合照的图片来看,美国代表队中真正的图片来看,美国代表队中真正的白人面孔只有一个,其余的学生都是亚洲人!的白人面孔只有一个,其余的学生都是亚洲人!此外,许多参赛队如此外,许多参赛队如加拿大队、澳大利来队、新西兰队成员也加拿大队、澳
2、大利来队、新西兰队成员也大多数都是华人或者是华裔!大多数都是华人或者是华裔!参赛队的参赛队的队员也是经过层层选拔选出来的,成绩好的大多数都是华裔队员也是经过层层选拔选出来的,成绩好的大多数都是华裔学生,只有他们才能够对抗强大的中国队,学生,只有他们才能够对抗强大的中国队,才能帮助这些国家才能帮助这些国家取得与取得与大国地位相大国地位相符合符合的的比赛比赛名次。名次。1 一、一、 引子:引子:哪一支哪一支是中国队?是中国队?.4.5 相关机构对中国从相关机构对中国从19771977年到年到20062006年年3030年间年间10001000多位多位“高考状元高考状元”进行进行了跟踪调查,调查结果
3、显示,这么多曾经让人惊羡的高考状元,却没有一了跟踪调查,调查结果显示,这么多曾经让人惊羡的高考状元,却没有一位成为顶尖人才。他们如今都过着平凡的日子,职业成就远低于社会预期。位成为顶尖人才。他们如今都过着平凡的日子,职业成就远低于社会预期。 在云师大附中校园里,矗立着一块在云师大附中校园里,矗立着一块“状元碑状元碑”。根据记载,从。根据记载,从19771977年年至今,云师大附中一共产生过至今,云师大附中一共产生过3030多个全省高考状元,其中绝大多数都是被多个全省高考状元,其中绝大多数都是被清华清华、北大录取。这些状元最终都去往哪里北大录取。这些状元最终都去往哪里? ?有没有在各领域取得不错
4、成绩有没有在各领域取得不错成绩? ? 云南省教育厅厅长罗崇敏很关心他们毕业后的现状。可令他云南省教育厅厅长罗崇敏很关心他们毕业后的现状。可令他 吃惊吃惊的是,这些的是,这些“状元状元”们们在各自的事业上几乎都没有什么大的建树,与当初在各自的事业上几乎都没有什么大的建树,与当初人们对状元的预期相差甚远。除此之外,罗崇敏还查阅了人们对状元的预期相差甚远。除此之外,罗崇敏还查阅了19771977年到年到 2009 2009年年3232年来全国的年来全国的124124名高考状元,名高考状元,“他们一个都没有成为所从事职业领域的领他们一个都没有成为所从事职业领域的领军人物。军人物。”2 高考状元们高考状
5、元们怎么了?怎么了?.6 将这二个事件联系起来看,我们能发现什么深层的问题呢?将这二个事件联系起来看,我们能发现什么深层的问题呢? 缺少了对思想的追寻,忽视了思想启迪,丧失了价值引领,我们的课堂能够教给学生什么?答案只有一个,那就是一堆仅仅依靠背诵而积累的考试过后中便远离学生人生的无意义、无思想、无涵养的符号 . 无论是数学、还是语文,抑或其它学科的教学,务必是走向思想的教学,方法的教学,逻辑的教学,意义的教学!这种教学就是深度教学。 - 郭元祥.7 今天的中国教育有两个热词正在流行,一个就是大家都在讲的“核心素养”; 再一个就是“深度学习或深度教学”。这两个词同时在中国基础教育界流行还是有它
6、的必然联系的。我们可以将它描述为一枚硬币的两个面。可以说核心素养是我们最终的目标,而深度学习深度教学就是我们实现这个目标的路径。二二 什么是深度学习什么是深度学习.81 深度学习的概念深度学习的概念n 2016年,年,AlphaGoAlphaGo在与李世石比赛中表现展现了超强的大局观以及对围棋在与李世石比赛中表现展现了超强的大局观以及对围棋的全新理解的的全新理解的“深度学习深度学习”能力。它能把不同数据库内存储的信息连接能力。它能把不同数据库内存储的信息连接成成“网络网络”,在遇到未知的信息时,利用,在遇到未知的信息时,利用“网络网络”中不同性质的信息作中不同性质的信息作出进阶运算、综合分析及
7、推测,最终做出最优化的判断。出进阶运算、综合分析及推测,最终做出最优化的判断。n深度学习首先是作为机器学习算法研究中的一种新技术,其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络。.9n 19811981年的诺贝尔医学奖颁发给年的诺贝尔医学奖颁发给了了David HubelDavid Hubel、Torsten WieselTorsten Wiesel他们的他们的主要贡献是,发现了人的视觉系统的信息主要贡献是,发现了人的视觉系统的信息处理是分级。从视网膜(处理是分级。从视网膜(RetinaRetina)出发,)出发,经过低级的经过低级的V1V1区提取边缘特征,到区提取边缘特征,到V2V2区的基本
8、形状或目标的局部,再到高层区的基本形状或目标的局部,再到高层V4V4的整个目标(如判定为一张人脸),以及到更高层的的整个目标(如判定为一张人脸),以及到更高层的PFCPFC(前额叶皮层)进(前额叶皮层)进行分类判断等。这是一个伟大的发现行分类判断等。这是一个伟大的发现, ,其意义是其意义是“高层的特征是低层特征的高层的特征是低层特征的组合,从低层到高层的特征表达越来越抽象化和概念化组合,从低层到高层的特征表达越来越抽象化和概念化”。深度学习的生理学基础:大脑是一个深度架构,认知过程也是深度的。深度学习的生理学基础:大脑是一个深度架构,认知过程也是深度的。2Hubel:视觉信息分级处理的原理视觉
9、信息分级处理的原理.10 20062006年,加拿大多伦多大学教授年,加拿大多伦多大学教授Geoffrey HintonGeoffrey Hinton对深度学习的提对深度学习的提出以及模型训练方法的改进打破了出以及模型训练方法的改进打破了BPBP神经网络发展的瓶颈。神经网络发展的瓶颈。HintonHinton在世在世界顶级学术期刊界顶级学术期刊科学科学上的一篇论文中提出了两个观点:上的一篇论文中提出了两个观点:n 多层人工神经网络模型有很强的特征学习能力,深度学习模型学习得多层人工神经网络模型有很强的特征学习能力,深度学习模型学习得到的特征数据对原始数据有更本质的代表性,这将大大便于分类和可视
10、到的特征数据对原始数据有更本质的代表性,这将大大便于分类和可视化问题。化问题。n对于深度神经网络很难训练达到最优的问题,可以采用逐层训练方法解对于深度神经网络很难训练达到最优的问题,可以采用逐层训练方法解决。其原理是将上层训练好的结果作为下层训练过程中的初始化参数。决。其原理是将上层训练好的结果作为下层训练过程中的初始化参数。3辛顿辛顿关于的关于的 “深度学习深度学习”的观点的观点.11n20132013年年4 4月,麻省理工学院技术评论杂志将深度学习列月,麻省理工学院技术评论杂志将深度学习列为为20132013年十大突破性技术之首。深度学习引爆的这场革命,年十大突破性技术之首。深度学习引爆的
11、这场革命,将人工智能带上了一个新的台阶,不仅学术意义巨大,而将人工智能带上了一个新的台阶,不仅学术意义巨大,而且实用性很强,工业界也开始了大规模的投入,一大批产且实用性很强,工业界也开始了大规模的投入,一大批产业、新产业、新产品将从中品将从中诞生诞生。甚至引发一场新的工业革命。甚至引发一场新的工业革命。n2020世纪八九十年代以来,随着学习科学的不断发展,深度世纪八九十年代以来,随着学习科学的不断发展,深度学习的概念和思想学习的概念和思想也也不断不断地地在教育中得到应用。在教育中得到应用。 .12 来自脑科学、人工智能和来自脑科学、人工智能和认知认知科学领域的新成就,必然引起科学领域的新成就,
12、必然引起各国各国教育教育界新界新一轮的教育教学改革一轮的教育教学改革。 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网络的建立开展深度学习,那么那么:n学生的学习有表层和深层等层次之分吗学生的学习有表层和深层等层次之分吗?n人对知识的学习过程究竟应该是怎样的一个脑活动过程人对知识的学习过程究竟应该是怎样的一个脑活动过程?n从从作为作为符号的公共知识符号的公共知识转化转化到作为意义的个人知识是怎样到作为意义的个人知识是怎样实现实现的的?n知识学习过程究竟是一个怎样的抽象认知过程知识学习过程究竟是
13、一个怎样的抽象认知过程?.13 1976 1976年,美国学者马顿和萨尔约在论学习的本质区别年,美国学者马顿和萨尔约在论学习的本质区别: :结果和过程结果和过程一文中明确提出了表层学习和深层学习的概念。这被普遍认为是教育学一文中明确提出了表层学习和深层学习的概念。这被普遍认为是教育学领域首次明确提出深度学习的概念。他们在一项关于阅读能力的实验研领域首次明确提出深度学习的概念。他们在一项关于阅读能力的实验研究中,究中,详细详细探讨了阅读学习的层次问题。通过让学生阅读文章并进行测探讨了阅读学习的层次问题。通过让学生阅读文章并进行测验,发现学生在阅读的过程中运用了两种截然不同的学习策略验,发现学生在
14、阅读的过程中运用了两种截然不同的学习策略。n一种是试图记住文章一种是试图记住文章所描述所描述的事实,揣测接下来的测试并记忆,即表层的事实,揣测接下来的测试并记忆,即表层学习学习(Surface Learning)(Surface Learning),也主是,也主是“浅层学习浅层学习”。n另一种是试图理解文章的中心思想和学术内涵,即深层学习另一种是试图理解文章的中心思想和学术内涵,即深层学习(Deep (Deep Learning)Learning),也被译为,也被译为“深度学习深度学习”。4马顿马顿“学习层次学习层次”的实验研究的实验研究.14n深度学习是指在理解的基础上,学习者能够批判性地学
15、习新深度学习是指在理解的基础上,学习者能够批判性地学习新的知识和思想,并将新知识和思想融入已有的认知结构中,的知识和思想,并将新知识和思想融入已有的认知结构中,能够在众多的思想间进行联系,并能够将已有的知识迁移到能够在众多的思想间进行联系,并能够将已有的知识迁移到新的情境中,作为决策或解决问题的一种学习方式新的情境中,作为决策或解决问题的一种学习方式。 - -黎加厚黎加厚n深度学习是相对于简单学习而言的。深度学习是相对于简单学习而言的。深度教学是基于深度学深度教学是基于深度学习,理解习,理解知识知识的基础上,以培养高阶思维能力、反思能力和的基础上,以培养高阶思维能力、反思能力和实际问题解决能力
16、为宗旨的教学。实际问题解决能力为宗旨的教学。5深度学习的定义深度学习的定义.15n学习者能够将新的观念和概念与已有的知识经验相联系。n学习者主动地能够探求基本原理和模式。n学习者愿意主动评估新观念及其相关推论。n学习者能将其学到的知识整合到相互联系的概念系统中去。n学习者能够理解知识创造的对话过程,能够批判地审视其论断的逻辑。n学习者对其自身的学习过程和理解进行反思。 深度学习的特征深度学习的特征6.16 我们的课堂有深度吗?我们的课堂有深度吗?三三n近十年来,在中小学深度学习研究方面最有影响的是艾根教授领衔的“深度学习(Learning in Depth)”项目组所进行的研究,其成果集中体现
17、在深度学习:转变学校教育的一个革新案例等著作之中。n该研究探讨了深度学习的基本原则与方法,分析了深度学习对学生成长、教师发展和学校革新的价值与路径,并在加拿大部分中小学进行实验研究,其核心成果聚焦课堂学习和教学问题。.17 艾根在深度学习的研究中,首次从知识论的角度,论述了深度学习艾根在深度学习的研究中,首次从知识论的角度,论述了深度学习中关于中关于“深度深度”的涵义。的涵义。这也就是这也就是“学习深度学习深度”的的三个基本标准,即三个基本标准,即:n知识学习的充分广度知识学习的充分广度n知识学习的充分深度知识学习的充分深度n知识学习的充分关联度知识学习的充分关联度 知识学习知识学习的充分的充
18、分深度、充分深度、充分广度广度和充分关联度和充分关联度与知识的产生的背景相与知识的产生的背景相关,关,与与学习情境相关学习情境相关、与个体经验相关,与个体经验相关,它最终帮助学生它最终帮助学生生成知识的意生成知识的意义义,建构个体的知识,建构个体的知识。达到三个标准的前提条件就是深度教学。达到三个标准的前提条件就是深度教学。 深度学习依赖于深度教学深度学习依赖于深度教学1.18 艾根的艾根的“深度学习深度学习”的研究明确地的研究明确地告诉我们:告诉我们:n深度学习与深度教深度学习与深度教学很强的学很强的关联性和一致性关联性和一致性。也就是说,学生深度学习。也就是说,学生深度学习的条件是教师的深
19、度教学。教师需要的条件是教师的深度教学。教师需要通过对知识的处理引导学生逐步到通过对知识的处理引导学生逐步到达一定的学习深度,这一深度学习的过程是一个逐步深化的学习过程达一定的学习深度,这一深度学习的过程是一个逐步深化的学习过程。n实现学生的深度学习需要实现学生的深度学习需要教师在教学过程中引导学生教师在教学过程中引导学生完成对完成对知识的深层知识的深层理解和理解和对知识的对知识的深度处理。深度处理。n深度学习与知识的背景、学习的情境、个体的经验存有较高的关联性深度学习与知识的背景、学习的情境、个体的经验存有较高的关联性。.19n 理解性的课堂,而非灌输性的课堂。理解性的课堂,而非灌输性的课堂
20、。-以知识内在的本质和意义、思维和方法的理解为基础。以知识内在的本质和意义、思维和方法的理解为基础。-对不同性质的知识做不同的教学法的处理(陈述性、概念性、程序性对不同性质的知识做不同的教学法的处理(陈述性、概念性、程序性 、元认知)。元认知)。-高度关注学生新的知识结构和新的意义系统的形成与发展。高度关注学生新的知识结构和新的意义系统的形成与发展。 深度课堂是什么样的?深度课堂是什么样的?2.20n 建构性的课堂,而非接受性的课堂。建构性的课堂,而非接受性的课堂。-注重学生对知识意义的自我陈述、自我表达。注重学生对知识意义的自我陈述、自我表达。-以学科能力、学科思想为学生建构的目标,并同时关
21、注学生对学科问题以学科能力、学科思想为学生建构的目标,并同时关注学生对学科问题解决的方法与思路。解决的方法与思路。.21n 反思性的课堂,而非表演式课堂。反思性的课堂,而非表演式课堂。-提供学生对知识学习的归纳与总结和表达学习感受的机会。提供学生对知识学习的归纳与总结和表达学习感受的机会。-能够明确地提出学生自我反思的要求并布置相关的任务。能够明确地提出学生自我反思的要求并布置相关的任务。.223“教学教学目标目标”与深度教学与深度教学 我们我们熟知的教学目标在近几十年来一直在不断的变化。教学目标的这些熟知的教学目标在近几十年来一直在不断的变化。教学目标的这些变化,引导着我们的课堂教学走向深度
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