随着学习科学的兴起和不断发展，深度学习越来越成为教育教学追求的目标。在探求信息技术与课程融合的今日，如何设计技术促进深度学习的教学已经是需要重视和思考的问题。文章从深度学习的概念和内涵出发，分析了深层学习与浅层学习的差异，构建了深度学习的教学设计框架，具体描述了促进深度学习的信息化教学设计的要点与策略。
[关键词] 深度学习； 教学设计； 高阶思维能力； 认知工具
[中图分类号] G434 [文献标志码] A
[作者简介]杜娟（1976—），女，辽宁沈阳人。副教授，硕士，主要从事教学设计理论、基础教育信息化、数字化学习等方面研究。E-mail：dujuansy@126.com。
《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》明确提出了“推进信息技术与教学融合、培养学生信息化环境下的学习能力”的发展任务，强调了通过“学生多样化、个性化学习方面的改变”，“全面提升运用信息技术发现、分析和解决问题的能力”等维度完成任务。这就要求我们从信息技术的特点出发，重新审视其对人类思维发展的多维度影响，从创新人才视角反思我国技术支持下的信息化课堂教学现状。
技术工具能促进学习环境的转变，使学习者积极地构建知识（Linn，1997；White&Fredrickson，2000）。但在常态化教学中，信息技术的作用仍以低水平的“呈现事实”为主，其次是“创设情境”与“提供示范”，而尤为缺乏较高水平的“解释原理”与“设疑思辨”。[1]甚至是出现了资源应用方法不当、有效性不高的现象。[2]这也印证了华中师范大学校长杨宗凯教授的“我国的教育信息化发展正处于初步应用整合阶段”的论断，如图1所示。[3]如何利用信息技术促进学习，加快教育信息化融合创新成为现代教育工作者研究的重要课题之一。而深度学习理论将在这个过程中发挥重要的作用，逐渐成为人们研究的对象和关注的目标。
二、深度学习概念及内涵
（一）深度学习的概念和综述
深度学习（Deep Learning）也被译为深层学习，是美国学者Ference Marton和RogerSaljo在1976年做了一项有关学生阅读学术文章的实验研究后，在联名发表的《学习的本质 加载中... 内容加载失败，点击此处重试 加载全文 区别：结果和过程》一文提出的。它是与孤立记忆和非批判性接受知识的浅层学习（SurfaceLearning）相对的一个概念，强调了学习者积极主动地学习，灵活、熟练地运用知识解决实际问题。
之后，Ramsden（1988）、Entwistle（1997）以及Biggs（1999）等人发展了浅层学习和深度学习的相关理论。随着信息技术的发展，近年来国外学者逐渐开始研究信息技术支持下的深度学习。2002年以来，一批深入研究深度学习的论文先后发表，从技术支持高等教育的深度学习、虚拟环境中的深度学习、形成性评估对深度学习的影响、学习环境对学生进行深度学习的影响等方面进行了论述。
国内对于深度学习的研究起步较晚。研究结果散见于期刊论文，研究主要集中在对深度学习的认识、特征概括等理论描述性层面。2005年，我国学者黎加厚教授在《促进学生深度学习》一文中指出：深度学习是指在理解学习的基础上，学习者能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，作出决策和解决问题的学习。[4]此定义在国内学者中较为认可。
（二）深度学习的基本特征
深度学习主要具有注重批判理解、强调信息整合、促进知识建构、着意迁移运用、面向问题解决等五个基本特征[5]，如图2所示。
这五个基本特征，可做如下进一步的阐释。
1. 批判理解
深度学习是一种基于理解的学习，强调学习者批判性地学习新知识和思想，把它们纳入原有的认知结构中，在各种观点之间建立多元连接（Warren，2004）。这要求学习者在理解事物的基础上善于质疑辨析，用怀疑的眼光去看待事物，以充分的理性和客观事实进行理论评估与客观评价，在审度评价的同时加深对知识的理解。
2. 信息整合
信息整合包括内容整合和过程整合。其中内容整合是指多种知识和信息间的联结，包括多学科知识融合及新旧知识联系，将其整合到原有的认知结构中。过程整合是指形成内容整合的认知策略和元认知策略，使其存储在长时记忆中。如利用图表、概念图等方式更利于梳理新旧知识之间的联系。
3. 建构反思
建构反思是指学习者在信息整合的基础上通过新、旧经验的双向相互作用实现知识的同化和顺应，调整原有认知结构，并对建构产生的结果进行审视、分析、调整的过程。这不仅要求学习者主动地对信息作出理解和判断，运用原有的知识经验对新概念（原理）或问题进行分析、鉴别、评价，形成自我对知识的理解，构建新知序列，而且还需要不断对自我建构结果审视反思、吐故纳新，形成对学习积极主动的检查、评价、调控、改造、修炼。可以说建构反思是深度学习和浅层学习的本质区别。
4. 迁移运用
深度学习要求深入理解新情境的基础上，对关键要素进行判断和把握，新情境中分析判断概念的复杂性和差异性并将原则思路进行重组性迁移运用。
5. 问题解决
深度学习与浅层学习的另一个重要区别就在于是否能够利用知识运用到新情境中解决问题。这里所指的问题不是那种套用规则和方法就能够解决的良构领域（Well-StructuredDomain）的问题，而是需要在原有的基础上重新分析能够解决复杂的、劣构领域（Ill-StructuredDomain）的问题，而学会解决复杂的、劣构的问题正是学习深度的体现和必由之路。
实际上，在我国新课程改革中所提倡的抛锚式教学、基于问题的学习、基于项目的学习、基于设计的学习等众多现代教学模式中，一定程度上也都有深度学习的理念，这些学习模式均要求学习者进行有意义的学习、批判性的高阶思维、对知识的主动建构、积极的反思性学习、有效的知识迁移及真实问题的解决。
（三）与浅层学习的对比分析
深度学习以建构主义、分布式认知理论、元认知理论、情境认知理论等认知理论为基础。通过文献整理，[6][7]对深度学习与浅层学习的记忆方式、知识体系、关注焦点及学习者的学习动机、学习投入程度、学习中的反思状态、思维层次和学习结果的迁移能力等方面进行对比，见表1。
通过以上差异对比，我们可以从受众角度分析得出以下结论。
（1）深度学习是一种高水平、高阶思维的认知，是一种高级学习状态，更接近知识和智慧的本质；浅层学习则限于较低水平的学习，为数据的获得、信息的单向获取。
（2）深度学习和浅层学习不完全对立，我们提倡深度学习但并不彻底否定浅层学习。两者之间从时间维度存在着延续性，即浅层学习是深度学习的基础和前提，深度学习是浅层学习的深化与升华。我们必须有一定的浅层学习得来的知识（如事实、程序和定义）才能进行深度的更有意义的学习。这种关系可以用一种递进图示来解释，如图3所示。[8]
三、促进深度学习教学设计框架构建
毫无疑问，深度学习理论对教学提出了更高的要求，在此更新变化下，教学设计的目标、内容、策略、媒体及评价等要素在微观层面上都会有相应的变化，而这些变化的问题求解，需要我们结合教学设计的相关理论框架和实践验证来进行解析。
教学设计主要是为了促进学习者的学习，运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法和教学策略、教学评价等环节的具体计划，创设教与学的系统“过程”或“程序”。（何克抗，2002）根据深度学习的内涵和理论基础，我们可以构建一个促进深度学习的教学设计框架，如图4所示。
该设计框架说明，促进深度学习必须注意以下几个方面。
1. 目标定位不是局限于知识的识记，而在于促进学习者发展高阶能力，特别是高阶思维能力。
2. 教学内容不是一个简单的信息组合，而是基于问题的多维知识整合。
3. 教学策略注重以学为主的策略，如主导、支架、建模、反思、元认知策略等。
4. 信息技术充当学习工具，即定位于Learn With IT（用信息技术学习），关于这一点，后续将进一步讨论。
5. 在评价方式上关注元认知的发展，注重对思维品质的测评。
6.教师和学习者的角色必须超越传统的角色定位，教师是帮促者，学习者的学习是建构性学习。
四、促进深度学习的信息化
教学设计要点与策略
本文以深度学习教学设计框架为模型，结合信息技术的作用和特点，对促进深度学习的信息化教学设计进行剖析。
（一）目标的确定——发展高阶思维能力
如图5，布卢姆（Bloom）等人（1956）对认知领域的学习结果/目标分为“知道、领会、应用、分析、综合及评价”六个层次，其中“知道、领会”这两个层次主要是事实的描述、记忆和初步理解；而深度学习则更多地对应“应用、分析、综合、评价”这四个层次，是在记忆和理解的基础上更注重高级认知水平的发展和技能的获得，是一种高阶思维能力（Higher-OrderThinkingSkills）的体现。可以说，高阶思维能力是深度学习的核心特征。发展高阶思维能力有助于实现和促进深度学习，同时深度学习又有助于提高学习者的思维品质和学习效能。[9]要取得深度学习设计的成功，首先需关注是否能够促进学习者高水平思维的发展。我国各门新课程的标准都把培养和促进学习者的高阶思维能力作为重要的发展方向。因此，从目标的设定上不能将教学目标仅仅停留在前两个层次，需要深刻领会课程标准，深度挖掘教材，从发展学习者高阶思维能力的角度确定教学目标。如在进行数学学科的教学目标设计时，除了注重学生的计算与证明等基本知识和基本技能外，还要注重分析性思维、创造性思维和实用性思维，拓展数学思维内容。
（二）内容的重组——设置知识建构的主题（或问题）
知识是相互联系的一个整体，但传统课堂存在着知识碎片的问题，如经常会听到教师的提问“那么，三角形的内角和是多少呢？”“这段文字运用的什么样的描写方法？”“某某事件发生在什么时间？”等等。这种片断和分散式的学习只适合对基础知识的考核，不利于知识的深入推进。深度学习的内容特点是基于问题的多维知识整合，知识建构是适合各阶段学生深度学习的活动。以主题（或问题/项目）为形式的知识建构，有效地实现知识的系统化学习。主题（或问题/项目）通常是课堂所要学习的重难点，即把学习设置到真实复杂的劣构的问题情境中，结果通常是情境化、问题化、任务化和多维化的，如模拟演示、多媒体展示、情境化学习、微型世界、虚拟实验（情境化）；问题导向学习、专题学习、专题探究学习（问题化）；多元智能导向学习、多学科综合学习（多维化）；调查研究、问题解决、作品创建（任务化）。[10]
在进行教学内容分析和设计时，需要教师全面地分析教材、深度地挖掘教材、灵活地整合教材，即将教材的内容打散并重新组合，并提取极具有问题探究性的核心问题，使内容具有“弹性化”和“框架式”特征。例如，在《奥斯维辛没有什么新闻》这节高中语文课堂上，教师结合文本中阐述的三个问题：为什么说奥斯维辛没有什么新闻，那个年轻的姑娘在临死前为什么还会温柔地微笑，为什么说最令人毛骨悚然的是和煦明亮的太阳、高大的白杨树和儿童嬉戏、打闹。学生在思考、质疑、激辩、共鸣等活动中开展读者与文本、作者的对话，促进了对文本的感悟，体现了语文阅读的本质。
在重新组织和设计教学内容时还应注意：
（1）知识的哪些特征使它易学或难学，哪些内容更适合或不适合哪种类型的学习，修改前的哪些知识内容能促进学习者的深度学习而非浅层学习；
（2）改进后的内容是否对学习者知识建构有一定的发展；
（3）设计的主题是否能够有效地吸引学习者的注意力，是否能让学习者有足够的空间自由发挥？是否能体现集体的智慧和力量；
（4）修改后的内容是否使学习者在新旧知识、概念、经验间建立联系，是否要求学习者将他们的知识归纳到相关的概念系统中，是否要求学习者寻找模式和基本原理。
在教学内容的设计上，还要考虑到教学（学习）内容设计的可视化特征，尽量将教学材料中多元表征信息进行“信息组块”设计。可考虑将大量的常识性信息等浅层知识借助技术中介，作为资源镶嵌/分布式存储于学习环境中供学习者随机访取，尽量的降低外在、内在负荷，增加有效负荷。并注意信息组块原则、时空邻近原则、一致性原则、双通道原则、标记性原则等五大原则。[11]
（三）策略的运用——以学习者为中心
在传统课堂上，教师是大量陈述性知识和程序性知识的持有者，他们的工作就是将这些知识传授给学生。而在课堂深度学习中，教师更多地担当学科专家、方法引导者和任务咨询者等多重角色，应该关注以下策略。
1. 主导策略
主导策略贯穿于整个活动过程，包括任务的制定、问题的诊断、小组的建立、给学生提供反馈、挑战和奖励以及做事的程序等。教师要做的就是随时观测学生的行为，一旦发现学生有困难并且解决方法严重偏离时给予支持，待学生思路逐渐迈入正轨后撤出。
2. 支架策略
支架是起支撑作用的构架。教师为学习者搭建向上发展的平台，引导教学的进行，使学习者掌握内化所学的知识技能，并为下一阶段的进一步发展再建构平台。架设支架包括搭脚手架、进入情境、独立探索、协作学习、效果评价等过程。支架策略有利于提高学生知识的纵横联系与贯通，有利于具体问题和抽象问题的灵活转换和形成解决学科问题的有效的思维策略。
3. 建模策略
建模有显性的行为建模和隐性的认知过程建模两种不同的类型。（Jonassen，1999）行为建模用来表明学生在学习活动中应执行哪些活动以及如何执行这些活动；认知建模则说明学生在从事这些学习活动时应当使用的推理方法。在问题解决的过程中，通过对同类问题多个实例的研究，总结出解决某一类问题的固定程序和步骤，形成一个问题解决模型。
4. 反思策略
反思即学习内省，是培养高级思维能力探究过程、梳理新生信息、完善认知结构的一种重要策略。教师可以采用制造认知的矛盾冲突、采用开放性问题进行训练、探寻假设反思等方法对知识点进行整理汇总，形成概括的表达或解决方法，提高学生深化认知和问题理解能力、思想方法提炼反思能力。自我反思是一种学习品质，教师要引导和支持学生反思自己的学习，把问题的思维过程上升到一定的高度，构成一定的认知策略，最终实现深度学习。
5. 元认知策略
元认知（MetaCognition）是一种重要的认知能力，是以各种认知活动的某一方面作为其对象或对其加以调节的知识或认知活动，也被称为“关于认知的认知”。[12]即明白什么时候用什么策略解决问题更有效，更要知道在什么情境使用什么策略最适当，达到目标也最佳等。
元认知是认知活动的核心，在认知活动中起着重要作用。教学过程中，教师要在知识获得的同时，向学生渗透元认知策略，如计划策略、监控策略、调节策略等。即不仅教给学生有关的认知策略的知识，告诉学生应用策略的步骤和解决问题的方法等，而且要在教给学生时，使学生明白教师应在课堂教学过程中不断渗透元认知知识和策略的训练内容，并使之成为学生知识学习和能力训练的组成部分，使学生不断改进自己的认知过程。
（四）技术的支持——成为学习者的认知工具
学习科学认为教育软件是学习科学的中心，因为计算机的可视化功能和处理能力可以支持深度学习：（1）计算机能够把抽象的知识用具体的形象的形式进行表征；（2）计算机工具可以让学习者以可视化、语言化的方式表达自己的知识；（3）计算机能让学习者通过用户界面运用和修改他们正在学习的知识，计算机以一种复杂的设计过程支持同步的表达（Articulation）、反思和学习；（4）计算机能支持视觉、听觉相结合的反思模式；（5）互联网能让学习者分享、整合他们的理解，并从协作学习中获益。[13]
用技术来推动学习方式的变革，是目前教育技术的主要研究内容。信息技术作为学习工具主要表现为效能工具、信息获取工具、认知工具、情境工具、交流工具和评价工具等六大工具作用（Jonassen，1999）。每种工具作用都通过一些软件系统对深度学习给予支持，如图6所示。运用信息技术促进学习者深度学习则尤其重视充当认知工具的作用。本文也将重点阐述这一方面。
认知工具（CognitiveTools）是支持、指引和扩充学习者思想过程的心智模式和设备，能帮助和促进认知过程，在培养学习者批判性思维、创造性思维和综合思维中起着重要作用。一切能促进学习者认知、帮助学生进行思维的工具，包括纸、笔、模型等都可称为认知工具。基于心理学、知识科学、教与学而开发的计算机认知工具能极大地便利学习过程并促进深度学习。[14]例如：概念图、语义网、专家系统建模、数据库、电子制表、可视化工具、计算机化通讯等软件系统。
图6表明：（1）技术支持的深度学习需要充分发挥信息技术作为学习工具，特别是认知工具的作用；（2）学习者与信息技术之间的关系是智能伙伴关系，深度学习需要学习者利用信息技术主动的完成知识构建；（3）深度学习重视自我评价和反思，信息技术可以作为评价工具促进反思。
认知工具的信息技术之所以能有效地促进深度学习，主要有以下几方面的理由。
1.工具软件固有特征有利于深度学习的产生——充当学习者的智能伙伴
Jonassen将认知工具划分为语义组织工具（如概念图、语义网络、数据库）、动态建模工具（如电子报表、专家系统、微世界、系统建模工具）、信息阐释工具（如视图化工具）、知识建构工具（如多媒体建构工具）及交流协作工具（如计算机会议系统）等五大类。[15] 这些工具兼具思维的可视性、具体化、动态性、控制性等特征。例如，概念图、语义网络等语义组织工具可以帮助学习者表达各观点间的语义关系，反映了学习者的思维重组和认知结构变化，加深学习者对知识的理解。再如，电子报表、专家系统、微世界、系统建模工具等动态建模工具用于标示各观点间的动态关系，体现心智发展的动态过程。其中，如电子报表的突出功能是可以帮助进行预测“如果”“那么”，它广泛地应用在商业中，能够扩展和重组高级思维，对预算进行重新组织。而微世界包含了许多复杂的自然现象实例，并提供了呈现这些现象的环境，鼓励学习者通过一系列学习活动探究自然现象，为学习者探究提供了便利工具。[16]
2. 学习者要投入高阶思维才能有效促进高阶思维的发展
能够促进高阶思维的发展是认知工具最核心的特征，这与深度学习的目标不谋而合。Jonassen认为，高阶思维能力主要由基本思维、批判性思维及创造性思维等三大能力构成。学习者在使用认知工具时，必须要运用评价信息、分析信息和贯通观点的批判性思维，又可以在完成活动的过程中产生新的知识，展现创造性思维能力。学习者在使用认知工具时，必须通过进行复杂的思维解决问题和表征知识，包括问题求解、设计产品或观点和做出决策。[17]例如，专家系统是一种能够像人类专家那样解决有关领域专门问题的计算机程序，如地质勘探咨询系统、医疗模拟诊断系统等。完整的专家系统包括知识库、动态数据库、推理机、人—机界面、知识获取或预处理程序。在使用这种专家系统的同时，学习者必须要利用数据库组织内容时，要清楚区分陈述性、策略性和陈述性知识，在创建动态数据库系统规则时要求他们考虑好想法之间的因果关系，这正是基于理解上的高阶思维的体现。又如，在使用Powerpoint为代表的多媒体完成活动时，学习者必须自主地参与到作品的创建过程中，并对他们支持的观点进行设计性的阐述，体现了学生综合能力的运用。而几何画板、物理实验室等多媒体创作工具，为学生提供了一个探索几何图形内在关系（物理规律探究）的环境，学习者可以自主的观察现象、动态测量、收集数据、完成数学（物理）实验。
如果学生不能对他们正在学习的东西进行深度思考，那 么 思 维 工 具 就 不 能 作 为 学 习 策 略 使用（Jonassen，1998）。诚如 SusaneLajoie总结的，计算机认知工具具有能够为学生提供问题解决的情境、能够提高学生的认知能力、能够帮助学生建构思维模型、能够呈现学生头脑中的知识、能够帮助学生获得并对知识进行表述、培养学生的自学能力、能够为学生提供合作学习的环境的主要功能。[18]
（五）评价的设计——是否促进元认知的发展
元认知包括三方面的内容：元认知知识、元认知体验和元认知监控（董奇，1989）。元认知发展在深度学习中都有所体现，见表2。
元认知与思维品质实质上是同一事物的两个方面，它们都是完整思维结构的重要组成部分。思维品质是思维整体结构的功能的外在表现形式，而元认知则是思维整体结构的功能的内在组织形式。实验研究结果表明：元认知（元认知知识和元认知监控）与思维品质（敏捷性、灵活性、深刻性、批判性、独创性）存在显著或非常显著的相关，这种联系的实质是因果联系。[19]
在深度学习的评价环节设计中要注重对思维品质的测评，目的是发展学生的元认知能力。适合采用辩论、情景测验、观察、调查、项目评价、谈话评价、同伴评价等。如在项目评价中，对于教师抛出的问题或任务，如果学习者报告的策略数量反映了元认知的广度，策略的质量则反映了元认知的技能水平，策略的复杂性反映了元认知觉知力。
五、总 结
深度学习是当代学习科学理论提出的新概念，为实施有效教学提供了科学依据，是教学设计的基点、观察课堂行为的标准、评价教学效果的依据。深度学习的思想为信息化教学促进学生素质发展、提高教学质量提供了新的支点。我们认为，要有效发挥技术促进深度学习的作用，必须要把握深度学习的内涵，认识技术的隐喻和作用，理解教学设计的框架。信息化教学将是近十年追求信息技术与学科深度融合的基础和关键，值得从理论和实践层面展开进一步的探索。
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