一、深度學習研究的初始期（1976—1999）

關于深度學習的研究，其實布魯姆的《教育目標分類學》一書關于“認知領域目標”的分類中就已蘊含了深度學習的思想，即“學習有深淺層次之分”。布魯姆將認知目標分為了解（knowledge）、理解（comprehension）、應用（application）、分析（analysis）、綜合（synthesis）和評價（evaluation）六個由淺到深的層次。學習者的認知水平停留在了解或理解的層次為淺層學習，涉及的是具體知識的辨認或再現、知識的記憶等低層次思維活動；而認知水平較高的應用、分析、綜合和評價則涉及的是理性思辨、創造性思維、問題解決、反思批判等相對復雜的高層次思維活動，屬于深度學習范疇。⁽³⁾1976年，美國學者馬頓（Marton F.）和薩爾約（S?lj? R.）在《論學習的本質區別：結果與過程》一文中，明確提出了淺層加工（surface-level processing）和深度加工（deep-level processing）的概念。⁽⁴⁾這也被認為是教育學領域中首次提出深度學習的概念。⁽⁵⁾此后，許多研究者紛紛加入深度學習的研究行列中，帕斯克（Pask）、比格斯（Biggs）、斯文森（Svensson）、拉姆斯登（Ramsden）、恩特威斯爾（Entwistle）等研究者在他們的基礎上從不同角度發展和深化了深度學習的研究，成果也如雨后春筍般涌現。這一時期的研究主要包括以下四個方面。

（一）探析深度學習的概念

在這一時期，不少研究者解析了深度學習的概念，但研究者普遍把深度學習視為一種學習方式。例如，開創者馬頓和薩爾約做了一項實驗，讓兩組瑞典大學生閱讀相同的文本內容，以揭示他們處理特定學習任務的差異。結果顯示存在淺層加工和深度加工兩種完全不同的加工水平。前者的注意力側重在文本符號本身，傾向于記住離散的事實和觀點，并孤立地看待特定的內容，如“我只是集中精力盡可能地記住”“我記得，我會記住讀過的所有內容”；后者則有著較高的處理水平，試圖從整體上把握作者的思想，能解釋與結論相關的證據，并與以前的知識和經驗聯系起來，如“我試著理解主要的想法”。由此可見，在馬頓和薩爾約看來，深度學習是一種以理解為目標的學習方式。此后的不少研究者都把理解視為深度學習的重要旨趣。例如，拉姆斯登認為，深度學習的目的是尋求理解，淺層學習僅是完成任務要求。⁽⁴⁾凱姆博指出，深度學習和淺層學習的區別在于是否尋求理解，深度學習的特點是理解內在意義，淺層學習則是沒有理解地記憶。⁽⁶⁾普羅瑟和特里格維爾同樣認為使用深度學習的動機是為了理解并尋求意義。采用深度學習這種方式的學生對任務有著內在的興趣，并期望享受任務，同時他們會采取有助于滿足好奇心的策略，如使任務與已有經驗相關聯、尋找模式和基本原則、將任務與現有意識相結合、從整體看待任務的各個部分、進行理論化、形成假設等；而進行淺層學習的學生將任務視為外部施加，他們的動機有工具性或務實性，希望盡最小的努力滿足任務要求，且不進行任何反思。他們采取的策略一般包括：關注任務中不相關的部分、相關的部分作單獨處理（例如原則和例子）、關注構成要素（如事實數據）、盡可能準確地復制構成要素、為了評估而非理解而死記硬背。⁽⁷⁾總之，深度學習的目的是獲得理解，并進行反思、整合、重構等，淺層學習則相反。

此外，還有研究者比較了深度學習與淺層學習的區別。例如，比格斯從五個維度總結了深度學習和淺層學習的區別（見表1-1），⁽⁸⁾拉姆斯登則從七個方面對深度學習和淺層學習進行了比較（見表1-2）。⁽⁹⁾

盡管研究者把學習方式分為深度學習和淺層學習，并視深度學習為一種較為高級的學習方式，但他們并不認為深度學習是最好的學習方式。正如馬頓所言：“深度學習是理解學習材料的最佳方式，實際上也是唯一方式，但我們并不是說深度學習總是最好的。”⁽¹⁰⁾比蒂等也指出，鑒于所獲得知識的性質，采用淺層學習也是必要的，而且深度學習方式的采用既取決于學生的個性和動機，也取決于特定的學習任務、教師的態度和熱情，以及評估的形式。因此，假設深度學習是理想的學習方式不切實際。⁽¹¹⁾勞里勞德通過訪談學生證實了這一論斷。勞里勞德發現學生采取的學習方式取決于他們對學習的解釋以及學習環境的反應，選擇何種學習方式本質上是一種理性的、權宜的策略⁽¹²⁾。勞里勞德由此認為，由于學習發生在真實情境而不是實驗室，且學習是一個決策過程，不能簡單地用二分法（深度學習和淺層學習）來闡釋學習過程，因而如果把學習視為獨立于外部因素的過程，或者學生擁有固有的、不變的學習方式，是十分危險的。拉姆斯登的研究也發現：“每個學生都會使用深度學習或淺層學習應對不同的任務，我們既不能說一個人是深度學習者（deep learner），也不能說一個人是淺層學習者（surface learner），只能說是以深度學習的方式還是以淺層學習的方式進行學習。”⁽¹³⁾一言以蔽之，深度學習和淺層學習是對應的，但絕不是對立的。同時，深度學習并非個人所擁有的特質，它與學習內容、學習環境等密不可分，它是個體與學習內容、教學方式、評估方式等互動的產物。

（二）開發深度學習的測量工具

根據馬頓和薩爾約的現象學研究結果，出現了一種新的研究方法，即通過自我報告問卷量化學生的學習方式。基于這種視角，大量學習方式調查問卷被開發出來，以更好地檢驗學生的學習方式、識別處于學習風險中的學生、評估學生的學習結果以及提高教學的有效性和系統性。

拉姆斯登、恩特威斯爾和比格斯是最早涉足該領域的學者。1978年比格斯開發了《學習過程調查問卷》（Study Process Questionnaire，簡稱SPQ），該問卷在1987年進行了修訂。恩特威斯爾和拉姆斯登也于1983年研發了《學習方式調查問卷》（Approaches to Studying Inventory，簡稱ASI）。此后，大量學習方式調查工具出現，如《學生學習方式和學習技能調查問卷》（Approaches and Study Skills Inventory for Students）、《教學方式問卷》（Approaches to Teaching Inventory）、《學習策略問卷》（Inventory of Learning Strategies），以及《學習反思量表》（Reflections on Learning Inventory）⁽¹⁴⁾。這里僅介紹兩個最為常用的學習方式調查問卷（SPQ與ASI）。

一是SPQ。在SPQ中，比格斯區分了淺層（surface）、深度（deep）和成就（achieving）三種學習方式。每種學習方式均由動機（motive）和策略（strategy）組成。淺層學習主要是出于對失敗的恐懼，于是把目標定在最低限度，并采用最簡單的學習策略（如死記硬背）。相比之下，深度學習以內在動機為主，并采取有意義的學習策略，如廣泛閱讀、把新知識與已有知識聯系起來。成就學習的動機則是競爭和獲得成功，因而無論目標是否由自己設定，采取的一般都是一種低焦慮、高度組織的學習方式。

二是ASI。ASI區分了意義、再現、成就和非學術四種學習取向。意義取向的動機是對學習內容感興趣進而去理解它。因此，他們批判性地使用證據并理解學習。相反，再現取向的學生表現出外在動機和對失敗的恐懼，同時伴隨著死記硬背。成就取向的學生主要受成就需求的刺激，這些學生了解學習的要求，并嘗試使用有組織的方法完成學習。非學術取向又被稱為冷漠的方式，他們的動機水平較低，對學習持負面態度并采用無組織的學習方法。

（三）探查深度學習的效果

深度學習對學習結果有什么影響呢？進行深度學習能獲得高質量的學習結果嗎？不少研究者對此進行了探索。大量研究證實，深度學習與學習結果的質量有直接關系。例如，比格斯對60名本科生的研究發現，可觀察的學習（Structure of the Observed Learning Outcome，簡稱SOLO）水平和意義條件（meaning condition）有關，使用內化策略會達到更高的SOLO水平，而成就策略則和低SOLO水平相關，無法帶來較高的學習復雜性⁽¹⁵⁾。沃特金斯對60名大學生的訪談也發現，深度學習與學習質量積極相關，采用深度學習方式更有可能達到較高的SOLO水平⁽¹⁶⁾。特里格維爾和普羅瑟的研究也證實學習方式和學習結果質量存在正相關的關系，即學習成果中質量差異與是否采取深度學習密切相關，而與先前學術能力的關系較小⁽¹⁷⁾。此外，范羅蘇姆和申克⁽¹⁸⁾、馬頓和薩爾約⁽¹⁹⁾、普羅瑟和米勒⁽²⁰⁾、特里格維爾和普羅瑟⁽²¹⁾以及拉姆斯登⁽²²⁾等的研究同樣證實了這一結果。簡而言之，深度學習能促進較高質量的學習結果，而淺層學習則與低質量的學習結果有關。

（四）解析深度學習的影響因素

影響深度學習的背景因素在這一時期也受到了研究者的關注。影響因素可以分為外部因素和個人因素。

1．外部因素

一是教師因素。首先，教師持有的觀念對學生是否進行深度學習有影響。范羅蘇姆和申克發現，教師的觀念對學生的學習方式有重要影響，如果教師要求學生通過深度學習來獲得意義和理解，那么學生必定持有定性或經驗的學習觀。其次，教學方式是影響學生所采用學習方式的重要因素。例如，拉姆斯登對一所大學6個院系的調查發現，學生認為自己在明顯不同的環境中學習，教學方式、課程評估、學生對所在院系和教師的看法等會對他們的學習方式產生影響⁽²³⁾。拉姆斯登后來的研究同樣證實了此結論^(24)(25)。特里格維爾等對3956名理科高校學生和46名科學教師的研究也表明，教師的教學方式影響學生的學習方式⁽²⁶⁾。具體而言，在教師將他們的教學方式描述為關注他們的工作和傳遞知識的課程中，學生報告其更有可能采用淺層方式來學習該學科。相反，在學生報告其采用深度學習的課程中，教師也報告他們采用了更加面向學生和改變學生觀念的教學方式。最后，評估方式對是否進行深度學習有著極為重要的影響。斯庫勒⁽²⁷⁾讓206名學生完成對同一課程兩種評估方式的問卷（一種是論文，一種是多項選擇題），發現評估方式影響著深度學習方式的采用，即學生在多項選擇題考試中主要使用淺層學習方式，并將考試視為評估基于知識的智力處理（較低水平），且使用深度學習方式的學生考得較差。相比之下，學生在準備他們認為評估更高認知水平的論文時主要采用深度學習方式，且論文得分較差與淺層學習方式的使用有關。翰德等人也證實，設計鼓勵學生積極參與學習內容的評估模式（包括形式、內容和過程）能促進深度學習的使用，并認為評估是“發送”給學生的最強大的“信號”⁽²⁸⁾。拉姆斯登也發現，評估是影響學生學習方式的最重要因素之一，大多數學生都會學習他們認為將被評估的內容，不恰當的評估方式可能會促使學生以令人沮喪的方式進行學習⁽²⁹⁾。

二是學校和院系因素。拉姆斯登和恩特威斯爾的研究發現，意義取向上得分較高學生所在的院系被認為具有良好的教學以及較高的學習自由度；而再現取向上得分較高學生所在的院系被認為學習量大、缺乏學習自由。⁽³⁰⁾戈武和科恩貝特也發現，在知識傳遞取向（knowledge transmission orientation）占主導地位的學院，課程設計和教學方法更可能對學生的學習方式產生不良影響，即不太可能采取深度學習，而促進學習取向（learning facilitation orientation）占主導地位的院系則似乎更有可能設計鼓勵使用有意義學習方式的課程，而且教學方式、學習任務、評估方式和學習量都會受到教學取向（orientation to teaching）的影響。⁽³¹⁾比格斯⁽³²⁾、特里格維爾等人⁽³³⁾也發現了類似的結果。

盡管外部環境對是否使用深度學習方式有重要影響，但研究者發現這些效應的產生是由學生對環境的感知而進行調整。例如，梅爾發現，對學習環境的感知與學習方式在個體層面存在重要關聯，學生會根據他們對情境變量的感知調整所使用的學習方式。^(34)(35)恩特威斯爾等人也對個體對學習環境的感知與學習方式之間的關系進行了探索，發現采用意義或復制取向的學生更喜歡鼓勵這些學習方式的教學和評估方法⁽³⁶⁾。特里格維爾和普羅瑟同樣發現對學習環境的感知會影響學生的學習方式，學生感知到鼓勵深度學習的環境時更有可能進行高質量的學習⁽³⁷⁾。拉姆斯登也發現將評估視為鼓勵記憶和回憶，以及感到學習量大的學生，更有可能采用淺層學習方式⁽³⁸⁾。還有研究者指出，這種影響既存在于個人層面，也存在于班級層面。拉姆斯登和恩特威斯爾研究發現，在個人層面，感知較重的工作量與使用再現取向相關；在班級層面，感知較重的工作量、較低的學習自由度與使用再現取向有關，而感知到好的教學、更多的學習自由則與使用意義取向相關。這與元學習（metalearning）的研究結論相吻合。比格斯提出了元學習，他指出無論何種學習方式，都涉及不同程度的元學習，從而導致不同的學習結果。⁽³⁹⁾換言之，個人因素、情境背景、學習方式與學習結果之間的關系由學生的元學習能力調節。此外，學生對學習任務的看法也對是否采用深度學習方式有一定的影響。例如，拉姆斯登發現，學生是以淺層方式學習還是意義取向方式學習在很大程度上取決于他們對特定學習任務的看法和感知⁽⁴⁰⁾。勞里勞德對30名本科生的研究也證實，學習方式受到三種因素的影響：一是學生自己對任務的定位；二是學生對教學的看法；三是學生對任務本身的看法。⁽⁴¹⁾可見，對任務本身的看法也是影響學習方式的一個不可忽視的因素。

2．個人因素

在個人層面，共分三層。一是學生持有的學習觀。薩爾約發現，學生存在5種不同的學習觀念（learning conception）：增加知識，記憶，實踐中可以運用的事實、程序等的獲得，意義的抽象，旨在理解現實的解釋過程。前三者本質上是再現性學習觀（reproductive），旨在記憶知識；后兩者則將學習視為一種建設性活動（constructive），目的是獲得意義。范羅蘇姆和申克基于薩爾約提出的知識觀，發現學生的學習觀與使用的學習方式緊密相關，持建設性學習觀的學生更偏向于使用深度學習方式。⁽⁴²⁾克勞福德等人也發現，學生持有的數學觀對其使用的學習方式有重要影響，認為數學是一種復雜的邏輯系統和理解世界的方式的學生往往采用深度學習方式⁽⁴³⁾。二是對學習內容是否有興趣。弗蘭松發現，對文本缺乏興趣導致淺層學習增加，反之，強烈的興趣促進了深度學習的發生⁽⁴⁴⁾。拉姆斯登也發現，是否采取深度學習與學生對任務的興趣密切相關⁽⁴⁵⁾。三是過去的經驗。馬頓等人發現，學生過去成功或失敗的經歷會影響其對學習方式的選擇⁽⁴⁶⁾。

最后，一些研究者在這些研究的基礎上提出了學生學習的模型。例如，比格斯提出的“課堂學習3P模式”（見圖1-1）、普羅瑟和特里格維爾提出的“學生學習的基本模型”（見圖1-2）。

總而言之，自1976年馬頓和薩爾約提出深度學習和淺層學習這一相對應的概念后，后續研究者從深度學習的概念、深度學習與學習結果之間的關系、深度學習的影響因素等方面對深度學習做出了許多有價值的探索和突破。