1.3　深度學習的研究現狀

國外對深度學習領域的研究起步較早，深度學習的概念就是由國外教育研究者馬頓（Marton）和塞利約（S?lj?）于1976年提出的，他們在對學生閱讀文章的測試中發現，采用深度學習的學習策略會讓學生在記憶和理解方面有不同的表現。這一研究成果打開了深度學習領域的大門，從此引發了國外教育專家、學者關于深度學習的大量理論研究與教學實踐探索。

1.3.1　國外研究現狀

國外對深度學習的研究比較早，并且相對來說比較深入。了解國外對深度學習的研究現狀有助于我們更深入地認識和理解深度學習的內涵。

1．國外“深度學習”的研究趨勢

在國際核心期刊引文索引數據庫Web of Science上以“Deep Learning”（深度學習）為標題關鍵詞進行檢索，搜索近20年的所有文章并生成引文分析報告。數據報告顯示，近20年來Web of Science數據庫上以“Deep Learning”為標題關鍵詞的共有1615份記錄，被引頻次的總數為9107次，去除自引的被引頻次總數為7815次。其中，逐年的出版文獻數與引文數條形統計圖如圖1-1所示。

圖1-1　近20年以“Deep Learning”為標題關鍵詞的文獻數和引文數趨勢

從圖1-1中可看出，近20年來國外關于“Deep Learning”的研究，從出版文獻數和引文數看都是逐年上升的，而且引文數量非常高。這反映出深度學習研究正備受關注，已成為國外研究的焦點問題。此外，從條形圖首次出現的年份可以發現，國外關于深度學習研究的起步比較早，于2000年左右已出現若干相關的研究論述。隨著信息技術的普及與學習科學領域的發展，深度學習研究在2010年左右出現了大幅度的增長，反映了技術發展與學習科學觀念顯著推動了深度學習的研究浪潮。

此外，張思琦等學者通過引文分析及共詞矩陣的知識圖譜分析方法，對2005-2015年內國外關于“Deep Learning”的核心文獻進行系統分析，以歸納、總結國外近年來在深度學習領域的研究現狀與研究熱點。得到的文獻數量與時間的分布統計結果如圖1-2所示。

圖1-2　國外2005-2015年“Deep Learning”的核心文獻—時間分布圖

張思琦等在圖1-2中指出，國外深度學習的優質研究成果從2011年開始呈現大幅度增長，反映近年來深度學習研究在國外得到了廣泛、顯著的關注。從逐年的文獻數量增幅來看，深度學習研究成果呈現明顯的逐年上升趨勢，所累積的研究成果不斷豐富。在統計的時間節點上，該研究只統計到2015年8月，文章數量已達100多篇，增幅明顯。由此可見，目前國際上相關研究仍不斷深入，深度學習正成為國外教育領域研究的熱點。

2．國外“深度學習”的研究熱點

國外研究者多采用實證研究范式，運用調查研究法、實驗研究法與混合研究法，側重于通過設計具體的實驗，在實驗過程中合理運用信息技術開展深度學習活動，驗證實踐成效或所提出的假設。張思琦等對國外近10年深度學習的研究現狀與發展趨勢進行了引文分析和共詞矩陣的知識圖譜分析，結果表明，深度學習領域核心期刊的分布以歐美國家為主，內容覆蓋范圍廣泛，包括計算機、教育、醫學等各個研究領域。從核心文獻的高頻詞統計結果看，國外深度學習相關研究的熱點包括教育、學習方式、評估、神經網絡、學習策略、合作學習等。本課題從國外文獻以及相關綜述研究結論進行總結分析，得到國外深度學習研究的主要熱點有以下幾個。

（1）基于學習科學視角的深度學習和教學應用

從國外深度學習研究論文中“Learning approaches”（學習方式）、“Problem-based learning”（基于問題的學習）、“Critical thinking”（批判性思考）等關鍵詞出現頻次眾多的情況來看，學習科學領域的發展對國外深度學習研究的影響不斷加大，研究焦點是高效課堂教學中的深度學習以及促進深度學習的學習方式等內容。研究表明，翻轉課堂、基于問題的學習、基于項目的學習等新型教學方法能更好地促進深度學習的發生。楊南昌等表明，“基于問題的學習研究在學習科學中處于核心地位”。

（2）E-learning環境中提高互動成效的深度學習研究

隨著信息技術在教育場景中的應用不斷深入，在國外深度學習研究相關文獻中，關鍵詞“Online learning”（在線學習），“Peer assessment”（同伴評價），“Collaborative learning”（合作學習）等出現的頻次非常多。凱瑟琳（Catherine）等指出，網絡環境為學習者提供了更多開展深度學習的技術支持和互動機會，能更好地促進復雜問題解決和交流協作，結合教師的遠程及時反饋，學習者能實現跨時空、跨學科的高效學習，同時建立新舊知識的聯結，豐富線上線下的學習與實踐體驗，更好地解決學習過程的復雜問題。可見，國外研究者越來越關注數字化學習（E-learning）環境中的學習互動與問題解決成效，通過深度學習研究去探討信息技術支持下的教學環境應如何搭建、如何幫助學習者解決學習的實際問題。所涉及的研究主題包括網絡課程設計、在線學習社區、數字化教育游戲、社交互動平臺與其他網絡學習工具等。

（3）深度學習和淺層學習的對比和實踐研究

在探討深度學習對學習成效影響的機制過程中，國外不少研究者通過實證研究手段對比深度學習和淺層學習對學業成效的影響。20世紀70年代，學者馬頓（Manon）、塞利約（S?lj?）通過實證研究指出，學生主要采取基于記憶和再現知識的淺層學習以及基于理解知識的深度學習兩種方式開展學習，并以此為框架對學習方式進行深度學習（Deep Learning）和淺層學習（Surface Learning）的分類。此后，更多學者基于深度學習和淺層學習的對比概念進行理論探討和實踐研究。比格斯（Biggs）提出，深度學習和淺層學習分別反映著不同的學習動機和學習策略，而動機和策略的結合會對元認知自我調控、學習效果產生重要影響。約翰·海蒂（John Hattie）依據教師所采用的教學方法以及教學中的地位，將教師定義為“消極輔助者（Teachers as Facilitators）”和“積極推進者（Teachers as Activators）兩大類教學角色，并分別對這兩種教師角色的教學成效進行定量對比分析，結果指出，教師作為積極推進者時，更多采用互動式教學方法，重視課堂上的及時反饋，更傾向于引導學生進行自我調控、對學生的學習進行周期性的評價，其教學成效明顯高于擔任消極輔助角色的教師。

1.3.2　國內研究現狀

國際上學習科學領域研究的不斷興起，在一定程度上推動了我國深度學習研究的發展，深度學習相關研究的關注度正在持續增長，研究熱點主要圍繞深度學習的內涵、特征、教學資源、技術工具、教學策略等方面展開。

1．國內“深度學習”的研究趨勢

以中國期刊網CNKI為數據源，以學術關注度為理論向度，采用“深度學習”為檢索詞，在CNKI提供的學術趨勢服務平臺上進行檢索，得到國內近10年對“深度學習”關注度的量化表示。用文獻主體出現的次數來表示，即學術關注度，如圖1-3所示。

圖1-3　近10年國內“深度學習”的學術關注度趨勢圖

從圖1-3可知，國內關于“深度學習”的學術研究起步較晚，始于2005年左右，此后緩慢發展，在2012-2013年進入大幅度的快速發展時期，相關研究的學術關注度大量提升，在2015年達到了統計周期內的峰值水平。從中可以發現，隨著信息技術和學習科學理論從2010年開始的不斷普及與發展，深度學習研究得到教育界、學術界的廣泛關注，并迅速成為國內當前的研究熱點。從快速發展的時間節點上看，國內關于“深度學習”的相關研究比國外的研究發展稍微晚了1~2年。

近年來也有國內不少專家學者對深度學習相關研究進行統計和綜述分析，樊雅琴等對2005-2014年國內深度學習的相關研究進行文獻綜述，其間文獻數量共計213篇，表明深度學習研究目前在國內已得到重視和發展。該文把深度學習研究的相關文獻按論文總數、學術論文數、學位論文數3個維度進行分類統計，按年份得到圖1-4所示的趨勢統計圖。圖中橫軸代表年份，縱軸代表每年論文數，3條折線分別代表不同角度下論文數量年度變化。

圖1-4　2005-2014年國內深度學習論文數量隨年份變化趨勢圖

從圖1-4可以看出，樊雅琴等對國內深度學習研究的統計曲線和CNKI學術關注度統計圖走勢基本一致，研究起點同樣始于2005年，此后幾年相關文獻總篇數均較低。同樣在2011年，文獻數量出現了明顯的上升趨勢。樊雅琴等指出其中的原因：2010年頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提高了教學中對培養學生自主學習能力的重視，著重培養學生學習的主動性、獨立性、體驗性和問題性。這一政策的指引方向和深度學習的理念一致，因而深度學習會得到國內學者更多的、持續的關注。

從論文總數、學術論文數、學位論文數3個維度來看，學術論文數與論文總數的趨勢大致相同，反映學術界的論文引領著深度學習的相關研究，而學位論文數則比較低，趨勢曲線逐年平穩，反映高等教育中研究生對這一領域的關注度還有所欠缺。總體而言，國內關于深度學習的研究隨著教育信息化的發展呈逐年增長趨勢。

2．國內“深度學習”的研究熱點

從對深度學習相關研究的文獻內容來看，國內對深度學習的理論研究、促進策略研究、學科應用方面的研究較多，學術界的專家和一線教師更關注如何在教學中應用深度學習理念開展教學活動，即深度學習教學策略的設計和實施方面的探討，以及如何通過深度學習策略提高教學成效。

（1）深度學習的概念和理論基礎研究

2005年，國內學者何玲、黎加厚首次提出了深度學習的概念。同年，王玨詳細闡述了杜威的教育思想對開展深度學習的影響和指導意義。此后，深度學習相關研究在國內一直不溫不火，直到近年學習科學理論才得到快速發展。隨著信息化教育的時代浪潮撲面而來，國內不少學者開始進一步深入探討深度學習的內涵與理論基礎。比如，張浩、吳秀娟對深度學習的特征進行了詳細闡述，尤其強調其核心特征——高階思維，同時還深入論述了深度學習的認知理論基礎，包括建構主義理論、情境認知理論、分布式認知理論、元認知理論及其指導意義。樊雅琴等將深度學習的相關理論研究依據基本概念、理論探討、深度學習的意義、特征和綜述以及算法研究等維度分類，劃分二級編碼類別進行統計分析。在深度學習評價研究方面，張浩等闡述了深度學習的目標和評價理論，并以布魯姆的認知目標分類法、比格斯的SOLO分類法等學習目標分類法為基礎，構建了深度學習的多維評價體系。這些理論成果為后續相關研究打下了良好的理論基石。

（2）深度學習與翻轉課堂的融合

嚴文蕃和李娜指出，慕課（MOOCs）和翻轉課堂作為互聯網時代教學改革與創新的重要實踐，對進一步把握教學本質、促進互聯網時代的深度學習具有積極的影響作用，并提出了互聯網時代下深度學習的任務、新的學習共同體建構以及數字化資源工具的應用等觀點。在翻轉課堂促進深度學習方面，他們還認為，翻轉課堂打破了傳統課堂在時序性上的固化性，教師通過充分利用互聯網，可以翻轉整個布魯姆認知分層體系（見圖1-5），這能夠幫助教師安排更多的時間在分析、評價和創造等更高級的認知層級上設計和實施高層級的認知教學活動，即深度學習的開展。

圖1-5　翻轉課堂促進深度學習的認知分層體系

引發深度學習是翻轉課堂實施的本質屬性，無論用不用技術手段支撐均需做到這一點，而參與度和廣度是由于技術支撐帶來的好處。無論是參與度還是廣度，都需要為深度服務，沒有深度的課堂就是無效的課堂。華東師大的田愛麗教授認為，“翻轉課堂更加符合學生的學習規律，是先學后教的一種形式；相對于一般導學形式的先學后教，微觀視頻學習更加生動活潑”。除了通過微視頻增加學習活潑性外，還可以通過iPad、按按按、觸控一體機等媒介來拓展課堂的參與度、廣度和深度，以提高課堂效率。

在我國，翻轉課堂實踐也有了初步發展，如“海淀區信息化背景下的學習方式變革”課題組中的清華大學附屬中學、北方交通大學附屬中學第二分校、北京101中學、北京八一學校、花園村第二小學、海淀區圖強第二小學等6所學校，在一線開展了翻轉課堂課例研究，形成了一系列研究成果，發表在《中國教師》和《中國現代教育裝備》雜志上。重慶市聚奎中學“三翻”“四環”“五步”“六優”翻轉課堂流程，山西省新絳中學的“半天授課制”，上海市育才中學的“茶館式”教學探索等。2013年下半年，江蘇省昆山市培本實驗小學六年級語文學科，山東省昌樂一中高一、初一年級所有學科也先后進入翻轉課堂實驗。2014年伊始，蘇州高新區初三物理學科、昆山市培本實驗小學四年級數學、蘇州工業園區星港學校八年級地理等相繼進入翻轉課堂實驗等。華東師范大學成立了慕課中心，組織全國有關中小學開展翻轉課堂實驗研究，并組建C20慕課聯盟，專注于開發基礎教育階段各學科的教學微視頻。還有北京市海淀區清華附中、深圳市南山實驗學校、上海七寶中學、青島二中、杭州學軍中學、溫州二中等也進行了翻轉課堂的實驗項目，并取得了顯著成效。國內很多知名博客如金陵敘事、教育技術ET、學者行者旁觀者、黎加厚教授的SHNU等都多次討論過翻轉課堂。隨著技術的成熟與進步，翻轉課堂教學模式中的教學視頻不僅僅可以通過在線視頻網站觀看，還可以在其他媒介上傳播，同時課堂教學活動也可以和教育游戲、電子書包等新的理念與技術進行有機結合，用更加多元化的形式完成課前新授、課堂內化過程。但信息技術并不是課堂氣氛活躍以及促進淺層思維的興奮劑，也不僅僅是資源存儲和知識傳遞的載體，如果教師只希冀用信息技術上一堂轟轟烈烈的課，而不關注學生的有效學習和深度認知，那么他就沒有看到信息化學習方式的本質——以面向學生的深度學習為目標訴求，理應成為信息化學習方式持續發展的長遠方向和核心價值。

綜上可見，翻轉課堂的本質之一是要促進學生高階思維的發展，引發深度學習。翻轉課堂在中國大地上逐漸形成燎原之勢，眾多一線教師和科研院所的研究人員躬身實踐，但是我國翻轉課堂的研究畢竟還處于起步探索階段，相關實踐提煉還非常有限，導致一線教師不能很好地把握翻轉課堂的本質和內涵，在具體操作過程中也存在一定偏差。另外，有質量的案例還比較有限，因此很多教師在進行翻轉課堂教學設計的過程中會遇到很多困惑和問題，需要更多的理論基礎和實踐經驗作為指導。

（3）深度學習教學資源建設、技術應用的探討研究

資源工具是進行深度學習的基礎，信息技術在深度學習中擔任著提供學習認知工具的技術支撐角色，是技術促進學習的重要體現。隨著深度學習在信息化教學實踐中的研究越來越被重視，不少國內研究者、一線教師開始關注深度學習所需的教學資源和技術工具的設計和應用研究問題。深度學習資源主要包括促進深度學習的平臺和數字化學習資源。陳琳等針對促進深層學習的網絡學習資源建設提出了個性化選取、互動協作、基于網絡學習共同體平臺、帶有評價功能等網絡學習資源建設要點。楊在寶等（2013）指出，目前國內針對深度學習平臺構建的研究非常匱乏，相關配套的學習資源建設也存在不足。他們從內容模塊設計、導航設計和界面設計3方面論述了如何采用混合教學模式建設網絡課程，以提高教學資源的質量。在技術應用研究方面，國內主要關注深度學習在移動式學習和游戲化學習方面的發展。陳意認為，國內深度學習活動的開展可以通過改善移動設備性能、提高移動學習資源質量來實現。王照亮在其學位論文中研究基于Web的3D教育游戲，通過構建游戲的技術框架和設計模型，應用跨平臺的虛擬學習環境和游戲化學習方式，解決教育游戲中學習資源匱乏、媒體應用單一的問題，從而激發學生的學習動機，優化學習過程，實現深度學習。

（4）深度學習的教學策略研究

如何在教學中促進深度學習，是國內學者十分關注的研究點。隨著教育技術應用的不斷普及，通過信息技術與教學的深度融合實現深度學習成為信息化教學的目標與訴求。國內不少學者探討了深度學習的教學策略，也有研究者重點針對面向深度學習的信息化教學展開論述。段金菊構建了深度學習交互層次模型，在此基礎上把數字化學習環境下的深度學習分為激發外顯學習行為階段、促進認知加工過程階段和數字化學習結果保持階段，并提出了各階段促進深度學習的學習策略。王永花把數字化學習和傳統學習結合起來，運用混合學習模式開展教學實踐研究，其中基于國外學者埃里克·詹森（Eric Jensen）和黎安尼克爾森（LeAnn Nickelsen）提出的深度學習路線，總結出混合學習模式中的深度學習促進策略，包括充分發揮課程目標的導向作用、著力了解學習者的差異化水平、注重營造積極的混合學習環境、注重促進學習者的自我反思等。張靜和楊文正通過評析聚焦于深度學習的信息化教學典型案例，探討了面向深度學習的信息化教學策略，包括利用信息技術增強學習內容的認知體驗、利用信息技術促進知識經驗的聚合、共同體的深度互動激發學習者的身份認同、延展教學時空、創設持續性學習環境等。康淑敏認為，促進深度學習應以塑造創生性學習文化為基礎，在教學過程中加強深度學習素養的培養，以項目學習、任務探究、素質拓展活動為載體，通過提供具有思維空間的學習任務提高學生的多元化思維能力和問題解決能力。

總體而言，國內《全國制普通高中新課程標準》《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》等政策文件所反映的新時期教學理念與深度學習理念基本一致，大大推動了深度學習在國內教學中的關注度。加之國際上學習科學理論的發展、信息化教育的普及、互聯網創新教育方式的引入，國內在近年來大力促進了深度學習的相關研究，包括理論研究、資源建設、技術工具應用、教學策略等方面。其中，深度學習教學策略研究是在一線教學中促進深度學習的最直接助力，如基于問題的學習、探究式學習、翻轉課堂等教學方式的教學設計、工具應用和實施途徑。但與國外研究現狀相比，目前國內缺乏相關實證研究，鮮有深度學習教學策略的實踐研究，大多以理論探討、思辨性論文為主，對一線教學的實用性指導不足。