深度学习的特征及其意义

   内容提要：深度学习的提出，既是对教学规律的尊重，也是对时代挑战的主动回应。深度学习的五个特征，为理解教学活动提供了新的视角，为消解种种二元对立观念提供了理论支持。深度学习的研究与实践，确立了学生个体经验与人类历史文化的相关性，落实了学生在教学活动中的主体地位，使学生能够在教学活动中模拟性地“参与”人类社会历史实践，形成有助于未来发展的核心素养，而教师的作用与价值也在深度学习中得以充分实现。

关 键 词：深度学习 教学规律 社会历史实践 核心素养

   近十年来国际上最先进的教学理论其实根本不是国内疯传的“翻转课堂”等技术性的策略，而是源于人工智能和脑科学的深度学习理论。深度学习注重学生沉浸于知识的情境和学习的情境，强调批判性思维，注重实现知识的内在价值。理解深度学习理论对深化我国的教学改革具有重要的意义。

一、深度学习概念的提出

  深度学习的概念，源于30年多来计算机科学、人工神经网络和人工智能的研究。上世纪八九十年代，人们提出了一系列机器学习模型，应用最为广泛的包括支持向量机（Support Vector Machine，SVM）和逻辑回归（Logistic Regression，LR），这两种模型分别可以看作包含1个隐藏层和没有隐藏层的浅层模型。计算机面对较为复杂的问题解决训练时，可以利用反向传播算法计算梯度，再用梯度下降方法在参数空间中寻找最优解。浅层模型往往具有凸代价函数，理论分析相对简单，训练方法也容易掌握，取得了很多成功的应用。随着人工智能的发展，计算机和智能网络如何通过基于算法革新，模拟人脑抽象认知和思维，准确且高清晰度的处理声音、图像传播甚至更为复杂的数据处理和问题解决等问题，在21世纪来临的时候成为摆在人工智能领域的关键问题。

30年多来，加拿大多伦多大学计算机系辛顿教授（Hinton，G.）一直从事机器学习模型、神经网络与人工智能等问题的相关研究，并在机器学习模型特别是突破浅层学习模型，实现计算机抽象认知方面取得了突破性的进展。2006年，他在《Science》上发表了《利用神经网络刻画数据维度（Reducing the dimensionality of data with neural networks）》一文，探讨了应用人工神经网络刻画数据的学习模型，首先提出了深度学习（deep learning）的概念和计算机深度学习模型，掀起了深度学习在人工智能领域的新高潮。这篇文章的两个主要观点是：第一，多隐藏层的人工神经网络具有优异的特征学习能力，学习到的特征对数据有更本质的刻画，从而有利于可视化或分类。第二，深度神经网络可以通过“逐层初始化”（Layer-wise Pre-training）来有效克服训练和优解的难度，无监督的逐层初始化方法有助于突破浅层学习模型。基于深度置信网络(DBN)提出非监督逐层训练算法，为解决深层结构相关的优化难题带来希望，随后提出多层自动编码器深层结构。2012年，辛顿又带领学生在目前最大的图像数据库ImageNet上，对分类问题取得了惊人的结果，将计算机处理图像数据问题时排名前五的错误率（即Top5错误率）由26%大幅降低至15%，大大提高了人工智能图像数据处理的准确性和清晰度，这是早先计算机仅仅依赖数学模型的表层学习和单层学习根本无法实现的水平。

在人工智能领域，深度学习其实是一种算法思维，其核心是对人脑思维深层次学习的模拟，通过模拟人脑的深层次抽象认知过程，实现计算机对数据的复杂运算和优化。深度学习采用的模型是深层神经网络（Deep Neural Networks，DNN）模型，即包含多个隐藏层（Hidden Layer，也称隐含层）的神经网络（Neural Networks，NN）。深度学习利用模型中的隐藏层，通过特征组合的方式，逐层将原始输入转化为浅层特征，中层特征，高层特征直至最终的任务目标。深度学习可以完成需要高度抽象特征的人工智能任务，如语音识别、图像识别和检索、自然语言理解等。深层模型是包含多个隐藏层的人工神经网络，多层非线性结构使其具备强大的特征表达能力和对复杂任务的建模能力。训练深层模型是长期以来的难题，近年来以层次化、逐层初始化为代表的一系列方法的提出，为训练深层模型带来了希望，并在多个应用领域获得了成功。  

    人工智能学者们认为计算机和智能网络的这一深层的自动编码与解码过程，是一个从数据刻画、抽象认知到优选方案的深度学习的过程。由于人脑具有深度结构，认知过程是一个复杂的脑活动过程，因而计算机和人工智能网络模拟从符号接受、符号解码、意义建立再到优化方案的学习过程也是有结构的；同时，认知过程是逐层进行、逐步抽象的，人工智能不是纯粹依赖于数学模型的产物，而是对人脑、人脑神经网络及抽象认知和思维过程进行模拟的产物。应该说，到目前为止，深度学习是计算机和智能网络最接近人脑的智能学习方法。近几年来，深度学习进一步尝试直接解决抽象认知的难题，并取得了突破性的进展，AlphaGo的问世，便是明证。2013年4月，《麻省理工学院技术评论(MIT Technology Review )》杂志将深度学习列为2013年十大突破性技术之首。深度学习引爆的这场革命，将人工智能带上了一个新的台阶，不仅学术意义巨大，而且实用性很强，工业界也开始了大规模的投入，一大批产品将从中获益。20世纪80、90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不断在教育中得到应用。

二、深度学习在教育中的兴起与发展

  来自脑科学、人工智能和学习科学领域的新成就，必然引起教育领域研究者的深刻反省。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，那人对知识的学习过程究竟应该是怎样的一个脑活动过程和学习过程？学生的学习有表层和深层等层次之分吗？从作为符号的公共知识到作为个人意义的个人知识究竟是怎样建立起来的？知识学习过程究竟是一个怎样的抽象认知过程？信息技术环境支持下深层次的学习如何实现？近十多年来，这些问题引起了许多教育研究者特别是教育技术学研究者浓厚的兴趣，深度学习、深度教学的研究日益引起人们的重视。也正是在辛顿的“深度学习”概念明确提出后，教育学领域特别是教育技术学领域的深度学习研究日益活跃起来。   

   其实，早在1956年布鲁姆在《教育目标分类学》里关于“认知领域目标”的探讨中，对认识目标的维度划分就蕴含了深度学习的思想，即“学习有深浅层次之分”，将教学目标分为了解、理解、应用、分析、综合、评价六个由浅入深的层次。学习者的认知水平停留在知道或领会的层次则为浅层学习，涉及的是简单提取、机械记忆符号表征或浅层了解逻辑背景等低阶思维活动，而认知水平较高的深层理解、应用、分析、综合和评价则涉及的是理性思辨、创造性思维、问题解决等相对复杂的高阶思维活动，属于深层学习。1976年，美国学者马顿(Marton，F.)和萨尔约(Saljo，R.)在《论学习的本质区别：结果和过程(On Qualitative Difference in Learning: Outcome and Process）》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究中，明确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，一种是试图记住文章的事实表达，揣测接下来的测试并记忆，即表层学习（Surface Learning）。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 Learning），也被译为深度学习。深度学习的学习者追求知识的理解并且使已有的知识与特定教材的内容进行批判性互动，探寻知识的逻辑意义，使现有事实和所得出的结论建立联系。浅层学习和深层学习在学习动机、投入程度、记忆方式、思维层次和迁移能力上有明显的差异。深度学习是一种主动的、高投入的、理解记忆的、涉及高阶思维，并且学习结果迁移性强的学习状态和学习过程。之后 ，拉姆斯登（Ramsden，1988）、英推施黛（Entwistle，1997）以及比格斯（ 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，近十年来，国外学者对信息技术支持下的深度学习及其在各学科领域、各类教育中的应用研究日渐广泛。

   2002年以来，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、技术支持下的深度学习设计等方面研究成果日益丰富，但绝大部分是基于教育技术学视野的研究成果。2006年辛顿教授关于深度学习的成果发表，进一步推动了深度学习在教育中的研究与应用。近十年来，在中小学深度学习研究方面最有影响的当属加拿大西盟菲莎大学（Simon Fraser University）艾根（Egan, K.）教授领衔的“深度学习(Learning in depth,简称LID)”项目组所进行的研究，其成果集中体现在《深度学习：转变学校教育的一个革新案例（Learning in Depth: A Simple Innovation That Can Transform Schooling）》等著述之中。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，即使是关于教师教育中深度学习的研究，也聚焦于教师的学习过程和学习方式。 艾根所开展的深度学习研究项目超越了单一教育技术学视野的研究，不仅仅是关于教学设计、学习技术和学习环境开发的研究，而是基于建立新的学习观和知识观，对教学活动与学习过程作出了新的阐释。 

   总体上看，国内关于深度学习的研究最近十年才刚刚起步。2005年，我国学者黎加厚教授在《促进学生深度学习》一文中率先介绍了国外关于深度学习的研究成果，同时探讨了深度学习的本质，认为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，做出决策和解决问题的学习。本文被认为是国内较早介绍并论及深度学习的研究成果，此后，关于深度学习的探讨，特别是基于信息技术环境下深度学习的相关研究论文逐渐增加。2006年10月，笔者在前期研究的基础上，与台湾成功大学教育研究所所长李坤崇教授联合发起“海峡两岸能力生根计划”，在海峡两岸合作开展“能力生根计划”，推进能力导向的深度教学的理论研究与实验研究，主张以价值观、知识观、学习观、过程观的重建为基础，以发展学生的学科能力为宗旨，实施深度教学，克服课堂教学改革过于注重教学程序、教学技术、教学时间的浅层次改革和表层学习的局限性，深化课堂教学改革。2014年后，中国教育科学院院长兼教育部课程教材研究与发展中心主任田慧生研究员基于深化课程改革的需要，带领一个团队开始启动深度学习的项目研究。直至今日，基于核心素养追求背景下的深度学习研究项目，如雨后春笋般涌现，“深度学习”成为教育研究中的一个热词。

  尽管计算机、人工智能领域与教育学领域都提出了“深度学习”概念，但不难看出二者显然具有本质差异。计算机与人工智能领域的深度学习是建立在机器模拟人脑深层结构的基础之上的，是基于人脑结构的一种计算机算法思维和问题解决模型，是对人脑和认知结构的模拟。而教育学领域的“深度学习”概念，无论是61年前的布鲁姆还是41年前的马顿和萨尔约，都指向了“知识”和“学习”两个核心，是关于知识学习的目标和过程的问题。布鲁姆在教育目标分类学认知领域的目标构设中，认为认知目标是由了解、理解、应用、分析、综合、评价六个不断加深的层次构成的。这一目标明显是关于知识学习和认知过程的目标，在2001年修订版中，这一目标被精确表述为知识学习和认知过程两个维度。马顿和萨尔约在关于阅读的研究中，基于学生对文本理解的层次和理解的深度提出了“深度学习”的概念，并认为学习的本质区别在于过程而不是学习的结果，是学生对文本知识学习的深刻程度决定了其学习结果的差异性。

艾根的研究实现了从深度学习向深度教学的转向。艾根的深度学习（Learning in depth）的研究更明确地指向了学生对知识的学习所到达的深度，以及教师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（deeper learning）的过程是一个逐步深化的学习过程，要求教师在教学过程中引导学生深度学习应着眼于知识的深层次理解和深度处理。该项研究表明，深度学习的研究开始从单一的学习技术研究转向了对教学过程的关注，注重深度学习与深度教导的关联性和一致性，深度学习的研究呈现出向深度学习与深度教学相结合的转向。

三、深度学习的核心理念

  从深度学习走向深度教学，一方面是教与学的一致性决定的，另一方面是当前中小学课堂教学普遍存在的局限性决定的。教与学的关系既不是对立关系，也不是对应关系，而是一种具有相融性的一体化关系，离开了教无所谓学，离开了学也无所谓教，教与学一致性是教与学的相融属性。学生真正意义上的深度学习需要建立在教师深度教导、引导的基础之上。从本质上看，教育学视野下的深度学习不同于人工智能视野下的深度学习，不是学生像机器一样对人脑进行孤独的模拟活动，而是学生在教师引导下，对知识进行的“层进式学习”和“沉浸式学习”。“层进”是指对知识内在结构的逐层深化的学习，“沉浸”是指对学习过程的深刻参与和学习投入。离开了教师的教学和引导，学生何以“沉浸”？因此，深度学习只有走向深度教学才更具有发展性的意义和价值。同时，我国新一轮基础教育课程改革以来，课堂教学改革依然存在着诸多表层学习、表面学习和表演学习的局限性，“学习方式的转变”往往演变成了教学形式的改变，诸如教与学在程序上的简单翻转和在时间上的粗暴分配。其所体现出来的知识观、价值观、教学观、过程观依然陈旧落后，以学科知识、学科能力、学科思想和学科经验的融合为核心的学科素养依然未能得到实质性的渗透。

  深度教学的“深度”是建立在完整地深刻地处理和理解知识的基础之上的。艾根在深度学习的研究中，首次从知识论的角度，论述了深度学习的“深度（depth）”的涵义。他认为“学习深度”具有三个基本标准，即知识学习的充分广度（sufficient breadth）、知识学习的充分深度（sufficient depth）和知识学习的充分关联度（multi-dimensional richness and ties）。这三各标准，也是深度学习的核心理念。  

   第一，知识学习的充分广度。充分的广度与知识的产生的背景相关，与知识对人的生成的意义相关，与个体经验相关，也与学习者的学习情境相关。如果教学把知识从其赖以存在的背景、意义和经验中剥离出来，成为纯粹的符号，便成为无意义的符号、无根基的概念知识。知识具有强烈的依存性，无论是自然科学的知识还是社会科学或人文学科的知识，都是特定的社会背景、文化背景、历史背景及其特定的思维方式的产物。知识都依存于特定的文化背景，或是依存于特定自然背景，或是历史背景与社会背景，或是依存于特定时代人类的思维逻辑和认识世界的方式。离开了知识的自然背景、社会背景、逻辑背景，前人创造的知识对后人而言几乎不具有可理解性。随着深度学习的兴起，旨在以广度促进理解的“无边界学习”日益引起人们的重视。可见，知识的充分广度，其实是为理解提供的多样性的支架，为知识的意义达成创造了可能性和广阔性基础。

   第二，知识学习的充分深度。知识的充分深度与知识所表达的内在思想、认知方式和具体的思维逻辑相关，深度学习把通过知识理解来建立认识方式，提升思维品质，特别是发展批判性思维作为核心目标。所以说，深度学习是一种反思性学习，是注重批判性思维品质培养的学习，同时也是一种沉浸式、层进式学习。深度学习强调学习过程是一种从符号理解、符号解码和意义建构的认知过程，这一过程是逐层深化的。

  第三，知识学习的充分关联度。知识的充分关联度，是指知识学习指向对多维度地理解知识的丰富内涵及其与文化、想象、经验的内在联系。知识学习不是单一的符号学习，而是对知识所承载的文化精神的学习。同时，通过与学生的想象、情感的紧密联系，达到对知识的意义建构。从广度，到深度，再到关联度，学生认知的过程是逐层深化的。所谓意义建构，即从公共知识到个人知识的建立过程，都需要建立在知识学习的深度和关联度之上。    

   “鹦鹉学舌”“小和尚念经有口无心”等机械的、死记硬背的学习，历来被批判，而“有意义学习”“知其然又知其所以然的学习”，自然是被嘉许的。吊诡的是，在实践中，被嘉许的，常常做不到，而被批判的，却常常是难以摆脱的无奈现实。正如人们所看到、所遭受的那样，原本应该是成就人、培养人、让人体悟感受生命意义和价值的教学活动，竟然变成令人生厌、极力逃避的活动。

在令人生厌的教学活动中，学生的主动性、积极性、参与性总是很弱。针对这种情形，便有了相应的改革和尝试。例如，改变学习方式、改变教学组织形式、尝试先学后教、翻转课堂等等。所有这些改革，都在于让学生学得主动、积极，参与性强。但是，若改革只以学生主动性为目的，便易着眼表面，从形式上入手，甚至顾此失彼。例如，强调学生的兴趣而忽视系统科学知识的学习；强调学生的主动参与而忽视教师的引导；强调学生的愉悦而轻视严肃严格的学习；等等。这些致力于激发学生主动学习的教学改革，虽有效果但效果不大，或流于形式而无视内容，或流于机械僵化而丧失灵活生动。这说明负责任而有意义的教学改进，必须基于教学规律之上。

2014年教育部基础教育课程教材发展中心在全国多个实验区开展了“‘深度学习’教学改进”项目研究，努力在自觉的教育实验活动中探索教学规律，促进学生核心素养的发展，使教学活动真正成为培养人的理智活动，成为能够回应时代和社会发展要求的社会实践活动。

四、深度学习的紧迫性

在相当长的时期里，“教学即传递”是人们对教学活动的定位，即人类认识成果是传递物、教师是传递者、学生是接受者。虽然也有批判者认为教学并非“传递”而是“体验”“创新”，但是，这种观点除了作为“教学即传递”的“非此即彼”的对立面，在实践中实难找到落实的方法与路径。而“教学即传递”则因体现了教学最基本的方法与路径，而在教学实践中有着广泛、持续且扎实的影响。但这种观点及相应的实践，本身并没能体现教学活动全部的内涵与意义，很大程度上片面化了教师、学生的角色与地位，也弱化了知识本应有的意义与作用，降低了教学活动本应有的地位。在社会发展相对缓慢、知识来源相对单一的时代，在“知识就是力量”、在信息需要索取而非选择的时代，当发布的知识具有权威性而无需个人做评判只需接受的时代，“传递”(甚至只是“灌输”或知识的“平移”)足以应对，因而有着实践的合法性基础。

但是，当信息时代来临，知识来源途径多样混杂，每一个人都可能发布信息而每一个人也都面临着要对信息的正误做出独立评判的时候，若教学还只是定位于“传递”，主要以死记硬背为手段的表层学习，或它的反面——只强调探究形式而无探究精神的学习形式，不仅苍白无力，甚至有害。

我们必须要思考：在“百度一下你就知道”的时代，如果教学的目的还只是传递和接受知识，教学存在的价值何在？在“百度一下你就知道”的时代，若教师还只作为知识的拥有者和传递者，那么，教师还有存在的价值吗？教师在何种意义上是无可替代的？当信息真假不明、良莠不齐地汇聚而来时，教学如何能够帮助学生辨别真伪、明辨是非？在“百度一下你就知道”的时代，学生凭什么要通过艰苦的学习去掌握课本上“枯燥”“死板”“无趣”的知识？教学如何让学生体会知识的价值和意义？

当AlphaGo大胜围棋职业九段选手李世石的时代，只传递知识的教学自然不行，它的反面，不关注知识的价值而只形式化地关注探究、创新和体验的教学，同样不行。

          

信息时代的到来，逼迫着教学必须从农耕时代朴素的“教学即传递”的观念中走出来，也从非此即彼的各种形式化的改革中走出来，重新认识教学的任务与功能[1]。教学不仅要帮助学生承继人类认识成果，而且要在这个过程中感受、体验人类认识过程中的思想的、行为的、判断力的精华，成长为能够明辨是非、有正确价值观、有担当的未来社会实践的主人。总之，教学为了发展，教学要促进发展，教学要让学生具备自主发展的意识与能力，要发展学生的核心素养。这成为当前紧迫的任务。正如马克思所说：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”信息时代把我们以前本应有但被忽略了的思考与实践，凸显出来，逼迫我们给出答案，深度学习的研究应运而生。

五、深度学习的意涵特征及发生的条件

 (一)深度学习的意涵

要想深刻揭示深度学习的意涵，首先要明确它不是什么。

显然，深度学习不是表层学习、浅层学习，不是机械学习，不是死记硬背，不是“知其然而不知其所以然”。这是好回答的。难的是如何回答深度学习的本质，深度学习与“有意义学习”“理解学习”“探究学习”等的区别与联系。与以上所列举的表层学习、机械学习相比，这些学习更强调学习者的主动参与，强调“意义”“理解”“专注”，但是，只有这些，还不是“深度学习”。

我们所说的深度学习，必须满足以下几个要点：深度学习是教学中的学生学习而不是一般的学习者的自学，必有教师的引导和帮助；深度学习的内容是有挑战性的人类已有认识成果；深度学习是学生感知觉、思维、情感、意志、价值观全面参与、全身心投入的活动；深度学习的目的指向具体的、社会的人的全面发展，是形成学生核心素养的基本途径。

深度学习同样强调学生主动参与、积极建构，强调发展，但深度学习超越了心理学的一般学习理论，不仅强调心理学意义上的个体参与、个体建构，更强调社会意义上的个体参与，强调社会建构、历史建构；更深刻的是，深度学习超越了一般心理学对学习者发展的期待，例如，赞科夫的发展性教学强调教学要促进学生以思维能力为核心的动手操作能力、观察能力的一般发展，而深度学习则强调要在这样的“一般发展”之上，促进学生作为具体的、社会历史实践主体的成长和发展，形成有助于学生未来自主发展的核心素养，强调学生作为社会主体所必须具备的健康的身心、高水平的文化修养、强的实践能力、高尚的精神境界。

    总之，所谓深度学习，就是指在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。在这个过程中，学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会性情感、积极的态度、正确的价值观，成为既具独立性、批判性、创造性又有合作精神、基础扎实的优秀的学习者，成为未来社会历史实践的主人。

　　

(二)深度学习的特征及其理论依据

那么，如何知道深度学习发生了？

深度学习，是极为复杂的活动，判断深度学习是否发生，可从以下几个方面来说明。

1.联想与结构：经验与知识的相互转化

 “联想与结构”，既指学生学习方式的样态，也指这样的学习方式所处理的学习内容(学习对象)。

作为学习方式的样态，要处理的是外在知识与学生经验之间的转化问题。通过调动以往的经验来参与当下的学习，又要将当下的学习内容与已有的经验建立起结构性的关联，从而使知识转化为与学生个体有关联的、能够操作和思考的内容(对象)。“联想与结构”需要并发展着学生的记忆、理解、关联能力以及系统化的思维与结构能力。

作为学习方式所处理的学习内容，是在结构系统中的知识，是能够说明其他知识也能被其他知识所说明的。例如，三角形的面积公式便在平面几何的面积公式中，能够由平行四边形的面积公式来说明，也能够进一步加深对平行四边形面积公式的意义的理解。也就是说，学生所学的知识不是零散、碎片式、杂乱无章的信息，而是有逻辑、有体系、有结构的知识；学生也并不孤立地学习知识，而是在教师的引导下，根据当前的学习活动去联想、调动、激活以往的经验、知识，以融会贯通的方式对学习内容进行组织，从而建构出自己的知识结构。换言之，学生以建构的方式学习结构中的知识，从而也通过建构将学习内容本身所具有的关联和结构进行个人化的再关联再建构，从而形成自己的知识结构。例如，典故在诗歌中起着非常重要的作用，弄清“典故”，便能够把握典故所要表达的关联及其意义，并进而形成个人对于诗歌的关联性意义理解。

2.活动与体验：学生的学习机制

 “活动与体验”是深度学习的核心特征，回答的是学生的学习机制问题。“活动”是指以学生为主体的主动活动，而非简单的肢体活动，“体验”是指学生作为个体全部身心投入活动时的内在体验。学生的学习，不是被动地去容纳外在知识的灌输，也不是从实践开始的盲目试误，而是通过主动的、有目的的活动，对人类已有认识成果及其过程的学习与体验，它需要学生全身心地投入，真正成为教学活动的主体。

学生要成为学习的主体而不是被动的知识接收器，就得有“活动”的机会，有“亲身经历”(用自己的身体、头脑和心灵去模拟地、简约地经历)知识的发现(发明)、形成、发展过程的机会。但在教学实践中，这一点常被忽视，因为学生的认识是直接从人类认识的结果开始，从概念、原理开始，这虽然保证了学生学习的高起点、目的性与教育性，但也容易导致把知识传递本身当做目的，忽视学生的主动认识活动，直接将知识“灌输”“平移”给学生。因此，强调“活动与体验”便尤为重要。当然，学生的“活动”“亲身经历”既不可能也不必要像人类最初发现(发明)知识那样，而是典型地、简约地经历结构性的关键过程与关键内容。  

通过教师对教学内容及学生的学习过程与方式进行精心设计，学生便能够简约地、模拟地“经历”人类发现(发明)知识的关键环节，通过自己的活动将符号化的知识“打开”，将静态的知识“激活”，全身心地体验知识本身蕴含的丰富复杂的内涵与意义。这样的过程，便是学生主动“探索”“发现”“经历”知识形成过程的过程，是学生深度学习的机制。在这样的过程中，学生能够在“硬知识”(“干货”)之外，体会到更深刻、复杂的情感以及学科思想方法。例如，只有进入知识发现(发明)发展的过程中，才能感同身受，体会到“日心说”发现者强烈的思想、情感，体会到所学内容在学科发展及人类发展历史中的重要价值，也才能体会到教学内容对于个人精神成长的意义。

正是在这样的活动中，学生成为活动主体，成长为“具备审美能力和文化修养，成为称职的文化继承者”[3]，成为一个具体而丰富的人。

学生的主动认识(学习)活动，是与师生间、学生间的交流、沟通与合作等活动同时展开的。例如：教师的启发、引领，实验活动中同学间的互助合作、课堂讨论中的相互启发、小组作业中的相互依赖与信任，等等。这些活动本身，也典型地再现着知识发现(发明)过程中的人与人的相互依赖、信任与合作。可以说，学习过程本身就是学生体验社会性情绪、情感，进行积极正向社会化的重要活动。

在深度学习这里，教学不再是人们所讽刺的“颈部以上的”冷冰冰的理智活动，而是理智与情感共在的，鲜活的、有温度的活动。学生以全部的思想和精神去感受和体验学习活动的丰富复杂、细微精深，真切或模拟地去体验伴随活动而来的痛苦或欣喜的感觉经历。

3.本质与变式：对学习对象进行深度加工

    “本质与变式”回答的是如何处理学习内容(学习对象)的问题。它要求学生能够抓住教学内容的本质属性去全面把握知识的内在联系，而不是简单地掌握孤立的知识点或记忆更多的事实性知识。例如，要判断某种动物是不是鸟，从“能飞”“有翅膀”入手不行，记忆大量的鸟的类型与名字也不行，而必须通过“羽毛”这个本质属性去判断。

把握事物本质的过程，便是去除非本质属性的干扰，分辨出本质与非本质属性区别的过程，更是对学习内容(学习对象)进行深度加工的过程。因此，把握事物的本质就不是直接从教师嘴里听到关于事物本质的文字描述，而是要通过学生的主体活动去把握，或者是“质疑”“探究”，或者是“归纳”“演绎”，或者是“情境体验”等，让学生与自己正在学习的内容之间建立一种紧密的灵魂联系。只有这样，事物的本质才会显现，也才会在学生面前展现出它最生动、最鲜活的风采。把握事物的本质，要求学生具备深刻而灵活的思维特质，也在对学习对象进行深度加工、把握事物本质的过程中，发展着学生这样的思维品质。

把握事物的本质，是建构知识结构的前提，也是以简驭繁、削枝强干的前提。把握了事物的本质，便能于万千事实中把握根本，由博返约，头脑清明；把握了本质，才能认识本质的多样表现、各种变化，才能举一反三，闻一知十。这里的“一”，便是本质，是关于事物的基本原理，是教学内容的核心。各门学科的基本概念、基本原理、基本法则等，便是这样的核心内容。例如，物理中的万有引力、化学中的氧化还原等等。甚至汉字也有本质属性，掌握了汉字的本质属性，便可以“望字生义”了。汪曾祺说：“中国人是用汉字来思维，汉字可以‘望文生义’‘浩瀚并非小水，涓涓定是细流’”。[4]鲁迅说：“写山曰崚嶒嵯峨，状水曰汪洋澎湃，蔽芾葱茏，恍逢丰木，鳟鲂鳗鲤，如见多鱼”。

    为帮助学生把握知识的内在联系与本质，教师在教学中除提供学习内容的标准正例之外，还必须设计和提供丰富而又具有典型意义的非标准正例甚至反例。例如，为使学生把握“角”的本质，不仅要提供“锐角”(标准正例)，还要提供“零度角”“直角”“钝角”“平角”“周角”(非标准正例)，从而帮助学生全面把握“角”的本质含义，避免形成“角是尖尖的”这种片面认识。

在学习中把握事物的本质，不仅能够使学生由“一”反三，由本质而想象幻化出无穷的变式，实现“迁移与应用”。更重要的是，使学生“学会学习”，即学会如何对学习对象进行深度加工的意识与能力，提升学生的智慧水平。  

4.迁移与应用：在教学活动中模拟社会实践

   “迁移与应用”解决的是间接经验直接化的问题，即将所学知识转化为学生综合实践能力的问题。它需要学生有综合的能力、创新的意识，也通过这样的活动有意识地培养学生的综合能力、创新意识。

有学习就会有迁移，甚至“学习就是迁移”“学习为了迁移”。“应用”则是“迁移”的表征之一，也是检验学习结果的最佳途径。如果把学习活动看作一个闭环结构，那么“迁移”便在闭合处，既是学习开始的端点，也是学习结束的端点，从别处“迁移”来，又从这里“迁移”到别处去；“应用”也是如此，既是上一个环节学习结果在此处的“应用”，又通过“应用”开启着新的学习。如此，学习内容的系统性、结构性以及随着活动深化而展现的深刻性与丰富性，学生学习的主动性、积极性、自觉性都在“迁移与应用”中得以显现。

    “迁移与应用”与“本质与变式”有着内在的关联。在一个学习活动中，先有对事物本质联系的把握，才有“迁移与应用”，“迁移与应用”是对“本质与变式”的印证与检验。“本质与变式”强调学生对教学内容的内化，而“迁移与应用”则强调学生对学习结果的外化。“迁移与应用”与“联想和结构”也是对应的，有“联想”才能有“迁移”，有“结构”才能去“应用”，反之同理。

在深度学习中，“迁移与应用”是重要的学习方式而不只是对学习结果的检验方式。“迁移”是经验的扩展与提升，“应用”是将内化了的知识外显化、操作化的过程，也是将间接经验直接化、将符号转为实体、从抽象到具体的过程，是知识活化的标志，也是学生学习成果的体现。

   “迁移与应用”的更重要的意义在于，这是学生在教学活动中对未来要从事的社会实践的初步尝试，也是教学具有教育性的重要体现。这是我们以往未曾自觉关注而需要特别予以重视的。

          

5.价值与评价：“人”的成长的隐性要素

   “价值与评价”回答的是教学的终极目的及意义，即明确教学是培养人的社会活动，要以人的成长为旨归。深度学习的教学活动要自觉帮助学生形成正确价值观，形成学生发展的核心素养，同时，在教学活动中，要自觉引导学生能够有根据地评判在教学活动中所遭遇的人、事与活动。例如，如何看待防腐剂的发明与使用，这不仅仅是一个纯粹化学知识的学习，还要学生能够有根据地给出自己的态度与判断。

从学生发展角度来看，全部的学习活动都内隐着“价值与评价”这一要素。它不是某个独立的学习阶段或环节，却萦绕在各个阶段、各个环节以及每个活动中。培养学生对所学知识以及学习过程本身做出价值评判的意识与能力，一则使学生自觉思考所学知识在知识系统中的地位与作用、优势与不足、用途与局限，二则使学生对所学知识及学习过程主动进行质疑、批判与评价。换言之，要使学生养成这样的品质与意识：既承认“知识的力量”，肯定知识的正面价值，又要警惕知识可能带来的束缚与奴役；既要积极主动地将外在知识内化于己，又能持客观冷静的态度，与知识保持一定的距离；既要主动展开学习的过程，又要对学习活动展开的过程以及方式持有批判反思的态度。也就是说，学习知识是为了成为知识的主人，而不被知识所奴役；学习过程既是学习知识的过程，也是学生成长的过程，要用正当、合理的方式而不能“不择手段”。在这个意义上，学习内容以及学习方式都必须成为学生反思的对象，学什么、怎么学都需要反思批判，而不把它作为理所当然的存在。

当然，对知识及其学习过程进行评判的意识与能力，不是自然而然形成的，而正是在“活动与体验”中、在“参与”知识形成的过程中，在批判性的认识、理解的过程中形成的。

对所学知识及其过程进行评判，既是手段也是目的，其终极目的则在于养成学生自觉而理性的精神与正确的价值观，形成学生自主发展的核心素养。可以说，是否关注学生理性精神与价值观的形成，是否关注学生核心素养的形成，是教育活动与其他活动(传递知识、盲目探究)的根本差别。

当然，价值观的培养、学生核心素养的形成过程，既是隐性的过程，也是一个长期而缓慢的过程，也唯有如此，才需在教学活动中给予特别关注。  

五、深度学习的意涵特征及发生的条件

(三)深度学习发生的条件

深度学习并不能自然发生，它需要促发条件。其中，先决条件是教师的自觉引导，此外，至少还依赖以下条件：

第一，学生思考和操作的学习对象，必是经过教师精心设计、具有教学意图的结构化的教学材料。也就是说，教材内容并不等同于教学内容，更不能等同于学生的学习对象。学生的学习对象，必须隐含着知识及其复杂而深刻的意义，却又必须是学生当下水平能够直接操作(思维与动作)的材料。如此，便需经过两个转化：由抽象的“知识”转化为含有学生品质发展目标的“教学内容”；由“教学内容”转化为学生可以操作的具体教学材料。例如，下面将要提及的“角的度量”一课，便是将简单的数学技能知识的学习转化为饱含“数形结合”的数学思想的内容，再由可供学生操作的材料得以具体化、现实化，引发学生展开主动学习。

第二，教学过程必须有预先设计的方案，要在有限的时空下，有计划、有序地实现丰富而复杂的教学目的。例如，数学特级教师俞正强在教“角的度量”一课时，通过一个一个的问题，既为学生搭建思维的阶梯，又帮助学生进行深入的数学思考，而这样的过程，不是任意妄为的过程，而是教师精心设计的。俞正强在文章总结了这节课的过程及其设计依据： 

现在，我们重新回顾一下，角的度量技能是如何落实的。

 (1)角是有大小的。(知识复习)

 (2)大小可以用数来表示。(赋值，数形结合是这样培养的)

 (3)表示了其中一个角，其他角便因此也都表示了。(标准的意义)

 (4)任何一个角，都可以通过与标准的比较而确定数值。(度量技能)角的度量技能，是这一过程中自然而然形成的。对学生而言，这一课时，好像不是从量角器的认识、使用开始，却以量角器的使用、认识结束。

这节课的现场非常生动有趣，但教学过程却是经过教师慎重思虑后精心设计的，能够使学生在学习数学知识时成为进行数学思考的主体。俞老师说：“纵观小学数学知识学习，数形结合这一数学思想的培养与落实，体会赋数以形的内容是十分多的，但体会赋形以数的材料却比较少，而这一节课，是让小朋友体会赋形以数的比较好的机会，好的机会绝不能错过。”“好的机会绝不能错过”，便体现在教师对教学内容及教学过程的精心设计。

                         

第三，要有平等、宽松、合作、安全的互动氛围。教学活动本身是严肃紧张的，因此更需要营造安全的心理氛围。给学生充分表达自己见解的机会，不以任何理由压制、嘲讽、打击学生的积极性，善于倾听、给予回应，与学生平等地展开讨论，等等，是保证学生全身心投入教学活动、开展深度学习的重要条件。

第四，依据反馈信息对教学活动进行及时调整与改进。教学过程虽然是预设的，但依然是流动的、即时的，因而必须依据现场情形进行及时调整。当然，这需要教师有清晰的评价意识、有明确而细化的教学目标，能及时发现学生行为和反应的教学意义，只有这样，才能收集到有意义的教学反馈信息，并依据这些信息对教学做进一步的调整。

六、深度学习的理论价值

深度学习的理论不是某一流派的理论演绎，而是历史上优秀教育理论成果及优秀教学实践经验的汇聚与提炼，是对学生学习与发展的一般道路的现实探讨。

相当长的时期，教学理论研究及教学实践探索在教学活动的基本问题上，常常偏执一隅。例如，在涉及师生在教学中的地位与作用时，要么强调学生主体，将“学生主体”与“教师主导”对立起来，从强调“学生主体”走向“学生中心”；要么相反，强调教师的领导作用以至发展为“教师中心”。而所谓的“学生中心”，只是在教学活动之外孤立地谈论“学生”的兴趣、需要、尊严，而回避学生在教学中如何获得发展、承担怎样的责任；同样，对于“教师中心”，也往往离开教学中的师生关系、撇开教学活动去孤立抽象地谈论“教师”的素养与技能，却很少关心教师在教学活动中的现实活动以及教师的价值及其实现。在谈及教学内容(知识，人类认识成果)时，往往孤立地关注教学内容作为认识成果本身的价值，强调它被继承、被传递的重要性，很少自觉将教学内容与学生的发展进而将学生的发展与未来人类实践活动主动联系。因此，在教学理论与教学实践中，教学内容(知识，人类认识成果)常被看作学生经验的对立面，而没能自觉去探讨两者的共通性与连接点。因此，要么是系统讲授，要么是自主探究；要么重过程，要么重结果；等等。

 “深度学习”教学研究项目以及深度学习教学实践的理论价值，不仅在于克服机械学习、浅层学习的弊端，让学生学得主动、积极；更重要的是，要克服长期以来的种种二元对立，使教师、学生、教学内容(知识)获得高度的统一，使教学内容(人类历史文化、人类认识成果)实现其本应有的价值，使教师、学生在教学中获得最大发展，使学生能够形成有助于未来可持续发展的核心素养。

 

(一)重新认识学生学习的意义

学生学习的最终目的并不是掌握已有的知识(虽然掌握知识是必要的途径)，而是为了进入社会历史实践、参与社会历史实践。因此，在学习中，学生就要以明辨是非、独立思考的方式，把人类已有的实践(认识)成果转化为自身将来参与社会历史实践的能量，成为有能力、有担当、有责任感的社会一员。

因此，在深度学习这里，不是把知识(人类认识成果)平移、传输、灌输给学生，而是由教师带领学生进入知识发现发展的情境与过程中，引导、帮助学生成为知识发现的“参与者”而不是旁观者。换言之，学生并不静待接受知识，而是主动“进入”知识发现发展的过程，“亲身”经历知识的“(再)形成”和“(再)发展”过程。因此，学习的过程，不仅仅是学习知识，更不止于学习知识，甚至学习知识本身都是手段，目的在于使学生能够作为主体“参与”(虽然只是简约地、模拟地参与)到人类的伟大历史实践，了解并认同知识背后所蕴含的情感态度价值观，提升学生的文化水平与精神境界，成为具有高级社会性情感、积极的态度以及正确的价值观，有社会责任感、勇于担当的未来社会的主人。  

在深度学习中，学生是学习的主体，教师是引导者而非学生学习的替代者，教学内容不是只需学生记忆的、外在于学生的静态的客观知识，而是需要学生全身心投入去理解、领会、评判、体验、感受才能“活”起来、“动”起来的知识。在教师的引导下，学生不仅能够掌握知识的(文字)符号表达以及(文字)符号表述的逻辑，还能够理解文字符号所传达的意义内容，即能对教学内容进行深度加工。以诗词学习为例，“小诗小词虽短，却不容易读。它虽以理解客观的词义与句义为前提，但却有作者丰富的主观感受和体验蕴含其中，它的意境常常潜藏在容易忽略的一字一句之内，甚至暗含在并未书出的无字无句之中，需要发掘，需要领会。”[7]深度学习就是要引导学生要透过符号去感受理解符号背后的内容与意义，甚至要体会“未书出”的无字无句内容与意义，去理解知识最初发现时人们面临的问题、解决问题的思路，采用的思维方式、思考过程，理解知识发现者可能有的情感，判断评价知识的价值。只有经历这样的过程，知识才可能通过学生的主动操作活化为学生的精神力量、转化为学生认识世界的方式，学习的过程才能成为学生成长发展的过程。　

(二)重新认识教学内容

深度学习的一个重要标志，就是能将外在的教学内容转化为学生内在的精神力量，而教学内容并不能直接转化为学生的精神力量，必先转化为学生能够进行思维操作和加工的教学材料，成为学生学习的对象。

所谓“教学材料”，指由教师提供的、蕴含教学意图的、能够通达教学内容的符号或实体性材料。如，用于表述知识的符号，以及具体的物质实体，如教具、音像以及教师的板书、示意图等等。教学材料既是人类认识成果的具象化，内在地包蕴着知识、思想、情感态度价值观，同时也包含着教师为学生的学习活动而设计的活动方式、路径以及过程、环节，是教师对学生素养形成的自觉规划与引领。也就是说，教学材料所蕴含的不只有通常所说的“干货”(即“知识”)，也有让“干货”得以泡发的情境、情感、情绪(如纠结、疑虑)、价值观、思想过程、思维方式(如质疑、批判、推理、归纳等)等等。这样的教学材料，才是学生在教学中能够操作、思考、学习的对象，并通过操作、思考和学习，全面把握并内化知识的核心本质。

教学内容是学生深度操作、加工教学材料之后所获得、体会、掌握了的东西。当教学内容转化为教学材料后，教学内容便从“硬”的知识转变为动态、丰富、鲜活的人类认识过程，成为可以进行思维操作和加工的对象，从而能够在学习活动中转化为学生的精神力量，引导学生的成长与发展。正是在这个意义上，当静态的知识转化为学生的现实力量时，人类认识成果(知识)才实现了它自身的价值，才能继续作为认识成果存在于人类历史之中，成为与未来社会实践相关的人类历史成果(而不是静态的存在物)。这正是教学之于人类历史文化的意义，也是人类历史文化自身的价值所在。

(三)重新认识教师的价值

没有教师，虽会有学习但不会有教学中的学习。教师的教学意识与能力水平，决定着学生能否发生深度学习。

教师与学生的深度学习是相互成就的。所谓“学然后知不足，教然后知困”，没有好的教师，不可能有学生的深度学习；同样，在不断引发学生深度学习的过程中，教师也得到持续的发展。

  

    在信息时代，教师再也不能只作为知识的传递者而存在。引起学生的学习愿望，引导学生的学习活动，帮助学生学得迅捷、愉快、彻底，启发学生在学习过程中质疑、批判、深入思考，是教师作为教师存在的最根本的理由和价值，也是教师不能被虚拟技术所替代的根本。对于教学中的教师而言，从来没有所谓的“教师中心”，教师的所有愿望及一切工作的出发点，都只是为了学生的学习。深度学习要求教师自觉地赋予自己更丰富的职责，把社会的期望转化为学生个人的愿望，把教学内容转化为教学材料，引导学生去思考和体会教学材料所蕴含的复杂而丰富的思想和情感内容，带领学生从自在的个体成长为有思想、有能力、有高级的社会性情感、有积极的态度和正确的价值观的未来社会的主人，这样的教师，是为学生成长服务的教师，也是成就自己、实现自己存在价值的教师。

在深度学习这里，教师与学生、学生与课程、人类知识与儿童经验、知识学习与能力培养、知识学习与品格养成、知识学习与情感需要不再是分离对立的，而是有机的一体，而教学活动则是与整全的、有意义的学生个体生命息息相关的活动。