基于深度学习的教学，有利于促进理解学习，发展高级思维，发展学生学科核心素养。依据学科核心素养的培养要求，分析教学核心内容，了解学生的学习基础和认知水平；确定切合于学生的学习要求；创设引导学生深入思考核心内容的问题情境，是做好基于深度学习教学设计的三个重要环节。
教育领域所讨论的深度学习与机器学习研究的深度学习含义不同。它是对学习的一种理解模式，以及依据这种理解模式所确定的一种学习策略。深度学习的概念是1976年瑞典哥德堡大学的费伦.斯马顿和罗杰.萨尔乔在《学习的本质区别 结果与过程》一文中首先提出的。他们在实验研究中发现，学生处理信息的方式有差异。将学习者按信息加工的水平分为深度加工者和浅层水平加工者，提出并阐述了深度学习和浅层学习这两个相对概念。多数研究者认为，深度学习是一种基于理解的学习，是指学习者以高阶思维的发展和实际问题的解决为目标，以整合的知识为教学内容，积极主动的批判性的学习新的知识和思想，并将它们融入原有认知结构中，且能将已有的知识，迁移到新的情境中的一种学习方式。一些学者研究认为，深度学习与浅层学习在记忆方式、知识体系、关注焦点及学习者的学习动机、学习投入程度、学习中的反思状态、思维层次和学习结果的迁移能力等方面，皆有明显的差异。
国内学者对深度学习的内涵作了如下概括，深度学习是以内在学习需求为动力，以理解性学习为基础，运用高级思维，批判性的学习新的思想和事实，能够在知识之间进行整体性连通，将它们融入原有的认知体系进行建构，能够在不同的情境中创造性的解决问题。能够运用元认知策略对学习进行调控，并达到专家学习程度的学习。国外学者的研究还说明，对学生学习测试，让学生感到能复述学习内容是较好的学习方法。学生会逐渐形成把注意力集中在文本本身，依靠死记硬背来完成学习的习惯。只能形成浅层学习和浅层学习方式。相反，需要对所学内容有较深刻的理解与掌握，才能够正确解答试卷的测试，能使学生形成对学习内容有较高的加工水平的深度学习。
当前，我国基础教育领域还比较严重的存在为考试而教的情况，考什么教什么，紧紧围绕着三点一测，即教学抓重点，难点、考点的归纳记忆，重在解题的训练和检测。这种教学设计、组织策略与考试方式，使教学内容碎片化，缺乏学习主体和知识结构。无形中给学习的指向是，按照三点一测的学习内容策略学习，可以获得较好的成绩。长此以往，学生将形成并习惯于浅层学习，难以达到理解学习的水平，不能批判性的看待知识和问题，缺乏反思能力，难以把知识和已有知识联系沟通，更新知识结构，难以迁移到新的情境中解决实际问题。处于这种学习状态，学科核心素养的发展难以实现。在基础教育领域的教学层面上，应当提倡基于深度学习的教学设计，落实学生发展核心素养的培养。引导中小学生在学习过程中学会深入思考，理解学习内容的内在含义，建构情境化、结构化的知识体系，促进高阶思维。提高灵活运用知识解决实际问题的能力，学会学习。基于深度学习的教学，也许不可能让中小学生都达到专家学习的程度的学习，但是，用深度学习的概念指导教学，对于帮助学生从围绕考点学习转向深度学习，促进教学质量的提高，促进学生学科核心素养的发展，是可以预期的。
倡导基于深度学习的教学设计，需要教师敢于打破单向灌输的教学模式，勇于进行课堂转型的探索，发挥教学的创造性。要从适用于浅层教学的教学转向基于深度学习的教学设计，并不容易，需要教师在教学实践中探索总结，尤其要在教学内容的解读、学生学习基础、认知水平的了解、学习情境创设和学习问题的设计上探索。下文以中学化学教学为例，就这些问题，试作探讨。
一 从学科核心素养培养的视角解读学科核心内容，帮助学生在理解的基础上学习。要设计出能引导学生深入学习，促进学科核心素养教学方案。教师先要依据课程标准，整体设计研究和把握核心的教学内容。中学化学教学的核心内容，主要是对物质的组成与结构，物质性质与化学变化，物质的制备、合成、创造及其研究方法和应用价值等方面的认知。具体的说，这些核心内容就主要是从元素组成、原子结构特点，了解物质的微观结构。认识可以从物质的组成、结构研究入手，预测物质的性质和变化，合成和创造新的具有特定性能的物质。
二 从实验入手，学习物质的组成特点、结构特点，探究物质的性质与变化，主要是化学性质与化学变化。认识物质的变化的现象、条件、规律性，能在原子、分子水平上理解、分析、了解化学变化的方向，速率机理。形成变化与平衡，量变与质变，物质变化与能量变化的基本观念。了解化学科学的基本方法和思维方式，知道化学科学在认识物质世界、合理利用自然资源、合成创造物质、环境保护、维护生态平衡上的作用和价值。这些基础核心内容，在深度、广度上和人类迄今在这些领域已经掌握的知识相距甚远，但基本上涵盖了化学科学的基本概念、基本观念、基本思想、思维方式和研究方法，能够能对发展学生跨学科的关键能力，包括学习能力、思维能力、探究能力、创造能力和必备品格，培养科学精神，社会责任感，提供支撑。在教科书中，这些学习内容主要以元素化合物的组成，结构、性质、合成和应用的知识以及化学原理知识作为载体。所呈现的这两部分知识，大多是由一系列或者若干显性知识单元，按照一定逻辑结构组合而成。但是这些显性的知识并不等于学生学习的核心内容，他们只是核心内容的知识基础，是发展学科核心素养的载体，深度学习不仅以显性知识的难点、重点、考点的掌握为基础，以检测考试为目标。而要在整体分析研究教学核心内容的基础上，把显性的化学知识和隐含的观念方法，思维能力培养和价值观教育的内容整合起来，设计出能引导学生对学习内容做深入思考的教学活动。在中学化学课程中，由于学生认识需要循序渐进、逐步提高元素化合物的组成、结构、性质、变化和用途的有关知识和化学原理知识。往往安排在不同的阶段学习，例如虽然化学反应原理中有关化学反应的原因、条件、变化速率、进行反应进行的程度、反应方向等问题学习，和物质结构、性质知识的学习，到高中有关选修模块才有系统安排。但是，在不同学段具体元素化合物的性质学习中，都会有所涉及。如果只重视文本所呈现的物质性质、变化知识的记忆，不用问题激发对所涉及的化学反应原理的思考和认知欲望，学习就会停留在知其然，不知其所以然的探究，就会停留在机械记忆的浅层水平。不会产生知其然还要知其所以然的探究欲望，也谈不上科学素养的形成。要适用于学生认知水平的深度，而不是加大有难度的问题思考。了解这些知识所蕴含的化学原理、化学观念和思想，体会知识产生的方式、思维方式和应用价值，使学生通过学习发展化学学科核心素养，形成跨学科的关键能力、必备品格、获得科学价值观的教育。
例如，在高中糖类和葡萄糖的教学中，可以通过以下问题组织学生交流讨论。历史上人们认为葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素都是碳水化合物，现在则认为它们同属于糖类。1你认为哪种分类更能反映事物的本质？2你能依据下面的事实，分析确定葡萄糖的组成和分子结构吗？1摩尔葡萄糖完全转变成二氧化碳和水，需要6摩尔氧气，葡萄糖可以发生银镜反应，葡萄糖可以还原为己六醇，葡萄糖和醋酸可以发生反应，生成葡萄糖五醋酸酯。3葡萄糖和果糖是同分异构体，果糖不是多羟基醛，而是多羟基酮，你能推测果糖的分子结构吗？葡萄糖有多种立体结构，天然葡萄糖可以被人体吸收利用，其他的立体结构却不能被人体吸收利用，你对物质的结构决定物质的性质，这一论断有什么全新体会？又例如初中化学燃烧有关内容的学习，包括认识什么是燃烧现象、燃烧的条件，完全燃烧和不完全燃烧，缓慢氧化和燃烧引起的爆炸，防火和灭火等知识。这些知识背后所蕴含化学反应、基本原理和研究化学的基本思路和方法，化学反应发生的内因和外因，化学反应的发生需要一定的条件，反应条件对反应的快慢、剧烈程度、核反应进行程度的影响。化学反应对社会生产生活的利和害，可以通过控制条件，来控制反化学反应，以趋利避害。因此，燃烧的教学，不仅不能停留在对燃烧的浅层表面，只会识记若干显性知识。
而要揭示燃烧背后的所蕴含的化学原理、化学研究方法、化学科学价值。在系统的有关反应原理内容的学习阶段，注意创设真实生动的物质及其变化的情景，联系沟通元素化合物知识和化学原理知识，体会化学原理对知识对于认识、说明、解释物质及其变化价值。学会灵活运用化学反应原理解释、解决物质性质变化的化学实际问题。对化学原理的学习，也不能停留在文本知识的学习上。只重视概念的辨识，即便是记忆原理规律的梳理、归纳和记忆，不和有关的物质及其变化实际沟通联系，对原理知识产生的探究过程不了解，缺乏深度的思考，也只能停留在浅层学习上。不可能认识化学原理的知识中蕴含的化学观念、思想方法和思维方式要迁移应用所学的原理、知识、解释、说明或解决陌生情境下物质及其变化的问题就会发生困难。例如学习氧化还原反应、离子反应的原理知识，不仅仅只是建立有关氧化还原反应、离子反应的概念，学习如何辨识、描述氧化还原反应、离子反应，学会分析某反应元素化合价的变化和电子的转移方向和数目，学习分析电解质溶液间发生离子反应的条件。更应该帮助学生联系具体物质间的反应，在理解基础上更深层次的思考化学反应的问题。例如，思考在一定条件下，某些物质之间能发生氧化还原反应或离子反应的原因，认识氧化还原反应和离子反应的方向限度（原理），了解反应物之间的数量关系及其决定因素。认识研究氧化还原反应的价值，体会领悟研究化学反应原理的基本方法、基本观点和方法。知道从反应物的组成、性质、微观结构，分析或说明反应的原因和条件。从质和量的两个方面，分析研究发生反应的规律，懂得正确规范的运用化学符号、化学用语、图表、数据描述说明反映的本质特征和规律。了解学生的学习基础和认知水平，依据教学质量标准，准确把握学习标准，确定深度学习的要求，深度学习不是目的，是策略，是为了学会和发展深度学习，需要接受、认同新知识，也要调整、更新原有的经验和认知结构，完成同化和顺应的双向建构。新知识的教和学，能与学生已有知识经验匹配、契合，只有深入了解学生具备了哪些认知基础和学习能力，才能设计出既符合学业质量标准和学生学习水平相适应的学习问题，引发学生的深度思考。
人们常说，教学的要求是学生跳一跳能够得着，设定的高度要适合学生的基础能力。课程标准的内容要求、学段的学业质量要求是适用于该学段学生的基础和学习能力的。但是在整个学习阶段，学生的学习基础、学习能力是个变量，在整个学段的哪一个时机运用深度学习的策略需要权衡，深度学习不能一蹴而就。比如从初三到高高中学习，学生对三价铁盐和碱的反应的认识，经过了三个阶段的逐步提升的过程，才能深入认识反应的本质。在初中阶段，碱溶液的化学性质，通过实验观察可以知道。氢氧化钠溶液和三氯化铁溶液作用生成沉淀。但是如果学生学习从实验现象自己思考，推测出生成的沉淀就是氢氧化铁，得到碱溶液能够和盐溶液反应，生成新盐和新碱的结论,Fe3+离子转化为沉淀的原因，就超越了学生的认识基础。学生虽然知道氢氧化铁是碱，但是不可能从实验现象和推理知道生成的沉淀就是氢氧化铁，更不可能理解反应的机理和本质，这时只能利用化合价分析，实验生成棕色沉淀的化学式。让学生从反应形式上推测反应物怎么转化为氢氧化铁沉淀，通过分析、归纳，得出氢氧化钠和三氯化铁溶液反应可以生成新的不溶性氢氧化铁的结论。再通过其他实验的分析，概括出碱和盐反应的规律。在高中阶段，学习了离子反应的概念，才能认识到三价铁离子和氢氧根离子，在溶液中可以结合成难溶性的氢氧化铁沉淀。学习了溶度积概念后，学生可以从铁离子浓度、氢氧化铁的溶度积，计算出使铁离子转化为氢氧化铁沉淀所需要的氢氧根离子浓度。从计算发现，铁离子在pH(3～4)的溶液中，就可以开始生成生成氢氧化铁沉淀，并非一定要在碱溶液，碱性溶液中才可能发生。从实验和计算推理，可以得到推理，得到结论。学生会认识到需要纠正自己在学习碱溶液和三价铁盐作用产生的片面认识，从而更新认识，完成同化和顺应过程，形成了新的新的知识结构。不考虑学生的学习基础，学习能力，超越课程标准或者超越学习阶段，提出不适当的问题或要求，违背学生的心理发展规律，不是深度学习的本意，还会挫伤学生学习的热情，甚至连浅层学习的学习水平也难达到单元的核心内容。学习如此，某个问题学习也同样，教学实践的示例说明学习必须循序渐进。只有从学生的学习基础和学习能力的实际出发，在适当的学习时间，运用恰当的学习问题情境，引发学生的深度思考和探究，才能达到理解学习，发展学生高级思维能力的效果。设计与创设引导学生深入思考核心问题，精进思考核心内容的问题情境，促进学生高级思维的发展。
深度学习的教学设计，必须创设能激发学生深入思考学习内容，探索核心问题的学习情境，引导学生学会在理解的基础上学习。联系新旧知识，深度学习和加工知识和信息，提高新旧知识、多学科知识和多渠道信息的整合能力建构知识。初中化学教师在讲授燃烧的条件时，都会指出可燃物接触空气、氧气，可燃物的温度达到着火点是燃烧的必要条件。不少学生依据原有的生活经验认为给可燃物点火才是引发燃烧的条件，对可燃物的温度要达到着火点才能引发燃烧，感到抽象，难以理解。因此必须设计能激起学生原有经验和新知识的冲突问题，引起学生深度思考和反思，完成同化和顺应的心理过程，可以设计如下三个问题：1可燃物在不着火情况下，是否一定不会引发燃烧？在生活经验中能够找到不经过点燃，可燃物就会发生燃烧吗？2 可燃物点火引发的燃烧和不经过点火引发的燃烧，发生的原因本质上相同吗？为什么？3 显然，不同可燃物要用不同方式点火。例如，划根火柴可以引燃纸张，要引燃一块煤，却要用燃烧的木块慢慢的加热，为什么？学生找到了这些问题的答案，就不难明白，点燃与否，并非燃烧的必要条件，只要环境给可燃物提供热量，使它的温度能提高到某一点，就会引发燃烧。不同的可燃物点燃所需要的热量不同的点火方式，竟然就是因为引发燃烧所需要的最低温度，即着火点不同。在理解基础上的学习，不仅能牢固掌握知识，完成了知识的建构，更重要的是提升了高级思维能力。如果只是照本宣科，让学生观看、学生验证三个必要条件，要求学生机械记忆燃烧三个燃烧三条件，似乎也可以完成教学任务。但这种教学，只能让学生处于浅层学习水平，由于经历了浅层学习，许多学生一直会误认为只要是可燃物燃烧，就要降低它的着火点；要防火，就要提高可然物的着火点。更有一些学过初中化学的成年人，一遇到火灾，不问情况，不做调查。以为没有人放火，怎么会发生火灾为由，立马断定有人放火，非抓个纵火犯不可。高中化学离子反应概念的学习，同样要通过精心设计，让学生在观察、思考、联系已有的知识、经验，通过想象、分析，归纳、概括达到理解学习。比如用稀硫酸中和酚酞指示剂的氢氧化钡溶液，测定氢氧化钡在中和反应过程的导电性变化，让学生观察思考。滴定过程中，反应溶液颜色，状态导电性的变化，通过想象，分析推理，在思考下列问题的同时，建立离子反应概念。一滴加了酚酞的氢氧化钡溶液呈什么颜色？电流计指针指向指示的溶液导电性如何变化。可以推断，溶液中含有什么离子，氢氧化钡在溶液中以什么状态存在？滴定管中的硫酸在溶液中以什么状态存在？溶液中存在什么离子？你推断的依据是什么？在中和滴定过程中，随着硫酸溶液的增加，反应溶液的浓度是怎样变化的？导电性是怎么变化的？反应液的状态发生了什么变化？这些变化，溶液中构成物质的各种微粒的运动状态发生了什么变化？试着归纳、概括。以上分析，你认为硫酸和氢氧化钡溶液的反应是由于哪些微粒间的作用而发生的？学生在生动的实验情境中，通过对这些问题的思考，自然会理解电解质溶液中的反应是有离子参加，体会到用离子反应方程式描述发生反应能反映反应的本质，领悟要用反应物溶液中存在哪些离子入手，判断哪些离子可以发生作用。这种学习过程，学生经历了深度思考新旧知识的整合，知识结构更新，高级思维和知识迁移的应用能力得到提高。
总之，基于深度学习的教学，首先，教师要深刻理解学科的核心素养，理解学生的学习从整体上设计与实施教学过程。其次，学生要认识到学习不是为了记住文本知识，只会依照范例解答问题，而是需要理解知识中所蕴含的观点方法、研究观点、思想、研究方法和思维方式，形成迁移、灵活运用所学知识、回答或解决新情境下陌生问题的能力。基于深度学习的教学过程是师生的共同成长，师生是学习共同体，在学生还不具备深度学习的习惯和能力的情况下，教师的学习设计和引导，会显的尤为重要。教是为了不教，学生达到了专家学习程度的学习，基于深度学习的教学，也就成功了。