1.3　深度学习的研究现状

国外对深度学习领域的研究起步较早，深度学习的概念就是由国外教育研究者马顿（Marton）和塞利约（Säljö）于1976年提出的，他们在对学生阅读文章的测试中发现，采用深度学习的学习策略会让学生在记忆和理解方面有不同的表现。这一研究成果打开了深度学习领域的大门，从此引发了国外教育专家、学者关于深度学习的大量理论研究与教学实践探索。

1.3.1　国外研究现状

国外对深度学习的研究比较早，并且相对来说比较深入。了解国外对深度学习的研究现状有助于我们更深入地认识和理解深度学习的内涵。

1．国外“深度学习”的研究趋势

在国际核心期刊引文索引数据库Web of Science上以“Deep Learning”（深度学习）为标题关键词进行检索，搜索近20年的所有文章并生成引文分析报告。数据报告显示，近20年来Web of Science数据库上以“Deep Learning”为标题关键词的共有1615份记录，被引频次的总数为9107次，去除自引的被引频次总数为7815次。其中，逐年的出版文献数与引文数条形统计图如图1-1所示。

图1-1　近20年以“Deep Learning”为标题关键词的文献数和引文数趋势

从图1-1中可看出，近20年来国外关于“Deep Learning”的研究，从出版文献数和引文数看都是逐年上升的，而且引文数量非常高。这反映出深度学习研究正备受关注，已成为国外研究的焦点问题。此外，从条形图首次出现的年份可以发现，国外关于深度学习研究的起步比较早，于2000年左右已出现若干相关的研究论述。随着信息技术的普及与学习科学领域的发展，深度学习研究在2010年左右出现了大幅度的增长，反映了技术发展与学习科学观念显著推动了深度学习的研究浪潮。

此外，张思琦等学者通过引文分析及共词矩阵的知识图谱分析方法，对2005-2015年内国外关于“Deep Learning”的核心文献进行系统分析，以归纳、总结国外近年来在深度学习领域的研究现状与研究热点。得到的文献数量与时间的分布统计结果如图1-2所示。

图1-2　国外2005-2015年“Deep Learning”的核心文献—时间分布图

张思琦等在图1-2中指出，国外深度学习的优质研究成果从2011年开始呈现大幅度增长，反映近年来深度学习研究在国外得到了广泛、显著的关注。从逐年的文献数量增幅来看，深度学习研究成果呈现明显的逐年上升趋势，所累积的研究成果不断丰富。在统计的时间节点上，该研究只统计到2015年8月，文章数量已达100多篇，增幅明显。由此可见，目前国际上相关研究仍不断深入，深度学习正成为国外教育领域研究的热点。

2．国外“深度学习”的研究热点

国外研究者多采用实证研究范式，运用调查研究法、实验研究法与混合研究法，侧重于通过设计具体的实验，在实验过程中合理运用信息技术开展深度学习活动，验证实践成效或所提出的假设。张思琦等对国外近10年深度学习的研究现状与发展趋势进行了引文分析和共词矩阵的知识图谱分析，结果表明，深度学习领域核心期刊的分布以欧美国家为主，内容覆盖范围广泛，包括计算机、教育、医学等各个研究领域。从核心文献的高频词统计结果看，国外深度学习相关研究的热点包括教育、学习方式、评估、神经网络、学习策略、合作学习等。本课题从国外文献以及相关综述研究结论进行总结分析，得到国外深度学习研究的主要热点有以下几个。

（1）基于学习科学视角的深度学习和教学应用

从国外深度学习研究论文中“Learning approaches”（学习方式）、“Problem-based learning”（基于问题的学习）、“Critical thinking”（批判性思考）等关键词出现频次众多的情况来看，学习科学领域的发展对国外深度学习研究的影响不断加大，研究焦点是高效课堂教学中的深度学习以及促进深度学习的学习方式等内容。研究表明，翻转课堂、基于问题的学习、基于项目的学习等新型教学方法能更好地促进深度学习的发生。杨南昌等表明，“基于问题的学习研究在学习科学中处于核心地位”。

（2）E-learning环境中提高互动成效的深度学习研究

随着信息技术在教育场景中的应用不断深入，在国外深度学习研究相关文献中，关键词“Online learning”（在线学习），“Peer assessment”（同伴评价），“Collaborative learning”（合作学习）等出现的频次非常多。凯瑟琳（Catherine）等指出，网络环境为学习者提供了更多开展深度学习的技术支持和互动机会，能更好地促进复杂问题解决和交流协作，结合教师的远程及时反馈，学习者能实现跨时空、跨学科的高效学习，同时建立新旧知识的联结，丰富线上线下的学习与实践体验，更好地解决学习过程的复杂问题。可见，国外研究者越来越关注数字化学习（E-learning）环境中的学习互动与问题解决成效，通过深度学习研究去探讨信息技术支持下的教学环境应如何搭建、如何帮助学习者解决学习的实际问题。所涉及的研究主题包括网络课程设计、在线学习社区、数字化教育游戏、社交互动平台与其他网络学习工具等。

（3）深度学习和浅层学习的对比和实践研究

在探讨深度学习对学习成效影响的机制过程中，国外不少研究者通过实证研究手段对比深度学习和浅层学习对学业成效的影响。20世纪70年代，学者马顿（Manon）、塞利约（Säljö）通过实证研究指出，学生主要采取基于记忆和再现知识的浅层学习以及基于理解知识的深度学习两种方式开展学习，并以此为框架对学习方式进行深度学习（Deep Learning）和浅层学习（Surface Learning）的分类。此后，更多学者基于深度学习和浅层学习的对比概念进行理论探讨和实践研究。比格斯（Biggs）提出，深度学习和浅层学习分别反映着不同的学习动机和学习策略，而动机和策略的结合会对元认知自我调控、学习效果产生重要影响。约翰·海蒂（John Hattie）依据教师所采用的教学方法以及教学中的地位，将教师定义为“消极辅助者（Teachers as Facilitators）”和“积极推进者（Teachers as Activators）两大类教学角色，并分别对这两种教师角色的教学成效进行定量对比分析，结果指出，教师作为积极推进者时，更多采用互动式教学方法，重视课堂上的及时反馈，更倾向于引导学生进行自我调控、对学生的学习进行周期性的评价，其教学成效明显高于担任消极辅助角色的教师。

1.3.2　国内研究现状

国际上学习科学领域研究的不断兴起，在一定程度上推动了我国深度学习研究的发展，深度学习相关研究的关注度正在持续增长，研究热点主要围绕深度学习的内涵、特征、教学资源、技术工具、教学策略等方面展开。

1．国内“深度学习”的研究趋势

以中国期刊网CNKI为数据源，以学术关注度为理论向度，采用“深度学习”为检索词，在CNKI提供的学术趋势服务平台上进行检索，得到国内近10年对“深度学习”关注度的量化表示。用文献主体出现的次数来表示，即学术关注度，如图1-3所示。

图1-3　近10年国内“深度学习”的学术关注度趋势图

从图1-3可知，国内关于“深度学习”的学术研究起步较晚，始于2005年左右，此后缓慢发展，在2012-2013年进入大幅度的快速发展时期，相关研究的学术关注度大量提升，在2015年达到了统计周期内的峰值水平。从中可以发现，随着信息技术和学习科学理论从2010年开始的不断普及与发展，深度学习研究得到教育界、学术界的广泛关注，并迅速成为国内当前的研究热点。从快速发展的时间节点上看，国内关于“深度学习”的相关研究比国外的研究发展稍微晚了1~2年。

近年来也有国内不少专家学者对深度学习相关研究进行统计和综述分析，樊雅琴等对2005-2014年国内深度学习的相关研究进行文献综述，其间文献数量共计213篇，表明深度学习研究目前在国内已得到重视和发展。该文把深度学习研究的相关文献按论文总数、学术论文数、学位论文数3个维度进行分类统计，按年份得到图1-4所示的趋势统计图。图中横轴代表年份，纵轴代表每年论文数，3条折线分别代表不同角度下论文数量年度变化。

图1-4　2005-2014年国内深度学习论文数量随年份变化趋势图

从图1-4可以看出，樊雅琴等对国内深度学习研究的统计曲线和CNKI学术关注度统计图走势基本一致，研究起点同样始于2005年，此后几年相关文献总篇数均较低。同样在2011年，文献数量出现了明显的上升趋势。樊雅琴等指出其中的原因：2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提高了教学中对培养学生自主学习能力的重视，着重培养学生学习的主动性、独立性、体验性和问题性。这一政策的指引方向和深度学习的理念一致，因而深度学习会得到国内学者更多的、持续的关注。

从论文总数、学术论文数、学位论文数3个维度来看，学术论文数与论文总数的趋势大致相同，反映学术界的论文引领着深度学习的相关研究，而学位论文数则比较低，趋势曲线逐年平稳，反映高等教育中研究生对这一领域的关注度还有所欠缺。总体而言，国内关于深度学习的研究随着教育信息化的发展呈逐年增长趋势。

2．国内“深度学习”的研究热点

从对深度学习相关研究的文献内容来看，国内对深度学习的理论研究、促进策略研究、学科应用方面的研究较多，学术界的专家和一线教师更关注如何在教学中应用深度学习理念开展教学活动，即深度学习教学策略的设计和实施方面的探讨，以及如何通过深度学习策略提高教学成效。

（1）深度学习的概念和理论基础研究

2005年，国内学者何玲、黎加厚首次提出了深度学习的概念。同年，王珏详细阐述了杜威的教育思想对开展深度学习的影响和指导意义。此后，深度学习相关研究在国内一直不温不火，直到近年学习科学理论才得到快速发展。随着信息化教育的时代浪潮扑面而来，国内不少学者开始进一步深入探讨深度学习的内涵与理论基础。比如，张浩、吴秀娟对深度学习的特征进行了详细阐述，尤其强调其核心特征——高阶思维，同时还深入论述了深度学习的认知理论基础，包括建构主义理论、情境认知理论、分布式认知理论、元认知理论及其指导意义。樊雅琴等将深度学习的相关理论研究依据基本概念、理论探讨、深度学习的意义、特征和综述以及算法研究等维度分类，划分二级编码类别进行统计分析。在深度学习评价研究方面，张浩等阐述了深度学习的目标和评价理论，并以布鲁姆的认知目标分类法、比格斯的SOLO分类法等学习目标分类法为基础，构建了深度学习的多维评价体系。这些理论成果为后续相关研究打下了良好的理论基石。

（2）深度学习与翻转课堂的融合

严文蕃和李娜指出，慕课（MOOCs）和翻转课堂作为互联网时代教学改革与创新的重要实践，对进一步把握教学本质、促进互联网时代的深度学习具有积极的影响作用，并提出了互联网时代下深度学习的任务、新的学习共同体建构以及数字化资源工具的应用等观点。在翻转课堂促进深度学习方面，他们还认为，翻转课堂打破了传统课堂在时序性上的固化性，教师通过充分利用互联网，可以翻转整个布鲁姆认知分层体系（见图1-5），这能够帮助教师安排更多的时间在分析、评价和创造等更高级的认知层级上设计和实施高层级的认知教学活动，即深度学习的开展。

图1-5　翻转课堂促进深度学习的认知分层体系

引发深度学习是翻转课堂实施的本质属性，无论用不用技术手段支撑均需做到这一点，而参与度和广度是由于技术支撑带来的好处。无论是参与度还是广度，都需要为深度服务，没有深度的课堂就是无效的课堂。华东师大的田爱丽教授认为，“翻转课堂更加符合学生的学习规律，是先学后教的一种形式；相对于一般导学形式的先学后教，微观视频学习更加生动活泼”。除了通过微视频增加学习活泼性外，还可以通过iPad、按按按、触控一体机等媒介来拓展课堂的参与度、广度和深度，以提高课堂效率。

在我国，翻转课堂实践也有了初步发展，如“海淀区信息化背景下的学习方式变革”课题组中的清华大学附属中学、北方交通大学附属中学第二分校、北京101中学、北京八一学校、花园村第二小学、海淀区图强第二小学等6所学校，在一线开展了翻转课堂课例研究，形成了一系列研究成果，发表在《中国教师》和《中国现代教育装备》杂志上。重庆市聚奎中学“三翻”“四环”“五步”“六优”翻转课堂流程，山西省新绛中学的“半天授课制”，上海市育才中学的“茶馆式”教学探索等。2013年下半年，江苏省昆山市培本实验小学六年级语文学科，山东省昌乐一中高一、初一年级所有学科也先后进入翻转课堂实验。2014年伊始，苏州高新区初三物理学科、昆山市培本实验小学四年级数学、苏州工业园区星港学校八年级地理等相继进入翻转课堂实验等。华东师范大学成立了慕课中心，组织全国有关中小学开展翻转课堂实验研究，并组建C20慕课联盟，专注于开发基础教育阶段各学科的教学微视频。还有北京市海淀区清华附中、深圳市南山实验学校、上海七宝中学、青岛二中、杭州学军中学、温州二中等也进行了翻转课堂的实验项目，并取得了显著成效。国内很多知名博客如金陵叙事、教育技术ET、学者行者旁观者、黎加厚教授的SHNU等都多次讨论过翻转课堂。随着技术的成熟与进步，翻转课堂教学模式中的教学视频不仅仅可以通过在线视频网站观看，还可以在其他媒介上传播，同时课堂教学活动也可以和教育游戏、电子书包等新的理念与技术进行有机结合，用更加多元化的形式完成课前新授、课堂内化过程。但信息技术并不是课堂气氛活跃以及促进浅层思维的兴奋剂，也不仅仅是资源存储和知识传递的载体，如果教师只希冀用信息技术上一堂轰轰烈烈的课，而不关注学生的有效学习和深度认知，那么他就没有看到信息化学习方式的本质——以面向学生的深度学习为目标诉求，理应成为信息化学习方式持续发展的长远方向和核心价值。

综上可见，翻转课堂的本质之一是要促进学生高阶思维的发展，引发深度学习。翻转课堂在中国大地上逐渐形成燎原之势，众多一线教师和科研院所的研究人员躬身实践，但是我国翻转课堂的研究毕竟还处于起步探索阶段，相关实践提炼还非常有限，导致一线教师不能很好地把握翻转课堂的本质和内涵，在具体操作过程中也存在一定偏差。另外，有质量的案例还比较有限，因此很多教师在进行翻转课堂教学设计的过程中会遇到很多困惑和问题，需要更多的理论基础和实践经验作为指导。

（3）深度学习教学资源建设、技术应用的探讨研究

资源工具是进行深度学习的基础，信息技术在深度学习中担任着提供学习认知工具的技术支撑角色，是技术促进学习的重要体现。随着深度学习在信息化教学实践中的研究越来越被重视，不少国内研究者、一线教师开始关注深度学习所需的教学资源和技术工具的设计和应用研究问题。深度学习资源主要包括促进深度学习的平台和数字化学习资源。陈琳等针对促进深层学习的网络学习资源建设提出了个性化选取、互动协作、基于网络学习共同体平台、带有评价功能等网络学习资源建设要点。杨在宝等（2013）指出，目前国内针对深度学习平台构建的研究非常匮乏，相关配套的学习资源建设也存在不足。他们从内容模块设计、导航设计和界面设计3方面论述了如何采用混合教学模式建设网络课程，以提高教学资源的质量。在技术应用研究方面，国内主要关注深度学习在移动式学习和游戏化学习方面的发展。陈意认为，国内深度学习活动的开展可以通过改善移动设备性能、提高移动学习资源质量来实现。王照亮在其学位论文中研究基于Web的3D教育游戏，通过构建游戏的技术框架和设计模型，应用跨平台的虚拟学习环境和游戏化学习方式，解决教育游戏中学习资源匮乏、媒体应用单一的问题，从而激发学生的学习动机，优化学习过程，实现深度学习。

（4）深度学习的教学策略研究

如何在教学中促进深度学习，是国内学者十分关注的研究点。随着教育技术应用的不断普及，通过信息技术与教学的深度融合实现深度学习成为信息化教学的目标与诉求。国内不少学者探讨了深度学习的教学策略，也有研究者重点针对面向深度学习的信息化教学展开论述。段金菊构建了深度学习交互层次模型，在此基础上把数字化学习环境下的深度学习分为激发外显学习行为阶段、促进认知加工过程阶段和数字化学习结果保持阶段，并提出了各阶段促进深度学习的学习策略。王永花把数字化学习和传统学习结合起来，运用混合学习模式开展教学实践研究，其中基于国外学者埃里克·詹森（Eric Jensen）和黎安尼克尔森（LeAnn Nickelsen）提出的深度学习路线，总结出混合学习模式中的深度学习促进策略，包括充分发挥课程目标的导向作用、着力了解学习者的差异化水平、注重营造积极的混合学习环境、注重促进学习者的自我反思等。张静和杨文正通过评析聚焦于深度学习的信息化教学典型案例，探讨了面向深度学习的信息化教学策略，包括利用信息技术增强学习内容的认知体验、利用信息技术促进知识经验的聚合、共同体的深度互动激发学习者的身份认同、延展教学时空、创设持续性学习环境等。康淑敏认为，促进深度学习应以塑造创生性学习文化为基础，在教学过程中加强深度学习素养的培养，以项目学习、任务探究、素质拓展活动为载体，通过提供具有思维空间的学习任务提高学生的多元化思维能力和问题解决能力。

总体而言，国内《全国制普通高中新课程标准》《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》等政策文件所反映的新时期教学理念与深度学习理念基本一致，大大推动了深度学习在国内教学中的关注度。加之国际上学习科学理论的发展、信息化教育的普及、互联网创新教育方式的引入，国内在近年来大力促进了深度学习的相关研究，包括理论研究、资源建设、技术工具应用、教学策略等方面。其中，深度学习教学策略研究是在一线教学中促进深度学习的最直接助力，如基于问题的学习、探究式学习、翻转课堂等教学方式的教学设计、工具应用和实施途径。但与国外研究现状相比，目前国内缺乏相关实证研究，鲜有深度学习教学策略的实践研究，大多以理论探讨、思辨性论文为主，对一线教学的实用性指导不足。