深度學習的基本特征與促進策略

摘 要： 深度學習是知識素養化的主要途徑，學科教學應該針對深度學習的特征，將相關促進策略貫穿于學生知識學習的全過程，以保障學生知識向素養的深度轉化和核心素養的形成與發展。以化學學科為例，并從知識學習的理解、鞏固和應用的全過程進行考察可以發現，深度學習具有多層次加工理解知識、結構化建構鞏固知識、靈活性遷移應用知識等基本特征，對應的促進策略主要有優化教學邏輯、揭示內在聯系和創設真實情境等方面。

關鍵詞： 化學學科； 深度學習； 促進策略； 知識學習過程

文章編號： 10056629（2024）08000305

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

江蘇省中小學教學研究第十四期課題“指向社會責任素養的高中化學育人策略研究”（課題編號：2021JY14XK01）。

由于“深度學習是知識素養化的主要途徑”［1］，因此，在以核心素養為特征的基礎教育課程改革背景下，深度學習被學界廣泛視為“核心素養培育與發展”以及“課程教學改革走向深入的必需”［2］。基于這一共識，學科教學應該針對深度學習的特征，將相關促進策略貫穿于學生知識學習的全過程，以保障學生知識向素養的深度轉化和核心素養的形成與發展。本文以化學學科為例，并從知識學習過程的視角，探討深度學習的基本特征與相關促進策略。

1 知識與知識學習過程

知識是人們在改造世界的實踐中所獲得的認識和經驗的總和，對學生身心素質的發展具有重要的促進作用。知識有多種分類方式，而且隨研究視角、研究目的和認識程度的不同有所發展和變化。現代認知心理學一般依據知識的不同表征方式和作用，將知識劃分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識［3］。陳述性知識是關于事物是什么（如“鈉是一種非常活潑的金屬”）、為什么（如“鈉原子的最外電子層上只有一個電子”）和怎么樣（如“要把鈉保存在石蠟油或煤油中”）的知識，一般可以用口頭或書面語言進行清晰陳述。程序性知識是關于怎樣做的知識（如“配制100mL 1.00mol/L NaCl溶液的過程主要包括計算、稱量、溶解、轉移、洗滌、定容、搖勻等操作”），反映活動的具體過程和操作步驟。策略性知識是關于如何學習和如何思維的知識，即運用陳述性知識和程序性知識進行學習、記憶、解決問題的一般方法和技巧，如通過繪制“價類二維圖”探尋實現鈉和鈉的化合物之間轉化的思路與方法。策略性知識與程序性知識有所不同，程序性知識是完成某種具體任務的操作步驟，而策略性知識是用于調控學習和認識活動本身，從而更有效地獲取新知識或運用已有知識解決相關問題。可見，只有在策略性知識的指導下，陳述性知識和一般程序性知識才能被有效地加以應用。

關于知識學習過程，也有多種不同的認識視角。學習心理學認為，知識的學習過程可分為知識的理解、鞏固和應用三個彼此相互聯系又相對獨立的階段［4］。其中，理解是了解事物的各種關系直至認識其本質和規律的一種思維活動，包括獲得充分的感性經驗，并經過思維加工使其概括化的過程；鞏固是對知識的持久記憶，以便識記、保持、再認或重現；應用是運用已有知識解決客觀現實中有關實際問題的過程，常通過知識的具體化來實現。如關于電解質概念的學習過程具體包括：（1）理解。觀察物質的導電性實驗，在比較導電物質組成的基礎上，抽象出電解質的共同屬性，建立起電解質與溶于水或熔融狀態下能夠解離成自由移動的離子的化合物之間的關聯，并概括形成電解質的概念。（2）鞏固。從混合物與純凈物、單質與化合物、非電解質與電解質、強電解質與弱電解質等不同層次，建立起相對系統化的有關物質類別的層級結構，明確電解質和其他物質之間的聯系與區別，從而獲得對電解質概念的持久記憶。（3）應用。從電解質電離的角度形成酸、堿、鹽的概念，并對同類物質性質相似的“酸的通性”等現象以及復分解反應等規律形成合理的解釋，從而使電解質概念具體化，并實現知識的遷移和實際問題的解決。可見，知識學習過程集中了比較、抽象與概括、系統化與具體化等思維的具體表現。

2 深度學習及其基本特征

在教育領域中，深度學習最先由美國學者馬頓和薩爾喬根據學生獲取與加工信息水平的差異提出的。在深度學習的概念引介到國內之后，迅速成為學界的研究熱點，并逐漸將其定位于“深刻的、精致的、具有內在生命力的學習”，認為是“發現學習、有意義學習、有效學習”等所有“以往一切優秀教學實踐的總結、提煉和提升”，有著“多層次的知識加工與理解、關聯性的自主知識建構、解決實踐問題的知識遷移與運用”等基本特征［5］，這些基本特征正契合學習心理學視角的知識學習過程。

2.1 多層次加工理解知識

理解知識是原有認知結構與從環境中接受到的新知識相互作用的結果。美國心理學家布魯姆等人創設的認知學習領域目標分類理論所給出的6類目標，分別對應著學生對知識的加工層次，也就是原有認知結構與新知識作用的狀態。同時與6類目標相對應，淺層學習只是對知識的記憶和理解，深度學習才是對知識的應用、分析、評價和創造［6］。其中，淺層學習往往難以或根本不能達到高級層次，如果要到達深度學習的高級層次，必須經歷記憶和理解的低級層次，而且還需要低級和高級不同層次認知水平之間的遞進與回旋。因為低級層次的認知能為深度學習的相關活動奠定基礎，同時深度學習所獲得的對知識在高級層次的認知，又能進一步加深對知識的記憶和理解，在深化理解基礎上還能更廣泛地拓展知識的應用與創造。因此，認知學習領域不同層次認知水平之間存在內在循環式的相互促進關系。處于高級層次的深度學習要在課堂教學中發生，不僅需要高級層次的學習活動，更需要經過多層次的加工，才能達成對知識的深度理解，并為靈活運用打下基礎。

2.2 結構化建構鞏固知識

鞏固知識的標志是識記、保持、再認或重現，激發識記的自覺性、加強記憶方法的指導、合理地組織復習教學能有效提高鞏固的效果。同時，人類所積累的任何知識都不是孤立存在的，而與其他知識有著千絲萬縷的聯系，學生所獲得的知識結構化程度越高，記憶越持久，在應用時也越容易被準確而又快速地提取。因此，處于認知學習領域目標中應用及以上層次的深度學習，其學習結果在知識結構化程度上明顯高于淺層學習。比格斯首創的SOLO（可觀察的學習結果的結構）分類法，本質上是一種認知發展理論，在其對應的5個層次的認知反應水平（或學習結果）中，前結構層次的學習者通常沒有能正確理解問題，屬于無學習狀態；單一結構層次和多元結構層次是知識積累的過程，屬于淺層學習；關聯結構層次和抽象拓展結構層次是理解加深的過程，屬于深度學習［7］。所以，深度學習還需要學生對學習過程的深度投入，親歷知識的“再生產”以及知識聯系的探尋與結構化建構等活動，以便將所獲得的信息形成關聯結構或抽象拓展結構，達到鞏固和掌握知識的目的。

2.3 靈活性遷移應用知識

影響知識應用的因素，除了有學生對知識的理解和鞏固水平、本身的智力活動水平等內因以外，最重要的外因是問題的性質。當今社會紛繁復雜千變萬化，隨處都可能有不確定的機遇和挑戰，為了提高學生適應自身成長或社會發展進程中可能遇到的各種現實情境的能力，新世紀開啟的基礎教育課程改革，尤其是以核心素養為特征的課程改革，特別重視基于真實情境中的問題教學。像《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）除了在課程內容的“教學提示”板塊全面設置“情境素材建議”欄目以外，還49次使用與“情境”相關的“真實情境”“問題情境”等詞組［8］。同時建議通過真實情境下不同復雜和陌生程度的問題解決活動，促進學生學習方式的轉變和學科核心素養的形成與發展。因此，促進學生深度學習的課堂教學，還應該通過創設真實情境等途徑縮短問題與學生之間的距離，以引發學生的深刻思考和持久探究，讓他們在靈活性遷移應用知識、實現問題解決的同時獲取新的知識，以進一步豐富知識結構和學科核心素養。

3 促進深度學習的教學策略

基于知識學習過程和深度學習的對應特征，課堂教學可以通過優化教學邏輯、揭示內在聯系、創設真實情境等途徑，將促進深度學習的教學策略貫穿于學生知識學習的全過程。

3.1 優化教學邏輯

“教學邏輯是教學系統中主客體關系的動態轉換邏輯”，隨著教學活動的有序展開，教學系統中的知識會呈現出由教材話語體系向教師話語體系，以及教師話語體系向學生話語體系轉換的遞進順序。因此，在教學系統中存在著知識邏輯、教授邏輯、學習邏輯和認知邏輯四個相互運演的邏輯關系。其中，知識邏輯對應“教什么”的問題，教授邏輯對應“怎么教”的問題，學習邏輯對應“怎么學”的問題，認知邏輯對應“掌握得怎么樣”的問題［9］。教師從理解課程標準等政策要求以及教科書文本意義入手，優化自身認知結構，能夠解決“教什么”的問題；根據學生的知識背景，反思自己的實踐積累，采取重構教科書知識體系等相關策略，并設計和實施適切的教學活動，能夠解決“怎么教”的問題；在此基礎上，組織符合“知識邏輯順序、學生認知發展順序和學生心理發展順序”的教學活動，能夠保障學生有效獲取知識，實現新舊知識的融合和系統化，以解決“怎么學”和“掌握得怎么樣”的問題。可見從優化知識邏輯和教授邏輯入手，能夠聯動學習邏輯和認知邏輯的改善，從而達到促進學生多層次加工理解知識的目的。

在針對具體學科知識組織教學邏輯時可以發現，相同主題的知識可能有不同的邏輯結構。從教師“怎么教”和引導學生“怎么學”的角度考察，選擇性必修1“化學反應原理”中的“影響化學平衡的因素”，可以有由“提出概念→解釋概念→應用概念”環節組成的“概念闡釋型”，由“情景導入→實驗探究→歸納應用”環節組成的“歸納概括型”，以及由“情境再探→提煉方法→遷移運用”環節組成的“方法遷移型”等教授邏輯［10］。這些相同教學主題的不同教授邏輯，由于價值取向的差異，也有著不完全相同的教學情境和教學功能。所以，教師在進行教學設計時，應該從學科知識邏輯出發，兼顧學生認知發展和心理發展的實際狀況，通過由情境線、問題線、任務線等構成的教授邏輯，串聯起學科知識邏輯和學生學習邏輯，并協調好學生的認知邏輯，以促進邏輯組塊之間的轉化與融合，幫助學生實現對知識的多層次加工和理解。

3.2 揭示內在聯系

知識性質的不同決定了內在聯系的多樣性。關于化學知識內在聯系的形式，“課程標準”結合有關示例呈現了三種情況：一是“按照化學學科知識之間的邏輯關系組織起來的”知識關聯結構，如根據微粒之間的作用方式構建的“化學鍵知識的邏輯關系”；二是“從學科本原對物質及其變化的認識過程”進行概括得到的認識思路結構，如根據元素周期表的編排原則和所體現的元素周期律構建的“元素位構性的關系”；三是“對物質及其變化的本質和其認識過程的進一步抽象，以促使學生建構和形成化學學科核心觀念”的核心觀念結構，如從“元素位構性的關系”到“結構決定性質，性質反映結構”的學科觀念，再到“宏觀微觀符號”三重表征的學科思維［11］。顯然這些揭示知識之間內在聯系的結構化形式，使新知識融入了原有的認知結構，有利于學生對知識的持久性記憶。為此，“課程標準”也要求教師充分認識知識結構化的教學價值，有目的地深度揭示學科知識之間的內在聯系，以促進學生學會歸納和整理知識，使逐漸積累起來的知識條理化，并在結構化建構鞏固知識的同時，發展和提升自身的學科核心素養。

在按照“課程標準”的指向對化學教學內容進行揭示內在聯系的結構化設計時可以發現，不同類型的知識往往有其對應的結構化策略。如果從認知心理學中的廣義知識分類理論視角考察，“課程標準”中的知識關聯結構、認識思路結構和核心觀念結構，與陳述性知識、程序性知識和策略性知識之間存在一定的對應關系［12］。也就是說，不同的知識結構化策略能夠揭示相應類型知識的內在聯系，促進學生通過結構化建構鞏固學科知識。因此，為了提高學生結構化建構鞏固知識的效率，學科教學一方面要以清晰的知識結構或圖式優化教學內容結構化的表征，促進教學內容結構化教學價值的充分實現；另一方面要結合具體知識的類型“梳理知識關聯結構”“優化認識思路結構”和“建構核心觀念結構”，統籌和保障基于“教學內容結構化”教學的順利實施，以促進學生把知識與自身的經驗結合起來，從而全面認識學科知識的意義和實踐價值，方便解決相關問題時的提取和運用。

3.3 創設真實情境

關于真實情境，可以是基于參與者的實際經歷和實踐活動的現實情境，也可以是經過精心設計、與真實世界高度相似的模擬情境或情境再現，關鍵是要能夠讓學生從中獲得真實的認知體驗［13］。“課程標準”中“情境素材建議”欄目所涉及的真實情境主要有以下4類［14］：（1）即時直接經驗，如以組織學生親歷化學實驗等實踐活動為載體的實踐情境；（2）過往直接經驗，有以過去所學的化學知識為載體的知識情境，以學生生活中可能經歷過的現象和經驗為載體的生活情境；（3）熟悉的間接經驗，有以社會熱點話題為載體的社會情境，以自然界中與化學有關的現象為載體的自然情境；（4）不熟悉的間接經驗，有以化學知識在工農業生產中的實際應用為載體的生產情境，以化學學科發展進程中的史料為載體的史料情境。這些真實情境與其他許多學科一樣，既有學生親歷的直接經驗或過去所學的知識，也有學生熟悉或不熟悉的間接經驗，但都激發學生解決問題的欲望，指向學生真實的認知過程，促進學生在情境中靈活性遷移應用已有知識和獲得新的認知。

為了促進學生通過靈活性遷移應用知識，教師在根據“課程標準”中的有關建議創設課堂教學所需要的真實情境時，可以從以下幾個方面著手：（1）以教學目標為導向。目標導向是學科教學的基本原則，課堂教學過程中的真實情境等組成要素的優化設計都應該圍繞教學目標，以有效引發學生的學習活動，讓他們從中體驗真實的認知過程。（2）以相應問題為引領。真實情境中的適切問題能引領學生遷移應用知識，并伴隨問題解決獲得真實認知實現深度學習。教學進程中的問題，可以由教師根據需要進行預設，也可以啟發學生根據情境素材自行提出，由教師組織學生對問題進行選擇、調整或加工，從而使問題更符合學生的學習邏輯和認知邏輯。（3）策略性地呈現情境。教師為教學創設的真實情境，其實就是將真實世界中的有關事件搬到課堂中，讓學生“參與”事件的發生和發展，身臨其“境”地學習。為了提高情境的真實性，教師要注意綜合運用實驗、視頻、圖片等多樣化手段，以使情境獲得生動形象的呈現和邏輯化的展開。

促進學生深度學習的教學策略，不僅應該貫穿于知識學習的全過程，也應該貫穿于課堂教學的全過程。與課堂教學全過程對應的深度教學策略，包括“設計標準與課程、對學生進行預評估、營造積極的學習文化、預備與激活先期知識、獲取新知識、深度加工知識、評估學生的學習”等7個方面［15］。表面上看，本文所闡釋的優化教學邏輯、揭示內在聯系、創設真實情境等策略，主要發生在從“營造積極的學習文化”到“評估學生的學習”等實踐環節，其實也表現在課堂實踐之前為深度學習活動預設的“設計標準與課程、對學生進行預評估”等準備階段，教師只有在準備階段“深度”理解課程標準和分析學生實際，并對學生理解、鞏固和應用知識的相關活動進行“深度”預設，才能保障深度學習在課堂教學中的有效發生，從而使學生真正獲得“深刻的、精致的、具有內在生命力的學習”體驗和學科核心素養的同步提升。

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