（一）“前概念”的内涵及其意义

“前概念”是学情分析的一个重要概念，对学生学习起点或先决条件的分析需要借助“前概念”的相关理论。

1.“前概念”（前理解）的内涵

前概念又称前理解，学习科学理论认为：学习总是在原有知识背景下发生的，学生进入课堂时，并不像一个空容器等着被填满，而是带着对现实世界各种各样的半成型的观点和迷思概念（misconceptions）。^[2]

因此，对于儿童来说，学习的最佳方法是在基于原有知识基础的环境中学习；如果教学没有包含学生的已有知识，学生的初期理解没被卷入其中，那么他们也许不能掌握所教的新概念和新知识。在这种情形下，学生现在所学与以前的知识没有建立联系，虽然能参加考试，但其所学的内容可能主要是死记硬背或浅度理解，没有真正消化。

有关早期学习的研究表明理解世界的过程开始于婴幼期。儿童在学前开始发展他们对周围现象的复杂理解（不管正确与否）。这些初期的理解对新概念和信息的整合具有强大的影响。有时候，这些理解是正确的，提供了建构新知识的基础，但有时它们是不正确的。在科学上，学生常常具有对不容易观察的物理特征的错误概念。在人文科学上，他们的前概念常常包括刻板印象或简单化，如历史被理解为好人与坏人之间的争斗。有效教学的主要特征就是从学生那儿分析出所教学科知识的前理解，这些初期观念像一根根毫不相关的纱线，教师需要帮助学生把它们编织到一个更完整理解的结构中。^[3]

2.前概念（前理解）的教学意义

关于如何在教学情境中分析并充分利用学生的前概念（前理解），有学者提出了以下建议：

（1）教师必须积极地探究学生的思维，创建可以揭示学生思维的课堂任务和条件。这样，学生的最初概念可以提供对建构学科知识的更正式理解的基础。

（2）评价的作用必须拓展，使用经常性的形成性评价有助于学生把他们的思维展示给自己、同伴和老师。这就提供了修改思维和提炼思维的反馈。

（3）从初任教师开始就要学习如何与学生的“前概念”打交道，承认学生可预见的前概念，抽取出不可预见的前概念。^[4]

关于前概念（前理解）的深入研究，有利于教师对学生已有学习基础的分类把握，为寻找更加精准的“学习起点”或先决条件奠定基础。

（二）学习过程的解释

关于“学习过程”的理论研究成果有助于教师对学生学习过程的合理把握，促进教师对学习状态的了解与分析。

1.学习的三个维度

有的学者认为学习的过程具有三个维度：内容、动机和互动。

（1）内容维度。内容维度主要包括知识、理解和技能等。如果没有学习内容，没有所学之物，那么谈论学习也就不可能有什么意义。学习总是某个人在学习某些东西，正是对这“某些东西”的获得，构成了学习的内容要素。学习者的能力、见识和理解是通过内容维度——学习者可以做的、知晓和理解的事情——得以发展的，内容维度是传统学习研究中主要的关注部分，而且这一维度也是我们日常谈论学习时的直接关注点。

（2）动机维度。动机维度指的是实现一个学习过程所需的心智能量，人类能量消耗的20%投入在心智过程上。这就是我们在日常用语中称之为诸如动力、情绪、意志等物。近十年来学习与脑研究取得的最重要成果之一就是对学习的动机基础的认识，诸如欲望和兴趣，或者受到必须性和外力强迫而激发的程度。我们彻底地将自己投入到学习所需的心智能量运用中，以能够持续地维持我们心智与身体的平衡。可能是不确定、好奇心或是未被满足的需要，使得我们追求新知识或新技能，从而能够重建平衡，同时发展了自己关于自身和环境的敏感性。

（3）互动维度。学习的互动维度指向的是个体与其所处社会性及物质性环境之间的互动。主要形式是活动、对话和合作等。它们在我们与所处环境的交流和联系中是非常重要的因素，而且与此相关的是，它们提升了个体在相应社会情境与共同体中的整合。通过这种途径，互动维度对学习者社会性的发展作出了贡献。^[5]

把学习分为三个维度是基于学习科学和脑科学的研究成果，是综合了诸多学习理论对学习过程的解释。从学习活动的内容、动机和互动三个方面来理解学生的学习，既考虑了学生的学习对象与内容，学生进入学习中的学习动机，还考虑了学生学习的社会性与互动性。这有助于对学情的分类分析。

2.同化与顺应

皮亚杰的同化与顺应机制理论在学习过程中的作用已经得到了证实，学情分析需要以这个理论为基础，沿着这两种机制去探查与分析学生的学习状态，获得的学情信息可以融入学生的学习过程中，有助于改进学生的学习。

（1）两种机制的原理。

皮亚杰认为，个体的每种经验都既包括同化也包括顺应。我们根据以前的经验对世界作出反应（同化），但每种经验都包含着不同于我们以前经验的一些方面，这些经验的独特方面导致认知结构的变化（顺应）。

同化使得有机体根据以前知识来对当前情境作出反应。由于情境的独特方面使个体无法在以前知识的基础上对之作出反应，因此，经验的这些新奇或独特方面导致轻微的认知失衡。由于存在朝向和谐（平衡）的先天需要，有机体的心理结构产生变化，以整合经验的这些独特方面，由此形成受欢迎的认知平衡。如同在格式塔心理学家那里一样，认知平衡的缺失具有动机属性，使得有机体处于活跃的状态，直到获得平衡为止。但除了恢复平衡外，这种适应还推动着有机体与环境进行新的不同的相互作用。上述顺应过程引起心理结构的变化，这样，如果再遇到先前环境独有的特征的话，就不会产生失衡了，也就是环境将会容易地同化到有机体已有的认知结构中。除此之外，这种新的认知组合形成了新的顺应的基础，因为顺应总是产生于失衡，而造成失衡的因素必定总是与有机体的当前认知结构有关。通过这种适应过程，无法一次同化的信息将逐渐最终得到同化。同化与顺应的双重机制，与平衡的驱动力量一起为缓慢而稳定的智力发展做好了准备。

（2）学习的最佳条件。

对于将要发生的最佳学习而言，必须这样呈现信息：信息能够同化到当前的认知结构，但信息同时应该足够不同，以使得认知结构必须产生变化。如果信息不能得到同化，那么它就绝对得不到理解。然而，如果信息完全得到理解，那么就无须任何学习。在皮亚杰的理论中，同化和理解几乎是同一件事情。这就是多拉德和米勒认为的学习两难的含义，即所有的学习都依赖失败。根据皮亚杰的观点，先前知识未能使经验得到同化，由此产生顺应或者新的学习。为了激发认知的发展，经验必须具有适当的挑战性。如果仅有同化，就不会产生任何认知发展。

根据皮亚杰的观点，教育经验必须围绕学习者的认知结构而确立。相同年龄、相同文化的儿童往往具有相似的认知结构，但他们也完全可能具有不同的认知结构，因而需要不同种类的学习材料。一方面，无法同化到儿童认知结构的教育材料，对于儿童没有任何意义；另一方面，如果材料能够完全被同化，那么就不会产生任何学习。要想使学习发生，材料需要部分已知和部分未知。已知部分将会得到同化，未知部分将必然会导致儿童认知结构的轻微改变。这种改变被称作顺应，可以大约等同于学习。

因此，对皮亚杰而言，最佳的教育包括为学习者提供稍具挑战性的经验，以便同化和顺应的双重过程能为智力发展做好准备。要创设这种经验，教师必须了解每一个学生认知结构的机能水平。这样，我们就会发现，皮亚杰（认知范式的代表）与大多数行为主义者已经得出了相同的教育结论：教育必须个体化。皮亚杰通过认知到以下内容得出这一结论的：每个儿童的同化能力都不同，教育材料必须为每个儿童的认知结构量体裁衣。

皮亚杰的独特贡献在于，他能识别出学习的质的方面。具体来说，同化和顺应的概念区分出两种不同的学习经验。两者都是学习，它们都需要信息的获得和存贮。然而，同化是一种静态的学习，受到当前认知结构的限制；顺应则是认知结构的渐进发展，改变着所有后来学习的特征。^[6]

3.思考过程研究

对思考过程的研究成果有助于对学生学习状态的分析。皮亚杰、维果茨基和杜威都认为学生思维的形成在于思考过程的发生，这可能是理解学习特征的关键。这种思想在皮亚杰的“发生认识论”中显而易见。而维果茨基在他的“发生历史方法”中也曾提及。杜威认为学生思考的形成，来源于探究的本质和探究与实用主义的联系。这些学者都认为，理解思考如何形成是理解知识如何获得的关键。

皮亚杰最重要的假设是：当儿童被置于某一环境中时，他会努力去了解这个环境。在包括“临床法”（clinical method）的新方法论中，皮亚杰提出三条主要见解：①儿童的观点与成人的观点是不一致的；②儿童经历一系列的任务，他们的理解通过认知重构、涉及同化和顺应过程协调的概念转变（包括克服普通的“迷思概念”或者类似的概念）而逐渐深化，这个过程是儿童获得认知熟达（cognitive proficiency）的过程；③为了让想法变得可行，儿童必须通过图式建构（schema construction）和反身抽象（reflective abstraction）的过程来衡量想法的可行性、可用性和持久性。皮亚杰最著名的格言是“人通过认识自己而认识世界”。他强调当描述涉及外部世界的知识时，总是涉及认识者与已知者之间的交互。因此，知识是相关的。

皮亚杰指出，临床法最大的敌人是，有些人不恰当地简化有疑问的结果；有些人全盘接受儿童作出的每个答案，认为都是金句；有些人全部否定，认为毫无作用。临床访谈的主要任务是揭示儿童的文化信念，这些信念必须包含先前形成的图式、思考的倾向性、思维习惯，这一假设就是主张儿童以某种方式创造自己的见解，这种方式是为了揭示他思维的本能倾向。关注这种图式对设计成功的教学至关重要。

维果茨基强调在社会文化背景中的个体发展。对于维果茨基来说，文化活动是认知的基本来源，塑造了人们最基本的思考方式。

他使用“分析单元”这一术语将思维和语言结合起来，在多数基本的形式中，分析单元是由言语思维的属性所构成的一个整体。(www.daowen.com)

维果茨基进一步认识到要理解概念的发展，需要研究教师——“更有知识的他者”在学习中扮演的角色。维果茨基的最近发展区理论认为：今天儿童与他人一起合作完成任务；明天他则可以单独完成。因此，只有当教学走在发展前面并引导发展的时候，它才是最好形式的教学。让学生看到成功的希望，又不能一步实现，需要一步一步地发展自己，一点一滴地完善。这是学习科学研究教学的最初推动力。

杜威认为通过实践经验的协调，当理论指引我们得出该理论预设产生的事实时，理论会对事实作出回应，但是理论还要经过一些未知结果或被忽略的观察事实的检验，作出不断的修正。每个关于真实的论点真正在最后都是假设性和临时性的，尽管这些论点很多都被反复证明是正确的，且我们在使用这些论点时认为它们是绝对正确的。但从逻辑上说，绝对正确只是一种理想，是不可实现的，至少要等到存在的所有事实情况都接受过检验才行，或者如詹姆斯所说的“逃离”或直到不再可能做其他的观察或实践了。

这种理论观点促使杜威强调“探究”。“探究”是指将不确定情况变为确定情况的可控和直接的转换，确定的情况指的是清楚了解其特点和关系的构成，这样就可将原有情况的各要素变为一个统一的整体。杜威强调通过探究对实践中的假设进行转换。最初，只存在不确定的情况，需要将存在的问题转换为假设，通过一系列的探究活动，假设被转化为确定的情况，还产生一系列知识主张（knowledge claim）。这些知识主张只有在其他的领域里也得到证实，我们才可以认为它们达到了真实的程度。也就是说，这种知识主张要经过实践检验，即随着时间推移，知识主张被证明在阐释多种情况时都是有效的。^[7]

（三）深度学习的理解

1.深度学习的特征

学习科学家在课堂里发现，学校教育没有教授旨在促进智力发展的深层知识（deep knowledge）。早在20世纪80年代，认知科学家就已发现，当学生学习深层知识并且清楚在真实世界和实际情况中如何运用这些知识时，知识会在学生头脑中保持得更持久，他们也能够将这些知识运用到更广泛的情境中（如下表）。^[8]

表4-1　深层学习与传统的课堂实践

当学习者参与到同某一学科专家研究相似的日常活动中时他们就能学到深层知识。近年来，真实的实践成为许多美国教育标准文件中的要旨。例如，历史科的改革提倡通过历史调查来学习历史，而不只是记忆事件的日期和顺序：运用历史学家们所用的历史分析和质疑的方法，来分析原始资料。自然科学方面，美国国家科学教育标准要求学生参与到科学调查的真实实践中：建构解释，并准备论据来证明那些解释的正确性。

2.各领域对“深度学习”的研究

随着学习科学领域的发展，深度学习逐渐成为这一时代背景下一种重要而有效的学习理念，引起研究群体与学习者的广泛关注。

新媒体联盟《地平线报告》（2015基础教育版）指出，深度学习策略对课堂教学的影响日益深远，这是驱动学校应用教育技术的重要趋势。深度学习（Deep learning）也被译为深层学习，美国学者Ference Marton和Roger Saljc在1976年发表的《学习的本质区别：结果和过程》中首次提出这一概念。深度学习是指在理解学习的基础上，学习者能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策和解决问题的学习。

国外深度学习的研究热点主要涉及以下四个领域：

领域一：E-learning环境下的深度学习研究。随着深度学习研究的不断深入与信息技术的飞速发展，国外研究者开始关注基于E-learning环境的深度学习研究，逐步探讨信息技术支持下的深度学习，所运用的信息技术包含网络课程、在线学习社区、教育游戏以及SNS（Social Networking Services）平台与工具等。

领域二：计算机领域的深度学习研究。在计算机科学中，深度学习的概念源于人工神经网络的研究，是机器学习研究中的一个新的领域。其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络，它模仿人脑的机制来解释数据，例如，图像、声音和文本。

领域三：学习科学视域下深度学习的教学应用研究。国外深度学习在教学中的应用主要是围绕课堂教学中的深度学习研究以及促进深度学习的学习方式研究等内容展开。有研究表明，基于问题的学习、基于项目的学习等新型教学方法更能促进学生的深度学习。基于问题的学习研究在学习科学中处于核心地位。批判性思维可以作为学生深度学习参与的一个重要信息来源。本领域的研究主题主要包括新型教学模式支持下的深度学习研究、深度学习过程中高阶思维能力的培养研究、深度学习教学策略研究等。

领域四：深度学习过程与结果研究。该领域的研究主题可细分为深度学习过程研究、深度学习有效性分析研究、深度学习的影响因素研究。从整体来说，研究者对深度学习过程的关注还不够，缺乏具有代表性的研究成果，相较而言，对深度学习影响因素的研究较多，但多在传统学习环境中展开，随着信息技术对深度学习的影响不断加深，关注E-learning环境下深度学习影响因素研究对教学实践具有重要意义。

国内对于深度学习过程与评估关注较少且缺乏有代表性的实证研究成果。研究者应该在深度学习环境设计研究的基础上，进一步关注深度学习的过程与评价。对深度学习过程的研究应更加全面，在分析学习者外显学习行为的基础上，更深入地挖掘其内在认知过程，借鉴国外的研究设计，注重对学习者元认知、高水平思维的分析研究。

国内对于深度学习的研究多是教育学和学习科学的视角，缺乏技术支撑下的E-learning深度学习研究。^[9]

在技术支持下尤其是在人工智能突飞猛进的大趋势下，深度学习的研究在以上四个领域取得了重要进展，但也有学者指出，深度学习之“深”并不完全体现在技术层面。在“百度一下，你就知道”的时代，在人工智能时代，在芯片植入已经从科幻走向现实的时代，深度学习倍显迫切。可以说，无论在什么样的时代，通过教学掌握知识、技能，形成高级认知、高阶思维都毋庸置疑、理所当然。若教学的功能和目的仅限于此，则完全可以由人工智能来替代：既可以由人工智能来完成教学的任务，也可以废除教学，直接由人工智能替代这样的教学所培养的人。

人工智能的强大，逼迫我们不得不思考，我们有哪些是不能被替代不愿被替代而必须要由人自己来承担、承受、感受的？在教学活动中，有什么东西不能被替代？至少，学生成长的愿望、敏锐的感受力、理性的体验、思想的情感色彩以及为他人为社会勇于承担的责任感和历史感是不能被替代的，而这也正是教学不能被替代的理由。

因此，如何引起孩子们的兴趣，使学习成为一件富有吸引力的事情，如何激发学生全身心地投入到有思想、有情感、有创造力的活动中，这些是人工智能做不到而且教师不能被替代的部分，因为这里有教师对学生的爱与关怀，有教师对学生成长为一个更好的人的期待以及为此而做出的种种努力。而这些不能被替代的，是不能被程序化、不能被安排的，是虽有缺陷但不断努力变得更好、虽然稚嫩但在努力成长的，是与“人”有关的。深度学习之“深”，与人的心灵相关，不能被替代。^[10]

3.促进深度学习的方式

（1）脚手架。

为了解决浅层学习的问题，建构主义已经令人信服地证明：当儿童积极参与自我知识建构时，他们对知识的理解会更深、更概括，动机更强。而促进深度学习需要提供相关的活动支持。

为了便于描述促进深层学习需要提供哪些支持，学习科学家提出了“脚手架”（scaffolding）这个术语。^[11]脚手架专门为学习者定制，用来及时帮助学习者达到其学习目标。最好的脚手架应是能提供帮助以促进儿童学习的。例如，告诉某人怎样做某事或替他们做，这也许可以帮他们完成当前的目标。但这不是一个好的脚手架，因为儿童没有积极参与到知识的建构中。与此相反，有效的脚手架通过提供提示与线索来帮助学习者自己解决问题。有效的学习环境能给学生搭建脚手架，帮助其积极建构知识，就像工地上用脚手架支撑建筑物一样。当建筑工人为了登得更高时，需要搭建另外的脚手架，并且在竣工之后，可以拆掉脚手架。在有效的学习环境中，应根据学习者的需要逐渐增加、修正或撤去脚手架，直至最终完全拆除脚手架。

（2）外化和表达。

学习科学家发现，当学习者外化并表达自己正在形成的知识时，学习效果会更好。这个过程听上去简单，做起来却很复杂，因为学习者并不是第一次学习某一知识后就能把它清晰表达出来。相反，最好的学习方式是，学习者在知识尚未成形时就开始尝试进行表述，并一直贯穿于整个学习过程，这样，学习与表达得以在反馈中相互加强，齐头并进。许多情形下，当学习者开始清晰表达某个知识时，他们才真正学会了——换句话说，学习者出声思考比安静学习学得更快、更深刻。

20世纪20年代苏联心理学家维果茨基最先研究了这个有趣的现象。70年代，西方教育心理学家也开始注意到同样的现象，于是维果茨基的著作逐渐被翻译成英语和其他语言，维果茨基也因此被认为是学习科学的理论奠基者之一。维果茨基对表达的教育价值解释是基于心智发展理论的：他认为所有的知识都始于可视化的社会交互，然后慢慢被学习者内化并形成想法。对于这个内化过程的准确属性，学习科学家争论颇多，但是不管这些争论的细节如何，有一点却是共识，即认为学习者之间的协作和对话是很关键的，因为它使学习者从清晰表达中获益。

学习科学研究中最重要的主题之一是，怎样支持学生的表达过程，哪种表达的形式对学习最有益。学习科学发现，如果表达是“以脚手架为渠道”的形式，效果会更好，这样知识可以清晰地表达出来，进而以某种确定的形式促进有效的反思。学生需要帮助才能表达自己正在发展的理解，他们还不知道如何对自己所思所想进行思考，也不知道如何谈论自己的想法。

表达对学习很有帮助，其中的一个原因就是：它产生了可能的反思或元认知（reflection or metacognition）——对学习过程和知识的思考过程。学习科学已经反复证明了反思在深层理解学习中的重要性。人们设计了许多学习科学课堂来培养反思能力，其中大部分通过为学生提供学习工具来培养他们的反思能力，这些工具使学生能更容易表达正在形成的观点。一旦学生表达了自己正在形成的观点，学习环境就应当支持学生反思他们刚刚表达过的知识。

（3）抽象知识的具体化。

发展心理学家皮亚杰的一个著名发现是：学习的正常过程始于较为具体的信息，进而逐渐变得较为抽象。在19世纪60年代和70年代，皮亚杰学说对学校教育的影响，导致了“教具”的广泛使用，如在数学课堂中使用积木与彩色木棒。当然，并不是学校里教的每个重要的抽象概念都能用积木呈现，但是计算机图形软件可以使非常抽象的概念以一种复杂精致的可视化形式来呈现。

学习科学吸收了皮亚杰的原创见解，并开发了计算机软件以可视化的形式呈现更多类型的知识，甚至一些非常抽象的学科练习、科学论点的结构、科学探究的具体步骤过程，都可以在计算机里以可视化的形式呈现出来。

在使抽象知识具体化的过程中，计算机系统也会在学生表达抽象概念知识时提供脚手架；他们的表达可以可视化或图形化，而不仅仅简单地以言语形式呈现，并且在许多情形下，概念的可视化和空间理解先于言语化的理解，并能够帮助促进言语化理解。^[12]