数字化教学促进深度学习的整合框架与作用机制研究——基于职业教育的视角
Research on the Integrated Framework and Mechanism of Digital Teaching in Promoting Deep Learning—From the Perspective of Vocational Education
DOI: 10.12677/ces.2025.1311852, PDF, HTML, XML,    科研立项经费支持
作者: 张金晶, 姜凤娇, 王 妍, 赵文旻, 虞亚楠:上海农林职业技术学院智慧农业工程系,上海
关键词: 数字化教学深度学习教学设计教育技术学习成效Digital Teaching Deep Learning Instructional Design Educational Technology Learning Outcome
摘要: 文章旨在探讨数字化教学如何促进深度学习,并对其研究进展进行综述。通过回顾相关文献,首先阐述了数字化教学和深度学习的基本概念及其理论基础,随后详细分析了数字化教学在促进深度学习中的应用路径,包括数字化平台与工具的应用以及教学设计与实施的策略。研究发现,尽管数字化教学在提升学生深度学习能力方面展现出显著成效,但也面临诸如技术障碍、教师数字素养不足等挑战。最后,总结了当前研究的主要发现,并提出了未来研究的方向与政策建议,强调了持续优化数字化教学环境的重要性。
Abstract: This paper aims to explore how digital teaching promotes deep learning and provides an overview of its research progress. Through a systematic review of relevant literature, it first elucidates the fundamental concepts and theoretical foundations of digital teaching and deep learning. Subsequently, it analyzes in detail the application pathways of digital teaching in fostering deep learning, including the use of digital platforms and tools, as well as strategies for instructional design and implementation. Research findings indicate that while digital teaching demonstrates significant effectiveness in enhancing students’ deep learning capabilities, it also faces challenges such as technical barriers and insufficient digital literacy among educators. Finally, this paper summarizes key findings from current research and proposes directions for future studies along with policy recommendations, emphasizing the importance of continuously optimizing the digital teaching environment.
文章引用:张金晶, 姜凤娇, 王妍, 赵文旻, 虞亚楠. 数字化教学促进深度学习的整合框架与作用机制研究——基于职业教育的视角[J]. 创新教育研究, 2025, 13(11): 157-162. https://doi.org/10.12677/ces.2025.1311852

1. 引言

1.1. 研究背景

随着信息技术的迅猛发展,数字化教学已成为教育领域的重要趋势。数字化教学不仅改变了传统的教学模式,还为促进深度学习提供了新的可能。深度学习强调学生在学习过程中进行批判性思考、问题解决和知识迁移,而数字化教学通过提供丰富的学习资源、互动的学习环境和个性化的学习路径,为深度学习的实现创造了条件。然而,关于数字化教学如何有效促进深度学习,目前学术界仍存在一定的争论和研究空白,特别是在数字化教学的设计、实施及其对深度学习成效的影响方面。

1.2. 研究目的与重要性

随着信息技术的迅猛发展,数字化教学已成为教育领域的重要趋势。数字化教学不仅改变了传统的教学模式,还为促进学生的深度学习提供了新的可能。深度学习强调学生对知识的理解、应用和创新,而数字化教学通过提供丰富的学习资源、互动的学习环境以及个性化的学习路径,为实现深度学习创造了条件。然而,关于数字化教学如何有效促进深度学习,目前仍存在诸多争议和研究空白。因此,本综述旨在梳理和分析现有研究,探讨数字化教学促进深度学习的机制与成效,以期为教育实践和政策制定提供参考。

1.3. 研究方法

为全面审视数字化教学与深度学习的研究进展,本文采用叙述性综述方法,旨在对现有文献进行批判性梳理、分析与整合,以构建更清晰的理论认知并指明实践方向。文献检索在中国知网(CNKI)数据库进行,以“数字化教学”、“深度学习”、“教育技术”、“职业教育”及其组合为主要关键词,时间范围限定在2013年至2025年。通过初步检索与人工筛选,最终聚焦于56篇与主题高度相关的中文核心期刊文献。筛选标准包括:① 研究主题明确涉及数字化教学或教育数字化转型;② 探讨与深度学习相关的机制、路径或效果;③ 优先选择实证研究与高质量理论综述。本文在系统梳理这些文献的基础上,着力于构建分析框架,进行批判性对话,并针对职业教育情境提出具体化建议。

2. 数字化教学促进深度学习的理论基础

2.1. 数字化教学的内涵与特征

这一部分将详细阐述数字化教学的定义、构成要素及其特征,并探讨其如何促进深度学习。马云通过一系列物理教学课例分析,指出数字化环境下的物理教学能够有效提高课堂教学效率,激发学生的学习兴趣,解决教学实践中的难题[1]。此外,何翔以“化学能转化为电能”为例,展示了数字化实验技术在化学概念教学中的应用,通过可视化实验将电子、离子的定向移动变得“可见”,提高学习的趣味性,激发学生的学习热情和创新意识[2]。郑永和进一步阐述了教学数字化转型的价值定位和概念内涵,指出其核心在于借助数字技术手段推动教学理念、设施、手段、方法的系统变革,推动教学主体走向学生中心、教学目标走向素养导向、教学内容走向动态多元、教学方法走向灵活多样、教学评价走向智能综合、教学环境走向虚实融合[3]。此外,徐慧芬等通过对国内外35项实证研究的元分析发现,智能技术通过创设情境、提供支架和精准反馈,能够有效降低学生的外在认知负荷,并激发其学习兴趣,从而为深度学习的发生创造关键前提[4]。这一观点从学习心理机制层面补充了单纯的技术应用视角,揭示了数字化教学影响深度学习的内在路径。

Figure 1. Model of the mechanism by which digital teaching promotes deep learning

1. 数字化教学促进深度学习的作用机制模型

2.2. 深度学习的理论框架与整合模型

这一部分将探讨深度学习的理论框架及其在数字化教学中的应用。赵树旺通过调查大学生对数字阅读和教材的偏好,发现数字教材在满足深度学习需求方面存在不足,这表明深度学习需要更加丰富和互动的学习环境[5]。这进一步说明了深度学习需要真实、复杂的问题情境和有效的技术支持。邓小华则从职业院校教学数字化的角度,探讨了深度学习的发生如何重塑教学生态,指出深度学习需要通过信息技术平台、工具建设和课程数字化来促进[6]。综上所述,深度学习的理论框架强调了复杂问题情境、信息技术支持和系统化学习的重要性,为数字化教学提供了理论基础。

深度学习强调学生在复杂情境中实现知识迁移、批判性思维与协作探究。本文在文献分析的基础上,构建如图1所示的作用机制模型,以揭示数字化教学影响深度学习的机制。

郑晓丽等在数学智慧课堂中的研究发现,动态几何软件等工具虽能提升学生的直观感知和探究动机,但若界面过于复杂或任务指令不清,则会显著增加学生的外在认知负荷,反而分散了用于深度思考的认知资源[7]。这一对立观点提示我们,数字化教学的设计需在技术赋能与认知友好之间寻求平衡。

3. 数字化教学促进深度学习的实践路径

3.1. 数字化平台与工具的应用

近年来,虚拟仿真和增强现实技术在职业教育中展现出巨大潜力。李梦卿在探讨职业教育数字化转型时指出,虚拟仿真实训基地能够破解“高投入、高难度、高风险及难实施、难观摩、难再现”的“三高三难”痛点,为学生提供反复演练和自主探究的安全环境,这对于培养复杂问题解决能力至关重要[8]

3.2. 数字化教学设计与实施

3.2.1. 教学设计的创新

谢幼如探讨了课堂教学数字化转型的理论探索与演进路径,强调了教学设计的创新,包括融合全域场景、创设教学环境、深化数智融合,重构教学流程,以实现课堂减负提质增效[9]。郑隆威则引入了“教学制品”概念,通过检测制品质量来追踪教师的知识和技能,发现随着教师对技术理解的提升,教学制品在技术运用、内容设计、教学设计等方面都有所提升,这表明教师在技术采纳、教学设计变得更加灵活和丰富[10]。综上所述,数字技术在教学设计中的应用不仅提升了教学的趣味性和有效性,还促进了学生深度学习的发生,为未来的教学设计提供了新的方向和路径。

3.2.2. 教学实施的策略

这一部分将探讨在数字化环境中,如何通过有效的教学策略促进学生的深度学习。马云通过对一系列物理教学课例的分析,展示了如何将深度学习融入物理课程中,包括微视频的使用和翻转课堂的实施,旨在创建一个以学生为中心的教学环境[1]。郑隆威通过引入“教学制品”概念,利用深度学习方法标注和量化制品质量特征,揭示了教师技术采纳过程中对技术理解的演变,发现随着教师对技术理解的深入,他们在技术运用的灵活性、数字媒体学习设计的丰富度等方面都有所提升[10]。郑永和进一步探讨了教学数字化转型的实践场景,包括人机协同教学、数字实验教学和智慧课堂教学,指出教学数字化转型的核心在于借助数字技术手段推动教学理念、设施、手段、方法的系统变革[3]。综上所述,数字化教学策略的有效实施对于促进学生的深度学习至关重要,需要从教学理念、教学设计、教学方法等多个维度进行系统性的变革。

4. 数字化教学促进深度学习的成效与挑战

4.1. 数字化教学的成效

这一部分将探讨数字技术如何在教学中促进学生的深度学习。何翔以“化学能转化为电能”为例,结合数字化实验技术,设计可视化实验,提高学习的趣味性和学生的创新意识,帮助学生形成发散思维,促进深度学习[2]。随后,邓小华研究了职业院校教学数字化,强调了数字化平台、工具和资源等硬要素与教学理论、教学模式和学习活动等软要素的结合,认为职业院校教学数字化通过三个阶段(增量强化、深度融合与生态重塑)促进学生的深度学习[6]。一项由杨现民等开展的大规模实证研究显示,基于动态学习数据分析和自适应反馈的智慧课堂,能够显著提升学生的知识迁移能力和元认知水平,这印证了数据驱动教学在促进深度学习方面的巨大优势[11]。综上所述,数字化教学通过多种方式促进学生的深度学习,不仅提升了教学效率,还增强了学生的创新意识和思维能力,因此我们需要进一步加强数字化教学基础设施建设和教师的数字化教学胜任力培养。

4.2. 数字化教学面临的挑战

这一部分将探讨数字化教学在促进深度学习过程中所面临的挑战。谢幼如在研究“双减”背景下课堂教学数字化转型时,强调了课堂教学数字化转型应充分发挥数据的复制、连接、模拟、反馈等优势,以科学抓取课程知识重点,动态建立课堂数据画像,快速识别学生个性化成长缺口,从而推动数据赋能的定制化教学[9]。然而,这一过程中也面临着数据安全、隐私保护等挑战。综上所述,数字化教学在促进深度学习的过程中,需要克服技术应用带来的风险,同时加强数据安全和隐私保护,以确保教学的公平性和有效性。

5. 数字化教学在职业教育中促进深度学习的特殊性与策略

职业教育以“岗课赛证”综合育人为特色,强调实践能力与职业岗位的无缝对接。数字化教学在此背景下具有独特价值:一方面,虚拟仿真实训平台可模拟真实工作场景,如曹元军在探讨“岗课赛证”融通模式时提出,构建集“教学、实训、竞赛、认证”于一体的虚拟仿真实训平台,是打通理论与实践壁垒、培养学生综合职业能力的有效路径[12];另一方面,学习分析技术可实现对学习过程的动态监测,如王楠等构建了基于多源数据融合的深度学习评价模型,能够对学生在实训过程中的操作规范性、问题解决策略等深层能力进行刻画与评估,为过程性评价提供了科学依据[13]

基于上述分析,本文提出以下具体策略:

1) 开发面向“岗课赛证”融通的虚拟仿真实训平台,整合行业标准、岗位任务与技能竞赛内容,让学生在模拟实践中完成知识整合与技能迁移。

2) 建立基于学习分析技术的学徒制过程性评价模型,通过采集操作行为、任务完成度等多维数据,构建“学生能力画像”,实现精准干预与个性化反馈。

3) 加强职业教育教师数字素养与教学设计能力培训,重点提升其利用数字工具设计具有职业情境的复杂学习任务的能力。

6. 结论

6.1. 研究总结

本文通过叙述性综述,系统分析了数字化教学促进深度学习的理论基础、实践路径与成效挑战,并构建了整合性的“要素–中介–目标”理论框架。研究发现,数字化教学通过优化认知负荷、激发学习动机、支持协作探究等中介机制,能有效促进批判性思维与知识迁移等深度学习目标。尤其在职业教育中,虚拟仿真实训与学习分析技术展现出破解传统教学难题的巨大潜力。然而,技术基础设施不均衡、教师数字素养结构性不足,以及技术与教学深度融合不足等问题,仍是当前面临的主要挑战。

6.2. 未来研究方向与政策建议

未来研究应进一步探索数字化教学在特定学段(尤其是职业教育)中的作用机制,例如:开发与职业技能等级证书制度相衔接的虚拟仿真实训资源,或构建基于人工智能的适应性学习系统以支持技能形成的个性化路径。政策层面,建议教育管理部门:制定《职业院校数字化教学指南》,引导院校科学推进教学数字化转型;设立专项基金,重点支持农村和偏远地区职业学校的数字化基础设施升级;推动建立跨区域的职业教育数字资源共享平台;并将教师数字素养纳入职称评聘与考核标准,以系统性提升师资队伍的数字化教学胜任力。

基金项目

2024年度上海市教育科学研究项目(数字化教学促进深度学习的影响因素与效果提升研究,项目编号:C2024279)。2023年“上海高校青年教师培养资助计划”(课程思政背景下物联网专业课程教学数字化转型探索,项目编号:JY6-0000-24-28)。第二届黄炎培职业教育思想研究规划课题(黄炎培教育视域下以认知负荷为导向的高职教学方法研究,项目编号:ZJS2024YB282)。

参考文献

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[2] 何翔. 数字化实验在化学概念教学中的应用——以“化学能转化为电能”为例[J]. 化学教学, 2020(7): 49-55.
[3] 郑永和, 王一岩, 郑宁, 杨杰. 教学数字化转型: 表征样态与实践路径[J]. 电化教育研究, 2023, 44(8): 5-11.
[4] 徐慧芬, 张思杭, 沈忠华, 等. STREAM跨学科教学在线交互研究及其实践路径——基于35项国际实证研究的元分析[J]. 远程教育杂志, 2022, 40(6): 74-82.
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[6] 邓小华, 赵子健. 职业院校教学数字化高质量发展: 内涵、理念与策略[J]. 职业技术教育, 2023, 44(23): 6-12.
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[9] 谢幼如, 罗文婧, 章锐, 刘亚纯. “双减”背景下课堂教学数字化转型的理论探索与演进路径[J]. 电化教育研究, 2022, 43(9): 14-21.
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