研究缘起

在很长一段时期，人类主要是从哲学的认识论视域来研究自身的学习问题，主要探讨知识的来源、性质、过程、方法与结果等问题。到19世纪后期，自然科学得到蓬勃发展，实验心理学的诞生使心理学从哲学母体中脱胎出来，人类对自身学习问题的研究进入了实验研究阶段。然而，人类学习活动作为一种极其复杂的现象，基于实验室的心理学研究并不能准确地解释自然情境中真实的人类学习活动。在这种情况下，人类学习问题的研究又开始将关注点转向于自然情境，并由此进入关注自然情境的多学科整合研究阶段。国外兴起的深度学习恰恰是人类学习问题研究进入多学科整合研究阶段的产物。

早在20世纪初，约翰·杜威就开始倡导“做中学”，强调教会学生自主学习和反省思维。之后，威廉·赫德·克伯屈提出设计教学法，本杰明·布鲁姆倡导发现教学，戴维·保罗·奥苏贝尔和罗杰斯强调有意义学习，当代建构主义学习论主张基于问题的教学，等等。所有这些，虽然没有明确提及深度学习的概念，背后却蕴含着深度学习的思想。

此外，1956年布卢姆的教育目标分类学将学习的认知目标区分为记忆、理解、运用、分析、综合、评价六个具有层次性的项目。以此为基础，安德森等人又将学习的认知目标区分为记忆、理解、运用、分析、评价与创新六个具有层次性的项目。所有这些学习分类，已经蕴含着学习有深浅之分的思想。

发展历程

计算机领域中的机器学习

“深度学习”概念的提出最早是在机器学习领域。研究者让计算机以层次化方式构建简单概念，进而学习复杂概念；如果绘制出这些概念如何建立在彼此之上的图示，我们将得到一张“深”（层次很多）的图。基于这个原因，这种方法被称为“深度学习”。

对机器学习进行研究，实质上是对人的意识、思维和信息过程的模拟，是一门人工智能的科学，而深度学习是机器学习中表征学习方法的一类。在机器学习中，深度学习被定义为“一系列试图使用多重非线性变换对数据进行多层抽象的算法”。机器学习算法是一类从数据中自动分析获得规律，并利用规律对未知数据进行预测的算法。

教育领域中的学习研究

教育领域中的深度学习研究关注点是在学习科学视域下展开的。国外教育领域中的“深度学习”概念最早由马顿和萨乔在《学习的本质区别：结果和过程》一文中提出，他们在1976年研究大学生在进行大量散文阅读任务时所表现出的不同学习过程和使用的学习策略以及理解和记忆的差异化学习结果时发现，学生在学习过程中处理信息存在不同水平，呈现浅层和深层的差异。两位学者由此提出了“深度学习”概念，指出深度学习是一个知识的迁移过程，有助于学习者提高解决问题并做出决策的能力。

此后，许多学者纷纷加入深度学习的研究行列中，比格斯与柯利斯于1982年基于皮亚杰的认知发展阶段理论，提出的SOLO分类法，依据学习结果的复杂性进行分类，分别为学习结果的前结构水平、单一结构水平、多层结构水平、相关结构水平和拓展抽象水平五个层次。纳尔逊莱尔德、库伯和威格尔等学者又从不同角度对深度学习的内涵进行了界定。埃里克·詹森和利恩·尼克尔森将深度学习的基本特征描述为高阶思维、深度加工、深刻理解、主动建构和问题解决五个方面。

1999年，约翰·D·布兰思福特等人编著的《人是如何学习的——大脑、心理、经验及学校》一书出版，该书基于当代知识观的转向，围绕学习的发生机制提出了很多突破性的观点，大幅扩展了深度学习研究的视野、领域与问题。2004年，美国教育传播与技术协会对教育技术进行了重新界定，认为学习不仅仅是信息的记忆，单纯的记忆已不能适应社会发展的要求，进而将深度学习确定为未来教育技术发展的基本理念和努力方向。以此为契机，深度学习研究的地域、范围、内容和方法得到进一步扩展。

由美国威廉和弗洛拉·休利特基金会发起，美国研究院组织实施的SDL项目突破了传统深度学习限于“信息加工”的窠臼，其界定出的深度学习的六维度能力（掌握核心学科知识、批判性思维和复杂问题解决、团队协作、有效沟通、学会学习、学习毅力）考虑了社会文化因素，具有了“全视角”特性，是一种比较完整的关于深度学习的理解。

近十多年来，国外学者着重围绕“人的深度学习是如何发生的”和“如何促进人的深度学习”两个主题，分别从三个层面对深度学习展开了更为系统而深入的研究。一是理论探讨，主要关注深度学习的理论基础、发生条件、促进策略等问题，探索出了深度学习的若干实施模式。二是实践探索，一方面将深度学习的研究成果应用于具体的学科课程教学实践，另一方面结合学科教学实例探索深度学习的发生条件与内在机制。三是技术运用，运用各种信息技术工具来支持和优化促进学生深度学习的学习环境。

基本认识

学习是一种生物机制：深度学习依赖于大脑中相互联结的神经网络，是神经元的再利用。

学习是一种认知建构：深度学习是信息的获取、转化、处理、存储、提取与应用。

学习是一种社会行为：深度学习是学习者与学习环境之间互动的结果，是一种社会协商的过程。

学习是一种教育活动：深度学习是个体、集体、组织或者社会在能力、理解、态度、或者价值观方面的有意义改变。

目标特征

当前对深度学习的理解旨在促进21世纪核心技能的发展或引导学习者获得适应性能力。

深度学习应具备以下几个基本特征：建构性（Constructive）、调节性（Self-Regulated）、情境性（Situated）和协作性（Collaborative），简称CSSC特征。

具体来看，在学习方式上，深度学习是高水平、主动式的认知加工过程的表征；在学习过程中，深度学习是知识应用从一种情境迁移到另一种情境的过程；在学习结果上，深度学习以培养高阶思维能力为目标，强调学习过程中的反思与元认知。

理论基础

元认知理论

如果学生具有较高的元认知水平，他就能够更好地认识、运用和调控自己的认知，进而展开更有深度的学习。

建构主义理论

在建构主义理论视角下，作为条件的真实情境、作为具体过程的协作和会话以及作为目的的意义建构，乃是创设深度学习环境的四个要素。

教育目标分类理论

自布卢姆教育目标分类学提出以来，对教育目标分类的研究就从未间断。浅层学习与认知目标中的记忆、理解对应，深度学习则与运用、分析、综合、评价对应。同样地，在安德森等人对学习的认知目标的修订与完善中，记忆、理解是浅层学习的范畴，而运用、分析、评价与创新则向深度学习迈进。

分布式认知理论

根据分布式认知理论，深度学习必须突显知识的社会性，强调学习者与学习共同体和环境的多向互动。

情境认知理论

在情境认知理论视角下，深度学习不是别的，而是学习者参与真实情境中的实践，与他人及环境相互作用的过程。正是通过特定情境中的实践参与，学习者不仅更有深度地建构着外部的知识，同时更有深度地建构着自我的身份。

内在机制

发生机制：情境诱发—问题驱动

深度学习的发生首先需要触发学生内心的深层动机。动机保障学生以一种富有意义的方式来获得知识与技能。没有深层动机的触发，学生便难以主动地将新旧知识联系起来，更不要说对新知识进行深度地加工和理解。其次，知识从它的产生开始，就根植于特定的情境之中。脱离了特定的情境，知识就只剩下一堆符号形式的外壳，毫无意义可言。脱离特定情境和特定情境中的问题，学生便难以理解和建构知识所蕴含的深层意义，因而难有深度学习的发生。正是借助情境诱发和问题驱动，既触发着学生的深层动机，又驱动着学生对知识的深度建构。

维持机制：切身体验—高阶思维

如果说情境诱发和问题驱动引发了学生的深度学习，那么，切身体验与高阶思维无疑是维持深度学习的两个重要条件。唯有学生的切身体验和高阶思维，才能促使学生展开由外而内和由内而外的双向理解之路，才能促使学生展开由浅入深、由分到合和由知到行的渐进理解之路，从而维持学生的深度学习。正因如此，库伯才将体验提升到人的学习和发展的源泉的高度，并在他的体验学习模式中去界定深度学习。其他很多学者也将分析、综合、评价、创新、元认知和批判性思维等高阶思维能力视为深度学习的一个核心成分。

促进机制：实践参与—问题解决

说到底，深度学习最终必须通过学生的实践应用能力和问题解决能力表现出来。反过来，实践参与又是促进学生深度学习的根本机制。而在课堂学习条件下，实践参与的实质则是让学生参与问题的解决。正因如此，国外学者看到实践参与和问题解决在学生深度学习中的促进作用。洛恩斯·索菲在真实课堂环境条件下对基于问题的学习（PBL）所展开的实证研究，则证明了基于问题的学习模式的确明显地促进了学生的深度学习。如果说情境诱发和问题驱动是深度学习的两个发生条件，切身体验和高阶思维是深度学习的两个维持条件，那么，实践参与和问题解决则在情境诱发、问题驱动、切身体验和高阶思维中同时发挥着促进器的作用。

支持机制：混合学习—虚拟现实

深度学习的实现，需要在学习环境的创设上进行一次真正的革命。这种学习环境需要确保学习者在意义建构中的中心地位，强调学习者先前经验和日常经验的重要性，注重知识的真实情境和学习者的情境化思维，促进个人看法与他人多种观点的协商和解释，需要运用技术来支撑更为高级的心智过程。另外，吉莉安·阿米特和弗朗西斯·斯莱克通过实验证明采用实时通信方式的在线学习对学生的深度学习具有积极的作用，海伦·巴雷特认为，新兴的数位叙事技术是促进深度学习的一种工具；安德鲁·约翰逊、斯特兰·奥尔松等人的研究则表明运用虚拟现实技术在学生的深度学习中具有明显的支持作用。正因如此，混合学习和虚拟现实乃是深度学习的重要支持机制。

课堂形态

合作学习

合作学习是指通过两个或两个以上的个体在一起通过有效、恰当的使用语言与他人有效互动，共同探讨问题、交流思想，通过激发彼此积极思维，促进学习者理解新的知识，建构新的认知结构，提高学习效果，提升合作能力、交流能力、思维能力等的一种学习方式。

与传统学习方式相比，合作学习有两种典型的类别，一是结构化团队学习形式（Structured Team Learning，STL），二是非正式小组学习形式（Informal Group Learning Methods，IGLM）。合作学习的顺利开展有两个重要的驱动要素：群体目标和个体责任。而典型的影响因素有动机、凝聚力、互动、认知重构。

探究学习

探究学习是指在教师指导、组织和支持，以及学生内在动机的激发下，激活学生的认知（最核心的是思维）、情感和行为，让学生自主参与、动手动脑、积极体验，经历提出研究问题、形成猜想和假设、获取和处理信息、基于证据得出结论并做出解释，以及对探究过程和结果进行交流、评估、反思等探究的过程，以获得知识、领悟思想、掌握方法为目的的学习方式。

在探究学习中，所探究的问题要具有生成性，过程要具有自主性，内容要具有开放性，结果要具有多元性。探究学习的基本过程包括提出问题、形成假设、组织分工、收集数据、验证假设、得出结论、评价与反思等环节。

服务学习

服务学习是一种经验教育方式，以周边社区为基础，聚焦社区问题。学习者投入强调社区需求的活动中，在完成服务任务的同时，也能有计划地创造机会促进自身的发展。开展服务学习的前提条件是给学习者提供真实性、情境化的学习体验。社区作为一种学习资源将会增强学习者对传统课程（如科学、数学、语言、艺术等）理论知识价值的理解，并使其深入社会活动中运用理论知识针对社区问题设计相应的对策。

未来展望

具身性。未来学习环境的构建应充分考虑身体多模感知的沉浸性、相称姿态（如手势）的一致性以及身体运动的协调性等身体行为的设计与体验。

脑与教育神经科学。运用神经科学的方法来揭示人脑学习的内部机制、研究学习心理机制、决策与风格、策略与方法是目前一个备受关注的新前沿。

学习分析。学习分析技术通过对不同学习者的实际需要和能力差异的数据进行挖掘与分析，能为学习者提供自适应学习方式，满足学习者的个性化学习要求。

虚拟现实。这种三维立体动态的学习情境让学习者不再是借助符号来感受学习中的抽象概念、机制、隐喻等知识，而是直接将自己置身于一个与现实世界感官相同的三维虚拟学习情境之中进行学习，使学习者能够获得深刻的学习体验。

学校教育系统。学习范式变革的落地需要学校教育系统这一关键性境脉的变革。建立起以人为中心的学习模式是信息时代呼唤的整体性的学校教育系统变革。