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认知灵活性理论(cognitive flexibility theory)，又被称为“认知弹性理论”，是由美国伊利诺伊大学学者斯皮罗(Spiro)及其团队于20世纪90年代提出的一种学习理论。该理论认为，认知灵活性是个体对其内部知识的自动重构，是以多种方式应对处于变化中情境要求的能力，体现的是在认知中灵活的变通。
认知灵活性理论的核心问题是多元认知表征，即要求学习者能够从多个视角审视某一实际概念。认知灵活性强的学习者，在认知方面具有较强的弹性，既能够依据不同的环境属性对刺激源进行分类；也能发现整体间的内部关联，从不同的角度解释问题；还能够依据事物的情境脉络对各部分进行重组与排序。在此过程中，学习者增强了对该概念的理解，也能灵活地对知识进行迁移。
深度学习注重发展高阶思维及知识的迁移能力，重视培养多元表征问题的能力和解决问题的能力，注重认知灵活层面的训练与提升。认知灵活性理论是以信息加工理论的视角来解释个体建构性学习的过程，根据知识结构的复杂性，将知识分为良构领域知识、非良构领域知识两种类型。首先，探讨了个体在现实变化的情境中如何灵活运用已有知识的心理机制，提出了促进学习者进行高级学习的条件及策略。其次，在对这种心理机制研究的基础上，发展出教学设计的原则，用以培养学习者灵活的思维能力。因此，认知灵活性理论及其教学设计原则，可为幼儿深度学习提供重要的理论基础及实践引导。
在斯皮罗等人看来，知识可以被分为良构领域（well-structured domain）知识与非良构领域(ill-structured domains)知识两类。
其中，良构领域知识指的是与某一主题相关的概念、规律及原理，是由一定的层次结构组织起来的。非良构领域知识指的是将良构领域知识应用在具体的问题情境中而产生的知识，即概念应用的知识，
其内涵会因情境的不同表现出一定的差异。因此，非良构领域的知识具有两大特性：一是知识具有复杂性。在将知识运用到每一个实际案例中时，会同时涉及许多其他概念，这些概念都带有复杂性，并且不同概念间相互作用，使得非良构领域的知识变得复杂；二是实例具有不规则性。在非良构领域知识的实际案例中，不同实例所涉及概念的种类及数量不尽相同。
所以，不同概念的含义、发挥的作用及其相互作用的模式也有所不同，使得非良构领域知识的实例缺乏规则性。
在真实情境中，幼儿所面临的问题往往是多变的、复杂的，是不能简单地运用已有规则解决问题的。因此，非良构领域知识是幼儿深度学习的主要知识类型。要解决深度学习中的非良构领域的问题，幼儿需要以原有的良构领域知识为基础，形成问题解决的新图式，并将每个概念在不同情境中的不同侧面解释重整在一起。幼儿需运用多种方式来构建知识，以便对环境中的变化做出灵活的应对。
人类的学习是一个复杂的过程，斯皮罗等人基于对学习本质的把握，将学习分为初级学习与高级学习两类。在初级学习中，学习内容以良构领域知识为主，其问题的解决过程及其结果是确定的，可以直接套用已有的规则、模式，或利用少数简化的案例来解决简单的问题，属于浅层学习，属于学习中的低级阶段。
高级学习是认知灵活性理论中所倡导的学习方式，这类学习内容会涉及大量的非良构领域知识。高级学习要求学习者把握复杂性的概念，具备在不同情境中构建知识的能力。若忽视内容的复杂性及知识应用中的无序性，将知识或概念过分简单化，则易出现学习失败、不能将知识应用迁移到新的案例等情况。高级学习中的知识获得阶段，是通过大量的反复练习、反馈，最终熟练掌握知识的过程。在此过程中，学习者需掌握领域中涉及内部关系的知识，并能够在不同情境中应用知识，发展出能应对现实应用领域的灵活表征能力。因此，学习者应努力形成对概念的多角度理解，并与具体的情景联系在一起，形成背景性的知识。学习者在问题表征的过程中，应从不同的角度表征问题，理解并适应问题解决的需要，在不同的概念及案例表征中构建出知识整体。
在认知灵活性的观点中，任何学习过程都可能既存在浅层学习，也存在深度学习。其中，浅层学习属于初级学习的范畴，深度学习属于高级学习的范畴。
总的来看，高级学习与初级学习有较大差异（见表2-1）。例如，在学习目标上，初级学习是对概念的记忆，高级学习则是对概念复杂性的掌握；初级学习是对知识的简单提取，高级学习则转变为对已有知识的应用与迁移。幼儿的深度学习属于高级学习，是对幼儿学习内容及学习目标提出了更高层次的要求。而深度学习的关键在于在学习过程中重视发展个体的认知灵活性。
表2-1 初级学习与高级学习的区别
深度学习对学习过程及教育目标的理解与认知灵活性理论具有一致性，因而认知灵活性理论提出的知识观、学习观及随机通达的教学方法，可为幼儿深度学习提供重要的理论指导。随机通达教学是斯皮罗等人在认知灵活性理论的基础上提出的教学策略。研究者认为，传统教学在提升学习者解决实际问题的能力方面收效不佳，并认为造成这种情况的主要原因在于：盲目地将低级学习阶段的教学策略推及高级学习阶段，使教学过程过于简单，出现教学偏向。斯皮罗将教学偏向主要归为以下几类：第一，附加性偏向，即将知识或概念从其所在的复杂背景中割离，误认为对事物孤立、一维的认知能够推广至更大的背景环境中，忽略了具体情况的限制；第二，离散化偏向，即将原本连续的发展过程处理为一个个独立的阶段，使知识理解断层；第三，部分化偏向，即将各事物的整体拆分为各个部分，忽略了整体与部分、各部分之间的相互联系与作用。为避免出现上述偏向，切实提升学习者对实际问题的解决能力，斯皮罗等人在高级学习的理论基础上，提出了更为适合高级学习阶段的教学方法——随机通达教学(Random access instruction)
。该教学方法的基本原理是：对于相同的学习内容，要求学习者在不同的时间里、在不同的情境中、带有不同的目的、从不同的角度进行多次学习，以此来满足高级学习的要求，从而达到获得高级知识的学习目标。尽管不同学习情境会有互相重合的部分，但反复学习并不是为巩固知识技能而进行的简单重复，而是将知识或概念应用于不同的实际案例中，将其与真实情境联系起来，进而达到对知识技能的全面掌握及理解。因而，在对每个高级知识进行教学的过程中，都需要涵盖大量的实际案例，以此来印证同一概念在多种情境中的不同含义。
随机通达教学在具体操作中主要包括以下几个环节：第一，呈现基本情境。教育者向学习者呈现与当下学习主题的基本内容相关的情境；第二，随机进入学习。教育者根据学习者“随机进入”学习时所选取的内容，呈现出与当下学习主题相关的不同侧面特性的情境，在此过程中应注意发展学习者的自主学习能力，使学习者逐步学会自己学习；第三，思维发展训练。教育者应特别注意发展学习者的思维能力，与学习者之间的互动应在元认知级别进行（即教育者提出的问题，应有利于促进学习者认知能力的发展，而非纯知识性提问），要注意建立学习者的思维模型，了解个体思维的特点，注意培养其发散性思维；第四，小组协作学习。基于学习者在同一情境的不同侧面所获得的认知，展开小组讨论。在讨论中，每个学习者的观点会在与他人一起建立的社会协商环境中得到评价，同时每个学习者也对别人的观点、看法进行思考并作出回应；第五，学习效果评价。主要包括自我评价及小组评价，评价内容包括个体自主学习能力、在小组协作学习中的贡献，以及是否完成了对所学知识的意义建构。
深度学习与认知灵活性理论均是针对复杂及非良构领域知识的学习而提出的，均强调学习者对知识概念高层次的发展及灵活性应用。在认知灵活性理论对学习的分类中，深度学习属于高级学习。这类学习超越了初级学习对知识简单提取的学习目标，转换为对知识的迁移与应用，强调学习是多元的、立体的、灵活的，而非单一的、平面的、硬性的。认知灵活性理论强调的学习方式不同于为幼儿的学习硬性预设了一定知识目标的重复机械学习，也不同于让幼儿处于无结构状态中漫无目的地探寻自由放任学习，而是鼓励学习者进行双向的积极建构。减弱教师对幼儿的控制，鼓励、促进幼儿积极参与，主动进行探索与建构。在教学过程中，教师引导幼儿对概念进行多角度理解，并将抽象概念与具体情境联系起来，形成学习者的背景性经验。有利于提高幼儿根据实际问题情境构建出具体的问题解决图式的能力，进而提升幼儿解决实际问题的水平。