李松林，杨爽 | 国外深度学习研究评析
✦ 李松林，男，四川师范大学教育科学学院教授，院长，博士生导师；
✦ 杨爽，女，四川师范大学教育科学学院硕士研究生。
“深度学习”（Deep Learning）概念源于人工神经网络的研究，在20世纪70年代被引入教育领域。以弗伦斯·马顿（Ference Marton）和罗杰·萨尔乔（Roger Saljo）正式提出深度学习概念为标志，国外的深度学习研究迄今已有44个年头。在核心素养导向的课程改革背景下，大量中小学校正在将深度学习付诸于具体的课程教学实践。鉴于此，本文拟对国外的深度学习研究进行梳理与分析，以期对我国的深度学习研究与实践有所裨益。
一、国外深度学习研究的进展与动向
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。
（一）国外深度学习研究发展阶段
第一阶段：深度学习思想的早期孕育。早在20世纪初，约翰·杜威（John Dewey）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(William Heard Kilpatrick）提出设计教学法，本杰明·布鲁姆（Benjamin Bloom）倡导发现教学，戴维·保罗·奥苏贝尔（David Pawl Ausubel）和罗杰斯（Rogers） 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，布鲁姆的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（Anderson, L.W.）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。
第二阶段：深度学习的正式研究。1976年，弗伦斯·马顿和罗杰·萨尔乔在《学习的本质区别：结果和过程》一文中首次提出深度学习概念，认为采用深层方式进行学习的学生，往往具有“更有内在兴趣、注重理解、强调意义、集中注意于学习内容各部分之间的联系以及系统地陈述问题或概念的整体结构假设”[1]等特征。这标志着国外的深度学习开始进入概念化的正式研究阶段。其后，比格斯（Biggs）等人在20世纪90年代前后发展了浅层学习与深度学习的理论，将深度学习界定为学习者运用多样化的学习策略来理解学习材料的学习。除此以外，纳尔逊莱尔德（Nelson Laird）、库伯（Kolb）和威格尔（Weigel）等学者又从不同角度对深度学习的内涵进行了界定。与此同时，国外众多学者又在对比浅层学习与深度学习的基础上揭示了深度学习的基本特征，其中较有代表性的是埃里克·詹森（Eric Jensen）和利恩·尼克尔森（LeAnn Nickelsen）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。[2]
第三阶段：深度学习研究的扩展。1999年，约翰·D·布兰思福特（John D. Bransford）、安·L·布朗（Ann L. Brown）与罗德尼·R·科金（Rodney R. Kokin）等人编著的《人是如何学习的——大脑、心理、经验及学校》一书在美国出版，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（Association for Educational Communications and Technology，AECT）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。
第四阶段：深度学习研究的聚焦。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。
（二）国外深度学习研究的趋势与特点
国外的深度学习研究在整体上呈现出三个基本趋势：一是关注真实课堂条件下深度学习与学生素养发展的实证研究；二是从个别具体操作策略的探讨转向为一般化操作模式的建构；三是从单纯关注深度学习的技术性支持转向为情境性的环境支持系统设计。
深度学习研究又呈现出两个较为明显的特点。第一，关注真实课堂。既将深度学习的研究成果大量应用于分科课程教学和跨学科的综合性学习之中，同时又借助具体的课程教学实例进一步探讨深度学习的发生机制；既在深度学习的理论视域中催生出基于设计的学习、基于问题的学习、基于证据的学习、概念为本的学习和理解性学习等多种学习模式，又对这些学习模式在真实课堂中的应用效果进行实证研究。第二，完善实证研究。20世纪80年代至90年代前，国外学者采用实验研究方法，借助科学实验探究和验证深度学习理论。发展到21世纪，尽管国外学者仍然主要采用问卷调查、课堂观察和微型测验等研究方法，但为了准确评估学生学习的实时情况，又努力专注于优化线下测量和更多在线测量的方法和工具，包括眼动跟踪、线索回忆、出声思考、微分析、日记、观察量表、访谈工具、焦点报告、计算机跟踪数据等。[3]
二、国外深度学习的研究问题及其成果
自深度学习研究进入概念化的正式研究阶段以来，国外学者主要围绕深度学习的基本内涵、内在机制和实施模式三个问题展开研究，并取得了一系列的研究成果。
（一）深度学习的基本内涵
概括起来，国外学者在深度学习内涵的界定上形成了四种观点。[4]
1.深度理解说。这种观点侧重于学习者对知识的理解，认为深度理解是深度学习的基本标尺。无论是深度学习的目的与方式，还是深度学习的过程与结果，深度理解在其中都居于核心的地位。持这种观点的代表人物比格斯、恩特威斯尔（Entwistle）和拉姆斯登（Ramsden）等学者认为，深度学习是学习者善于选择多种不同的学习策略沟通知识与知识之间的纵横联系，灵活地迁移运用知识应对实践情境中具有挑战性的复杂问题，从而达成对学习材料的理解。[5]
2.理解-迁移说。这是国外学者在深度学习内涵认识上最为普遍的观点。这种观点既强调学习者对知识的深度理解，又强调学习者在问题解决中的知识迁移与运用。在埃里克·詹森（Eric Jensen）和利恩·尼克尔森（LeAnn Nickelsen）两位学者看来，深度学习不仅要求学习者通过多次的信息加工、精细的深度建构和复杂的高阶思维去获得新的知识和技能，而且还要求学习者能够主动改变自己的认知结构、思维模式和行为方式来迁移运用新获得的知识、技能去解决实践情境中的复杂问题。[6]
3.体验学习说。这一观点基于库伯的经验学习理论，将学习视为一个体验学习圈。库伯认为体验是人类学习与发展的源泉，学习则是学习者掌握经验、改造经验和运用经验适应外部世界的持续过程。由此出发，库伯等人将经验学习和深度学习加以整合，认为深度学习是“充分地整合了经验学习模式中的体验、反思、归纳、应用等环节的一种学习” [7]。
4.三元学习说。这种观点的代表人物纳尔逊·莱尔德（Nelson Laird）等人基于深度学习量表的实证分析，发现整合性学习、高阶学习和反思性学习是深度学习中至关重要且有机结合的三个成分。其中，整合性学习是指学习者基于自己已有的生活经验和认知结构，融通多个学科领域的知识，并通过多种不同途径和方式对知识进行学习；高阶学习是指学习者将更高层次的认知能力，运用于知识的建构和问题解决过程之中；反思性学习是指学习者对自己的思维模式、学习策略和问题解决过程进行认知、监控和调节。[8]
（二）深度学习的内在机制
在国外理论界，学者普遍将元认知理论、建构主义理论、分布式认知理论和情境认知理论作为揭示深度学习内在机制的主要理论基础。国外很多学者的实证研究表明：如果学生具有高的元认知水平，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。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。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。在情境认知（Situated Cognition）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。[9]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。因此，在情境认知理论的视域中，深度学习的实现必须从根本上突破“理论优于实践，理论先于实践”的错误认识以及“学用分离，先学后用”的学习模式。综合国外学者的诸多研究和著述，可以将深度学习的内在机制归纳为四个方面。
1.深度学习的发生机制：情境诱发—问题驱动
在学生具备学习基础的前提下，情境诱发和问题驱动乃是深度学习发生的两个重要条件。深度学习的发生首先需要触发学生内心的深层动机。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。
2.深度学习的维持机制：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。
3.深度学习的促进机制：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（Loyens M.M.Sofie）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。[10]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。
4.深度学习的支持机制：在线学习—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。[11]另外，吉莉安·阿米特（Gillian Armitt）和弗朗西斯·斯莱克（Frances Slack）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（Helen Barrett）认为，新兴的数位叙事技术（Digital Storytelling）是促进深度学习的一种工具；安德鲁·约翰逊（Andrew Johnson）、斯特兰·奥尔松（Stellan Ohlsson）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，在线学习和虚拟现实乃是深度学习的重要支持机制。
概言之，情境诱发—问题驱动、切身体验—高阶思维、实践参与—问题解决和在线学习—虚拟现实分别从深度学习的发生、深度学习的维持、深度学习的促进和深度学习的支持四个方面，构成了深度学习的实现机制。自觉地运用深度学习的四个机制，将为中小学校的深度学习实践提供更为可靠的理论基础。
（三）深度学习的实施模式
关于深度学习的实施模式，国外较有代表性的是比格斯的“预测—过程—结果”模式、埃里克·詹森和利恩·尼克尔森的深度学习路线以及美国密西西比州立大学杜建霞提出的深度学习框架。
1.比格斯的“预测—过程—结果”模式
澳大利亚学者比格斯针对学生的深度学习过程，提出了“预测—过程—结果”模式。在他看来，预测、过程和结果虽然独立存在但却相互联系。其中，学生的个性特征和当前的学习环境共同构成了预测因素。预测因素对学习的过程以及学习的结果都会产生直接或间接的影响。在个性特征和学习环境的双重影响下，学生基于自己对学习情境的感知，并在动机和策略的导引下，选择和运用自己的学习方法。学习方法的选择与运用又直接影响着学生的最后学习结果，而学生所获得的所有学习结果又会构成新一轮学习的预测因素，由此形成一个不断循环和交互影响的学习过程。[12]
2.埃里克詹森和利恩尼克尔森的深度学习路线
埃里克·詹森和利恩·尼克尔森在《深度学习的7种有力策略》一书中，着眼于帮助学习者深度理解知识和发展高阶认知能力，提出了深度学习的路线（Deeper Learning Cycle，DELC）。深度学习路线模式包括标准与课程设计、预先评估、积极的学习文化营建、先前知识的预备与激活、新知识的获取、知识的深度加工以及学习的评价等具体的操作步骤。[13]其中，学习的评价又成为新一轮标准与课程设计的重要依据。
3.杜建霞的深度学习框架
基于奥利弗（Oliver）和麦克劳林（Mcloughlin）提出的五种类型学习过程，美国密西西比州立大学的杜建霞将社会性的交互、程序性的交互、说明性的交互、解释性的交互以及认知性的交互五种类型，归纳总结为信息记忆、方法实践和创造性认知三个层次的学习环节，由此提出“三步递进”的深度学习框架。在该框架中，杜建霞将浅层学习看作是深度学习的基础，因而第一步是学习者对知识进行浅层加工和简单记忆；第二步在浅层学习的基础上，将浅层加工和简单记忆的知识转化为能力，进而掌握程序性知识以及解决问题的方法；最后一步则是运用学习策略和问题解决策略对学习内容进行深度理解和创作性运用，进而帮助学习者形成和掌握新的学习策略和问题解决策略，同时发展出更为高阶的思维能力。[14]
三、国外深度学习研究未来可能取得的突破
从整体上看，尽管国外学者对深度学习的基本内涵、内在机制、实施模式和具体策略等问题展开了诸多研究和著述，但在深度学习的本质内涵、内在结构和基本模式三个问题的研究上仍显不足。未来的深度学习理论与实践，需要在这三个问题的研究认识上有些突破。
（一）深度学习的本质内涵
国外学者在深度学习的基本内涵上至今尚未达成共识。深度学习的本质内涵究竟是什么？笔者认为，分析和回答这个问题需要从三个方法论路径展开。
首先，回到深度学习的源头上来。从社会基础来看，深度学习乃是适应信息社会发展需求的现实产物。信息社会对学校教育提出了新的使命，要求学校着力培育学习者的更为广泛而强健的社会适应力。在这种社会需求的驱使下，学校需要从根本上转变和突破“学习即知识获得”的传统思想观念，将学习的重心放在培育与提升学习者的广泛适应力之上。而广泛适应力的培育与提升又需要引导学生在问题解决中学习。
其次，回到课堂学习的问题上来。概括起来，目前课堂学习普遍存在三个突出的问题。一是偏离学生的心灵。学习较少进入学生的心灵深处，致使课堂缺少情感的体验、思维的碰撞、智慧的刺激和意义的显现。二是停留于知识表层。学生很少深入知识内核，真正理解和把握知识背后的深层意义。三是专注于知识获得。专注于知识获得的课堂学习模式不仅难以让学生活学活用，而且难以对学生产生更为深远的影响。当我们将深度学习置放于课堂学习的问题中加以审视，深度学习一定是旨在克服课堂学习问题的学习。[15]
最后，回到“深度”二字的词源上来。从词源上看，“深度”是指触及事物本质的程度。那么，深度学习不是别的，乃是更能触及“本质”的学习。那么，深度学习一定是更能触及学生作为人的根本部分，更能触及知识的本质部分，更能够触及学习的本质属性。其中，学生作为人的根本部分是心灵，知识的本质部分又潜藏于知识的内核。而当人类学习发展到今天，学习的本质在“学习即实践参与”这个隐喻之中，其实质是在问题解决中学习。
于是，深度学习的本质内涵可以借助三个有经验支持的命题来加以界定。[16]第一，深度学习是触及心灵深处的学习。在心灵论的视域中，深度学习是触及心灵深处的学习。如果学习没有与学生的心灵发生关联，没有进入学生的心灵世界，这样的学习就无所谓深度可言。第二，深度学习是深入知识内核的学习。在知识论的视域中，深度学习是深入知识内核的学习。如果学习没能超越符号层次的表层知识，去建构和把握知识所蕴含的方法、思想、思维以及价值旨趣，这样的学习只能是浅层学习。第三，深度学习是展开问题解决的学习。在学习论的视域中，如果学习割裂了知识与行动、理论与实践的内在联系，它就不可能与学生的生活世界发生关联，学生获得的只能是形式上的表层化理解。
（二）深度学习的内在结构
深度学习内在机制的揭示及其实践应用，必须首先在深度学习的内在结构这个问题的认识上有所突破。尽管不同学者基于各自的视角、方法和侧重点，在深度学习的内在结构认识上出现了比较明显的分歧，但其中又直接或间接地蕴含着某些基本的、共同的认识。综合起来，国外学者们大多强调深度学习的五个基本维度。
第一，深层动机。从本源上看，没有深层动机的介入，深度学习从源头上就无从发生。由于深层动机来自于学习者的内心深处，来自于学习者内心深处的好奇心、求知欲和探究欲，因而深度学习又是身心俱在的学习。
第二，切身体验—高阶思维。从过程上看，深度学习必须通过学生的切身体验和高阶思维才能实现。大量的实践经验表明，深度学习的过程有无深度，在很大程度上取决于学生的切身体验和高阶思维状况。其中，切身体验指向学习者与情境的互动，涉及学习者的亲身体验和移情体验；高阶思维指向更高层次认知活动的参与，“自下而上”体现为更为上位的思维，“自上而下”体现为更为深刻的思维，“从散到聚”体现为更为整合的思维，“由内而外”则体现为更有活性的思维。
第三，深度理解—实践创新。从结果上看，深度学习最终都必须通过知识的理解状况（深度理解）和知识的运用状况（实践创新）两个方面表现出来。简单地讲，深度理解就是能够超越现象把握本质、超越特殊把握一般、超越事实把握价值和超越局部把握整体。实践创新则是面对“需要类似思维”或更为复杂的问题情境时，能够对知识进行综合性和创造性的迁移与运用。
概括地讲，深度学习是一个由本源端上的深层动机、过程端上的切身体验与高阶思维和结果端上的深度理解与实践创新五个基本维度共同构成的有机结构。[17]
（三）深度学习的基本模式
如前文所述，由于价值取向、理论视角和关注的侧重点不同，国外学者们提出了深度学习的若干实施模式。以此为基础，需要确立深度学习的基本范型和模式。根据深度学习的实现机制，再结合中小学教师的实践经验，问题解决学习乃是深度学习的基本模式。[18]首先，深度学习的发生高度依赖问题情境。正是高质量的问题情境，才能更为有效地沟通知识与事物的联系、知识与知识的联系、知识与行动的联系、行动与思维的联系以及事物与自我的联系，从而成为深度学习发生与实现的最佳场域。其次，从知识论的视域来看，知识不仅来源于实践，而且本身就蕴含着丰富的实践意义。任何知识都不是与生存实践毫无关联的独立存在，它本身就是生存实践的一种方式。这意味着，面对核心素养教育的时代诉求，人们所强调的深度学习必须回归知识的实践特性，其实质是将知识放回具体的实践情境中去，让学生在问题解决中学习。正是高质量的问题解决学习，才能更为有效地引发、维持和促进学生的深度学习。
从具体操作来看，问题解决学习又有两种操作模式：课题化学习与项目式学习。比较而言，课题化学习依托的是课题化问题，在学习方式上强调学生的研究与发现，在学习成果上则强调获得理性的结论；项目式学习依托的是项目式问题，在学习方式上强调学生的探究与创作，在学习成果上则强调获得实际的作品。例如，在《昆虫记》整本书阅读一课中，如果让学生通过探究解决“法布尔眼中的昆虫非常独特，究竟独特在哪里”这个问题来阅读《昆虫记》，采用的便是课题化学习；如果让学生通过探究解决“如何为市民设计一个法布尔希望的昆虫博物馆方案”这个问题来阅读《昆虫记》，采用的则是项目式学习。在核心素养教育时代，课题化学习和项目式学习两种深度学习的操作模式可以广泛地运用于中小学课程教学实践。
参考文献：
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本文刊登于《比较教育研究》2020年9期，若转载请注明出处。
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